肉及肉制品非热力保鲜技术研究进展

　　1. 宁夏大学农学院；2. 中国农业科学院农产品加工研究所； 3. 宁夏科学技术厅

　　摘要对微冷保鲜、防腐剂保鲜、电离辐射保鲜、超高压保鲜和抗菌包装保鲜等非热力保鲜技术在肉及肉制品中的保鲜原理、优缺点和国内外应用情况进行了综述, 以利于相关人员进行参考。

　　肉及肉制品主要是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分及其他一些微量成分，如维生素、色素及风味化合物等组成。肉制品由于营养丰富，极容易发生变质、变色和变味等现象。如何最大程度杀死或抑制腐败微生物在肉制品的生长繁殖，抑制各种酶对蛋白质、脂肪的氧化分解，保持产品营养特性与固有风味，是肉制品保鲜的目的。非热力保鲜技术的研究与应用是肉品保鲜技术发展的重要组成部分，是目前肉制品品研究领域的一个焦点，与热力保鲜技术相比，具有杀菌温度低，能保留肉品原有的品质，不污染环境等优点，但是目前应用还不是很广泛，引起了研究人员的广泛重视。现就其中较为常用和先进的非热力保鲜方法及研究进展介绍如下。

　　微冷保鲜是上世纪六七十年代发展起来的在渔船上贮藏渔货物的一种保鲜技术。从上世纪70年代开始，国内外研究人员对海鱼、淡水鱼、鸡肉、猪肉等动物性食品进行了微冻贮藏研究。我国目前肉制品的保鲜、贮藏等设施配套不完善，满足不了微冻推广应用的硬件需求。微冷保鲜技术是指将产品的温度降至其冰点以下1℃~2℃，并在该温度下进行保藏。与传统冷藏技术相比，微冻保鲜可降低冻结过程中生成的冰晶对产品造成的机械损伤、细胞的溃解和气体膨胀，而且食品无需解冻，保持肉品原有鲜度。但微冻产品对操作要求比较高，特别是对温度控制要求严格。大量研究表明，微冻可以有效地抑制细菌总数的增长，延长保鲜期。

　　刘大松等研究草鱼肉在微冻和冷藏保鲜中的品质变化及其机理时，发现微冷保险保鲜期约为冷藏的1.5~2倍。Qian Liu等在对鲤鱼采用微冻(-1℃和-18℃)与冷冻保护剂贮藏时，发现微冷(-3 ℃)能保持良好质量，抑制脂肪氧化，降低蛋白质降解。

　　防腐剂分为化学防腐剂和天然防腐剂。

　　目前我国市场上大量使用的还是化学防腐剂。化学防腐剂主要是有机酸及其盐类。酸处理能够抑菌，主要因为H+能够抑制蛋白质和核酸的水解，菌体发生形态或性质上改变，其次也影响生物正常代谢紊乱。肉类保鲜中使用的有机酸包括乙酸、甲酸、柠檬酸、乳酸及其钠盐、抗坏血酸、山梨酸及其钾盐、磷酸盐等。目前，使用最多的是乙酸、山梨酸及其钾盐、磷酸盐等。

　　乙酸常用于生鲜肉的保鲜。乳酸钠有减低肉品的水分活性的作用，从而抑制微生物生长且乳酸根离子有抑菌功能团，其对鼠伤害沙门氏菌和金黄色球菌都有明显抑制作用。山梨酸能与微生物酶系统中的硫基相结合，从而破坏了许多重要的酶类，其对霉菌、酵母菌和好气性细菌的生长发育起抑制作用，但对嫌气性细菌几乎无效。山梨酸盐对酵母菌、霉菌及需氧菌有一定抑制作用，对革兰氏厌氧芽孢菌几乎没有抑制作用。

　　化学防腐剂可能存在潜在的危害，因此天然防腐剂因安全性高颇受人们欢迎。天然保鲜剂主要来源于动植物原料以及利用微生物进行发酵得到的产物，具有无毒、安全、抑菌谱广等优点。

　　植物多酚是一类广泛存在于植物体内的具有多酚结构的次生代谢物，主要存在于植物的皮、根、叶和果中。植物多酚有天然的抗氧化活性，能够向活泼的自由基提供氢，切断活泼自由基的链式反应，从而延缓油脂中不饱和脂肪酸的自动氧化。目前，研究比较多的是一些来源于传统膳食的植物多酚类物质，如茶多酚、苹果多酚等。茶多酚抑菌范围比较广泛，对有无细胞壁的革兰氏菌、肠道致病菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌等均有抑制效果。对真空包装、4℃下冷藏的鸵鸟添加200mg/kg和400mg/kg茶多酚，可抑制鸵鸟中高铁血红蛋白的形成，并提高总色素含量和色度值。因此，茶多酚不仅具有抑菌、抗氧化作用而且有一定的护色保鲜作用。但由于其具有氧化褐变特性，对肉制品护色效果不理想，使其添加浓度受到限制。

