【食品生产加工技术】冰温技术在动物性食品生产中的应用

【食品生产加工技术】冰温技术在动物性食品生产中的应用

动物性食品包括畜禽肉、蛋类、水产品、乳及其制品等，含有丰富的营养，主要为人体提供蛋白质、脂肪、矿物质、维生素A族和B族等。由于动物性食品蛋白质和水分含量较高、酶代谢旺盛，在贮藏、运输、销售过程中很容易发生腐败变质，一方面造成严重的经济损失，另一方面也会危及消费者健康，因此，研究动物性食品的保鲜技术有着非常重要的意义。目前，动物性食品保鲜的研究和应用的主要有低温法、气调法、化学法、臭氧法、超高压法保鲜技术等。冰温技术属于低温保鲜法，是一项非冻结贮藏保鲜技术，该技术由19世纪70年代日本学者山根昭美研究提出。食品在0℃以下、冰点以上不会冻结，该温度区域称为食品的冰温带，冰温技术即将生鲜食品存放在冰温带，使食品始终处于不冻结状态，避免了因冻结而出现组织结构损伤、汁液流失增多等现象，保持食品的新鲜状态。冰温保鲜技术保留了传统的冷藏和冻藏优点，并克服了不足，对维持食品的原有状态、风味、口感等作用突出。目前，冰温技术在日本、美国、韩国等发达国家的应用已较为普及，应用范围主要集中在水产品、水果、蔬菜等的贮藏保鲜，所采用的方法有冰点调节、冰温流通、超冰温贮藏以及冰温干燥等，但在我国的研究和应用尚处于起步阶段。本文介绍了冰温技术的原理及关键技术，并综述了冰温技术在水产品、禽肉等动物性食品中的研究进展，旨在为冰温技术应用于动物性食品的防腐保鲜提供参考。1冰温技术的作用机理低温保藏是食品的贮藏和流通中最常用的方法，它一般可以分为3个温度区域:0～4℃、－1～－4℃、－18～－40℃。0℃到食品初始结冰点的温度区域指冰温，研究发现，大多数食品的初始结冰点在－0.5～－2.8℃。在冰温区域，生鲜食品的细胞可以维持生活状态，但各种酶的活性被抑制，呼吸活动降低，并且冰温区域抑制了腐败菌的生长繁殖，因而食品的保鲜期得以延长。动物性食品可以采用冰温技术保鲜主要是因为:冰温条件下，微生物的生长被有效抑制，防止了微生物引起的食品的腐败变质;冰温抑制了动物性食品细胞的呼吸代谢，有效降低了细胞的新陈代谢率;动物性食品中的蛋白质、多糖等高分子复合物能够以立体网状形式存在，有效阻碍了细胞中水分子的移动及冻结;动物性食品细胞中含有的蛋白质、糖、无机盐等营养物质在低温下不易冻结，可使细胞的冰点下降到0℃以下，低于纯水的冰点。大多数动物性食品的冰点温度都比较低，如果某些食品的冰点温度较高时，可以在保藏过程中加入冰点调节剂如糖、盐、醇类等以降低冰点，扩大冰温带，延长保鲜期。2冰温技术的关键技术冰温技术的关键技术是冷却诱导和恒温控制。冷却诱导是模拟活体“冬眠”的降温冷却过程，通过调节温度，改变保藏食品的细胞内组织成分，降低组织细胞的活动能力，减少能量消耗，同时保证活体的生命特征。在实际操作中，冷却诱导不仅要降低食品的温度，而且在此过程中要保证食品的营养成分不损失或损失很小。研究发现，当冷却温度由10℃降至5℃的过程中，冷却速度对产品的品质影响较小，而5℃下降到冻结点之间对产品的品质影响较大，该影响主要由冷却速度引起，因而，冷却诱导的关键在于5℃到冻结点之间的冷却速度。原则上讲，该冷却速度越慢越好。待贮藏食品被冷却诱导到冻结点温度后，关键在于对冻结点温度进行稳定控制，恒温控制就是精确控制食品的冻结点温度，使其尽可能保持在极接近冻结点温度，控制过程中温度波动范围尽可能小，这样才能减少被贮藏食物的成分变化，保持其品质新鲜。为实现恒温控制，冰温库的建造必须考虑到流场的均匀性、高精度控制和自动化等问题，这是目前冰温技术研究中的难点和热点。3冰温技术在动物性食品生产中的应用3.1冰温技术在鱼类保鲜中的应用3.1.1冰温对鱼类中微生物的影响微生物时引起食品发生腐败变质的主要原因，引起鱼类发生腐败变质的微生物主要有活菌数、大肠菌群、产硫细菌及嗜冷菌等，研究发现，冰温对鱼类中微生物的生长有明显的抑制效果。