柵欄技術(shù)處理及其在食品加工與保藏中的應(yīng)用

柵欄技術(shù)處理及其在食品加工與保藏中的應(yīng)用柵欄技術(shù)處理及其在食品加工與保藏中的應(yīng)用柵欄技術(shù)處理及其在食品加工與保藏中的應(yīng)用xxx公司柵欄技術(shù)處理及其在食品加工與保藏中的應(yīng)用文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度柵欄技術(shù)處理及在食品加工保藏中的應(yīng)用班級：0914741學(xué)號：0姓名：周晨鳴Hurdletechnologyandapplicationinfoodprocessingpreservation【摘要】柵欄技術(shù)是食品保藏的根本所在。本文介紹了柵欄技術(shù)的基本原理，并主要研究了柵欄技術(shù)肉制品加工與保藏中的應(yīng)用，通過利用控制肉制品的溫度、pH值、氣調(diào)、輻射、防腐劑等因子，最大限度地減少肉制品中的微生物含量，降低食品腐敗變質(zhì)的可能性，提高肉制品的貯藏期。【關(guān)鍵詞】柵欄技術(shù)；肉制品；微生物；保藏Abstractthehurdletechnologyistheessentialeventsoffoodpreservation.Thispaperintroducesthebasicprincipleofhurdletechnology,andamajorstudyofthehurdletechnologyinmeatproductsprocessingandpreservationofmeatproducts,throughtheuseofcontroltemperature,pHvalue,airconditioning,radiation,preservativesandotherfactors,tominimizemicrobialcontentinmeatproducts,reducethepossibilityoffoodspoilage,improvethemeatproductsduringstorageperiod.Keywordsfencetechnology;meatproducts;microorganisms;preservation前言“柵欄技術(shù)”一詞最早由德國肉類研究中心Leistner提出。柵欄技術(shù)是多種技術(shù)的科學(xué)結(jié)合，這些技術(shù)協(xié)同作用，阻止食品品質(zhì)的劣變，將食品的危害性以及在加工和商業(yè)銷售過程中品質(zhì)的惡化降低到最小程度[1]，它是食品保藏的根本所在。Leistner把食品防腐的方法或原理歸結(jié)為：高溫處理、低溫冷藏、降低水分活度、酸化、氧化還原電勢、防腐劑、競爭性菌群及輻照等幾種因子的作用。這些因子單獨或相互作用形成特殊的防止食品腐敗變質(zhì)的柵欄，決定著食品微生物的穩(wěn)定性，抑制引起食品氧化變質(zhì)的酶類的活性，即柵欄效應(yīng)[2]。水分活度、酸度、溫度、防腐劑等柵欄因子相互影響對食品的聯(lián)合防腐保持作用，我們將其命名為柵欄技術(shù)[3]。1柵欄技術(shù)原理及效應(yīng)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(jī)制，因而阻止了微生物的繁殖，導(dǎo)致其失去活性甚至死亡[4]。幾乎所有的食品保藏都是幾種保藏方法的結(jié)合，例如：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[5]。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(qiáng)度有關(guān)，而且受其作用次序影響[2]，兩個或兩個以上因子的作用強(qiáng)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(qiáng)度或不采用另一種柵欄因子而達(dá)到同樣的保存效果，即所謂的“魔方”原理[6]。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。