栅栏技术在食品贮藏与保鲜中的应用

◎ 焦 捷

（青海高等职业技术学院，青海 海东 810700）

1 概述

食品栅栏技术的概念，最开始由德国学者Leistner在1978年提出，并在后续发展成栅栏技术。该理论的作用机理是通过利用抑制微生物生长繁殖的不同条件及其交互作用，控制食品加工和贮藏过程中微生物的生长繁殖，进而保证食品的安全性，延长食品货架期[1]。

2 栅栏因子和栅栏效应

栅栏技术在食品加工与贮藏中的应用，主要是通过控制多种工艺手段，提升产品品质和贮藏性能，而多个控制点又称之为栅栏因子[2]。因此，要想正确应用栅栏技术，选择合适的栅栏因子是十分重要的。一般常见的栅栏因子有高温处理（F）、降低水分活性（Aw）、降低氧化还原电位（Eh）、防腐剂（Pres）、调节酸度（pH 值）、低温冷藏（t）、竞争性菌群及辐照等。但是，如果栅栏技术只靠单个栅栏因子优化，无法达到最优的保藏效果，因此，通常利用不同栅栏因子之间的交互作用，其效果优于多个栅栏因子的简单叠加，这就是栅栏效应。

栅栏效应主要通过产品内不同的保质、抑菌和防腐栅栏因子的相互作用，达到食品良好的保鲜贮藏效果。在食品的加工贮藏过程中，如果食品的栅栏强度太低，或是数量太少，有害微生物就能够顺利越过栅栏，食品则很快腐败变质。因此，利用栅栏效应是食品保藏的重要方法。由于各个不同的栅栏因子通过交互具有协同作用，这也叫做栅栏效应的“魔方式控制模式”，通过这种“魔方式控制模式”的协同作用，就能够对食品加工和保藏进行提前预测设计，从而得出最优的栅栏因子组合。

3 栅栏技术的应用

3.1 肉制品中的应用

郑琳[3]等人发现栅栏技术能够通过加工要求而改善、增进肠类制品加工工艺，进而设计并开发出新型产品。通过增强栅栏因子的强度，如添加防腐剂、低温处理、真空包装等，开发并生产出颜色鲜艳、盐分低的新产品。同时，试验过程发现，肠类制品随着贮存时间的延长，肠体颜色容易发生改变。针对这个问题，其研究了氧气、温度、水分活度、pH 值、微生物等栅栏因子对香肠保藏时间的影响。在此基础上，要志宏[4]等人发现，利用栅栏技术对肉品进行设计和加工，能有效预测肉品微生物生存情况，从而判断肉品贮藏性[5]。

3.2 在水产品中的应用

胡庆兰[6]等人利用单因素试验，以筛选得到3 个栅栏因子为因素，分别为食盐、柠檬酸及杀菌温度，以感官综合评分和菌落总数为响应值，对影响带鱼制品加工条件的3 个栅栏因子进行响应面分析，从而对加工条件进行优化。通过模型及响应面分析，确定较优的栅栏因子组合条件为：柠檬酸 0.15%、食盐 2.5%、杀菌温度 80 ℃；将采用最优栅栏组合（柠檬酸 0.15%、食盐 2.5%、杀菌温度 80 ℃；Nisin 0.03%和0.9 MPa抽真空包装）制成的产品进行贮藏试验表明，经过最佳栅栏因子组合处理的带鱼制品，比未经处理普通带鱼制品的保鲜期（4 ℃，7～10 d）延长约20 d，产品能够在4 ℃贮藏1 个月。魏涯[7]等人筛选出食盐、糖、酒等因素为栅栏因子，得到较优栅栏因子组合为采用食盐 60 g·L-1，糖20 g·L-1，酒1. 5% ，在4 ℃ 腌制4 h，在（30±2） ℃热泵干燥机中烘12 h，控制产品水分活度为0. 88，采用最优栅栏组合制成的淡腌半干鲈鱼产品，口感良好，风味独特，其中挥发性物质、氨基酸和不饱和脂肪酸含量均有所增加。进行贮藏试验证明，在最优栅栏因子加工得到的产品真空包装后于0～4 ℃放置24 h，然后采用 85～90 ℃杀菌处理30 min，淡腌半干鲈鱼产品微生物数量明显降低，且产品的风味和营养价值能够很好保持，在4 ℃冰箱可贮藏2 个月以上。

