醬鹵肉制品冷殺菌技術應用研究進展

賈 青 曹偉峰 許偉芳 無錫天鵬集團有限公司 江蘇無錫 214016

醬鹵肉制品是將新鮮或冷凍的畜禽肉和可食用的副產品放在添加有食鹽、醬油(或不加)、香辛料的水中，通過預煮、浸泡、燒煮、醬制(鹵制)等工藝加工而成的系列肉制品[1]。如真正老陸稿薦肉莊及三鳳橋肉莊等傳統的醬鹵肉制品企業，通過多年來不斷的研究創新和引進先進的設備，不再局限于生產散裝或簡易盒裝產品，推出了倍受消費者青睞的真空包裝的醬鹵肉制品系列產品[2]。

然而，由于醬鹵肉制品具有豐富的營養和高水分活度，在運輸和儲存的過程中極易受到各種微生物的污染，例如大腸桿菌、傷寒沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、單核細胞增生李斯特氏菌、彎曲桿菌、肉毒梭菌和志賀氏菌等病原微生物[3,4]，因此在包裝前后對產品進行進一步殺菌變得尤為重要。

高溫滅菌法作為傳統的食品滅菌方法，是醬鹵肉制品經傳統燒煮、包裝后進行二次殺菌時最常用的方法。通常，高溫處理(121℃)會導致食品感官品質降低和一定程度的營養損失[5]。若改用較為溫和的熱處理(≤100℃)，處理后的醬鹵肉制品在25℃下儲存2d后，便會檢測到其大腸菌群數明顯增加[6]。因此，與傳統的熱處理相比，新型冷殺菌工藝，既可以很大程度的減少或避免感官質量的下降和營養的損失，又可以延長食品的保質期，為消費者提供優質的產品[7]。

本文分別討論了超聲波、輻照、臭氧、高靜水壓和冷等離子體殺菌工藝的原理[8](見圖1)和研究現狀，并對冷殺菌工藝在醬鹵肉制品工業的應用前景進行了探討。

圖1 冷殺菌工藝的微生物的滅活機理改編自J.Barba等Fig.1 The inactivation mechanism of microorganisms in cold sterilization processing technologies. Adapted from J. Barba et al.

1 超聲波殺菌

超聲波是一種頻率超過人類聽力閾值的聲波，可以通過超聲換能器將電能轉化成聲能產生。食品加工過程中的超聲波殺菌，主要是利用功率超聲過程水溶液中的微泡不斷形成、生長和破裂循環的空化效應實現的[9]。通過液體介質分子的周期性交替拉伸和壓縮，形成的微泡破裂會在短時間內產生高溫和高壓，并伴有強烈的沖擊波，從而破壞細胞壁使微生物失活[10]。同時，超聲波也會在一定程度上破壞食物的組織結構，有利于介質中的風味物質快速滲透到食品內部[11]。

決定超聲波殺菌效果的關鍵因素包括超聲波的振幅、暴露/接觸時間、加工食品的體積及組成、處理溫度和微生物的類型[3]。Herceg[12](2013)等在頻率為20kHz時使用12.7mm的超聲探頭，探究了不同條件的超聲滅菌對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、單核細胞增生李斯特氏菌和蠟狀芽孢桿菌的影響，證明在較長的處理時間、在較高的振幅或溫度條件下對微生物滅活效果增加。鄒云鶴[13](2018)使用超聲波技術輔助煮制醬鹵牛肉，證實了該技術對微生物繁殖的抑制作用，此外還發現了處理后的醬鹵牛肉的嫩度、保水性及風味物質含量都有所增加。

但在實際應用過程中，還有一些因素為其在醬鹵肉制品的生產中帶來了挑戰。首先是超聲治療室中聲場的不均勻性，可能會影響殺菌效果[14]。其次，強烈的空化作用在超聲振動探針中產生的點蝕效應，可能會導致腐蝕，進而可能在處理的食物中留下殘留物，從而污染產品[15]。超聲殺菌的過程中需要大量輸入的能量，也是阻礙超聲技術應用于醬鹵肉制品行業的重要原因之一。

2 輻照殺菌

食品輻照殺菌是將食物暴露于一定量的電離輻射(主要包括γ射線，X射線和電子束)處理的冷殺菌工藝。在輻射光子與微生物分子中的原子進行非特性碰撞過程中，使微生物的DNA和RNA鏈發生致死性破壞，同時也伴隨著水分子分解產生的自由基對核酸、蛋白質和酶的破壞，從而使微生物失活[16](見圖2)。根據FAO(Food and Agriculture Organization of the United Nations，聯合國糧食及農業組織)/IAEA(International Atomic Energy Agency，國際原子能機構)和WHO(World Health Organization，世界衛生組織)聯合研究小組發布的研究結果認為，可以將食物暴露于任何劑量的電離輻射下，不會造成任何營養或微生物問題和毒理學危害，并且可以安全食用[17]。迄今為止，已有50多個國家將食品輻照應用于60多種食品的工藝[18]。

圖2 食品滅菌中使用的三種輻射方式(2.1)放射性同位素產生并釋放的γ-射線(2.2)線性加速器產生的電子束(2.3)電子束撞擊金屬目標產生的X-射線改編自Tahergorabi等(2012)[16]Fig.2 The three types of ionizing radiation utilized in the food sterilization: (2.1) gamma radiation generated by a radioactive isotope emitting gamma rays (2.22) E-beam generated by linear accelerator, and (2.3) X-ray generated by e-beam striking a metal target. Adapted from Tahergorabi et al.(2012)[16].

