柵欄技術在食品貯藏與保鮮中的應用

◎ 焦 捷

（青海高等職業技術學院，青海 海東 810700）

1 概述

食品柵欄技術的概念，最開始由德國學者Leistner在1978年提出，并在后續發展成柵欄技術。該理論的作用機理是通過利用抑制微生物生長繁殖的不同條件及其交互作用，控制食品加工和貯藏過程中微生物的生長繁殖，進而保證食品的安全性，延長食品貨架期[1]。

2 柵欄因子和柵欄效應

柵欄技術在食品加工與貯藏中的應用，主要是通過控制多種工藝手段，提升產品品質和貯藏性能，而多個控制點又稱之為柵欄因子[2]。因此，要想正確應用柵欄技術，選擇合適的柵欄因子是十分重要的。一般常見的柵欄因子有高溫處理（F）、降低水分活性（Aw）、降低氧化還原電位（Eh）、防腐劑（Pres）、調節酸度（pH 值）、低溫冷藏（t）、競爭性菌群及輻照等。但是，如果柵欄技術只靠單個柵欄因子優化，無法達到最優的保藏效果，因此，通常利用不同柵欄因子之間的交互作用，其效果優于多個柵欄因子的簡單疊加，這就是柵欄效應。

柵欄效應主要通過產品內不同的保質、抑菌和防腐柵欄因子的相互作用，達到食品良好的保鮮貯藏效果。在食品的加工貯藏過程中，如果食品的柵欄強度太低，或是數量太少，有害微生物就能夠順利越過柵欄，食品則很快腐敗變質。因此，利用柵欄效應是食品保藏的重要方法。由于各個不同的柵欄因子通過交互具有協同作用，這也叫做柵欄效應的“魔方式控制模式”，通過這種“魔方式控制模式”的協同作用，就能夠對食品加工和保藏進行提前預測設計，從而得出最優的柵欄因子組合。

3 柵欄技術的應用

3.1 肉制品中的應用

鄭琳[3]等人發現柵欄技術能夠通過加工要求而改善、增進腸類制品加工工藝，進而設計并開發出新型產品。通過增強柵欄因子的強度，如添加防腐劑、低溫處理、真空包裝等，開發并生產出顏色鮮艷、鹽分低的新產品。同時，試驗過程發現，腸類制品隨著貯存時間的延長，腸體顏色容易發生改變。針對這個問題，其研究了氧氣、溫度、水分活度、pH 值、微生物等柵欄因子對香腸保藏時間的影響。在此基礎上，要志宏[4]等人發現，利用柵欄技術對肉品進行設計和加工，能有效預測肉品微生物生存情況，從而判斷肉品貯藏性[5]。

3.2 在水產品中的應用

胡慶蘭[6]等人利用單因素試驗，以篩選得到3 個柵欄因子為因素，分別為食鹽、檸檬酸及殺菌溫度，以感官綜合評分和菌落總數為響應值，對影響帶魚制品加工條件的3 個柵欄因子進行響應面分析，從而對加工條件進行優化。通過模型及響應面分析，確定較優的柵欄因子組合條件為：檸檬酸 0.15%、食鹽 2.5%、殺菌溫度 80 ℃；將采用最優柵欄組合（檸檬酸 0.15%、食鹽 2.5%、殺菌溫度 80 ℃；Nisin 0.03%和0.9 MPa抽真空包裝）制成的產品進行貯藏試驗表明，經過最佳柵欄因子組合處理的帶魚制品，比未經處理普通帶魚制品的保鮮期（4 ℃，7～10 d）延長約20 d，產品能夠在4 ℃貯藏1 個月。魏涯[7]等人篩選出食鹽、糖、酒等因素為柵欄因子，得到較優柵欄因子組合為采用食鹽 60 g·L-1，糖20 g·L-1，酒1. 5% ，在4 ℃ 腌制4 h，在（30±2） ℃熱泵干燥機中烘12 h，控制產品水分活度為0. 88，采用最優柵欄組合制成的淡腌半干鱸魚產品，口感良好，風味獨特，其中揮發性物質、氨基酸和不飽和脂肪酸含量均有所增加。進行貯藏試驗證明，在最優柵欄因子加工得到的產品真空包裝后于0～4 ℃放置24 h，然后采用 85～90 ℃殺菌處理30 min，淡腌半干鱸魚產品微生物數量明顯降低，且產品的風味和營養價值能夠很好保持，在4 ℃冰箱可貯藏2 個月以上。