3.3 果蔬及其制品中的应用

陈晨[8]等人对温度(高温杀菌、低温抑菌)、pH值(调节酸碱度)、氧化还原电势(降低氧化还原值)、添加抗菌剂、物理杀菌处理等栅栏因子进行控制，发现通过设定不同的栅栏因子强度针对不同的鲜切果蔬，能够起到延长果蔬保藏期、抑制微生物生长和繁殖的作用，从而提升鲜切果蔬产品经济效益。Viacheslav Liato 等人[9]通过将电激活和栅栏技术相结合，通过对豌豆和玉米罐头中的维生素、质地、颜色进行评价，发现使用此方法使豌豆及玉米罐头品质有了较大的提升，微生物数量也随之减少，比其他常规杀菌储藏方法更有效。García-GarcíaR.等人[10]将脉冲电场技术与栅栏技术相结合，以pH 值、防腐剂为栅栏因子，pH 值减少和脉冲电场在13～15 ls / 25～50 Hz 下的组合作用于V 品种，并且将脉冲电场在11 ls / 50 Hz，13～15 ls / 25～50 Hz 条件下作用于RV 品种，发现微生物数量大量减少，得出结论使用脉冲电场（PEF）结合其他因素的跨栏技术足以在21 d/ 25 ℃期间使刺梨饮料保持稳定。

3.4 其他制品中的应用

马荣琨等人[11]发现，水分活度、天然保鲜剂、杀菌条件及包装材料等栅栏因子对鲜腐竹的保鲜效果影响较为明显。各因子的最优组合为纳他霉素添加量为0.025%，鲜腐竹的水分活度为0.75，采用PET 复合材料，并经过微波杀菌和真空包装处理，在37 ℃鲜腐竹可保存14 d，常温25 ℃下其货架期可达46～52 d。吕银德等人[12]通过对面包的水分活度、复配防腐剂和复合充气包装3 个栅栏因子进行研究，确定了面包较理想的栅栏因子组合条件为：水分活度（甘油 2%、山梨糖醇 4%）、脱氢乙酸钠与丙酸钙复配比例 2 ∶3、二氧化碳与氮气的充气比例1∶2。进行贮藏试验证明，最优栅栏因子加工的面包，贮存时间最长为61 d。刘学彬等人[13]筛选出核桃含水率、光照情况、充气情况、破损程度等栅栏因子。其中，对核桃酸价、过氧化值影响较大的是核桃的贮藏温度、破碎程度以及光照时间；在长时间贮藏过程中，充气情况、含水率的影响比较明显。李福后等人[14]以利用单因素试验，筛选到温度、防褐变试剂、包装方式和成熟度4 个栅栏因子，以保藏时间为指标进行正交试验来筛选草菇最佳保藏条件，发现采用13 ℃贮温、八成成熟度、不同包装方式和保鲜剂相结合的方法，草菇可保鲜贮藏至少9 d。

4 展望

目前，栅栏技术在很多国家都得到了广泛应用，这种技术可以通过栅栏因子的选择和控制，使食品在1 个参数下保持到最佳状态，获得对微生物的最大杀伤力。现在食品工业中对栅栏技术的应用，通常是将栅栏技术与其他新型食品加工或杀菌技术相结合，例如，控释抗菌包装技术、脉冲电场技术、电激活技术等，能够达到更为良好的杀菌保鲜效果[15]。栅栏技术是一门融传统方法和新技术为一体的综合技术，但目前只局限于分析特定产品，要想实际主动运用，就需要有丰富的实践经验、扎实的理论基础以及现代化的加工和管理技术与实施设备为支持。因此，企业在应用栅栏技术时，可以引入HACCP 体系，将HACCP 体系与栅栏技术相结合，不仅能大幅降低企业管理成本，有效发挥监管作用，而且能够在选择栅栏因子时有据可依，从而预防、降低、消除对产品质量造成的不利影响[16]。

栅栏技术作为食品加工与保藏的重要手段，相信随着我国食品工业的持续发展，对栅栏技术的研究会更加广泛和深入，为今后食品保藏提供扎实的理论基础，并在传统食品质量提高、技术现代化提升、产品市场化发展研发上，凸显其广阔的应用前景。