動物性食品包括畜禽肉、蛋類、水產(chǎn)品、乳及其制品等,含有豐富的營養(yǎng),主要為人體提供蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、維生素A 族和B 族等。由于動物性食品蛋白質(zhì)和水分含量較高、酶代謝旺盛,在貯藏、運輸、銷售過程中很容易發(fā)生腐敗變質(zhì),一方面造成嚴重的經(jīng)濟損失,另一方面也會危及消費者健康,因此,研究動物性食品的保鮮技術(shù)有著非常重要的意義。目前,動物性食品保鮮的研究和應用的主要有低溫法、氣調(diào)法、化學法、臭氧法、超高壓法保鮮技術(shù)等。
冰溫技術(shù)屬于低溫保鮮法,是一項非凍結(jié)貯藏保鮮技術(shù),該技術(shù)由19 世紀70 年代日本學者山根昭美研究提出。食品在0℃以下、冰點以上不會凍結(jié),該溫度區(qū)域稱為食品的冰溫帶,冰溫技術(shù)即將生鮮食品存放在冰溫帶,使食品始終處于不凍結(jié)狀態(tài),避免了因凍結(jié)而出現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)損傷、汁液流失增多等現(xiàn)象,保持食品的新鮮狀態(tài)。冰溫保鮮技術(shù)保留了傳統(tǒng)的冷藏和凍藏優(yōu)點,并克服了不足,對維持食品的原有狀態(tài)、風味、口感等作用突出。目前,冰溫技術(shù)在日本、美國、韓國等發(fā)達國家的應用已較為普及,應用范圍主要集中在水產(chǎn)品、水果、蔬菜等的貯藏保鮮,所采用的方法有冰點調(diào)節(jié)、冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等,但在我國的研究和應用尚處于起步階段。本文介紹了冰溫技術(shù)的原理及關(guān)鍵技術(shù),并綜述了冰溫技術(shù)在水產(chǎn)品、禽肉等動物性食品中的研究進展,旨在為冰溫技術(shù)應用于動物性食品的防腐保鮮提供參考。
1 冰溫技術(shù)的作用機理
低溫保藏是食品的貯藏和流通中最常用的方法,它一般可以分為3 個溫度區(qū)域: 0~4 ℃、-1~-4℃、-18~-40℃。0℃到食品初始結(jié)冰點的溫度區(qū)域指冰溫,研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)食品的初始結(jié)冰點在-0.5 ~-2.8 ℃。在冰溫區(qū)域,生鮮食品的細胞可以維持生活狀態(tài),但各種酶的活性被抑制,呼吸活動降低,并且冰溫區(qū)域抑制了腐敗菌的生長繁殖,因而食品的保鮮期得以延長。
動物性食品可以采用冰溫技術(shù)保鮮主要是因為:冰溫條件下,微生物的生長被有效抑制,防止了微生物引起的食品的腐敗變質(zhì); 冰溫抑制了動物性食品細胞的呼吸代謝,有效降低了細胞的新陳代謝率; 動物性食品中的蛋白質(zhì)、多糖等高分子復合物能夠以立體網(wǎng)狀形式存在,有效阻礙了細胞中水分子的移動及凍結(jié); 動物性食品細胞中含有的蛋白質(zhì)、糖、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)在低溫下不易凍結(jié),可使細胞的冰點下降到0℃以下,低于純水的冰點。大多數(shù)動物性食品的冰點溫度都比較低,如果某些食品的冰點溫度較高時,可以在保藏過程中加入冰點調(diào)節(jié)劑如糖、鹽、醇類等以降低冰點,擴大冰溫帶,延長保鮮期。
