冷却分割鸡胸肉微生物综合控制技术研究进展

马相杰 宋莲军 黄现青* 董飒爽

1.河南双汇投资发展股份有限公司 河南漯河 462000 2.河南农业大学/河南省食品加工与流通安全控制工程技术研究中心 河南郑州 450002

随着居民饮食水平的提高和消费理念的更趋理性，消费者倾向于购买脂肪含量更低，口感更加柔嫩细腻的禽肉产品与制品。禽肉比畜肉更受欢迎，其中鸡肉消费量已成为世界上仅次于猪肉的第二大肉类消费产品[1]。冷却肉与热鲜肉相比具有更好的安全性、更好的口感，与冷冻肉相比具有更高的营养价值、更好的加工性能，更为广阔的市场前景。然而，在冷却鸡肉的胴体水冷却环节、分割操作环节、分割后冷却与存储环节等过程中，极易发生微生物的污染及交叉污染[2]。

此外，目前我国的冷链配送系统尚不够完善，管理上也存在一定差距，若贮藏流通过程管控不当，鸡胸肉等冷却禽肉极易在较短时间内发生微生物增殖现象，导致货架期缩短、产生微生物安全风险，进而影响消费者生命安全[3]。针对家禽屠宰企业屠宰分割过程微生物污染现状，找出主要污染源和关键环节，构建有效的微生物控制技术，对降低企业的微生物安全风险具有重要意义。此外，依据微生物生长曲线构建微生物生长动力学模型，对微生物进行实时监控预测，准确预测产品货架期，对企业提前预判产品状态也具有重要意义[4]。

因此，采用科学的生产技术和工艺，降低分割禽肉中微生物水平，采用先进的保鲜方式控制微生物的增殖，实现货架期的有效延长，降低微生物安全风险，为消费者提供更加安全的产品，为企业带来更大的经济效益是当今鸡肉行业发展中亟待解决的问题之一。

1 冷却肉中微生物的污染

有效管控家禽屠宰、冷却、分割、存储及运输过程微生物污染、交叉污染、微生物增殖，实现产品的更高安全水平、更长货架期，是企业实现核心竞争力、提高综合经济效益的根本前提。鸡肉组织中含有丰富的营养成分，水分活度适宜，酸碱度适宜，如温度适宜，将是微生物生长繁殖的理想介质[5]。Gill[6](2003)等研究发现，猪胴体与分割传送带接触后，分割传送带会作为污染源对分割线上分割冷却猪肉造成二次污染，并且，操作人员的手、使用的分割刀具、操作面板、分割电锯等均会污染胴体表层，受污染的分割肉或胴体会污染后序生产中的用具，进而污染分割冷却猪肉，造成“猪肉-设备-猪肉”交叉污染。而在实际的屠宰分割生产中，不同屠宰企业的环境卫生条件、屠宰设施卫生条件、操作人员微生物污染管理水平都存在一定的差异，也导致了市场上分割冷却肉的微生物污染水平各不相同。

畜禽屠宰刺杀放血是微生物污染的开端，而畜禽屠宰过程中动物体表带菌、操作人员带菌，以及屠宰环境有菌、操作设施设备有菌，是微生物污染的多源性和复杂性的根本原因，也是肉品微生物多相污染、菌相复杂的根本原因[7]。

2 预测食品货架期

20世纪80年代初，Ross[8](1996)等最先提出“微生物预报技术”这一概念。预测微生物学是食品微生物学的一个新兴领域，是建立于计算机基础上的对食品中微生物的延迟、生长、残存和死亡进行的数量化预测。其目的是通过计算机和配套软件，利用微生物与食品品质、腐败变质的相关关系，应用于食品生产实际，实现不进行微生物检测而快速对产品的安全性、货架期进行较为准确的预测，显著提升企业对产品安全水平、产品剩余货架期的提前预判能力，进而显著降低产品的安全风险，确保企业的经济效益[9]。

