酱卤肉制品冷杀菌技术应用研究进展

贾 青 曹伟峰 许伟芳 无锡天鹏集团有限公司 江苏无锡 214016

酱卤肉制品是将新鲜或冷冻的畜禽肉和可食用的副产品放在添加有食盐、酱油(或不加)、香辛料的水中，通过预煮、浸泡、烧煮、酱制(卤制)等工艺加工而成的系列肉制品[1]。如真正老陆稿荐肉庄及三凤桥肉庄等传统的酱卤肉制品企业，通过多年来不断的研究创新和引进先进的设备，不再局限于生产散装或简易盒装产品，推出了倍受消费者青睐的真空包装的酱卤肉制品系列产品[2]。

然而，由于酱卤肉制品具有丰富的营养和高水分活度，在运输和储存的过程中极易受到各种微生物的污染，例如大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏菌、弯曲杆菌、肉毒梭菌和志贺氏菌等病原微生物[3,4]，因此在包装前后对产品进行进一步杀菌变得尤为重要。

高温灭菌法作为传统的食品灭菌方法，是酱卤肉制品经传统烧煮、包装后进行二次杀菌时最常用的方法。通常，高温处理(121℃)会导致食品感官品质降低和一定程度的营养损失[5]。若改用较为温和的热处理(≤100℃)，处理后的酱卤肉制品在25℃下储存2d后，便会检测到其大肠菌群数明显增加[6]。因此，与传统的热处理相比，新型冷杀菌工艺，既可以很大程度的减少或避免感官质量的下降和营养的损失，又可以延长食品的保质期，为消费者提供优质的产品[7]。

本文分别讨论了超声波、辐照、臭氧、高静水压和冷等离子体杀菌工艺的原理[8](见图1)和研究现状，并对冷杀菌工艺在酱卤肉制品工业的应用前景进行了探讨。

图1 冷杀菌工艺的微生物的灭活机理改编自J.Barba等Fig.1 The inactivation mechanism of microorganisms in cold sterilization processing technologies. Adapted from J. Barba et al.

1 超声波杀菌

超声波是一种频率超过人类听力阈值的声波，可以通过超声换能器将电能转化成声能产生。食品加工过程中的超声波杀菌，主要是利用功率超声过程水溶液中的微泡不断形成、生长和破裂循环的空化效应实现的[9]。通过液体介质分子的周期性交替拉伸和压缩，形成的微泡破裂会在短时间内产生高温和高压，并伴有强烈的冲击波，从而破坏细胞壁使微生物失活[10]。同时，超声波也会在一定程度上破坏食物的组织结构，有利于介质中的风味物质快速渗透到食品内部[11]。

决定超声波杀菌效果的关键因素包括超声波的振幅、暴露/接触时间、加工食品的体积及组成、处理温度和微生物的类型[3]。Herceg[12](2013)等在频率为20kHz时使用12.7mm的超声探头，探究了不同条件的超声灭菌对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特氏菌和蜡状芽孢杆菌的影响，证明在较长的处理时间、在较高的振幅或温度条件下对微生物灭活效果增加。邹云鹤[13](2018)使用超声波技术辅助煮制酱卤牛肉，证实了该技术对微生物繁殖的抑制作用，此外还发现了处理后的酱卤牛肉的嫩度、保水性及风味物质含量都有所增加。

但在实际应用过程中，还有一些因素为其在酱卤肉制品的生产中带来了挑战。首先是超声治疗室中声场的不均匀性，可能会影响杀菌效果[14]。其次，强烈的空化作用在超声振动探针中产生的点蚀效应，可能会导致腐蚀，进而可能在处理的食物中留下残留物，从而污染产品[15]。超声杀菌的过程中需要大量输入的能量，也是阻碍超声技术应用于酱卤肉制品行业的重要原因之一。

2 辐照杀菌

食品辐照杀菌是将食物暴露于一定量的电离辐射(主要包括γ射线，X射线和电子束)处理的冷杀菌工艺。在辐射光子与微生物分子中的原子进行非特性碰撞过程中，使微生物的DNA和RNA链发生致死性破坏，同时也伴随着水分子分解产生的自由基对核酸、蛋白质和酶的破坏，从而使微生物失活[16](见图2)。根据FAO(Food and Agriculture Organization of the United Nations，联合国粮食及农业组织)/IAEA(International Atomic Energy Agency，国际原子能机构)和WHO(World Health Organization，世界卫生组织)联合研究小组发布的研究结果认为，可以将食物暴露于任何剂量的电离辐射下，不会造成任何营养或微生物问题和毒理学危害，并且可以安全食用[17]。迄今为止，已有50多个国家将食品辐照应用于60多种食品的工艺[18]。

图2 食品灭菌中使用的三种辐射方式(2.1)放射性同位素产生并释放的γ-射线(2.2)线性加速器产生的电子束(2.3)电子束撞击金属目标产生的X-射线改编自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].