例如：肉制品的穩(wěn)定性可能取決于F值是還是，aw值是還是，PH是還是等，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[6]。此外，通過這些柵欄的互效性使食品達(dá)到微生物穩(wěn)定性，比應(yīng)用單一而高強(qiáng)度的柵欄更有效，更益于食品防腐保質(zhì)。常用柵欄因子在提出“柵欄”這個專業(yè)術(shù)語之前，許多的食品科學(xué)家和技術(shù)專家實際上已經(jīng)開始應(yīng)用“柵欄因子”來進(jìn)行食品的防腐與保藏，比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[5]。當(dāng)然在這些柵欄因子中最重要和最常用的是：溫度、PH、水分活度（aw），以及高壓、光效應(yīng)、透氣和不透氣的限制空氣的包裝、可食性外包裝、美拉德效應(yīng)、競爭性菌群等等[7]。這些柵欄因子不僅對食品的防腐保藏有效，而且還有其它方面的潛在利用價值。柵欄技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用柵欄技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類食品的加工與保藏，然而它與傳統(tǒng)方法或高新技術(shù)相結(jié)合才是最有效的。在傳統(tǒng)食品的現(xiàn)代化工業(yè)加工和新產(chǎn)品的開發(fā)中，將柵欄技術(shù)與關(guān)鍵危害點控制技術(shù)（HACCP）和微生物預(yù)報技術(shù)結(jié)合已經(jīng)成為必然?？梢杂嗅槍π缘剡x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(dá)到要求。微生物預(yù)報技術(shù)（PredictiveMicrobiology）是建立于計算機(jī)對食品中微生物的生長、殘存、死亡進(jìn)行的數(shù)量化預(yù)測方法，在不進(jìn)行微生物檢測分析條件下快速對產(chǎn)品貨架壽命進(jìn)行分析預(yù)測[8]。應(yīng)用柵欄技術(shù)進(jìn)行食品設(shè)計和加工即可通過此技術(shù)預(yù)估加工食品的可貯性和質(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)測出食品內(nèi)微生物生存、死亡情況。2肉制品中最重要的幾種柵欄因子食品防腐上最常用的柵欄因子，都是通過加工工藝或添加劑方式設(shè)置的，這些因子均可用來保證食品微生物的穩(wěn)定性以及改善產(chǎn)品的質(zhì)量。肉制品加工中主要有以下柵欄因子。2．1熱加工高溫?zé)崽幚硎亲畎踩妥羁煽康娜庵破繁２胤椒ㄖ?。加熱處理就是利用高溫對微生物產(chǎn)生致死作用。從肉制品保藏的角度，熱加工指的是兩個溫度范疇，即殺菌和滅菌。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(xì)菌的芽孢仍可能存活。因此，殺菌處理常常與冷藏相結(jié)合，同時要避免肉制品的二次污染。滅菌是指肉制品的中心溫度超過100℃的熱處理操作。其目的在于殺死細(xì)菌的芽孢，以確保產(chǎn)品在流通溫度下有較長的保質(zhì)期。但經(jīng)滅菌處理的肉制品中，仍存有一些耐高溫的芽孢，只是量少并處于抑制狀態(tài)。在偶然的情況下，經(jīng)一定時間，仍有芽孢增殖導(dǎo)致肉制品腐敗變質(zhì)的可能。因此，對滅菌之后的保存條件應(yīng)給予重視。滅菌的時問和溫度應(yīng)視肉制品的種類及其微生物的抗熱性和污染程度而定。2．2低溫保藏低溫保藏是控制肉制品腐敗變質(zhì)的有效措施之一。低溫可以抑制微生物生長繁殖，降低酶的活性和肉制品內(nèi)化學(xué)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他損傷，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(jì)兩方面來考慮。肉制品的低溫保藏主要包括冷卻保藏和凍結(jié)保藏兩種方法。