预测微生物学的发展进化过程分为4个层次：基础数据库作为第一平台，建立的数学模型是处理数据库的工具作为第二平台，专家模型则是第三平台的综合处理系统，智能预警系统将是预测微生物学的未来发展方向[10]。

1983年，有学者利用直观预测的Delphi工艺，实现了利用计算机准确预测产品的货架期，并开发了腐败菌增殖数据库，由此揭开了预测微生物学广泛研究的序幕[11]。有研究团队对大肠杆菌在猪肉中的微生物与温度的生长模型进行了系统研究，研究结果表明，以肉汤为介质构建的微生物预测模型，并不能很好地预测大肠杆菌在猪肉组织中的微生物生长情况；在不同的生长介质条件下微生物增殖差异较为明显。对微生物不同条件下增殖和分布进行研究，发现微生物的生长是以消耗肉品中不同的营养物质为基础，由于不同肉品中的肌肉组织形态、基本组成、加工方式、环境条件、包装技术等各有不同，均会对腐败微生物的生长繁殖产生较大影响，进而影响预测模型的准确性和可靠性[12]。

澳大利亚Tasmania大学在假单胞菌生长模型基础上开发了食品腐败预测技术，实现了对食品品质进行多环境因子分析的预测能力[13]。李苗云[14](2006)等对冷却肉中的微生物分布情况和腐败效应等相关关系进行了较为系统的研究，并应用修正的Gompertz函数建立了不同温度条件下特定腐败微生物的生长曲线和预测模型，实现了对产品货架期的有效预测。近年来，西方国家纷纷开展微生物预测软件的开发和预测模型的研究，期望能够实现复杂条件下对食品货架期的有效预测，并对致病菌进行风险评估[15]。

3 不同的杀菌保鲜方式

杀菌是为了有效延长食品货架期采取的一种加工技术，可以根据食品加热情况，分为热力杀菌和非热力杀菌2种。热力杀菌技术由于技术较为成熟、杀菌更为彻底等优点，目前仍然是食品工业中最普遍采用的方法。根据杀菌温度，又分为巴氏杀菌、高温杀菌和超高温瞬时杀菌3种。非热力杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌2种类型[16]。

物理杀菌主要指不会产生较高温度、能达到一定程度减菌效应的处理技术，常见的主要有超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、放射线杀菌、紫外线杀菌等，主要优点是热效应较低，有利于热敏营养成分的保持，缺点是杀菌不够彻底。化学杀菌主要指在食品中添加防腐剂或者利用化学物质对环境进行杀菌消毒处理，如苯甲酸、山梨酸等防腐剂，臭氧、过氧乙酸等消毒剂。

物理性非热力杀菌技术开发是食品杀菌技术创新体现之一，也是当前食品领域的研究热点之一。与热力杀菌技术、化学性非热力杀菌相比，物理性非热力杀菌具有杀菌温度低、能更好保留食品原有品质、没有化学添加、不污染环境等优点，但是存在杀菌不够彻底缺陷，因此其应用尚不够广泛。

3.1 超高压二氧化碳杀菌

二氧化碳杀菌技术根据其压力大小可以分为常压、高压、亚高压、超高压二氧化碳杀菌。结合其杀菌效果和研究成熟程度，在此重点对超高压二氧化碳杀菌技术进行阐述。二氧化碳是一种天然抗微生物剂，单独作用能抑制微生物生长，但不能杀死细菌细胞，当其与压力结合则能达到杀灭细菌细胞效应。由于二氧化碳具有价格低廉、使用安全、易于获得等优点，在食品工业中应用较为广泛[17]。

超临界二氧化碳处理，一方面能够抽出细胞内或细胞膜内功能性物质，使细胞受损；另一方面可以进入细胞内，通过电离效应使细胞质H+离子浓度增大，pH值下降，破坏细胞酸碱平衡；此外，高浓度的二氧化碳会导致酶系失活、细胞体积变化破裂等，多途径综合作用下，实现杀菌效应[18,19]。Matin[20](2003)等研究发现，添加不同浓度二氧化碳时，对乳制品中微生物的耐热性有显著影响，从而显著提高热杀菌效应。

