費 斐,薛風(fēng)照,王學(xué)輝

罐頭食品殺菌技術(shù)研究進(jìn)展

費 斐,薛風(fēng)照,王學(xué)輝

綜述了目前國內(nèi)外一些適合于罐頭類食品的殺菌技術(shù),闡述了各種殺菌技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀,展望了新型殺菌技術(shù)在罐頭食品生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。

罐頭殺菌;熱殺菌技術(shù);冷殺菌技術(shù);柵欄殺菌

罐頭食品歷來是軍用食品的主要組成部分,憑借容器的密封性與嚴(yán)格的殺菌程序,罐頭食品得以長久保鮮,從而滿足軍用食品長時間貯存的需求。殺菌技術(shù)是罐頭食品加工的核心技術(shù)之一,通過殺菌,可以有效地防止食品不受病蟲害及霉菌和細(xì)菌等微生物的危害。近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,傳統(tǒng)的食品熱力殺菌技術(shù)得到了全新的發(fā)展。同時,國內(nèi)外也研制開發(fā)出了一系列可替代傳統(tǒng)熱殺菌食品加工技術(shù)的冷殺菌工藝,如超高壓殺菌技術(shù)、脈沖電場殺菌、輻照殺菌等已經(jīng)開始和正在被研究。目前,已有部分冷殺菌技術(shù)應(yīng)用到罐頭食品殺菌之中,有效改善了傳統(tǒng)罐頭的營養(yǎng)與品質(zhì)。

1 熱殺菌技術(shù)

傳統(tǒng)的罐頭食品殺菌方法為熱力殺菌,熱殺菌法雖然能保證食品在微生物方面的安全,但熱能會破壞對熱敏感的營養(yǎng)成分,影響食品的質(zhì)構(gòu)、色澤和風(fēng)味。目前,熱殺菌技術(shù)的主要研究動向是熱殺菌條件的最優(yōu)化和熱殺菌設(shè)備。熱殺菌條件的最優(yōu)化就是協(xié)調(diào)熱殺菌的溫度 -時間 (T-t)條件,使熱殺菌的效果達(dá)到最大程度保持食品本身營養(yǎng)成分與風(fēng)味的作用。熱殺菌設(shè)備最常用的是蒸汽殺菌設(shè)備,其次是微波加熱殺菌設(shè)備和電阻加熱殺菌設(shè)備[1]。

1.1 含氣調(diào)理殺菌

含氣調(diào)理殺菌技術(shù)是針對目前普遍使用的真空包裝、高溫、高壓滅菌等常規(guī)加工方法存在的不足而開發(fā)的一種適合于加工各種方便菜肴食品、休閑食品或半成品的新技術(shù)。1990年,日本小野食品興業(yè)株式會社開發(fā)出含氣調(diào)理殺菌技術(shù),它是通過將食品原材料預(yù)處理后,裝在高阻氧的軟包裝袋中,抽出空氣注入不活潑氣體并密封,然后在多階段升溫、兩階段冷卻的調(diào)理殺菌鍋內(nèi)進(jìn)行溫和式滅菌[2]。含氣調(diào)理殺菌鍋可設(shè)定單一式或多個殺菌階段。多階段升溫一般有預(yù)熱期、調(diào)理期和殺菌期 3個階段,每一階段殺菌溫度的高低和時間的長短,均取決于食品的種類和調(diào)理的要求。多階段升溫殺菌第 3階段的高溫域較窄,從而改善了高溫高壓(蒸汽)殺菌鍋因一次性升溫及高溫高壓時間過長,對食品造成的熱損傷以及出現(xiàn)蒸餾異味和糊味的弊端。

2 冷殺菌技術(shù)

隨著人們生活水平的提高,消費者對食品的要求也越來越高,在保證微生物安全的同時,還要最大程度保留食品原有的營養(yǎng)成分以及色澤、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)。冷殺菌技術(shù)由于在殺菌過程中食品的溫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、味及營養(yǎng)成分,因此受到日益重視并進(jìn)展很快。近年來,國內(nèi)外研究出一些新的冷殺菌技術(shù),如超高壓殺菌、輻射殺菌、超高壓脈沖電場殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌、紫外殺菌等冷殺菌技術(shù)。目前,除了超高壓殺菌已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)外,其余冷殺菌技術(shù)大多處于實驗室研究階段,且多用于果汁類罐頭殺菌的研制,尚未形成市場化。

超高壓殺菌是一物理殺菌方法,指利用壓媒 (通常是液體介質(zhì),例如水)使食品在極高的壓力 (例如 100～1000 MPa)下產(chǎn)生酶失活、蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化和微生物滅活等物理化學(xué)及生物效應(yīng),從而達(dá)到滅菌和改性的物理過程[15]。超高壓殺菌在常溫或較低溫度下有效滅菌的同時,能夠較好地保持食品固有的口感、色澤及新鮮品質(zhì),且能延長食品的貨架期[16]。