冷卻保藏(refrigeration)，就是將新鮮肉制品保存在其冰點以上但接近冰點的溫度，通常為一l一7℃。在此溫度下可最大限度地保持肉制品的新鮮度，但由于部分微生物仍可以生長繁殖，因此冷藏的肉制品只能短期保存。另外，由于溫度對嗜溫菌和嗜冷菌的延滯生長期和世代時問影響不同，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，引起肉制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。例如在同樣的溫度下，熱帶加工的牛肉就較寒帶加工的牛肉保質(zhì)期長，這主要是因為前者污染菌多為嗜溫菌而后者多為嗜冷菌。凍結(jié)保藏是將肉經(jīng)過冷卻后(溫度0℃以上)只能作短期貯藏，如果要長期貯藏，需要對肉進(jìn)行凍結(jié)，即將肉的溫度降低到一18℃以下，肉中的絕大部分水分(80％以上)形成冰品，該過程稱為肉的凍結(jié)。肉類凍結(jié)的目的是使肉類保持在低溫下，防止肉體內(nèi)部發(fā)生微生物的、化學(xué)的、酶的以及一些物理的變化，借以防止肉類的品質(zhì)下降。2．3水分活度(Aw)Aw是肉制品中的水分的蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓之比。當(dāng)環(huán)境中的水分活性值較低時，微生物需要消耗更多的能量才能從基質(zhì)中吸取水分?；|(zhì)中的水分活性值降低至一定程度，微生物就不能生長。一般除嗜鹽性細(xì)菌(其生長最低，Aw值為O．75)、某些球菌(如金黃色葡萄球菌，Aw值為0．86)以外，大部分細(xì)菌生長的最低Aw均大于0．94，且最適Aw均在0．995以上。如酵母菌為中性菌，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。目前，有人正將“效應(yīng)”理論進(jìn)行計算機(jī)處理，以便進(jìn)行食品設(shè)計。也可根據(jù)據(jù)需要，適當(dāng)改變各種參數(shù)，以使食品達(dá)到理想的架期，柵欄技術(shù)理論將對未來食品工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。3柵欄技術(shù)處理肉類制品低溫肉制品是近幾年在肉制品加工中依據(jù)加熱殺菌溫度進(jìn)行分類而得名的，是指在常壓下通過蒸、煮、熏、烤等加工過程，使肉制品的中心溫度達(dá)到75～80℃，通過殺菌處理加工而得到的肉類制品(如西式火腿)。長期以來，國外肉制品市場主要是以低溫肉制品為主導(dǎo)的，在加工過程中，蛋白質(zhì)適度變性，肉質(zhì)結(jié)實、富有彈性、有咀嚼感、鮮嫩、多汁，最大限度地保持了原有營養(yǎng)和固有的風(fēng)味，易被人體消化吸收，倍受消費者喜愛。肉類制品貨架期的長短主要與三大因素有關(guān)，即微生物的生長、脂肪氧化酸敗和肌紅蛋白的變性。而低溫肉制品的貨架期短，其主要原因是低溫肉制品熱加工溫度低，滅菌不徹底，加上產(chǎn)品本身水分活度大和pH值高，生產(chǎn)的產(chǎn)品一旦在貯存、銷售等環(huán)節(jié)溫度較高，就會引起細(xì)菌的生長和繁殖，致使產(chǎn)品腐敗變質(zhì)。引起低溫肉制品變質(zhì)的菌種有很多，包括霉菌、大腸桿菌、酵母、芽孢桿菌、產(chǎn)氣桿菌等，它們的生長繁殖一般都需要水、氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)和適宜的溫度[9]。國內(nèi)應(yīng)用柵欄因子研究肉制品保鮮的試驗較多，楊宗渠等應(yīng)用輻照處理研究市場上銷售的十余個品種低溫肉制品的滅菌效果，對輻射樣品的主要營養(yǎng)成分、微生物指標(biāo)進(jìn)行了分析檢測，結(jié)果表明：6kGy以上的1射線可以殺滅低溫肉制品中的微生物；經(jīng)輻照后低溫肉制品的感官指標(biāo)、主要營養(yǎng)成分與冷藏對照無明顯差異[10]。楊興武采用8kGy的c060射線處理哈爾濱紅腸，使這種低溫熟肉制品在0—4。C下的貨架期延長到2個月[11]。