罐头食品杀菌技术研究进展

费 斐,薛风照,王学辉

罐头食品杀菌技术研究进展

费 斐,薛风照,王学辉

综述了目前国内外一些适合于罐头类食品的杀菌技术,阐述了各种杀菌技术的应用研究现状,展望了新型杀菌技术在罐头食品生产中的应用前景。

罐头杀菌;热杀菌技术;冷杀菌技术;栅栏杀菌

罐头食品历来是军用食品的主要组成部分,凭借容器的密封性与严格的杀菌程序,罐头食品得以长久保鲜,从而满足军用食品长时间贮存的需求。杀菌技术是罐头食品加工的核心技术之一,通过杀菌,可以有效地防止食品不受病虫害及霉菌和细菌等微生物的危害。近年来,随着科学技术的进步,传统的食品热力杀菌技术得到了全新的发展。同时,国内外也研制开发出了一系列可替代传统热杀菌食品加工技术的冷杀菌工艺,如超高压杀菌技术、脉冲电场杀菌、辐照杀菌等已经开始和正在被研究。目前,已有部分冷杀菌技术应用到罐头食品杀菌之中,有效改善了传统罐头的营养与品质。

1 热杀菌技术

传统的罐头食品杀菌方法为热力杀菌,热杀菌法虽然能保证食品在微生物方面的安全,但热能会破坏对热敏感的营养成分,影响食品的质构、色泽和风味。目前,热杀菌技术的主要研究动向是热杀菌条件的最优化和热杀菌设备。热杀菌条件的最优化就是协调热杀菌的温度 -时间 (T-t)条件,使热杀菌的效果达到最大程度保持食品本身营养成分与风味的作用。热杀菌设备最常用的是蒸汽杀菌设备,其次是微波加热杀菌设备和电阻加热杀菌设备[1]。

1.1 含气调理杀菌

含气调理杀菌技术是针对目前普遍使用的真空包装、高温、高压灭菌等常规加工方法存在的不足而开发的一种适合于加工各种方便菜肴食品、休闲食品或半成品的新技术。1990年,日本小野食品兴业株式会社开发出含气调理杀菌技术,它是通过将食品原材料预处理后,装在高阻氧的软包装袋中,抽出空气注入不活泼气体并密封,然后在多阶段升温、两阶段冷却的调理杀菌锅内进行温和式灭菌[2]。含气调理杀菌锅可设定单一式或多个杀菌阶段。多阶段升温一般有预热期、调理期和杀菌期 3个阶段,每一阶段杀菌温度的高低和时间的长短,均取决于食品的种类和调理的要求。多阶段升温杀菌第 3阶段的高温域较窄,从而改善了高温高压(蒸汽)杀菌锅因一次性升温及高温高压时间过长,对食品造成的热损伤以及出现蒸馏异味和糊味的弊端。

2 冷杀菌技术

随着人们生活水平的提高,消费者对食品的要求也越来越高,在保证微生物安全的同时,还要最大程度保留食品原有的营养成分以及色泽、质构等品质。冷杀菌技术由于在杀菌过程中食品的温度并不升高或升高很少,既有利于保持食品功能成分的生理活性,又有利于保持其色、香、味及营养成分,因此受到日益重视并进展很快。近年来,国内外研究出一些新的冷杀菌技术,如超高压杀菌、辐射杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、紫外杀菌等冷杀菌技术。目前,除了超高压杀菌已实现工业化生产外,其余冷杀菌技术大多处于实验室研究阶段,且多用于果汁类罐头杀菌的研制,尚未形成市场化。

超高压杀菌是一物理杀菌方法,指利用压媒 (通常是液体介质,例如水)使食品在极高的压力 (例如 100～1000 MPa)下产生酶失活、蛋白质变性、淀粉糊化和微生物灭活等物理化学及生物效应,从而达到灭菌和改性的物理过程[15]。超高压杀菌在常温或较低温度下有效灭菌的同时,能够较好地保持食品固有的口感、色泽及新鲜品质,且能延长食品的货架期[16]。

1991年日本明治屋食品公司利用超高压杀菌技术生产了世界上第一个高压食品——果酱,并取得了良好的试销效果[17]。目前,日本、美国和欧洲等国家在高压食品的研究和开发方面走在了世界前列,对高压食品的加工原理、方法及应用前景展开了广泛的研究,取得了不少成果。我国主要是在果蔬、乳类、肉类等灭菌方面超高压技术研究和应用的较多[18]。

超高压杀菌技术在罐头行业中主要应用于果酱类及果汁类罐头的加工,近几年来,已有学者对其在水果类罐头中的应用展开了研究[19]。超高压杀菌技术在鱼类及肉类食品中主要应用于生鲜肉等“半烹调”食品,在肉类罐头中的应用研究还很少。

3 栅栏杀菌

新型冷杀菌技术最大的优势是在抑制微生物的同时,还能很好地保留食品的营养以及品质特性[20,21];但是也有许多研究表明一些冷杀菌也会影响食品的品质[22,23];再者,新型冷杀菌技术可以杀灭或抑制大部分的腐败微生物,但对一些细菌孢子和酶很难使其失活,这就使一些冷杀菌技术的应用受到限制。为此,许多研究者利用栅栏技术,将不同的冷杀菌方式联合起来,使各栅栏杀菌方式在低强度的作用下,就可起到加倍的杀菌保鲜效果[24]。