Pere等比较了冰温贮藏和冷藏对海鲷的品质影响，研究发现冰温贮藏海鲷中的总活菌数、产硫细菌、嗜冷菌和大肠菌数在间，产硫细菌增加缓慢，到第16d后，产品中的产硫细菌还控制在7logcfu/g;而对照组中的产硫细菌在贮藏期间增加较快，到第9d时，产品中的产硫细菌已增加至7logcfu/g。Sivertsvik等研究了冰温(－2°C)和低温(4°C)保藏对大西洋鲑鱼片中微生物和感官品质的影响，结果表明，随着保藏时间的延长，两种保藏方式产品中的菌落总数、产H2S细菌和嗜冷菌的数量都增加了，但是冰温保藏产品中上述菌类增加速度慢，且产品保藏24d后菌落总数少于1000cfu/g，研究表明冰温保藏有效抑制了微生物的生长繁殖。3.1.2冰温对鱼类中化学成分的影响鱼类在保藏过程中，因为蛋白质、脂肪等营养成分的分解也会引起产品品质劣变。研究发现，冰温能够有效抑制了水产品中蛋白质、脂肪等化学成分的变化。Duun等研究了大西洋鲑鱼在冰温、冰藏和冷冻条件下贮藏时蛋白酶的活性，结果表明，在－1.4℃条件下贮藏的产品中组织蛋白酶B和组织蛋白酶B+L活性均保持相对稳定。Bahuaud等发现，大西洋鲑鱼在－1.5℃条件下比在冷藏条件下的货架期延长了4w，且蛋白质、脂肪等营养成分损失少。Mi等研究了草鱼在冰温和冷藏2种贮藏条件下的品质变化，结果表明，冰温对鱼肉蛋白质的降解、变性程度、结构变化等均小于冷藏，冰温贮藏产品的货架期可达21d。Liu等研究了冰温结合冷冻保护剂对鲤鱼保鲜过程中蛋白质氧化和肌原纤维蛋白结构变化的影响，结果发现，－3℃冰温结合冷冻保护剂能够有效减少产品的蛋白质氧化，从而减少了因蛋白质结构变化而出现的产品质地变劣现象。3.1.3添加冰点调节剂对鱼类保鲜的影响冰点调节剂能够降低冰点、拓宽冰温带，冰点调节剂的种类、浓度以及环境温度是冰点调节需要考虑的重点和难点。胡烨等以NaCl、蔗糖、山梨醇、维生素C、葡萄糖等作为冰点调节剂考察其对降低大黄鱼鱼块冰点所起的作用，结果发现，当使用NaC15.16%、蔗糖2.96%、山梨醇7.15%的冰点调节剂时，大黄鱼的冰点由－1.5℃降低至－4.2℃，降低冰点效果显著。何雪莹等研究了冰点调节剂(主成分为蔗糖和山梨醇)对鲤鱼肉的品质影响，发现冰点调节剂可以降低鱼肉的冰点，试验组中－3℃添加冰点调节剂冰温贮藏对保持鲤鱼肉品质特性、延长保质期具有良好的效果。3.1.4冰温结合不同包装对鱼类保鲜的影响冰温与包装相结合可有效延长食品的保鲜期。荣建华等研究了臭氧充气、CO2充气和真空3种包装生鲜脆肉鲩鱼于冰温(－0.5℃)下保藏的品质，综合菌落总数、TVB-N、TBA和肉汁渗出率评价标准，臭氧充气包装鱼片结合冰温贮藏效果最好;Odoli等研究了气调包装罗非鱼在冰温和低温保藏条件下的感官品质，得出冰温气调包装罗非鱼的货架期是－1.4℃，20d;MΦrkΦre等研究发现，气调和冰温技术协同使用可延长鲑鱼的保质期;王真真等研究冰温下包装方式对大黄鱼保鲜效果的研究发现，冰温条件下真空包装法对贮藏过程中的细菌总数、TBA值、TVB-N均有抑制作用，保鲜时间比空气包装组延长了6～7d。Duun等将样品进行真空包装后放置在－1.4℃和－3.6℃条件下贮藏，保藏期延长了1倍。3.1.5冰温结合其他技术对鱼类保鲜的影响施建兵等研究了冷藏、冰温贮藏和臭氧水处理后冰温贮藏下鲳鱼品质的变化。冰温贮藏能够有效抑制微生物的活动以及各种酶的活性，显著提升水产品的品质，延长货架期，而臭氧水处理对鲳鱼块的前处理则具有一定的辅助作用。陈青云等以海鳗鱼片为研究对象，研究了冰温真空干燥海鳗鱼片的鲜度和挥发性成分的变化，同时与真空冷冻干燥、热风干燥做了试验比较，结果表明，冰温真空干燥效果优于真空冷冻干燥和热风干燥。陈军等以草鱼片为原料，经过不同浓度的壳聚糖涂膜处理后，于冰温条件下贮藏，发现冰温结合壳聚糖涂膜处理能有效的提高草鱼片的保鲜效果，使草鱼片的货架期由9d延长至15～18d。