2 冰溫技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)
冰溫技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是冷卻誘導和恒溫控制。冷卻誘導是模擬活體“冬眠”的降溫冷卻過程,通過調(diào)節(jié)溫度,改變保藏食品的細胞內(nèi)組織成分,降低組織細胞的活動能力,減少能量消耗,同時保證活體的生命特征。在實際操作中,冷卻誘導不僅要降低食品的溫度,而且在此過程中要保證食品的營養(yǎng)成分不損失或損失很小。研究發(fā)現(xiàn),當冷卻溫度由10℃降至5℃的過程中,冷卻速度對產(chǎn)品的品質(zhì)影響較小,而5℃下降到凍結(jié)點之間對產(chǎn)品的品質(zhì)影響較大,該影響主要由冷卻速度引起,因而,冷卻誘導的關(guān)鍵在于5℃到凍結(jié)點之間的冷卻速度。原則上講,該冷卻速度越慢越好。待貯藏食品被冷卻誘導到凍結(jié)點溫度后,關(guān)鍵在于對凍結(jié)點溫度進行穩(wěn)定控制,恒溫控制就是精確控制食品的凍結(jié)點溫度,使其盡可能保持在極接近凍結(jié)點溫度,控制過程中溫度波動范圍盡可能小,這樣才能減少被貯藏食物的成分變化,保持其品質(zhì)新鮮。為實現(xiàn)恒溫控制,冰溫庫的建造必須考慮到流場的均勻性、高精度控制和自動化等問題,這是目前冰溫技術(shù)研究中的難點和熱點。
3 冰溫技術(shù)在動物性食品生產(chǎn)中的應用
3. 1 冰溫技術(shù)在魚類保鮮中的應用
3. 1. 1 冰溫對魚類中微生物的影響
微生物時引起食品發(fā)生腐敗變質(zhì)的主要原因,引起魚類發(fā)生腐敗變質(zhì)的微生物主要有活菌數(shù)、大腸菌群、產(chǎn)硫細菌及嗜冷菌等,研究發(fā)現(xiàn),冰溫對魚類中微生物的生長有明顯的抑制效果。Pere 等比較了冰溫貯藏和冷藏對海鯛的品質(zhì)影響,研究發(fā)現(xiàn)冰溫貯藏海鯛中的總活菌數(shù)、產(chǎn)硫細菌、嗜冷菌和大腸菌數(shù)在間,產(chǎn)硫細菌增加緩慢,到第16d 后,產(chǎn)品中的產(chǎn)硫細菌還控制在7 log cfu /g; 而對照組中的產(chǎn)硫細菌在貯藏期間增加較快,到第9d 時,產(chǎn)品中的產(chǎn)硫細菌已增加至7 log cfu /g。Sivertsvik 等研究了冰溫( -2°C) 和低溫(4°C) 保藏對大西洋鮭魚片中微生物和感官品質(zhì)的影響,結(jié)果表明,隨著保藏時間的延長,兩種保藏方式產(chǎn)品中的菌落總數(shù)、產(chǎn)H2S 細菌和嗜冷菌的數(shù)量都增加了,但是冰溫保藏產(chǎn)品中上述菌類增加速度慢,且產(chǎn)品保藏24d 后菌落總數(shù)少于1 000 cfu /g,研究表明冰溫保藏有效抑制了微生物的生長繁殖。
3. 1. 2 冰溫對魚類中化學成分的影響
魚類在保藏過程中,因為蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分的分解也會引起產(chǎn)品品質(zhì)劣變。研究發(fā)現(xiàn),冰溫能夠有效抑制了水產(chǎn)品中蛋白質(zhì)、脂肪等化學成分的變化。Duun 等研究了大西洋鮭魚在冰溫、冰藏和冷凍條件下貯藏時蛋白酶的活性,結(jié)果表明,在-1.4℃ 條件下貯藏的產(chǎn)品中組織蛋白酶B 和組織蛋白酶B + L 活性均保持相對穩(wěn)定。