不同來源的輻照對輻照肉制品中微生物生長的抑制作用不同，并受肉制品的不同特性(如添加劑、肉的種類、初始微生物負荷和理化特性)及輻射源的影響[19]。彭玲[20](2017)等使用60Coγ射線以4.09kGy劑量輻照醬鹵雞爪，使其初始菌落總數自4.3×102CFU/g降至10CFU/g以內。如圖2所示，與γ射線相比高能電子束不使用放射性同位素，因此可以提高其劑量率(電子束：103～105Gy/s；伽馬：0.01～1Gy/s)，從而縮短處理時間。但其穿透深度有限，僅可穿透典型食品中約8～10cm來滅活食源性病原體。Cárcel[21](2015)等使用電子束輻射源下以1.11kGy輻照劑量照射牛排，既保證了產品的安全性，又提供了較好的食品感官品質。張艷艷[22](2014)等證實了以6.0kGy的電子束輻照醬鹵牛肉，將貨架期至少延長至10d，輻照后的醬鹵牛肉的脂肪氧化程度與未輻照樣品無顯著性差異。X射線與電子束的輻射源相同，在5MeV能級下，電子束轉換為X射線的效率約為入射電子束功率的10%，但X射線比電子束具有更深的穿透深度[16](如圖2所示)。Kim[23](2018)等使用劑量為5kGy的X射線對牛肉進行輻照殺菌，有效抑制了半膜分枝桿菌的活性，并且不影響牛肉的嫩度。

現階段，對食品輻照后所產生的自由基的影響研究不充分，我國民眾對于輻照殺菌的可接受程度較低，從而限制了醬鹵肉制品企業對于該冷殺菌技術的應用。

3 臭氧殺菌

臭氧處理是食品殺菌工藝中的一種化學方法，通過將被污染的食物暴露在具有恒定壓力、流速和一定濃度的水相和或氣相臭氧中，由于臭氧在釋放氧氣的同時會分解產生自由基，因此可以氧化各種細胞成分，導致細胞膜滲漏，最終導致細胞死亡，從而降低食品中的多種微生物(包括革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌以及細菌孢子)的含量[24,25]。因此，臭氧殺菌工藝既提高了食品的安全性，又延長了食品的保質期，并且基本上沒有改變食品的營養和理化性質。

臭氧的殺菌效果取決于溫度、pH值和消耗臭氧化合物的存在等因素，這些因素可以同時影響臭氧的溶解性、穩定性和反應性[26]。同樣，目標微生物對臭氧和食物基質的敏感性、臭氧處理方法以及臭氧測量設備和程序，也是優化特定食品臭氧處理的重要參數。Muthukumar[27](2013)等將雞肉在特定劑量的氣相臭氧中作用9min，可有效地滅活樣品上2×106CFU/g的單核細胞增多性李斯特氏菌。臭氧作為食品工業中一種很有前途的殺菌工藝，處理過后可以迅速分解為O2，并且幾乎沒有殘留作用，因此適合用于大多數食品的保鮮[28]。此外，低溫、高濕的加工車間環境使得細菌更易受到臭氧的作用，有利于臭氧殺菌的應用[29]。

使用臭氧不僅可以對醬鹵肉制品的原料和成品進行殺菌，還可以應用于工作服的消毒和肉類的后熟。值得注意的是，僅通過臭氧化不能實現有效減少食品中的微生物和真菌；因此，使用該工藝可以對醬鹵肉制品進行二次殺菌，既可對其中的微生物起到抑制作用，又保證了產品的營養及感官品質。

4 高靜水壓殺菌

高靜水壓(High hydrostatic pressure，HHP)殺菌是以水作為壓力傳遞介質，將食品暴露于100～1 000MPa下一定時間，從而實現滅菌效果的非熱殺菌方式[30]。與其他殺菌方式相比，其可以最大限度地保留食物原有的風味和色澤，也不會對其食品的營養，功能和感官特性造成重大影響[31]。高靜水壓殺菌的作用機制是通過壓力破壞微生物的細胞膜，改變細胞膜通透性，使其細胞內物質損失，從而使得微生物失活[32]。雖然核酸和DNA結構在壓力下相對穩定，但蛋白質和酶在300MPa下便會發生不可逆變性[33]。