1991年日本明治屋食品公司利用超高壓殺菌技術(shù)生產(chǎn)了世界上第一個高壓食品——果醬,并取得了良好的試銷效果[17]。目前,日本、美國和歐洲等國家在高壓食品的研究和開發(fā)方面走在了世界前列,對高壓食品的加工原理、方法及應(yīng)用前景展開了廣泛的研究,取得了不少成果。我國主要是在果蔬、乳類、肉類等滅菌方面超高壓技術(shù)研究和應(yīng)用的較多[18]。

超高壓殺菌技術(shù)在罐頭行業(yè)中主要應(yīng)用于果醬類及果汁類罐頭的加工,近幾年來,已有學(xué)者對其在水果類罐頭中的應(yīng)用展開了研究[19]。超高壓殺菌技術(shù)在魚類及肉類食品中主要應(yīng)用于生鮮肉等“半烹調(diào)”食品,在肉類罐頭中的應(yīng)用研究還很少。

3 柵欄殺菌

新型冷殺菌技術(shù)最大的優(yōu)勢是在抑制微生物的同時,還能很好地保留食品的營養(yǎng)以及品質(zhì)特性[20,21];但是也有許多研究表明一些冷殺菌也會影響食品的品質(zhì)[22,23];再者,新型冷殺菌技術(shù)可以殺滅或抑制大部分的腐敗微生物,但對一些細(xì)菌孢子和酶很難使其失活,這就使一些冷殺菌技術(shù)的應(yīng)用受到限制。為此,許多研究者利用柵欄技術(shù),將不同的冷殺菌方式聯(lián)合起來,使各柵欄殺菌方式在低強(qiáng)度的作用下,就可起到加倍的殺菌保鮮效果[24]。

柵欄技術(shù)應(yīng)用于食品保藏是德國 Kul mbach肉類研究中心Leistner(1976)提出的,他把食品防腐的方法或原理歸結(jié)為高溫處理、低溫冷藏、降低水分活度、酸化、氧化還原電勢、防腐劑、競爭性菌群及輻照等因子的作用,這些因子稱為柵欄因子。在食品保藏的數(shù)個柵欄因子中單獨或相互作用,形成特有的防止食品腐敗變質(zhì)的“柵欄”,使存在于食品中的微生物不能逾越這些“柵欄”,這就是所謂的柵欄效應(yīng)。而人們在食品保藏中采用的許多物理的、化學(xué)的以及生物的技術(shù)措施,都可稱之為柵欄技術(shù)[25]。

目前,國內(nèi)已有利用柵欄技術(shù)對罐頭食品進(jìn)行殺菌的相關(guān)報道。余堅勇等[26]報道以熱力殺菌、酸化、防腐劑分別作為柵欄因子,每種因子只用中等強(qiáng)度,從而有效解決豆芽、萵筍等蔬菜罐頭高溫殺菌造成的組織軟爛和過度酸化造成的品質(zhì)下降問題。陳麗嬌和鄭明峰[27]報道了以水分活度、pH值、殺菌溫度和殺菌時間為主要柵欄因子,應(yīng)用柵欄技術(shù)確定帶魚軟罐頭殺菌工藝的研究。

4 結(jié)論

罐頭食品是戰(zhàn)場上無可替代的作戰(zhàn)食品,是高原、邊防、島礁等駐守部隊不可缺少的主要補(bǔ)充食品,同時也是艦艇部隊遠(yuǎn)航或長航中、后期的主要副食品。肉類罐頭在部隊專用食品中所占比例較大,如何提高和改進(jìn)肉類罐頭的風(fēng)味和質(zhì)量,是部隊食品研究和生產(chǎn)的一項長期任務(wù)。蔬菜供應(yīng)對于高原、邊防、海島、南沙、遠(yuǎn)航或長航等缺蔬菜部隊來說是非常重要的問題,研究與開發(fā)保質(zhì)期 2年以上,顏色和質(zhì)地接近新鮮烹調(diào)的蔬菜罐頭新品種,現(xiàn)在仍是一大難題。各種新型冷殺菌技術(shù)的出現(xiàn),為罐頭食品殺菌技術(shù)的發(fā)展提供了科學(xué)有力的支撐,目前已有部分冷殺菌技術(shù)應(yīng)用于水果罐頭殺菌當(dāng)中。新型殺菌技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,將有效改善傳統(tǒng)罐頭食品品質(zhì),提高罐頭食品的可接受性,有利于產(chǎn)生良好的軍事效益與經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李汴生 .熱殺菌與非熱殺菌特性與方法[J].糧油加工與食品機(jī)械,2001,(7)：14-15.