3.2冰温技术在畜禽肉保鲜中的应用相对于水产品，国外对冰温技术在畜禽肉中的应用研究很少，而国内对冰温技术在牛肉、猪肉、鸡肉等畜禽产品的保藏应用研究较多一些。3.2.1冰温技术在牛肉中的应用Farouk等研究了pH值对牛肉冰点温度的影响发现肉的pH值越高，其冰点就越高，并且形成冰晶的速度也快，该结果验证了牛肉的pH值对其冰点有很大的影响的假说。冯会利等研究了冰点调节剂对新鲜牛肉冰点的影响，并分析比较了冰温条件下不同包装对牛肉品质的影响，结果显示，当用1%食盐、0.6%蔗糖对牛肉进行调味时，冰温带由0～－0.76℃拓宽至0～－4.56℃;冰温与气调包装结合可起到协同保鲜作用，更有利于延长新鲜牛肉的货架期。孙天利等在冰温结合真空包装、0℃结合真空包装、4℃结合真空包装3个条件下，对宰后牛肉进行贮藏处理，结果发现，冰温结合真空包装牛肉有效延迟了牛肉的僵直和解僵，牛肉的组织结构性质变化缓慢，对于宰后牛肉组织结构的改善效果最好。岳喜庆等测定了4℃、0℃、冰点温度贮藏的真空小块包装牛肉的品质变化，结果表明冰温可有效延长牛肉的贮藏期，且贮藏后期各指标变化皆优于传统冷鲜肉。3.2.2冰温技术在猪肉中的应用McMullen等发现，冰温保藏(－1.5℃)的气调包装零售猪肉货架期可以达到7w。Duun等研究了烤猪肉在冰温保藏时的品质变化，发现真空包装烤猪肉在－2.0℃保藏期间表现出感官品质保持较好、微生物数量少、汁液流失率少等优点，其货架期明显高于比传统3.5℃保藏的对照组。张瑞宇等报道鲜猪肉在－1℃冰温保鲜，其保质期可延长至14d，而冷藏(4～5℃)处理组在第8d时已经变质。冰温技术的关键技术之一是恒温控制，温度的稳定对于冰温的保鲜效果极其重要。李建雄等研究了冰温对猪肉的新鲜度和品质的作用及温度波动对冰温效果的影响，结果表明，稳定的－1℃能保持猪肉的一级鲜度期19d;而波动－1℃冰温只有12d;相比较于－18℃，稳定的冰温－1℃汁液流失率更少，感官品质更好。为了明确冰温条件下有效延长猪肉货架期的气体比例，范国华等实验研究了置于不同比例O2和N2混合气体包装袋中猪肉的货架期，结果显示，高氧组(60%N2和40%O2)和(40%N2和60%O2)能有效延长新鲜猪肉的冰温货架期。3.2.3冰温技术在禽肉及蛋中的应用在对禽肉的贮藏研究中，姜长红等采用－1℃冰温保鲜，以5℃冷藏鸡肉为对照，发现对照组在第8d时变质，而冰温保鲜组在第27d各项感官指标完全符合国家二级鲜肉统一标准要求。陈秦怡等将鸭肉分别置于5、5(±1)、－3、－3(±1)、－3(±2)℃的环境下贮藏，发现冰温能很好的延缓食品的腐败;温度波动对冷藏食品品质影响很大，对冰温鸭肉品质的影响在贮藏后期才渐渐表现出来，且温度波动越小，影响越小。也有研究者对鸡蛋的冰温保鲜进行了研究，梁鹏等采用冰温保鲜及传统冷藏技术对鸡蛋进行处理，探讨不同温度(4℃、－0.5℃、－2℃)对鸡蛋保鲜效果的影响，通过测定贮藏期间鸡蛋气室大小及质量损失率、蛋黄指数、哈夫单位及挥发性盐基氮等指标，发现冰温保藏效果明显优于普通冷藏法，而且－0.5℃与－2℃的冰温效果相比较，后者优于前者。4发展前景和展望综上所述，冰温技术在动物性食品中的保鲜效果是比较好的，但是，由于冰温技术受冷却诱导技术、恒温控制技术等相关配套制冷设备的制约，在我国的应用还没有普及。因此，要使该技术在动物性食品的保鲜方面发挥重要作用，还需要进行以下深入研究。(1)对于动物性食品的贮藏，冰温技术目前研究主要集中在水产、牛肉、猪肉方面，试验材料较为分散，欠缺系统性，不能体现冰温技术在动物性食品贮藏中的整体实用性。因此，冰温技术对动物性食品品质影响和对各种原料适用性的研究有待加强。(2)现有的报道主要集中在对水产品的冰温保鲜研究方面，对畜禽肉、禽蛋类制品及熟肉制品进行冰温保鲜的研究较少，有必要对即食类动物性食品以及禽蛋类的冰温保鲜进行探索。(3)冰温技术的主要应用领域包括冰温贮藏、冰点调节贮藏、冰温流通、超冰温贮藏以及冰温干燥等，目前在冰温贮藏