低溫肉制品中有許多著名的品牌,幾百年來盡管工藝不斷進步,但始終保持了傳統(tǒng)的品種風味,成為具有各種地方風味的特產(chǎn)。因此,低溫肉制品是國內(nèi)外未來發(fā)展的主要趨勢。
目前低溫肉制品生產(chǎn)過程中主要采用化學防腐等技術(shù)進行微生物控制。利用柵欄技術(shù)中各種柵欄因子的累加作用、交互作用和協(xié)同效應(yīng)可以從生產(chǎn)、流通、貯藏直爭銷售進行系統(tǒng)的、全面的“多靶保藏”,便可延長低溫肉制品的保質(zhì)期。因此,根據(jù)低溫肉制品的加工保藏特點,可以設(shè)置一系列的柵欄因子,從而延長期保質(zhì)期。
一、低溫肉制品及影響因素
1、定義
低溫肉制品是指在常壓下蒸煮、熏烤,產(chǎn)品在加工時中心溫度在70~80℃,成品的運輸、貯藏、銷售原則上要求在低溫0~4℃條件下進行的一類產(chǎn)品。
近年來,我國在肉制品加工中逐步引進了西式肉制品的加工設(shè)備,加工工藝,極大地提高了中式肉制品的技術(shù)含量和食用價值,豐富了產(chǎn)品種類。在我國,生產(chǎn)廠家通常為了增加低溫肉制品的安全性,往往人為地提高殺菌溫度(一般中心溫度75—80℃),生產(chǎn)出來的產(chǎn)品嚴格地說應(yīng)屬于中溫肉制品。我們籠統(tǒng)地將它們都稱為低溫肉制品。西式肉制品多數(shù)屬于低溫肉制品。
2、低溫肉制品與傳統(tǒng)高溫肉制品的比較
低溫肉制品與高溫肉制品相比有其明顯優(yōu)勢:低溫加工中,肉蛋白質(zhì)適度變性,從而獲得較高的消化率,且肉質(zhì)鮮嫩適口;基本保持原有彈性,肉質(zhì)結(jié)實有咀嚼感,最大限度保持原有營養(yǎng)和固有的風味,在品質(zhì)上明顯優(yōu)于高溫肉制品。低溫殺菌營養(yǎng)成分損失少,為人體提供了較高的有效營養(yǎng)成分;低溫肉制品的加工過程使得肉類原料可以與多種調(diào)料,輔料和其他種類食品配合,從而產(chǎn)生多種受人歡迎的風味。低溫肉制品品種非常豐富,適應(yīng)各種飲食習慣人群的需求。
3、低溫肉制品存在的問題
(1) 產(chǎn)品質(zhì)量參蔗不齊
目前不少龍頭企業(yè)采用或正在研究HACCP方法來控制產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量或用ISO體系論證,產(chǎn)品基本符合質(zhì)量要求,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。但仍有相當多的中小企業(yè)衛(wèi)生條件差、加工過程不規(guī)范,產(chǎn)品質(zhì)量難以控制,甚至以次充好、以假亂真,以謀取利潤,其結(jié)果極大地損害了消費者的利益,破壞了正規(guī)廠家的形象,擾亂了市場。
(2) 缺乏包裝
由于我國包裝機械、包裝材料和人們觀念的落后,傳統(tǒng)風味肉制品幾乎沒有包裝,導(dǎo)致產(chǎn)品的貨架期短?,F(xiàn)在相當一部分雖然有了包裝,但有的產(chǎn)品包裝方法不當,破壞了產(chǎn)品原有的風味,有的在經(jīng)過高溫高壓后已失去了產(chǎn)品原有的風味。還有,肉制品的小包裝在我國尚無系統(tǒng)地、全面地地研究,市場上小包裝形式的休閑肉制品,不少是包裝后達不到保質(zhì)期限,甚至出現(xiàn)比非包裝的產(chǎn)品貨架期還短的怪現(xiàn)象。
(3) 低溫制品保質(zhì)期問題