3.2 臭氧杀菌技术

臭氧杀菌或抑菌作用，通常是物理的、化学的及生物学等方面的综合结果。一方面，可以直接作用于细胞膜使其通透性增大，导致细胞内物质外流而使细菌细胞死亡；另一方面，可以氧化破坏细菌细胞酶系，由于酶活力丧失而使细胞死亡；此外，还可以对细胞内的遗传物质发生氧化损伤，使其失去功能。

臭氧具备杀灭病毒效应就是通过直接破坏RNA或DNA物质完成的；而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜，使细胞膜的构成受到损伤，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组织，导致微生物细胞死亡[20]。臭氧可杀灭细菌繁殖体、芽孢、病毒、真菌等具有较好的广谱性，此外还具有杀菌效应高、杀菌速度快、无污染、不产生有害物质等优点[21]。但是，臭氧杀菌存在氧化效应较强的缺陷，对于脂肪含量比较高的肉制品，极易导致脂肪氧化，从而影响产品品质，限制了其在冷却肉杀菌中的应用。

3.3 微波杀菌技术

微波杀菌是利用电磁场的热效应和非热生物效应共同作用的结果。热效应是指通过分子振动产生热能，高温使细胞内蛋白质变性凝固，细菌细胞功能活性丧失而失去生存或繁殖能力。非热生物效应是指微波电场可改变细胞膜断面的电位分布，影响膜周围电子和离子浓度而改变细胞膜通透性，扰乱了正常的细胞代谢，生长发育受到抑制而死亡[22]。

微波杀菌主要利用其强穿透效应，实现食品内外均匀处理、快速升温，热效应和非热效应协同作用，实现较好的杀菌效果。微波可直接使食品内部介质分子产生热效应，不需传热介质，能量损失少，效率远远高于其他方法[23]。

黄业传[24](2002)等采用分段微波脱水的方法对软包装卤制鸡腿进行了工艺研究，结果表明，微波杀菌不仅可以降低有害微生物的数量，而且可以达到脱水的目的。

吴永年[25](2003)等对低温禽制品中的风鹅、烧鸭进行了微波杀菌试验，研究结果表明通过和其他技术协同处理，可使风鹅的保质期达6个月以上，显著延长了产品的货架期。

3.4 超高压杀菌技术

超高压杀菌技术，是在密闭容器内，用水或其他液体作为传压介质对软包装食品等物料施以100～1 000MPa的压力，从而杀死其中(几乎所有)的细菌、霉菌和酵母菌，而且不会像高温杀菌那样造成营养成分的破坏和风味变化。超高压杀菌的机理是通过破坏菌体蛋白非共价键，破坏蛋白质高级结构，功能蛋白活性丧失而实现杀菌效应。超高压还可造成菌体细胞膜破裂，细胞完整性破坏，内容物外流等，这些因素综合作用导致了微生物死亡[26]。

超高压技术采用液态介质进行处理，易实现杀菌均匀、瞬时、高效。但杀菌过程中由于糖和盐对微生物的保护作用，在黏度非常大的高浓度糖溶液中，超高压杀菌效果并不明显。而且由于处理过程压力很高，食品中压敏性成分会受到不同程度的破坏。其过高的压力使得能耗增加，对设备要求过高。而且，超高压装置需要较高的投入，尚须解决其高成本的问题，不利于工业化推广[27]。

3.5 高压脉冲电场杀菌技术

高压脉冲电场杀菌是采用高压脉冲器产生的脉冲电场实现电崩解和电穿孔而进行杀菌。电崩解认为微生物细胞膜可看作一个注满电解质的容器，在外加电场作用下膜电位差V会随电压的增大而增大，导致细胞膜厚度减小，当V达到临界崩解电位差时，细胞膜上形成孔产生瞬间放电，使膜分解。电穿孔认为外加电场下细胞膜压缩形成小孔，通透性增强，小分子进入细胞内，使细胞体积膨胀，导致膜破裂，内容物外漏，细胞死亡[28]。