不同来源的辐照对辐照肉制品中微生物生长的抑制作用不同，并受肉制品的不同特性(如添加剂、肉的种类、初始微生物负荷和理化特性)及辐射源的影响[19]。彭玲[20](2017)等使用60Coγ射线以4.09kGy剂量辐照酱卤鸡爪，使其初始菌落总数自4.3×102CFU/g降至10CFU/g以内。如图2所示，与γ射线相比高能电子束不使用放射性同位素，因此可以提高其剂量率(电子束：103～105Gy/s；伽马：0.01～1Gy/s)，从而缩短处理时间。但其穿透深度有限，仅可穿透典型食品中约8～10cm来灭活食源性病原体。Cárcel[21](2015)等使用电子束辐射源下以1.11kGy辐照剂量照射牛排，既保证了产品的安全性，又提供了较好的食品感官品质。张艳艳[22](2014)等证实了以6.0kGy的电子束辐照酱卤牛肉，将货架期至少延长至10d，辐照后的酱卤牛肉的脂肪氧化程度与未辐照样品无显著性差异。X射线与电子束的辐射源相同，在5MeV能级下，电子束转换为X射线的效率约为入射电子束功率的10%，但X射线比电子束具有更深的穿透深度[16](如图2所示)。Kim[23](2018)等使用剂量为5kGy的X射线对牛肉进行辐照杀菌，有效抑制了半膜分枝杆菌的活性，并且不影响牛肉的嫩度。

现阶段，对食品辐照后所产生的自由基的影响研究不充分，我国民众对于辐照杀菌的可接受程度较低，从而限制了酱卤肉制品企业对于该冷杀菌技术的应用。

3 臭氧杀菌

臭氧处理是食品杀菌工艺中的一种化学方法，通过将被污染的食物暴露在具有恒定压力、流速和一定浓度的水相和或气相臭氧中，由于臭氧在释放氧气的同时会分解产生自由基，因此可以氧化各种细胞成分，导致细胞膜渗漏，最终导致细胞死亡，从而降低食品中的多种微生物(包括革兰氏阳性和革兰氏阴性菌以及细菌孢子)的含量[24,25]。因此，臭氧杀菌工艺既提高了食品的安全性，又延长了食品的保质期，并且基本上没有改变食品的营养和理化性质。

臭氧的杀菌效果取决于温度、pH值和消耗臭氧化合物的存在等因素，这些因素可以同时影响臭氧的溶解性、稳定性和反应性[26]。同样，目标微生物对臭氧和食物基质的敏感性、臭氧处理方法以及臭氧测量设备和程序，也是优化特定食品臭氧处理的重要参数。Muthukumar[27](2013)等将鸡肉在特定剂量的气相臭氧中作用9min，可有效地灭活样品上2×106CFU/g的单核细胞增多性李斯特氏菌。臭氧作为食品工业中一种很有前途的杀菌工艺，处理过后可以迅速分解为O2，并且几乎没有残留作用，因此适合用于大多数食品的保鲜[28]。此外，低温、高湿的加工车间环境使得细菌更易受到臭氧的作用，有利于臭氧杀菌的应用[29]。

使用臭氧不仅可以对酱卤肉制品的原料和成品进行杀菌，还可以应用于工作服的消毒和肉类的后熟。值得注意的是，仅通过臭氧化不能实现有效减少食品中的微生物和真菌；因此，使用该工艺可以对酱卤肉制品进行二次杀菌，既可对其中的微生物起到抑制作用，又保证了产品的营养及感官品质。

4 高静水压杀菌

高静水压(High hydrostatic pressure，HHP)杀菌是以水作为压力传递介质，将食品暴露于100～1 000MPa下一定时间，从而实现灭菌效果的非热杀菌方式[30]。与其他杀菌方式相比，其可以最大限度地保留食物原有的风味和色泽，也不会对其食品的营养，功能和感官特性造成重大影响[31]。高静水压杀菌的作用机制是通过压力破坏微生物的细胞膜，改变细胞膜通透性，使其细胞内物质损失，从而使得微生物失活[32]。虽然核酸和DNA结构在压力下相对稳定，但蛋白质和酶在300MPa下便会发生不可逆变性[33]。