由于殺菌不徹底,貨架期相對較短,不便于長途運輸和貯存,如何控制低溫肉制品的微生物以保證其食品安全與質(zhì)量是我國低溫肉制品發(fā)展的瓶頸。低溫肉制品的加工特點決定了它在生產(chǎn)銷售中也存在一些缺陷:由于殺菌溫度低,雖然可以殺滅所有致病菌,但是不能殺滅形成芽胞的細菌,因此對原料肉的質(zhì)量要求高,只有品質(zhì)好無污染的原料肉,才能生產(chǎn)出合格的低溫肉制品,并且應(yīng)加強防止在生產(chǎn)加工過程中各環(huán)節(jié)的污染。
由于低溫殺菌不完全,要求銷售過程中采用冷藏保藏,因此相應(yīng)增大了成本。低溫制品保質(zhì)期短(冷藏條件下也只有30d)嚴重制約著生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。低溫肉制品的保質(zhì)期太短,季節(jié)性很強,經(jīng)營周期太短,損耗大,貯藏運輸很不方便,并且過期的肉制品不容易得到處理。
4、低溫肉制品中的微生物來源和控制
肉和肉制品由于其高蛋白及較高水分特性而易于腐敗,尤其是在其貯存過程中易腐敗變質(zhì)而失去食用價值。污染肉制品的微生物可分為病原菌和腐敗菌,前者一般源于禽畜肉本身,而后者一般來自于環(huán)境。
防腐保鮮的基本原理主要是在盡可能減少肉品中微生物的殘留量的前提下,抑制肉品中微生物的生長代謝和酶的活性。腐敗菌則主要引起肉制出的變質(zhì),一般的殺菌強度難以使其全部死亡,而且某些腐敗菌還會產(chǎn)生毒素,這些都會影響肉制品的質(zhì)量和貨架期。研究表明,低溫肉制品中的微生物主要有霉菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肉毒梭狀芽孢桿菌、李斯特菌、志賀氏菌、沙門氏菌和產(chǎn)氣桿菌等。
低溫肉制品蛋白質(zhì)、脂肪含量豐富,水分活度較高,本身利于腐敗微生物生長和繁殖;加工原、輔料以及生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生狀況都會影響微生物的生長繁殖;加之熟制熱加工的溫度較低,殺菌不徹底,仍有一部分耐熱微生物殘存,導(dǎo)致低溫肉制品極容易發(fā)生微生物性腐敗,因而減少微生物污染,延長低溫肉制品貨架期是肉類工業(yè)中普遍關(guān)注的問題。
低溫肉制品是肉制品未來發(fā)展的方向,由于其本身營養(yǎng)豐富以及殺菌難徹底等原因而易受微生物的污染,對產(chǎn)品質(zhì)量控制和食品安全均有較高的風險,通過研究低溫肉制品微生物基本數(shù)據(jù)與預(yù)測模型,了解低溫肉制品中微生物在不同條件下的動態(tài)變化,建立相應(yīng)的柵欄技術(shù),可為低溫肉制品的生產(chǎn)、運輸、銷售等提供良好的建議與參考,是低溫肉制品的重要研究方向。
二、柵欄技術(shù)(Hurdle Technology,HT)
1、柵欄技術(shù)的提出和相關(guān)概念簡介
隨著人們對食品防腐保鮮研究的深入,對保鮮理論有了更深入、全面的認識。目前,防腐保鮮研究的主要理論依據(jù)是柵欄因子理論。柵欄因子理論是德國一位專家提出的一套系統(tǒng)地、科學地控制食品保質(zhì)期的理論。
目前,工業(yè)化國家有人正將“柵欄技術(shù)”理論進行計算機處理以便進行食品設(shè)計。也就是說:只要將食品有關(guān)參數(shù)(如水分活性、pH值等)輸入計算機,就可推斷出食品的貨架期。也可根據(jù)需要,適當改變各種參數(shù),以使食品達到理想的貨架期。因此,有人斷定: “柵欄技術(shù)”將對二十一世紀食品上業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。
