栅栏技术处理及其在食品加工与保藏中的应用

栅栏技术处理及其在食品加工与保藏中的应用
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
栅栏技术处理及在食品加工保藏中的应用班级：0914741 学号：091474134 姓名：周晨鸣
Hurdle technology and application in food processing preservation 【摘要】栅栏技术是食品保藏的根本所在。

本文介绍了栅栏技术的基本原理，并主要研究了栅栏技术肉制品加工与保藏中的应用，通过利用控制肉制品的温度、pH值、气调、辐射、防腐剂等因子，最大限度地减少肉制品中的微生物含量，降低食品腐败变质的可能性，提高肉制品的贮藏期。

【关键词】栅栏技术；肉制品；微生物；保藏
Abstract the hurdle technology is the essential events of food preservation. This paper introduces the basic principle of hurdle technology, and a major study of the hurdle technology in meat products processing and preservation of meat products, through the use of control temperature, pH value, air conditioning, radiation, preservatives and other factors, to minimize microbial content in meat products, reduce the possibility of food spoilage, improve the meat products during storage period.
Key words fence technology; meat products; microorganisms; preservation
前言
“栅栏技术”一词最早由德国肉类研究中心Leistner提出。

栅栏技术是多
种技术的科学结合，这些技术协同作用，阻止食品品质的劣变，将食品的危害性以及在加工和商业销售过程中品质的恶化降低到最小程度[1]，它是食品保藏的根本所在。

Leistner把食品防腐的方法或原理归结为：高温处理、低温冷藏、降低水分活度、酸化、氧化还原电势、防腐剂、竞争性菌群及辐照等几种因子的作用。

这些因子单独或相互作用形成特殊的防止食品腐败变质的栅栏，决定着食品微生物的稳定性，抑制引起食品氧化变质的酶类的活性，即栅栏效应
[2]。

水分活度、酸度、温度、防腐剂等栅栏因子相互影响对食品的联合防腐保持作用，我们将其命名为栅栏技术[3]。

1栅栏技术原理及效应
1.1栅栏技术基本原理
在食品防腐保藏中的一个重要现象是微生物的内平衡（Homeostasis），内平衡是微生物维持一个稳定平衡内部环境的固有趋势。

具有防腐功能的栅栏因子扰乱了一个或更多的内平衡机制，因而阻止了微生物的繁殖，导致其失去活性甚至死亡[4]。

几乎所有的食品保藏都是几种保藏方法的结合，例如：加热、冷却、干燥、腌渍或熏制、蜜饯、酸化、除氧、发酵、加防腐剂等等，这些方法及其内在原理已经被人们以经验为依据广泛应用了许多年。

栅栏技术囊括了这些方法; 并从其作用基理上予以研究;而这些方法即所谓栅栏因子[5]。

栅栏因子控制微生物稳定性所发挥的栅栏作用不仅与栅栏因子种类、强度有关，而且受其作用次序影响[2]，两个或两个以上因子的作用强于这些因子单独作用的累加。

某种栅栏因子的组合应用还可大大降低另一种栅栏因子的使用强度或不采用另一种栅栏因子而达到同样的保存效果，即所谓的“魔方”原理[6]。

食品保藏中某一单独栅栏因子的轻微增加即可对其货架稳定性产生显著影响。

例如：肉制品的稳定性可能取决于F值是0.3 还是0.4，a w值是0.975还是0.970，PH 是6.4 还是6.2等，而这些因子重量的总和决定了该食品是微生物稳定的、不稳定的或不定的[6]。

此外，通过这些栅栏的互效性使食品达到微生物稳定性，比应用单一而高强度的栅栏更有效，更益于食品防腐保质。

1.2 常用栅栏因子
在提出“栅栏”这个专业术语之前，许多的食品科学家和技术专家实际上已经开始应用“栅栏因子”来进行食品的防腐与保藏，比如在肉类的加工中使用的腌、熏、加香料、加热、冷冻等措施。