夏秀芳、于長青利用可食性殼聚糖和Nisin作為保鮮液對低溫西紅柿牛肉腸進(jìn)行涂膜保鮮研究，通過測定不同貯藏期的細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌、揮發(fā)性鹽基氮(TVB—N)、H：S等指標(biāo)并進(jìn)行感官評定來判定樣品的保質(zhì)質(zhì)量，利用殼聚糖和Nisin的復(fù)配，發(fā)揮多種防腐劑的互補(bǔ)增效作用，可以獲得較為理想的保鮮效果，使低溫肉制品的貨架期有所延長[12]。曾友明等用Nisin和LZ復(fù)配來延長低溫肉制品保質(zhì)期，并根據(jù)多種保鮮劑及輔助劑的互補(bǔ)增效作用研究出了一種高效的復(fù)合天然食品保鮮劑[13]。徐寶才等應(yīng)用傳統(tǒng)微生物分離鑒定法研究了牛肉火腿切片腐敗微生物及貯藏過程中品質(zhì)變化，初步鑒定了該產(chǎn)品中的主要腐敗微生物是L．casei，并選用0．015％Nisin與0．5％茶多酚復(fù)配，作為牛肉火腿切片的天然防腐保鮮劑，效果顯著[14]。白艷紅將API快速鑒定和16SrDNA基因序列分析法相結(jié)合用于肉類腐敗微生物的快速鑒定，研究了低溫熏煮香腸腐敗機(jī)理及生物抑菌研究，得出該產(chǎn)品中主要腐敗菌相為：乳酸菌、葡萄球菌、芽胞桿菌等，并研究了復(fù)配抑菌劑對腐敗菌的抑制作用[15]。國外利用柵欄技術(shù)對肉制品保鮮方面的研究主要有：S．Roller等發(fā)明了一種新穎的對鮮豬肉香腸的保鮮技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用殼聚糖、carnocin和低濃度的亞硫酸鹽協(xié)同作用對香腸進(jìn)行保鮮，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，殼聚糖的濃度在0．6％、亞硫酸鹽為170×10曲時，4cc保存24d的樣品菌落數(shù)為3～4logcfu／g，比添加高濃度(340×10’6)亞硫酸鹽延緩腐敗微生物生長繁殖更有效[16]。M．Hugas等利用超高靜水壓結(jié)合抗菌劑對熟火腿、干火腿和浸泡牛腰肉進(jìn)行保鮮處理，產(chǎn)品品質(zhì)沒有任何變化，貨架期有明顯延長。M．Hugas確立的保鮮條件為真空包裝、600MPa靜水壓30。C處理10min[17]4總結(jié)柵欄技術(shù)的研究以及在肉制品的保鮮是一項系統(tǒng)的工程，需要綜合各種柵欄因子，才能達(dá)到理想的延長貨架期的效果。正確運用柵欄效應(yīng)是肉品貯藏保鮮的根本所在。肉品生產(chǎn)中柵欄效應(yīng)的運用包括各種柵欄因子的累加、交互和協(xié)同，現(xiàn)已證明，對肉品應(yīng)用多種緩和的防腐柵欄，比應(yīng)用單一而高強(qiáng)度的柵欄更為有效。所以正確運用柵欄效應(yīng)開發(fā)新型高效的綜合保鮮技術(shù)是目前學(xué)術(shù)界研究的熱點，同時也是企業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。參考文獻(xiàn)[1]AaronBrody.PachagingPerformers.Foodprocessingindustry，2000(1):9～12[2]趙友興，郁志芳，李寧.柵欄技術(shù)在鮮切果蔬質(zhì)量控制中的應(yīng)用.食品科技，2000（5）：20～22[3]萊斯特,王為,柵欄技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用(上).肉類研究，1996（1）：31～33[4]Activity.HurdlyTechnolgy.[5]Technologies[6]孟岳成,食品保藏的障礙技術(shù).食品科學(xué),1992(3):37～41[7]楊衛(wèi).冷凍調(diào)理食品的品質(zhì)保證措施.冷飲與速凍食品工業(yè),2003(3):30～31,36[8]萊斯特,王為.柵欄技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用(下),肉類研究,1996(2):42～44,33[9]馬宗