Bahuaud 等發(fā)現(xiàn),大西洋鮭魚在-1.5 ℃條件下比在冷藏條件下的貨架期延長了4w,且蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分損失少。Mi等研究了草魚在冰溫和冷藏2 種貯藏條件下的品質(zhì)變化,結(jié)果表明,冰溫對魚肉蛋白質(zhì)的降解、變性程度、結(jié)構(gòu)變化等均小于冷藏,冰溫貯藏產(chǎn)品的貨架期可達21d。Liu 等研究了冰溫結(jié)合冷凍保護劑對鯉魚保鮮過程中蛋白質(zhì)氧化和肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)變化的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),-3℃ 冰溫結(jié)合冷凍保護劑能夠有效減少產(chǎn)品的蛋白質(zhì)氧化,從而減少了因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化而出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)地變劣現(xiàn)象。
3. 1. 3 添加冰點調(diào)節(jié)劑對魚類保鮮的影響
冰點調(diào)節(jié)劑能夠降低冰點、拓寬冰溫帶,冰點調(diào)節(jié)劑的種類、濃度以及環(huán)境溫度是冰點調(diào)節(jié)需要考慮的重點和難點。胡燁等以NaCl、蔗糖、山梨醇、維生素C、葡萄糖等作為冰點調(diào)節(jié)劑考察其對降低大黃魚魚塊冰點所起的作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當使用NaC15.16%、蔗糖2.96%、山梨醇7.15% 的冰點調(diào)節(jié)劑時,大黃魚的冰點由-1.5℃ 降低至-4.2℃,降低冰點效果顯著。何雪瑩等研究了冰點調(diào)節(jié)劑(主成分為蔗糖和山梨醇) 對鯉魚肉的品質(zhì)影響,發(fā)現(xiàn)冰點調(diào)節(jié)劑可以降低魚肉的冰點,試驗組中-3℃ 添加冰點調(diào)節(jié)劑冰溫貯藏對保持鯉魚肉品質(zhì)特性、延長保質(zhì)期具有良好的效果。
3. 1. 4 冰溫結(jié)合不同包裝對魚類保鮮的影響
冰溫與包裝相結(jié)合可有效延長食品的保鮮期。榮建華等研究了臭氧充氣、CO2充氣和真空3 種包裝生鮮脆肉鯇魚于冰溫( -0.5℃) 下保藏的品質(zhì),綜合菌落總數(shù)、TVB-N、TBA和肉汁滲出率評價標準,臭氧充氣包裝魚片結(jié)合冰溫貯藏效果最好; Odoli等研究了氣調(diào)包裝羅非魚在冰溫和低溫保藏條件下的感官品質(zhì),得出冰溫氣調(diào)包裝羅非魚的貨架期是-1.4℃,20d; MΦrkΦre 等研究發(fā)現(xiàn),氣調(diào)和冰溫技術(shù)協(xié)同使用可延長鮭魚的保質(zhì)期; 王真真等研究冰溫下包裝方式對大黃魚保鮮效果的研究發(fā)現(xiàn),冰溫條件下真空包裝法對貯藏過程中的細菌總數(shù)、TBA 值、TVB-N 均有抑制作用,保鮮時間比空氣包裝組延長了6~7d。Duun 等將樣品進行真空包裝后放置在-1.4℃和-3.6℃條件下貯藏,保藏期延長了1 倍。
3. 1. 5 冰溫結(jié)合其他技術(shù)對魚類保鮮的影響