到目前为止，食品保藏中已经得到
应用和有潜在应用价值的栅栏因子的数量已经超过100个，其中已用于食品保藏的大约50个[5]。

当然在这些栅栏因子中最重要和最
常用的是：温度、PH、水分活度（a w），以及高压、光效应、透气和不透气的限制空气的包装、可食性外包装、美拉德效应、竞争性菌群等等[7]。

这些栅栏因子不仅对食品的防腐保藏有效，而且还有其它方面的潜在利用价值。

1.3 栅栏技术在食品加工中的应用
栅栏技术已经广泛应用于各类食品的加工与保藏，然而它与传统方法或高新技术相结合才是最有效的。

在传统食品的现代化工业加工和新产品的开发中，将栅栏技术与关键危害点控制技术（HACCP）和微生物预报技术结合已经成为必然。

可以有针对性地选择、调整栅栏因子，再利用HACCP, 的监控体系，保证产品的质量及安全性。

HACCP的引入，使得在选择、调整栅栏因子时有据可依，同时还可检测出所选的栅栏因子是否达到要求。

微生物预报技术（Predictive Microbiology）是建立于计算机对食品中微生物的生长、残存、死亡进行的数量化预测方法，在不进行微生物检测分析条件下快速对产品货架寿命进行分析预测[8]。

应用栅栏技术进行食品设计和加工即可通过此技术预估加工食品的可贮性和质量特性，也可以几个最重要的栅栏因子作为基础建立模式，较为可靠地预测出食品内微生物生存、死亡情况。

2肉制品中最重要的几种栅栏因子
食品防腐上最常用的栅栏因子，都是通过加工工艺或添加剂方式设置的，这些因子均可用来保证食品微生物的稳定性以及改善产品的质量。

肉制品加工中主要有以下栅栏因子。

2．1热加工
高温热处理是最安全和最可靠的肉制品保藏方法之一。

加热处理就是利用高温对微生物产生致死作用。

从肉制品保藏的角度，热加工指的是两个温度范畴，即杀菌和灭菌。

杀菌是指将肉制品的中心温度加热到65—75℃的热处理操作。

在此温度下，肉制品内几乎全部酶类和微生物均被灭活或杀死，但细菌的芽孢仍可能存活。

因此，杀菌处理常常与冷藏相结合，同时要避免肉制品的二次污染。

灭菌是指肉制品的中心温度超过100℃的热处理操作。

其目的在于杀死细菌的芽孢，以确保产品在流通温度下有较长的保质期。

但经灭菌处理的肉制品中，仍存有一些耐高温的芽孢，只是量少并处于抑制状态。

在偶然的情况下，经一定时间，仍有芽孢增殖导致肉制品腐败变质的可能。

因此，对灭菌之后的保存条件应给予重视。

灭菌的时问和温度应视肉制品的种类及其微生物的抗热性和污染程度而定。

2．2低温保藏
低温保藏是控制肉制品腐败变质的有效措施之一。

低温可以抑制微生物生长繁殖，降低酶的活性和肉制品内化学反应的速度，延长肉制品的保藏期。

但温度过低，会破坏一些肉制品的组织或引起其他损伤，而且耗能较多。

因此在选择低温保藏温度时，应从肉制品的种类和经济两方面来考虑。

肉制品的低温保藏主要包括冷却保藏和冻结保藏两种方法。

冷却保藏(refrigeration)，就是将新鲜肉制品保存在其冰点以上但接近冰点的温度，通常为一l一7℃。

在此温度下可最大限度地保持肉制品的新鲜度，但由于部分微生物仍可以生长繁殖，因此冷藏的肉制品只能短期保存。

另外，由于温度对嗜温菌和嗜冷菌的延滞生长期和世代时问影响不同，故在这二类微生物的混合群体中，低温可以起很重要的选择作用，引起肉制品加工和储藏中微生物群体构成改变，使嗜温菌的比例下降。

例如在同样的温度下，热带加工的牛肉就较寒带加工的牛肉保质期长，这主要是因为前者污染菌多为嗜温菌而后者多为嗜冷菌。

冻结保藏是将肉经过冷却后(温度0℃以上)只能作短期贮藏，如果要长期贮藏，需要对肉进行冻结，即将肉的温度降低到一18℃以下，肉中的绝大部分水分(80％以上)形成冰品，该过程称为肉的冻结。