栅栏技术应用于食品保藏是德国 Kul mbach肉类研究中心Leistner(1976)提出的,他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因子的作用,这些因子称为栅栏因子。在食品保藏的数个栅栏因子中单独或相互作用,形成特有的防止食品腐败变质的“栅栏”,使存在于食品中的微生物不能逾越这些“栅栏”,这就是所谓的栅栏效应。而人们在食品保藏中采用的许多物理的、化学的以及生物的技术措施,都可称之为栅栏技术[25]。

目前,国内已有利用栅栏技术对罐头食品进行杀菌的相关报道。余坚勇等[26]报道以热力杀菌、酸化、防腐剂分别作为栅栏因子,每种因子只用中等强度,从而有效解决豆芽、莴笋等蔬菜罐头高温杀菌造成的组织软烂和过度酸化造成的品质下降问题。陈丽娇和郑明峰[27]报道了以水分活度、pH值、杀菌温度和杀菌时间为主要栅栏因子,应用栅栏技术确定带鱼软罐头杀菌工艺的研究。

4 结论

罐头食品是战场上无可替代的作战食品,是高原、边防、岛礁等驻守部队不可缺少的主要补充食品,同时也是舰艇部队远航或长航中、后期的主要副食品。肉类罐头在部队专用食品中所占比例较大,如何提高和改进肉类罐头的风味和质量,是部队食品研究和生产的一项长期任务。蔬菜供应对于高原、边防、海岛、南沙、远航或长航等缺蔬菜部队来说是非常重要的问题,研究与开发保质期 2年以上,颜色和质地接近新鲜烹调的蔬菜罐头新品种,现在仍是一大难题。各种新型冷杀菌技术的出现,为罐头食品杀菌技术的发展提供了科学有力的支撑,目前已有部分冷杀菌技术应用于水果罐头杀菌当中。新型杀菌技术的发展与应用,将有效改善传统罐头食品品质,提高罐头食品的可接受性,有利于产生良好的军事效益与经济效益。

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TS29

A

1009-0754(2010)02-0181-03

200433 上海,海军医学研究所特食特装研究室

经含气调理杀菌处理的食品保质期可达到 2年以上,同时,在适中的温度和时间下灭菌,能较完美地保存食品的品质和营养成分。目前已开发出 3700余种含气调理食品,主要有主食类、肉食类、禽蛋类、水产类、盒饭类等[3]。含气调理杀菌设备在国内现已得到应用,在军内也首次应用于舰艇远航食品的研制中[4]。

1.2 微波杀菌

微波杀菌是指将食品经微波处理后,使食品中的微生物丧失活力或死亡,从而达到延长保存期的目的。微波杀菌时食品本身成为加热体,食品内外同时升温,不需要利用传热介质的传导和对流传热。因此相对传统热杀菌来说,微波杀菌具有加热时间短、升温速度快、能耗少、杀菌均匀、食品营养成分和风味物质破坏和损失少等特点[5]。

微波杀菌包括热效应和非热生化效应。微波作用于食品时,食品表里同时吸收微波能,温度升高。食品中的微生物细胞在微波场的作用下,分子被极化并作高频振荡,产生热效应,温度快速升高,使其蛋白质结构发生变化,从而失去生物活性,导致微生物死亡或因受到严重干扰而无法繁殖[6]。非热力效应是指在温度没有明显变化的情况下,细胞所发生的生理、生化和功能上的变化,又称生物效应。由于无法对非热力效应杀菌效果的增强作用进行量化,为保证加工食品的微生物学安全性,在工艺设计过程中通常只考虑热力效应[7]。

近年来,国内已有学者对微波杀菌技术在罐头食品杀菌行业中的应用展开了研究。有人采用微波杀菌技术对荔枝罐头的生产进行了相关研究报道[8,9],芮汉明和蒋宇飞[10]研究了整鸡软罐头的微波杀菌工艺,并分析了白切鸡的工业化生产工艺要点[11]。

1.3 欧姆杀菌

欧姆加热又称为直接电阻加热,它是一种新型热杀菌方法,借助于通入电流使食品内部产生热量达到杀菌的目的[12]。对于带颗粒的食品,采用欧姆加热,颗粒的加热速率约为 1～2℃/s,可缩短加工时间,得到高品质产品。目前,英国 APV Baker公司已制造出工业化规模的欧姆加热设备,可使高温瞬时技术推广应用于含颗粒 (粒径达 25 mm)食品的加工。自 20世纪 90年代以来,英国、日本、法国和美国已将该技术及设备应用于低酸性食品及高酸性食品的杀菌[13]。

目前,欧姆杀菌技术能够处理的食品颗粒的最大尺寸限制了该技术在大颗粒物料上的应用。由于欧姆加热的适用性由食品物料的电导率来决定,因此对于一些脂肪、油、酒精、骨、纯净水或晶体结构 (如冰)等非离子化的食品不适用该技术。欧姆杀菌技术在罐头食品中主要应用于果蔬汁类罐头食品的杀菌[14]。

2010-04-05)

(本文编辑：彭润松)