　　动物源的肉制品保鲜剂主要以壳聚糖为主。壳聚糖是由甲壳素脱乙酰基化反应得到的一种多糖类有机聚合物。壳聚糖分子结构上的游离氨基可以与微生物表面的脂多糖、磷壁质酸等酸性物质相互吸附形成高分子电解质，使细胞渗透性增大，造成细胞内物质渗出，生长被抑制或死忙。同时壳聚糖可使细菌细胞核中DNA向RNA转录受阻且干扰蛋白质合成，使细胞繁殖受到限制，从而起到抑制细菌生长的作用。壳聚糖抗菌活性强，革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母、真菌具有抗菌活性，特别是对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、变形杆菌和酵母菌有较强的抑制能力，是一种天然的广谱抗菌剂。壳聚糖具有很好的成模性，可在食品表面形成一层膜。Sweetie R. Kanatt等给鸡肉、羊肉涂一层2g/100mL的壳聚糖，在0℃~3℃冷藏14d，结果表明，延缓肉的脂肪氧化，延长储藏期，且没有明显的感官变化.杨锡洪等添加6%经菠萝蛋白酶酶解30min的壳聚糖可将中式煮制肉制品的货架期延长3d。壳聚糖安全、无毒、无味，对肉制品有很好的防腐保鲜作用。

　　目前，我国肉制品保鲜中允许使用的生物保鲜剂只有乳酸链球菌素和纳他霉素。

　　Nisin是一种由乳酸菌在代谢过程中分泌产生具有抗菌活性的多肽。Nisin可抑制葡萄球菌属、链球菌属、芽孢杆菌属、乳杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌等和大部分革兰氏阳性菌的生长和繁殖。其抑菌机理一直是研究热点，但目前尚未定论。由于Nisin进入人体被蛋白酶分解后，不能被人体吸收，不会干扰人体肠道内正常菌群的平衡，也不会产生交叉抗性，因此，它是一种安全、高效、无毒、无副作用的天然食品防腐剂，至今已在50多个国家得到应用，且已在浙江天台银象生物化工厂实现了工业化生产。Nisin主要应用于冷鲜肉、猪肉、香肠、西式火腿切片、鱼、虾类海鲜制品、烤肉、家禽熟食等肉制品加工中。由于Nisin是窄谱抗菌素，单独使用不能起到最佳效果，通常将 Nisin和其他几种保鲜剂联合使用。

　　纳他霉素是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂。多烯具有一个平面大环内酯环状结构，能与 甾醇化合物相互作用且具有高度亲和性，几乎对全部真菌都具有抑制和杀灭活性的作用，抑菌谱系非常广泛，既可抑制各种霉菌、酵母菌的生长，又能有效抑制丝状真菌中黄曲霉毒素的形成。其抗菌机理在于它能与真菌细胞膜上的甾醇化合物反应，从而使细胞膜破裂，导致细胞内容物渗出而死亡，如果微生物的细胞壁或细胞膜中没有甾醇化合物，则纳他霉素对其没有抗菌作用，所以纳他霉素对细菌、病毒等微生物没有抑制作用。目前已成为30多个国家广泛使用的一种天然生物性食品防腐剂和抗菌添加剂，为其在国内肉品行业的使用填补了空白。

　　辐射杀菌是利用放射线发出的能量，以电磁波的形式透过物质中的分子吸收辐射能量被激活成离子或自由基，引起化学键断裂，使物质内部结构发生变化，同时对对细菌中的DNA造成损伤，进而损害整个细胞，影响其正常生长发育和新陈代谢。食品辐射是一种冷加工处理方法，食品内部不会引起升温，不引起食品的色、香、味变化，能最大限度地减少食品品质和风味的损失，达到延长保存期的目的。由于其高效、节能、无污染、无残留，因此，无论是对于消费者还是肉加工业来说，是一种好的杀菌方法。目前用于肉品辐照的射线主要为γ射线，其来自60Co与137Cs放射性同位素，其中 60Co使用最广泛。