施建兵等研究了冷藏、冰溫貯藏和臭氧水處理后冰溫貯藏下鯧魚品質(zhì)的變化。冰溫貯藏能夠有效抑制微生物的活動以及各種酶的活性,顯著提升水產(chǎn)品的品質(zhì),延長貨架期,而臭氧水處理對鯧魚塊的前處理則具有一定的輔助作用。陳青云等以海鰻魚片為研究對象,研究了冰溫真空干燥海鰻魚片的鮮度和揮發(fā)性成分的變化,同時與真空冷凍干燥、熱風干燥做了試驗比較,結(jié)果表明,冰溫真空干燥效果優(yōu)于真空冷凍干燥和熱風干燥。陳軍等以草魚片為原料,經(jīng)過不同濃度的殼聚糖涂膜處理后,于冰溫條件下貯藏,發(fā)現(xiàn)冰溫結(jié)合殼聚糖涂膜處理能有效的提高草魚片的保鮮效果,使草魚片的貨架期由9d 延長至15 ~18d。
3. 2 冰溫技術(shù)在畜禽肉保鮮中的應用
相對于水產(chǎn)品,國外對冰溫技術(shù)在畜禽肉中的應用研究很少,而國內(nèi)對冰溫技術(shù)在牛肉、豬肉、雞肉等畜禽產(chǎn)品的保藏應用研究較多一些。
3. 2. 1 冰溫技術(shù)在牛肉中的應用
Farouk 等研究了pH 值對牛肉冰點溫度的影響發(fā)現(xiàn)肉的pH 值越高,其冰點就越高,并且形成冰晶的速度也快,該結(jié)果驗證了牛肉的pH 值對其冰點有很大的影響的假說。馮會利等研究了冰點調(diào)節(jié)劑對新鮮牛肉冰點的影響,并分析比較了冰溫條件下不同包裝對牛肉品質(zhì)的影響,結(jié)果顯示,當用1%食鹽、0.6%蔗糖對牛肉進行調(diào)味時,冰溫帶由0 ~-0.76℃拓寬至0 ~-4.56 ℃; 冰溫與氣調(diào)包裝結(jié)合可起到協(xié)同保鮮作用,更有利于延長新鮮牛肉的貨架期。孫天利等在冰溫結(jié)合真空包裝、0℃結(jié)合真空包裝、4℃結(jié)合真空包裝3 個條件下,對宰后牛肉進行貯藏處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn),冰溫結(jié)合真空包裝牛肉有效延遲了牛肉的僵直和解僵,牛肉的組織結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化緩慢,對于宰后牛肉組織結(jié)構(gòu)的改善效果最好。岳喜慶等測定了4℃、0 ℃、冰點溫度貯藏的真空小塊包裝牛肉的品質(zhì)變化,結(jié)果表明冰溫可有效延長牛肉的貯藏期,且貯藏后期各指標變化皆優(yōu)于傳統(tǒng)冷鮮肉。
3. 2. 2 冰溫技術(shù)在豬肉中的應用
McMullen 等發(fā)現(xiàn),冰溫保藏( -1.5 ℃) 的氣調(diào)包裝零售豬肉貨架期可以達到7w。Duun 等研究了烤豬肉在冰溫保藏時的品質(zhì)變化,發(fā)現(xiàn)真空包裝烤豬肉在-2.0 ℃ 保藏期間表現(xiàn)出感官品質(zhì)保持較好、微生物數(shù)量少、汁液流失率少等優(yōu)點,其貨架期明顯高于比傳統(tǒng)3. 5 ℃保藏的對照組。張瑞宇等報道鮮豬肉在-1℃ 冰溫保鮮,其保質(zhì)期可延長至14d,而冷藏(4 ~ 5℃) 處理組在第8d 時已經(jīng)變質(zhì)。冰溫技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一是恒溫控制,溫度的穩(wěn)定對于冰溫的保鮮效果極其重要。李建雄等研究了冰溫對豬肉的新鮮度和品質(zhì)的作用及溫度波動對冰溫效果的影響,結(jié)果表明,穩(wěn)定的- 1℃ 能保持豬肉的一級鮮度期19d; 而波動- 1℃ 冰溫只有12 d; 相比較于-18℃,穩(wěn)定的冰溫-1℃汁液流失率更少,感官品質(zhì)更好。為了明確冰溫條件下有效延長豬肉貨架期的氣體比例,范國華等實驗研究了置于不同比例O2和N2混合氣體包裝袋中豬肉的貨架期,結(jié)果顯示,高氧組(60%N2和40% O2) 和(40% N2和60% O2) 能有效延長新鮮豬肉的冰溫貨架期。