該理論認為食品要達到可貯性與衛(wèi)生安全性,其內(nèi)部必須存在能夠防止食品所含腐敗菌和病原菌生長繁殖的因子,這些因子通過臨時或永久性打破微生物的內(nèi)平衡而抑制微生物的腐敗與產(chǎn)生毒素,保持食品的品質(zhì)。這些因子被稱為柵欄因子(tlurdle)。
這些因子及其交互效應(yīng)決定了食品微生物的穩(wěn)定性,即柵欄效應(yīng)。在實際生產(chǎn)中常運用不同的柵欄因子科學組合發(fā)揮協(xié)調(diào)作用,從不同方面抑制食品中腐敗菌的生長和繁殖,對這些微生物形成多靶攻擊,從而改善食品品質(zhì),保證食品的衛(wèi)生安全性,這一技術(shù)即為柵欄技術(shù)(HurdleTechnology,HT)。
2、柵欄技術(shù)基本原理
在食品防腐保藏中的一個重要現(xiàn)象是微生物的內(nèi)平衡(Homeostasis),內(nèi)平衡是微生物維持一個穩(wěn)定平衡內(nèi)部環(huán)境的固有趨勢。具有防腐功能的柵欄因子擾亂了一個或更多的內(nèi)平衡機制,因而阻止了微生物的繁殖,導(dǎo)致其失去活性甚至死亡二。幾乎所有的食品保藏都是幾種保藏方法的結(jié)合,如加熱,冷卻、干燥、腌漬或熏制、蜜餞、酸化、除氧、發(fā)酵、加防腐劑等,這些方法及其內(nèi)在原理已經(jīng)被人們以經(jīng)驗為依據(jù)廣泛應(yīng)用了許多年。
柵欄技術(shù)囊括了這些方法,并從其作用基理上予以研究,而這些方法即所謂柵欄因子。柵欄因子控制微生物穩(wěn)定性所發(fā)揮的柵欄作用不僅與柵欄因子種類、強度有關(guān),而且受其作用次序影響,兩個或兩個以上因子的作用強于這些因子單獨作用的累加。某種柵欄因子的組合應(yīng)用還可大大降低另一種柵欄因子的使用強度或不采用另一種柵欄因子而達到同樣的保存效果,即“魔方”原理。
食品保藏中某一單獨柵欄因子的輕微增加即可對其貨架穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。如肉制品的穩(wěn)定性可能取決于F值是0.3還是0.4,aw值是0.975還是0.970,pH值是6.4還是6.2等,而這些因子重量的總和決定了該食品是微生物穩(wěn)定的、不穩(wěn)定的或不定的。此外,通過這些柵欄的互效性使食晶達到微生物穩(wěn)定性,比應(yīng)用單一而高強度的柵欄更有效、更益于食品防腐保質(zhì)。
3、常用柵欄因子及其分類
在提出“柵欄”這個專業(yè)術(shù)語之前,許多的食品科學家和技術(shù)專家實際上已經(jīng)開始應(yīng)用“柵欄因子”來進行食品的防腐與保藏,如在肉類的加工中使用的腌、熏、加香料、加熱、冷凍等措施。到目前為止,食品保藏中已經(jīng)得到應(yīng)用和有潛在應(yīng)用價值的柵欄因子的數(shù)量已經(jīng)超過100個,其中已用于食品保藏的大約50個。
根據(jù)Leistner和Gorris指出在法規(guī)安全考慮,目前可應(yīng)用的柵欄因子計有50多種,可分類為: ①物理性柵欄:包括溫度(殺菌、消毒、冷藏、冷凍);照射(UV、微波、離子);電磁能(高電場脈沖、振動磁場脈沖);超音波;壓力(高壓、低壓);氣調(diào)包裝(真空包裝、充氮包裝、二氧化碳包裝);活性包裝;包裝材料(積層袋、叮食性包膜)。
?、诨瘜W性柵欄:包括水分活度(高或低);ph值(高或低);氧化還原電位(高或低);煙熏;氣體(二氧化碳,氧氣,臭氧);防腐劑(有機酸、醋酸鈉、磷酸鈉、已二烯酸鉀等)。
③微生物柵欄:包括益生菌;保護性培養(yǎng)基;抗菌素、抗生素。
④其他柵欄:包括游離脂肪酸,脫乙酰殼多糖,氯化物等。