高静水压杀菌可以有效减少微生物数量和酶活性，同时避免产品的热损伤和化学添加剂的使用，从而提高整体食品质量。有研究表明，高于350MPa的压力下处理对所有类型的肉类都有促氧化作用(例如，干腌火腿中脂质和蛋白质的氧化)，脂质氧化的程度取决于处理时间、高压处理的温度，并且主要取决于肉或肉制品的类型[30,34]。与经过80℃/30min的热杀菌处理后的样品相比，具有相同杀菌效果的高静水压杀菌(600MPa/15min)后的酱卤鸡腿汁液损失更大，但有效改善产品的风味，其中烷烃类、醇类、呋喃类物质风味物质含量更高[35]。刘杨铭[36](2019)等在25℃下使用400MPa的高静水压处理酱卤羊肚20min，也发现其中的蛋白质发生适度的氧化变性，但可以使得产品的颜色、口感、香味、滋味等得到改善，从而提高其感官品质。Al-Nehlawi[37](2014)等使用高静水压(350MPa，室温，10min)结合CO2气调包装处理家禽香肠，发现施加高压后，微生物细胞膜被破坏，有利于CO2渗透到细胞内对微生物造成更强的致死效应。

总体而言，高静水压杀菌工艺十分适合作为酱卤肉制品的二次杀菌工艺，不仅可以提高微生物安全，还可以在一定程度上改善酱卤肉制品的嫩度和感官品质。

5 冷等离子体杀菌

等离子体是通过向气体介质提供能量(如热能、机械能、电能和核能)产生的由分子、原子、离子和自由基等高度激发的物质组成，整体呈电中性的物质[38,39]。其中的活性物质可以通过攻击微生物中的细胞膜、DNA、脂质、蛋白质和其他细胞成分来引起细胞损伤，从而扰乱正常的代谢功能并导致细胞死亡。此外静电破坏和电穿孔等作用也可能会导致细菌细胞的失活[39]。根据能量供应的类型和转移到等离子体能量的量，将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体[40](见图3)。其中冷等离子体中以其较低的温度(300～1 000K)、低成本和具有通用性等特点，在食品工业中具有巨大潜力[41]。

Yong[42](2017)等使用冷等离子体处理牛肉干10 min后，检测样品上的大肠杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌和黄曲霉菌数减少了约2～3LogCFU/g，且发现对牛肉干的理化性质影响不大。Gök[43](2019)等使用冷等离子体杀菌工艺，成功减少了培根片上接种的金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌的数量。此外该样品上的中温好氧细菌总数、酵母菌及霉菌数量也有明显的降低。黄现青[44](2018)等使用功率为500W的冷等离子体在处理酱卤鸭腿180s后与未处理样品相比保质期可延长3d。

此外，冷等离子体杀菌也可作为酱卤肉制品的二次杀菌工艺，可以避免由于产品表面的粗糙度不同导致的杀菌不充分。将包装好的产品置于介质阻挡放电的电极之间，使得包装内部气体被激发产生等离子体，从而达到杀菌的效果。将其与气调包装(O2∶CO2∶N2=65∶30∶5)工艺相结合，可以将鸡柳的保质期延长至14d以上[45]。但该工艺对食品包装具有较高要求，需要避免在处理过程中包装材料对食品的污染。另外，对于多数酱卤肉制品企业来说，冷等离子体杀菌装置单位时间内处理样品的数量过少，因此还需要对如何提高该装置的处理效率进一步探索。

6 小结

由表1可以看出，通过不同冷杀菌工艺处理后的酱卤肉制品都可以起到延长货架期的作用。相比之下，超声波杀菌更适合应用于包装前的卤制过程，在杀菌的同时既可以提高产品嫩度，又有利于风味物质的渗入；辐照和高静水压杀菌都可以应用于二次杀菌过程，但消费者对于辐照杀菌的接受程度还比较低；而冷等离子体杀菌工艺更加温和，需要与其他杀菌工艺或者气调包装相结合；此外，缺少酱卤肉制品中使用臭氧杀菌的报道。

表1 冷/热杀菌技术在酱卤肉制品中的应用

7 展望

随着研究的不断深入，酱卤肉制品行业也不断进行着传承与创新。真正老陆稿荐肉庄和三凤桥肉庄等代表性的酱卤肉制品企业一直在追求着“老字号”卤料与新技术的融合，致力于给消费者们提供健康、安全又美味的优质产品。本文对5种冷杀菌工艺的杀菌原理和研究现状进行了讨论，发现我国对于冷杀菌工艺应用于酱卤肉制品领域的研究较少。今后，随着国内外研究的进一步深入，可以为酱卤肉制品企业提供高效且低耗能的杀菌思路，从而满足消费者对于健康、美味的高品质食物的追求。