3. 2. 3 冰溫技術(shù)在禽肉及蛋中的應用
在對禽肉的貯藏研究中,姜長紅等采用-1℃冰溫保鮮,以5℃冷藏雞肉為對照,發(fā)現(xiàn)對照組在第8d 時變質(zhì),而冰溫保鮮組在第27d 各項感官指標完全符合國家二級鮮肉統(tǒng)一標準要求。陳秦怡等將鴨肉分別置于5、5 ( ±1)、-3、-3 ( ±1)、-3 ( ±2)℃的環(huán)境下貯藏,發(fā)現(xiàn)冰溫能很好的延緩食品的腐敗; 溫度波動對冷藏食品品質(zhì)影響很大,對冰溫鴨肉品質(zhì)的影響在貯藏后期才漸漸表現(xiàn)出來,且溫度波動越小,影響越小。
也有研究者對雞蛋的冰溫保鮮進行了研究,梁鵬等采用冰溫保鮮及傳統(tǒng)冷藏技術(shù)對雞蛋進行處理,探討不同溫度(4℃、-0. 5℃、-2℃) 對雞蛋保鮮效果的影響,通過測定貯藏期間雞蛋氣室大小及質(zhì)量損失率、蛋黃指數(shù)、哈夫單位及揮發(fā)性鹽基氮等指標,發(fā)現(xiàn)冰溫保藏效果明顯優(yōu)于普通冷藏法,而且-0. 5℃與-2℃的冰溫效果相比較,后者優(yōu)于前者。
4 發(fā)展前景和展望
綜上所述,冰溫技術(shù)在動物性食品中的保鮮效果是比較好的,但是,由于冰溫技術(shù)受冷卻誘導技術(shù)、恒溫控制技術(shù)等相關(guān)配套制冷設備的制約,在我國的應用還沒有普及。因此,要使該技術(shù)在動物性食品的保鮮方面發(fā)揮重要作用,還需要進行以下深入研究。
(1) 對于動物性食品的貯藏,冰溫技術(shù)目前研究主要集中在水產(chǎn)、牛肉、豬肉方面,試驗材料較為分散,欠缺系統(tǒng)性,不能體現(xiàn)冰溫技術(shù)在動物性食品貯藏中的整體實用性。因此,冰溫技術(shù)對動物性食品品質(zhì)影響和對各種原料適用性的研究有待加強。
(2) 現(xiàn)有的報道主要集中在對水產(chǎn)品的冰溫保鮮研究方面,對畜禽肉、禽蛋類制品及熟肉制品進行冰溫保鮮的研究較少,有必要對即食類動物性食品以及禽蛋類的冰溫保鮮進行探索。
(3) 冰溫技術(shù)的主要應用領(lǐng)域包括冰溫貯藏、冰點調(diào)節(jié)貯藏、冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等,目前在冰溫貯藏、冰點調(diào)節(jié)貯藏方面的研究較多,需要拓展動物性食品在冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等方面的應用研究。
(4) 冰溫技術(shù)與生物保鮮劑、氣調(diào)包裝、真空包裝等其他保鮮技術(shù)結(jié)合使用,可以保證食用品質(zhì)和延長貨架期,而質(zhì)優(yōu)價廉、安全環(huán)保的包裝的選擇是重點和難點。
(5) 冰溫技術(shù)是多種技術(shù)的綜合利用,普及冰溫設備、機器,進一步建立冰溫卡車、冰溫流通庫、冰溫陳列櫥、冰溫包裝、冰溫集裝箱等冰溫物資流通聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),也是今后的研究重點。冰溫保鮮技術(shù)是食品加工技術(shù)的革命,未來不僅可在生鮮動物性食品的生產(chǎn)加工和貯藏過程中得到廣泛應用,在熟制品、即食類動物性食品的保鮮領(lǐng)域也將發(fā)揮重要的作用和開辟新的途徑。