肉品要達到可貯存性和衛(wèi)生安全性,其內(nèi)部必需存在能阻止殘留的致腐菌和病原菌生長繁殖的因子,這些因子即是加工防腐方法。在這些柵欄因子中最重要和最常用的是:溫度(高溫殺菌或低溫保藏)、pH值(高酸度或低酸度)、aw(高水分活度或低水分活度)、Eh(高氧化還原值或低氧化還原值)、氣調(diào)(氧氣,二氧化碳,氮氣等),包裝材料及包裝方式(真空包裝、氣調(diào)包裝、活性包裝和涂膜包裝等)、壓力(高壓或低壓)、輻照(紫外線、微波、放射性輻照等)、物理法(高電場脈沖、射頻能量、震蕩磁場、熒光滅活和超聲處理等)、微結(jié)構(gòu)(乳化法、固態(tài)發(fā)酵法)、競爭性菌群(乳酸菌、雙歧桿菌等有益菌)和防腐劑(包括天然防腐劑和化學合成防腐劑)等。
有些柵欄因子會同時影響食品的安全和品質(zhì),因為它們不但有抗微生物的特性,同時又能改善食品的風味。但依據(jù)柵欄強度的不同,食品中同一柵欄可能有正面或負面影響。如果食品中的一種柵欄強度太小,將不能阻止微生物的生長,太強又有可能影響風味,因此,既要考慮食品的安全,又應(yīng)考慮品質(zhì),而使食品中的柵欄因子及強度保持在最佳范圍內(nèi)。因此,在不同條件下,聯(lián)合柵欄的作用方式可以是疊加的,甚至是協(xié)同的,后者值得特殊的關(guān)注,可作為選擇抑制因子的方法,以便最好的取得微生物學的穩(wěn)定和安全。
三、在低溫肉制品中涉及的柵欄因子及其應(yīng)用
1、低溫肉制品中涉及的柵欄因子
柵欄技術(shù)的基本原理是具有防腐作用的柵欄因子,通過協(xié)同作用干擾保持食品穩(wěn)定的一個或多個平衡機制,抑制微生物的生長繁殖,甚至致其死亡。
柵欄技術(shù)應(yīng)用于食品生產(chǎn)中腐敗微生物的防治已經(jīng)得到許多國家的認可。目前,研究目標集中在原料肉衛(wèi)生控制、降低產(chǎn)品水分活性、改變酸性、溶菌酶包埋技術(shù)、天然和化學防腐保鮮劑、輻射保鮮、氣調(diào)包裝技術(shù)等拉列方面,并根據(jù)協(xié)同效應(yīng)理論和“柵欄技術(shù)”進行綜合保鮮。
肉類保鮮應(yīng)為一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。單方面考慮某些因素對延長鮮肉貨架期無明顯效果,應(yīng)該綜合考慮影響肉貨架期的因素及各因素在延長肉貨架期中的重要性。鮮肉要有效延長貨架期,就必須使肉本身具有阻止殘留微生物生長和自身酶作用的因素,這些因子其實就是控制微生物生長及酶活動環(huán)境的方法,采用柵欄技術(shù)可有效地將這些因子相互結(jié)合,產(chǎn)生柵欄效應(yīng),使肉具有良好的保鮮效果。在新產(chǎn)品開發(fā)中,柵欄技術(shù)(HT)與關(guān)鍵點控制管理(HACCP)及微生物預(yù)報技術(shù)(PM)的結(jié)合將成為先進食品設(shè)計及其加工不可缺少的工具,而HT主要用于設(shè)計,HACCP主要用于加工管理,PM主要用于產(chǎn)品優(yōu)化。
2、低溫肉制品中柵欄因子的設(shè)置
?。?)殺菌
殺菌是指將肉制品的中心溫度加熱到65-75℃的熱處理操作。在此溫度下,肉制品內(nèi)幾乎全部酶類和微生物均被滅活或殺死,但細菌的芽孢仍然存活。因此,殺菌處理應(yīng)與產(chǎn)后的冷藏相結(jié)合,同時要避免肉制品的二次污染。殺菌的時間和溫度應(yīng)視肉制品的種類及其微生物的抗熱性和污染程度而定。
?。?)低溫保藏(t)