肉类冻结的目的是使肉类保持在低温下，防止肉体内部发生微生物的、化学的、酶的以及一些物理的变化，借以防止肉类的品质下降。

2．3水分活度(Aw)
Aw是肉制品中的水分的蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压之比。

当环境中的水分活性值较低时，微生物需要消耗更多的能量才能从基质中吸取水分。

基质中的水分活性值降低至一定程度，微生物就不能生长。

一般除嗜盐性细菌(其生长最低，Aw值为O．75)、某些球菌(如金黄色葡萄球菌，Aw值为0．86)以外，大部分细菌生长的最低Aw均大于0．94，且最适Aw均在0．995以上。

如酵母菌为中性菌，最低生长Aw在0．88-．-0．94；霉菌生长的最低Aw为0．74。

0．94，Aw在0．64以下任何霉菌都不能生长。

目前，有人正将“效应”理论进行计算机处理，以便进行食品设计。

也可根据据需要，适当改变各种参数，以使食品达到理想的架期，栅栏技术理论将对未来食品工业发展产生重要影响。

3栅栏技术处理肉类制品
低温肉制品是近几年在肉制品加工中依据加热杀菌温度进行分类而得名的，是指在常压下通过蒸、煮、熏、烤等加工过程，使肉制品的中心温度达到75～80℃，通过杀菌处理加工而得到的肉类制品(如西式火腿)。

长期以来，国外肉制品市场主要是以低温肉制品为主导的，在加工过程中，蛋白质适度变性，肉质结实、富有弹性、有咀嚼感、鲜嫩、多汁，最大限度地保持了原有营养和固有的风味，易被人体消化吸收，倍受消费者喜爱。

肉类制品货架期的长短主要与三大因素有关，即微生物的生长、脂肪氧化酸败和肌红蛋白的变性。

而低温肉制品的货架期短，其主要原因是低温肉制品热加工温度低，灭菌不彻底，加上产品本身水分活度大和pH值高，生产的产品一旦在贮存、销售等环节温度较高，就会引起细菌的生长和繁殖，致使产品腐败变质。

引起低温肉制品变质的菌种有很多，包括霉菌、大肠杆菌、酵母、芽孢杆菌、产气杆菌等，它们的生长繁殖一般都需要水、氧气、营养物质和适宜的温度[9]。

国内应用栅栏因子研究肉制品保鲜的试验较多，杨宗渠等应用辐照处理研究市场上销售的十余个品种低温肉制品的灭菌效果，对辐射样品的主要营养成
分、微生物指标进行了分析检测，结果表明：6kGy以上的1射线可以杀灭低温肉制品中的微生物；经辐照后低温肉制品的感官指标、主要营养成分与冷藏对照无明显差异[10]。

杨兴武采用8kGy的c060射线处理哈尔滨红肠，使这种低温熟肉制品在0—4。

C下的货架期延长到2个月[11]。

夏秀芳、于长青利用可食性壳聚糖和Nisin作为保鲜液对低温西红柿牛肉肠进行涂膜保鲜研究，通过测定不同贮藏期的细菌总数、大肠杆菌、挥发性盐基氮(TVB—N)、H：S等指标并进行感官评定来判定样品的保质质量，利用壳聚糖和Nisin的复配，发挥多种防腐剂的互补增效作用，可以获得较为理想的保鲜效果，使低温肉制品的货架期有所延长[12]。

曾友明等用Nisin和LZ复配来延长低温肉制品保质期，并根据多种保鲜剂及辅助剂的互补增效作用研究出了一种高效的复合天然食品保鲜剂[13]。

徐宝才等应用传统微生物分离鉴定法研究了牛肉火腿切片腐败微生物及贮藏过程中品质变化，初步鉴定了该产品中的主要腐败微生物是L．casei，并选用0．015％Nisin与0．5％茶多酚复配，作为牛肉火腿切片的天然防腐保鲜剂，效果显著[14]。