3.3 果蔬及其制品中的應用

陳晨[8]等人對溫度(高溫殺菌、低溫抑菌)、pH值(調節酸堿度)、氧化還原電勢(降低氧化還原值)、添加抗菌劑、物理殺菌處理等柵欄因子進行控制，發現通過設定不同的柵欄因子強度針對不同的鮮切果蔬，能夠起到延長果蔬保藏期、抑制微生物生長和繁殖的作用，從而提升鮮切果蔬產品經濟效益。Viacheslav Liato 等人[9]通過將電激活和柵欄技術相結合，通過對豌豆和玉米罐頭中的維生素、質地、顏色進行評價，發現使用此方法使豌豆及玉米罐頭品質有了較大的提升，微生物數量也隨之減少，比其他常規殺菌儲藏方法更有效。García-GarcíaR.等人[10]將脈沖電場技術與柵欄技術相結合，以pH 值、防腐劑為柵欄因子，pH 值減少和脈沖電場在13～15 ls / 25～50 Hz 下的組合作用于V 品種，并且將脈沖電場在11 ls / 50 Hz，13～15 ls / 25～50 Hz 條件下作用于RV 品種，發現微生物數量大量減少，得出結論使用脈沖電場（PEF）結合其他因素的跨欄技術足以在21 d/ 25 ℃期間使刺梨飲料保持穩定。

3.4 其他制品中的應用

馬榮琨等人[11]發現，水分活度、天然保鮮劑、殺菌條件及包裝材料等柵欄因子對鮮腐竹的保鮮效果影響較為明顯。各因子的最優組合為納他霉素添加量為0.025%，鮮腐竹的水分活度為0.75，采用PET 復合材料，并經過微波殺菌和真空包裝處理，在37 ℃鮮腐竹可保存14 d，常溫25 ℃下其貨架期可達46～52 d。呂銀德等人[12]通過對面包的水分活度、復配防腐劑和復合充氣包裝3 個柵欄因子進行研究，確定了面包較理想的柵欄因子組合條件為：水分活度（甘油 2%、山梨糖醇 4%）、脫氫乙酸鈉與丙酸鈣復配比例 2 ∶3、二氧化碳與氮氣的充氣比例1∶2。進行貯藏試驗證明，最優柵欄因子加工的面包，貯存時間最長為61 d。劉學彬等人[13]篩選出核桃含水率、光照情況、充氣情況、破損程度等柵欄因子。其中，對核桃酸價、過氧化值影響較大的是核桃的貯藏溫度、破碎程度以及光照時間；在長時間貯藏過程中，充氣情況、含水率的影響比較明顯。李福后等人[14]以利用單因素試驗，篩選到溫度、防褐變試劑、包裝方式和成熟度4 個柵欄因子，以保藏時間為指標進行正交試驗來篩選草菇最佳保藏條件，發現采用13 ℃貯溫、八成成熟度、不同包裝方式和保鮮劑相結合的方法，草菇可保鮮貯藏至少9 d。

4 展望

目前，柵欄技術在很多國家都得到了廣泛應用，這種技術可以通過柵欄因子的選擇和控制，使食品在1 個參數下保持到最佳狀態，獲得對微生物的最大殺傷力。現在食品工業中對柵欄技術的應用，通常是將柵欄技術與其他新型食品加工或殺菌技術相結合，例如，控釋抗菌包裝技術、脈沖電場技術、電激活技術等，能夠達到更為良好的殺菌保鮮效果[15]。柵欄技術是一門融傳統方法和新技術為一體的綜合技術，但目前只局限于分析特定產品，要想實際主動運用，就需要有豐富的實踐經驗、扎實的理論基礎以及現代化的加工和管理技術與實施設備為支持。因此，企業在應用柵欄技術時，可以引入HACCP 體系，將HACCP 體系與柵欄技術相結合，不僅能大幅降低企業管理成本，有效發揮監管作用，而且能夠在選擇柵欄因子時有據可依，從而預防、降低、消除對產品質量造成的不利影響[16]。

柵欄技術作為食品加工與保藏的重要手段，相信隨著我國食品工業的持續發展，對柵欄技術的研究會更加廣泛和深入，為今后食品保藏提供扎實的理論基礎，并在傳統食品質量提高、技術現代化提升、產品市場化發展研發上，凸顯其廣闊的應用前景。