　　超高压是指将100MPa~1000 MPa的静态液体压力施加于处理制品上，同时保持一定时间，以达到杀菌、破坏酶以及改善物料结构和特性为加工目的的处理手段。肉及肉制品超高压灭菌由于没有添加化学成分所以不会产生副作用。因为是在低温或常温下灭菌，所以物质的营养成分、功能性因子和风味不会被破坏。超高压抑制微生物主要通过高压使细胞膜上的磷脂结晶化，从而使细胞膜的通透性改变，还可影响细胞离子交换、脂肪酸组成、核糖体形态、细胞形态，降低DNA复制复合体的稳定，影响膜上的转运蛋白，造成细胞的亚致死损伤。另一方面是高压可使蛋白质变性，酶失活，从而杀灭微生物。如今超高压在食品中的应用研究中，日走在世界前列，然后是法国、西班牙和美国等西方发达国家。近些年来我国在这一领域的研究也逐年增多，在肉制品方面有较多文献，但与发达国家相比仍有较大差距。

　　常温25℃保存猪肉10min，猪肉中革兰氏阴性细菌和酵母菌在400MPa左右的压力下基能被杀死，革兰氏阳性细菌被杀死的压力则需600MPa，而芽孢失活则需800MPa以上的压力。超高压处理能延长肉制品保质期，但只能杀死部分微生物，特别是要灭活芽孢及芽孢杆菌需要更高的压力及适当加热和延长保压时间。因此，如果要想取得理想的肉制品保鲜效果，就需要与其他杀菌保鲜技术结合。韩衍青等在600MPa,2℃，10min超高压处理对低温火腿，4℃下贮藏，可使乳酸菌数处于相当长的低水平期，对肉制品中常见污染的大肠杆菌和耐冷菌显示了很强的抑制效果，能够将产品货架期延长至10周。

　　真空包装主要作用是：抑制好气性微生物生长，避免与外界微生物接触发生二次污染；减缓蛋

　　白质降解和脂肪氧化酸败。此外，真空包装只能抑制好氧性微生物，厌氧性微生物仍然生长繁育，

　　致使肉制品变质腐败。肉品真空包装适合于长期贮存和长距离运输，因此，真空包装从初始包装、运输到零售都得到广泛应用[22]，现在消费市场主要销售包装形式。

　　气调包装是指在密封性能好的材料中装进食品，然后注入特殊气体或气体混合物，使其与外界隔绝。气调包装和真空包装相比，并不会比真空包装货架期长，但会减少产品受压和血水渗出，并能使产品保持良好色泽。气调包装所用气体主要为O2、N2、CO2。CO2对大多数好氧性微生物和霉菌的生长有抑制作用，但对厌氧菌无抑制作用。Lerasle M等研究表明，生禽香肠采用500MPa处理5min，包装袋内充入50%CO2+50%N2混合气体，冷藏，其保藏期可达22d，大大超过真空包装的保藏期。李诚等对冷却鲜猪肉采用25%CO2+25%N2+50%O2的PE/PA塑料袋气调包装，在0 ℃~4 ℃冷却保存，可使冷却鲜猪肉保质期达到12d，从而使冷却保存鲜猪肉呈鲜艳的红色。虽然其他气体如氮氧化物、二氧化硫、乙烯、氯气以及臭氧和环氧丙烷都有类似作用，但出于安全性、法规和成的考虑，它们尚未投入商业应用。

　　抗菌包装属于一种活性包装概念，其通过抗菌剂减缓微生物生长速度或者减少微生物成活数量。抗菌包装以其方便、有效的特点备受人们关注，是应用最为广泛的活性包装之一。该活性包装技术在日、欧洲已使用多年，特别是日使用活性包装技术最多。在我国，由于很多原因，活性包装在肉及其制品包装方面的运用还很少。

　　目前，国际上流行使用能释放抗菌剂的膜或小包来抑制有害菌的生长繁殖。可用于肉制品抗菌包装材料的防腐剂主要有有机酸及其盐、乳酸链球菌素和乙醇等。其他具有防腐效果的化学防腐剂、气体、酶制剂和天然成分也被混入到包装材料中去。在肉制品表面直接涂上抗菌涂层或采用含抗菌物质的薄膜包装均能有效地抑制微生物的生长。将抗菌剂直接添加到肉中，可能会导致肉品成分中某些物质部分失活，且抗菌效果不好。因此，使用含有抗菌剂的包装膜更为有效。

　　微冷保鲜、天然保鲜剂、真空包装、气调包装、超高压等现代保鲜技术在改善肉类品质、防腐保鲜等方面表现出独特的优势。这些保鲜措施多种多样，各有利弊，在实际生产中，往往是将几种保鲜技术有效结合，以达到良好的保鲜效果。非热力保鲜技术将会是肉及肉制品加工的新途径，为肉及肉制品贮藏和保鲜提供广阔前景。