非热杀菌技术在肉类产品保鲜中的应用研究进展

2022-12-19李月明

现代食品 2022年20期

◎ 李月明

（中国农业科学院农产品加工研究所主食加工技术研究院，黑龙江哈尔滨 151900）

肉类产品富含人体所需的营养物质且口感极佳，在人们的日常生活中必不可少[1-2]。我国肉类产品以生鲜肉和冷冻保鲜肉为主。生鲜肉易受微生物污染而腐败变质，需在低温条件下贮运和销售；冷冻保鲜肉在冻结时，肌肉细胞内及组织间隙形成冰晶，细胞膜被破坏，解冻时易造成大量汁液流失，使肉中部分营养物质损失，导致品质下降[3]。内源酶、微生物以及运输过程中的机械损伤均会影响肉类产品的品质，进而影响其货架期。解决或延缓不良因素对肉品造成的影响是肉类企业亟待解决的问题。本文对肉类产品保鲜中常用的非热杀菌技术进行综述，以期为肉品保鲜技术研究提供参考。

1 肉类产品非热杀菌保鲜技术研究进展

传统的肉类产品保鲜技术主要有低温冷藏、加热处理、发酵处理等[4-5]，这些技术主要是通过控制酶活性和微生物的生存环境（如水分活度、温度等）来减缓肉类产品的腐败变质速率。随着科技的进步，非热保鲜技术也得到了快速发展[6-7]，主要有高压处理、超声波处理、脉冲电场处理、低温等离子体处理、真空收缩包装、辐照杀菌等技术，且通常应用上述一种或多种方法即可达到肉类产品保鲜的目的。

1.1 高压处理

高压处理是一种非常规的食品保存方法，能使产品具有保存所需的感官特性、营养价值，并能延长保质期[8]。该处理方法的特点是对大分子物质（如蛋白质和多糖）的破坏较大，但对低分子化合物（如氨基酸、维生素和风味物质）的影响较小。此外，高压能破坏微生物的核糖体，使细胞中蛋白质的合成反应被抑制。高压能使细胞内的酶失活，抑制复制、转录过程并破坏细胞的DNA。因此，可选择适宜的高压处理工艺参数使微生物细胞失活。在肉类及肉制品工业生产中，最常用的压力为400～600 MPa，作用时间为 3～7 min。革兰氏阴性菌的营养细胞对高压最敏感，它们在100 MPa以上的压力下会死亡，如果要灭活孢子，则需要600～800 MPa的压力。

1.2 超声波处理

超声波是巴氏杀菌的替代技术，可以显著降低加工原料中的微生物含量，对原料的营养价值和产品质量影响较小[9]。实际生产中常采用位于20～100 kHz范围内的高功率和低频超声波。超声波产生空化效应，引起材料物理、化学和生物特性的变化以及细胞结构的解体[10]。由于空化作用，生物细胞的成分会受到破坏，尤其是微生物细胞膜和组织结构。细菌菌群的灭活程度主要取决于菌株类型、超声波参数和作用时间。传统的热处理会导致许多对高温敏感的营养物质流失。超声波在肉类工业中的应用减少了微生物的污染，显著提高了安全性，并延长了肉品的货架期，还不会显著影响肉品的质量。经过超声波处理的产品不会对人体产生影响，而且该方法本身对环境也没有威胁。此外，该技术因缩短了工艺过程的持续时间和能源消耗，进而降低了生产成本。

1.3 脉冲电场处理

脉冲电场是一种保存肉类产品和防止病原菌生长的替代方法。与热处理相比，它能使微生物失活，同时保持未加工食品的原始颜色、味道和质地。该方法能够有效、安全地提高肉类产品的安全性[11]。在实际生产中可以使用10～50 kV·cm-1的高压短脉冲处理肉类产品。脉冲电场会使细菌、酵母或其他微生物的细胞间产生电势。当达到一个临界电位点（通常为1 V）后，会出现介质穿孔，即细胞膜穿孔，造成不可逆的损伤。微生物灭活的整个过程不会提高产品的温度，因为这一过程发生的相对较快，脉冲持续时间极短。脉冲电场的非热特性确保了高品质肉类和对高温敏感的营养物质的保存。此外，脉冲电场处理不需要使用防腐剂，就可以获得保质期长的安全产品。这种技术也可以作为巴氏杀菌的前处理或是包装肉制品的额外处理，进而有效延长保质期。该方法的优点还在于能耗低[12]。

1.4 低温等离子体处理

等离子体被定义为物质的第四种状态，它是惰性粒子和带电粒子的混合物。通过提供足够的能量，每种物质都可以转化为等离子体。根据它所处的压力和温度范围，可以在特定条件下获得不同温度的等离子体。低温等离子体技术的灭活剂是电离气体，如空气、氧气、氮气或氩气。低温等离子体的作用原理是基于它的高反应活性，而且它是一个非热过程，不会引起原料的热变化[13]。低温等离子体在肉类产品生产领域具有灭活病原体的能力，从而提高肉类产品的安全性。已有研究表明该技术具备有效灭活多种微生物的能力，包括孢子、生物膜甚至病毒。该技术的优势还在于参与破坏微生物的等离子体的成分是不稳定的，因此它们不会存在于成品中，也不会引起原料营养和感官特性的显著变化。

1.5 真空收缩包装

真空包装的实质是通过去除98%～99%的空气来降低包装中的大气压力[14]。由于几乎完全去除了密封包装中的氧气，进而抑制了对消费者健康构成威胁的好氧细菌、霉菌和真菌的生长。真空包装可以使产品获得更长的保鲜时间，使产品具备良好的感官特性及风味特性。与传统包装相比，真空收缩包装技术可以大大延长产品的保质期。因为该收缩膜具有屏蔽性能好、机械强度高、焊接性和透明性好等特点。在真空包装中使用热收缩膜可以增加产品的可用性，防止污染，以及减少由于水分蒸发造成的重量损失。薄膜对水蒸气的高阻隔性能确保肉制品在整个储藏期间重量保持恒定[15]。此外，薄膜厚度的减小有助于减少产生塑料包装废物的数量。真空包装技术和收缩技术的结合给肉类工业带来了许多益处和机会。

1.6 辐照杀菌处理

辐照杀菌是利用射线（其中包括X射线、γ射线和加速电子束等）的辐照能量来杀灭微生物的一项技术[16]。辐照射线照射到食品上会引起食品中的微生物蛋白质或遗传物质发生变化，抑制或破坏其生长或者繁殖，甚至使微生物的细胞组织死亡，从而达到杀菌、延长货架期的目的。辐照灭菌按其用途和剂量可分为辐照消毒杀菌和辐照完全杀菌。辐照消毒杀菌的作用是抑制或杀灭部分腐败微生物和致病性微生物；完全辐照灭菌是一种大剂量辐照灭菌方法，剂量为10～60 kGy。与其他灭菌技术相比，辐照灭菌有其自身的优点，在适当剂量下，辐照处理过程中物料温度上升较小，辐照均匀、快速、易于控制，物料在包装条件下灭菌，辐照处理后无残留，产品的原有品质和风味可以最大限度地保持不变。