低溫保藏環(huán)境溫度是控制肉類制品腐敗變質(zhì)的有效措施之一。低溫可以抑制微生物生長繁殖的代謝活動,降低酶的活性和肉制品內(nèi)化學反應(yīng)的速度,延長肉制品的保藏期。但溫度過低,會破壞一些肉制品的組織或引起其它損傷,而且耗能較多。因此在選擇低溫保藏溫度時,應(yīng)從肉制品的種類和經(jīng)濟兩方面來考慮。
另外,由于溫度對嗜溫菌和嗜冷菌的延滯生長期和世代時間影響不同,故在這二類微生物的混合群體中,低溫可以起很重要的選擇作用,引起肉品加工和儲藏中微生物群體構(gòu)成改變,使嗜溫菌的比例下降。低溫肉制品在-18℃以下保存才能保證肉的新鮮,一般保質(zhì)為4-5個月,如果降至-23度以下,那么保質(zhì)期加長一倍。
(3)水分活度(aw)
水分活度是肉制品中的水的蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓之比。當環(huán)境中的水分活度值較低時,微生物需要消耗更多的能量才能從基質(zhì)中吸取水分?;|(zhì)中的水分活度值降低至一定程度,微生物就不能生長。一般地,除嗜鹽性細菌(其生長最低aw值為0.75)、某些球菌(如金黃色葡萄球菌,aw值為0.86)以外,火部分細菌生長的最低aw均大于0.94且最適aw均在0.995以上;酵母菌為中性菌,最低生長aw。在0.88-0.94;霉菌生長的最低aw為0.74-0.94,aw在0.64以下任何霉菌都不能生長。最常見的低水分活性保鮮方法有干燥處理及添加食鹽和糖。
(4)保鮮劑和輻照綜合運用
柵欄技術(shù)是根據(jù)食品內(nèi)不同柵欄因子的協(xié)同作用或交互效應(yīng)使食品的微生物達劍穩(wěn)定性的食品防腐保鮮技術(shù)。有學者研究輻照對肉品微生物及牛羊肉品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)輻射保鮮的技術(shù)性強,成本高,會產(chǎn)生一種輻射味,影響肉的感官品質(zhì)。綠色食品規(guī)定,輻射食品不屬于綠色食品,人們對它的接受存在心理上的抗拒性,對于其是否存在基因突變,攝入后是否對人體有害,還需要進一步研究。
(5)臭氧
臭氧是一種高效消毒劑,具有強大的殺菌作用,可以殺滅各種微生物。臭氧可以殺滅各種細菌繁殖體,但不同的細菌的敏感性不同。比較敏感的細菌有:枯草桿菌、腸系膜桿菌、金黃色葡萄球菌等;抵抗力中等的細菌有:普通變形桿菌、大腸桿菌等;抵抗力較強的細菌有:無色桿菌,假單胞菌等。
根據(jù)測試:敏感菌和抵抗力強的菌之間殺滅濃度相差約兩倍。所以,根據(jù)不同的菌種,不同的場合,選擇不同的濃度、殺滅時間,才能取得預(yù)期的效果。臭氧對空氣、表面和水中的芽胞和許多病毒均有殺滅作用。另外,臭氧對寄生包囊的殺滅作用也很好。環(huán)境、器具衛(wèi)生、重要環(huán)節(jié)衛(wèi)生控制如解凍環(huán)節(jié)、斬拌環(huán)節(jié)都可以用臭氧進行微生物的控制。
(6)真空包裝
真空包裝采用非透氣性材料,降低肉周圍空氣密度,從而抑制肉中肌紅蛋白和脂肪氧化及需氧微生物生長,真空包裝在冷藏條件下可使肉的貨架期延長到20d以上,真空包裝的主要問題是包裝材料及包裝前肉的衛(wèi)生質(zhì)量,同時真空包裝必須配冷鏈銷售。真空收縮包裝是目前西方生鮮肉類市場使用的主流包裝形式,但國內(nèi)將真空熱收縮包裝技術(shù)用于鮮肉的保鮮很少有報道。
(7)氣調(diào)包裝
氣調(diào)包裝也稱換氣包裝,是在密封材料中放入食品,抽掉空氣,用選擇好的氣體代替包裝內(nèi)的氣體環(huán)境,以抑制微生物的生長,從而延長食品貨架期。氣調(diào)包裝常用的氣體有三種:二氧化碳,氧氣、氮氣。二氧化碳可抑制細菌和真菌的生長,尤其是細菌繁殖的早期;氧氣的作用是維持氧合肌紅蛋白,使肉色鮮艷,并能抑制厭氧細菌;氮氣是一種惰性填充氣體,不影響肉的色澤,能防止氧化腐敗、霉菌的生長和寄生蟲害。