脉冲电场作为一种新兴的物理杀菌技术，与其它方法相比，具有杀菌时间短、简单、方便、重复性好、效率高等优点，同时还可以较好的保持食品的新鲜及其风味，营养损失较少。虽然目前高压脉冲电场杀菌技术的工业化应用还存在着许多困难，但由于其具有能耗低、不易造成污染等优势，具有良好应用前景[29]。

3.6 放射性杀菌技术

放射线杀菌是指采用放射性同位素(60Co)放出的一种波长极短的电磁波即γ射线，使微生物的细胞质产生变异或死亡，也可使微生物代谢的核酸代谢环节受抑制，使蛋白质发生变性，损害其繁殖机能。放射线具有较强的穿透性能，研究表明对包装后的板鸭采用放射性杀菌处理，能够在保持原有风味的前提下显著延长保质期。但是，放射线杀菌设备昂贵，而且由于放射线对人体具有损害作用。所以对保护措施有很高要求，使其推广应用受到很大限制[30]。

3.7 脉冲强光杀菌技术

脉冲强光杀菌是利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭食品和包装上各类微生物的技术，可实现在有效保持食品品质的基础上，显著延长产品的货架期。脉冲强光杀菌是可见光、红外光和紫外光的协同效应，它们可对菌体细胞中的DNA、细胞膜、蛋白质和其他大分子产生不可逆的破坏作用，从而杀灭微生物[31]。与放射线杀菌比较，脉冲强光杀菌设备具有成本低、安全性好、能连续化生产等优势[32]。江天宝[33](2006)等研究表明脉冲强光杀菌对烤鳗贮藏期间品质的影响较小，且对其表面大肠杆菌杀菌效果非常显著；可使熟地瓜干表面污染的大肠杆菌降低5个数量级，并且对其感官品质无显著影响[34]；脉冲强光短时间照射可有效杀灭西洋参切片表面微生物，同时对西洋参切片品质的影响也极小[35]。充分利用脉冲强光杀菌的优势，开拓其在冷却肉保鲜方面的应用研究，将具有重要意义。

3.8 低温等离子体杀菌技术

低温等离子体是气体在加热或强电磁场作用下产生的，主要由电子、离子、原子、分子、活性自由基及射线等组成，被称为继固态、液态、气态以外的新的物质聚集态，即物质第四态。等离子体杀菌作为一种新兴的杀菌方法，具有杀菌温度低、杀菌速冻快、不产生副产物、杀菌全面等特点[36]。顾春英[37](1998)等在国内最早采用沿面放电等离子体臭氧发生器对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、枯草杆菌黑色变种芽孢进行了表面杀菌实验。Kelly[38](1998)等在研究辉光放电等离子体空气杀菌器对物体表面的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、嗜热脂肪杆菌和枯草杆菌的杀灭效果时发现，其对聚丙烯表面的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作用30s就可使其减少6个数量级；作用5min可使枯草杆菌减少5个数量级；作用7min可使嗜热脂肪杆菌减少3个数量级，杀菌效果极为明显。

4 总结

随着生活水平的提高和消费意识的改变，冷却肉逐步成为了消费的主流产品，为确保冷却肉的微生物安全和品质质量，冷却肉的保鲜技术研究与开发将得到更大发展。随着消费者更加关注健康、营养、安全和饮食美好享受，未来冷却肉的保鲜技术应面向更加安全无害，最大限度保持产品的感官品质与营养价值，最大限度的延长产品货架期。冷杀菌技术开发和研究应用为冷鲜肉的持续健康发展提供了技术支撑。虽然冷杀菌具有较多的优势，但也存在一些问题，影响了其大范围快速推广应用。存在的问题主要有杀菌效果相对于热杀菌较差，无法达到彻底杀菌；部分冷杀菌技术不够成熟，尚在研究探索中；有些冷杀菌技术对人体存在一定的安全隐患，这些问题亟待解决，才能够实现冷杀菌技术在食品工业中的广泛应用。