高靜水壓殺菌可以有效減少微生物數量和酶活性，同時避免產品的熱損傷和化學添加劑的使用，從而提高整體食品質量。有研究表明，高于350MPa的壓力下處理對所有類型的肉類都有促氧化作用(例如，干腌火腿中脂質和蛋白質的氧化)，脂質氧化的程度取決于處理時間、高壓處理的溫度，并且主要取決于肉或肉制品的類型[30,34]。與經過80℃/30min的熱殺菌處理后的樣品相比，具有相同殺菌效果的高靜水壓殺菌(600MPa/15min)后的醬鹵雞腿汁液損失更大，但有效改善產品的風味，其中烷烴類、醇類、呋喃類物質風味物質含量更高[35]。劉楊銘[36](2019)等在25℃下使用400MPa的高靜水壓處理醬鹵羊肚20min，也發現其中的蛋白質發生適度的氧化變性，但可以使得產品的顏色、口感、香味、滋味等得到改善，從而提高其感官品質。Al-Nehlawi[37](2014)等使用高靜水壓(350MPa，室溫，10min)結合CO2氣調包裝處理家禽香腸，發現施加高壓后，微生物細胞膜被破壞，有利于CO2滲透到細胞內對微生物造成更強的致死效應。

總體而言，高靜水壓殺菌工藝十分適合作為醬鹵肉制品的二次殺菌工藝，不僅可以提高微生物安全，還可以在一定程度上改善醬鹵肉制品的嫩度和感官品質。

5 冷等離子體殺菌

等離子體是通過向氣體介質提供能量(如熱能、機械能、電能和核能)產生的由分子、原子、離子和自由基等高度激發的物質組成，整體呈電中性的物質[38,39]。其中的活性物質可以通過攻擊微生物中的細胞膜、DNA、脂質、蛋白質和其他細胞成分來引起細胞損傷，從而擾亂正常的代謝功能并導致細胞死亡。此外靜電破壞和電穿孔等作用也可能會導致細菌細胞的失活[39]。根據能量供應的類型和轉移到等離子體能量的量，將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體[40](見圖3)。其中冷等離子體中以其較低的溫度(300～1 000K)、低成本和具有通用性等特點，在食品工業中具有巨大潛力[41]。

Yong[42](2017)等使用冷等離子體處理牛肉干10 min后，檢測樣品上的大腸桿菌、單核細胞增多性李斯特菌、鼠傷寒沙門氏菌和黃曲霉菌數減少了約2～3LogCFU/g，且發現對牛肉干的理化性質影響不大。G?k[43](2019)等使用冷等離子體殺菌工藝，成功減少了培根片上接種的金黃色葡萄球菌和單核細胞增生李斯特菌的數量。此外該樣品上的中溫好氧細菌總數、酵母菌及霉菌數量也有明顯的降低。黃現青[44](2018)等使用功率為500W的冷等離子體在處理醬鹵鴨腿180s后與未處理樣品相比保質期可延長3d。

此外，冷等離子體殺菌也可作為醬鹵肉制品的二次殺菌工藝，可以避免由于產品表面的粗糙度不同導致的殺菌不充分。將包裝好的產品置于介質阻擋放電的電極之間，使得包裝內部氣體被激發產生等離子體，從而達到殺菌的效果。將其與氣調包裝(O2∶CO2∶N2=65∶30∶5)工藝相結合，可以將雞柳的保質期延長至14d以上[45]。但該工藝對食品包裝具有較高要求，需要避免在處理過程中包裝材料對食品的污染。另外，對于多數醬鹵肉制品企業來說，冷等離子體殺菌裝置單位時間內處理樣品的數量過少，因此還需要對如何提高該裝置的處理效率進一步探索。

6 小結

由表1可以看出，通過不同冷殺菌工藝處理后的醬鹵肉制品都可以起到延長貨架期的作用。相比之下，超聲波殺菌更適合應用于包裝前的鹵制過程，在殺菌的同時既可以提高產品嫩度，又有利于風味物質的滲入；輻照和高靜水壓殺菌都可以應用于二次殺菌過程，但消費者對于輻照殺菌的接受程度還比較低；而冷等離子體殺菌工藝更加溫和，需要與其他殺菌工藝或者氣調包裝相結合；此外，缺少醬鹵肉制品中使用臭氧殺菌的報道。

表1 冷/熱殺菌技術在醬鹵肉制品中的應用

7 展望

隨著研究的不斷深入，醬鹵肉制品行業也不斷進行著傳承與創新。真正老陸稿薦肉莊和三鳳橋肉莊等代表性的醬鹵肉制品企業一直在追求著“老字號”鹵料與新技術的融合，致力于給消費者們提供健康、安全又美味的優質產品。本文對5種冷殺菌工藝的殺菌原理和研究現狀進行了討論，發現我國對于冷殺菌工藝應用于醬鹵肉制品領域的研究較少。今后，隨著國內外研究的進一步深入，可以為醬鹵肉制品企業提供高效且低耗能的殺菌思路，從而滿足消費者對于健康、美味的高品質食物的追求。