(8)肉制品加丁中溫度與時間的控制
生產(chǎn)車間的溫度控制,如腌制車間的溫度控制應(yīng)為0℃一4℃,其他車間如原料修整車間、灌制車間、配料間以及斗車等工具存放間的溫度不應(yīng)高于14℃。這樣不但能在很大程度上控制空間微生物數(shù)量的生長,而且能夠較好地防止半成品物料在工藝流程中溫度的升高,從而減少環(huán)境對半成品造成污染及半成品物料中微生物的大量繁殖。
微生物的繁殖也需要一定的時間,滾揉嫩化需要有足夠的時間要求,其余的工序如原料肉修整、絞制、注射,灌制等的加工時間越短越好。在同樣的條件下,用30min修整的原料肉與用60min修整的原料肉帶菌量是不一樣的,因為隨著時間的延長,微生物數(shù)量由于生長繁殖而不斷增加,所以緊湊的工藝技術(shù)、工人的熟練操作,不但能提高工作效率,而且對微生物的控制有著蠹要的意義。
(9)選用合理的配方
產(chǎn)品的配方是使產(chǎn)品具有適宜的ph值、合適的eH和水活度的保證,因此產(chǎn)品的配方與防腐密切相關(guān)。肉制品的ph值可直接影響產(chǎn)品的貨架期,而pH值直接涉及產(chǎn)品的口味,一般人能感覺出酸味的pH值為5—6,因此可根據(jù)口味的需要適當選擇產(chǎn)品的pH值。pH值也可影響防腐劑的效果,山梨酸鉀等防腐劑在酸性條件下效果好。
?。?0)二次滅菌與包裝
肉制品從熟制到包裝需在常溫下暴露一段時間,在此期間可能造成二次污染,若包裝好后直接出廠,質(zhì)量得不到保證,因此二次滅菌是非常重要的。在二次滅菌時,裝好的產(chǎn)品最好是單層擺放,必要時也可雙層擺放。肉制品應(yīng)采用避光包裝和在避光條件下貯藏,因為光是影響產(chǎn)品貨架期的因素之 ,光照可刺激有害微生物的代謝,提高分解脂肪的解脂酶的活性,從而促進肉制品中脂肪的酸敗,另外還可導(dǎo)致產(chǎn)品外觀褪色。
四、展望
柵欄技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉類食品的保藏,然而它與高新技術(shù)相結(jié)合才是最有效的?,F(xiàn)代肉類保藏中,將柵欄技術(shù)與天鍵危害點控制技術(shù)(HACCP)、良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)和微生物預(yù)報技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)成為必然。這樣,我們可以有針對性地選擇、調(diào)整柵欄因子,再利用HACCP的監(jiān)控體系,保證產(chǎn)品的質(zhì)量及安全性。HACCP的引入,使得在選擇,調(diào)整柵欄因子時有據(jù)可依,同時還可檢測出所選的柵欄因子是否達到要求。
微生物預(yù)報技術(shù)是建立于計算機對食品中微生物的生長、殘存,死亡進行的數(shù)量化預(yù)測方法,在不進行微生物檢測分析條件下快速對產(chǎn)品貨架壽命進行分析預(yù)測。應(yīng)用柵欄技術(shù)進行肉品設(shè)計和加工即可通過此技術(shù)預(yù)估加工肉品的可貯性和質(zhì)量特性,也可以幾個最重要的柵欄因子作為基礎(chǔ)建立模式,較為可靠地預(yù)測出肉品內(nèi)微生物生存、死亡情況。柵欄技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)和現(xiàn)代化科學管理機制的有機結(jié)合是柵欄技術(shù)的未來發(fā)展方向。