白艳红将API快速鉴定和16Sr DNA基因序列分析法相结合用于肉类腐败微生物的快速鉴定，研究了低温熏煮香肠腐败机理及生物抑菌研究，得出该产品中主要腐败菌相为：乳酸菌、葡萄球菌、芽胞杆菌等，并研究了复配抑菌剂对腐败菌的抑制作用[15]。

国外利用栅栏技术对肉制品保鲜方面的研究主要有：S．Roller等发明了一种新颖的对鲜猪肉香肠的保鲜技术，该技术应用壳聚糖、carnocin和低浓度的亚硫酸盐协同作用对香肠进行保鲜，结果发现，壳聚糖的浓度在0．6％、亚硫酸盐为170×10曲时，4cc保存24d的样品菌落数为3～4log cfu／g，比添加高浓度(340×10’6)亚硫酸盐延缓腐败微生物生长繁殖更有效[16]。

M．Hugas等利用超高静水压结合抗菌剂对熟火腿、干火腿和浸泡牛腰肉进行保鲜处理，产品品质没有任何变化，货架期有明显延长。

M．Hugas确立的保鲜条件为真空包装、600MPa静水压30。

C处理10min[17]
4总结
栅栏技术的研究以及在肉制品的保鲜是一项系统的工程，需要综合各种栅栏因子，才能达到理想的延长货架期的效果。

正确运用栅栏效应是肉品贮藏保鲜的根本所在。

肉品生产中栅栏效应的运用包括各种栅栏因子的累加、交互和协同，现已证明，对肉品应用多种缓和的防腐栅栏，比应用单一而高强度的栅栏更为有效。

所以正确运用栅栏效应开发新型高效的综合保鲜技术是目前学术界研究的热点，同时也是企业亟待解决的技术难题。

参考文献
[1] Aaron Brody. Pachaging Performers. Food processing industry，2000(1):9～12
[2]赵友兴，郁志芳，李宁.栅栏技术在鲜切果蔬质量控制中的应用.食品科技，2000（5）：20～22
[3] 莱斯特,王为,栅栏技术在食品开发中的应用(上).肉类研究，1996（1）：31～33
[4]Aqualab.Water Activity. Hurdly Technolgy. Shelf-life.2000
[5]Leistner.Hurdle Technologies
[6] 孟岳成,食品保藏的障碍技术. 食品科学,1992(3):37～41
[7]杨卫. 冷冻调理食品的品质保证措施. 冷饮与速冻食品工业,2003(3):30～31,36
[8]莱斯特,王为.栅栏技术在食品开发中的应用(下), 肉类研究,1996(2):42～44,33
[9]马宗华，王文韬．栅栏技术在肉制品中的应用．肉类工业，2004，(5)：19—21
[10]杨宗渠．低温肉制品辐照保鲜研究[J]．食品科学，2001，(9)：84～86
[11]杨兴武．绿色食品猪肉及肉制品辐照保鲜试验研究[J]．内蒙古农业大学学报，2003，(2)：11～14
[12]夏秀芳，于长青．延长低温肉制品货架期方法的研究[J]．农产品加工学刊，2006，(3)：12—14
[13]曾友明．天然保鲜剂对延长低温肉制品货架期作用的研究[J]．食品工业科技，2002，(10)：28～30
[14]徐宝才等．防腐保鲜剂对牛肉火腿切片腐败菌抑制效果的研究[J]．食品科学，2005，(7)：93～98
[15]白艳红．低温熏煮香肠的贮藏特性研究[J]．食品工业科技，2006，(5)：56—58
[16] S．Ro|lera，S．Sagoo Novel，R．Boarda．Combinations of chi—tosan，carnocin and sulphite for the
preservation of chilledpork sausages[J]．Meat Science，2002，(62)：165～177
[17] M．Hugas，M．Garriga，J．M．Monfort．New mild technologiesin meat processing：hish pressure as a
model technology[J]．Meat Science，2002，(62)：359～371。