[2] 張泓 .新含氣烹飪食品保鮮加工新技術(shù)[J].中國食品工業(yè),1998,38(2)：40.

[3] 齊麗 .上海小野在創(chuàng)新中提高競爭力——訪上海小野食品機(jī)械有限公司[J].食品工業(yè)科技,2003,24(9)：8-9.

[4] 李中華,王學(xué)輝 .含氣調(diào)理食品加工新技術(shù)在艦艇遠(yuǎn)航食品中的應(yīng)用[J].海軍醫(yī)學(xué)雜志,2007,28(4)：330-332.

[5] 李清明,譚興和,何煜波,等 .微波殺菌技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2003,29(10)：86-89.

[6] 朱蓓薇 .實用食品加工技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005：129.

[7] 余愷,胡卓炎,黃智洵,等 .微波殺菌研究進(jìn)展及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].食品工業(yè)科技,2005,26(7)：185-189.

[8] 余愷,陳文文,胡卓炎,等 .荔枝罐頭微波殺菌的溫度及其貯藏期質(zhì)構(gòu)和顏色的變化[J].中國食品學(xué)報,2008,8(3)：94-100.

[9] 陳昌實,黃智洵,余愷,等 .糖水荔枝罐頭生產(chǎn)中應(yīng)用微波殺菌技術(shù)的研究[J].食品與機(jī)械,2005,21(5)：49-53.

[10]芮漢明,蔣宇飛 .整雞軟罐頭微波殺菌工藝的研究[J].食品工業(yè)科技,2008,29(6)：134-137.

[11]芮漢明,陳號川,郭凱 .微波殺菌白切雞的工業(yè)化生產(chǎn)工藝要點[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2008,34(9)：81-83.

[12]耿建暖 .歐姆加熱及其在食品加工中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械 ,2006,22(6)：144-146.

[13]高福成 .現(xiàn)代食品工程高新技術(shù)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社 ,2004：317.

[14]楊萍芳 .歐姆殺菌新技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].運城學(xué)院學(xué)報 ,2006,24(2)：32.

[15]魏靜,解新安 .食品超高壓殺菌研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2009,30(6)：363-367.

[16]Matser AM,Krebbers B,van den Berg RW,et al.Advantage of high pressure sterilization on quality of food products[J].Trends Food Sci Tech,2004,15(2)：79-85.

[17]孫斌,錢海剛 .超高壓技術(shù)在食品中的應(yīng)用[J].科技資訊,2008,(3)：20-23.

[18]黃琴,賀稚非,龔霄,等 .超高壓滅菌技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].四川食品與發(fā)酵,2008,44(3)：10-13.

[19]田瑩,莫文貴,李中華,等 .超高壓滅菌法生產(chǎn)圣女果罐頭的研究[J].食品工業(yè)科技,2009,30(6)：243-245.

[20]Cheftel JC.High pressure microbial inactivation and food preservation[J].Food Sci Technol Int,1995,1(2/3)：75-90.

[21]Patrick CW,Smelt JPPM. Inactivation of microorganisms with pulsed electric fields：potential for food preservation[J].Food Biotechnol,1997,11(3)：193-229.

[22]W illiamsA.New technologies in food preservation and processing[J].Nutr Food Sci,1994,94(1)：20-23.

[23]Wood OB,Bruhn CM.Position of the American dietetic association：food irradiation[J].J Am DietAssoc,2000,100(2)：246-253.

[24]孫衛(wèi)青,樊康,徐幸蓮,等 .聯(lián)合冷殺菌技術(shù)的研究進(jìn)展 [J].食品科學(xué),2009,30(15)：249-252.

[25]趙志峰,雷鳴,盧曉黎 .柵欄技術(shù)在調(diào)理食品中的應(yīng)用研究[J].食品科學(xué),2004,25(6)：107-110.

[26]余堅勇,李碧晴,王剛 .柵欄技術(shù)原理在蔬菜罐頭中的應(yīng)用[J].糧油加工與食品機(jī)械,2002,(10)：44-45.

[27]陳麗嬌,鄭明峰 .應(yīng)用柵欄技術(shù)確定帶魚軟罐頭殺菌工藝的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2004,20(2)：796-198.

TS29

A

1009-0754(2010)02-0181-03

200433 上海,海軍醫(yī)學(xué)研究所特食特裝研究室

經(jīng)含氣調(diào)理殺菌處理的食品保質(zhì)期可達(dá)到 2年以上,同時,在適中的溫度和時間下滅菌,能較完美地保存食品的品質(zhì)和營養(yǎng)成分。目前已開發(fā)出 3700余種含氣調(diào)理食品,主要有主食類、肉食類、禽蛋類、水產(chǎn)類、盒飯類等[3]。含氣調(diào)理殺菌設(shè)備在國內(nèi)現(xiàn)已得到應(yīng)用,在軍內(nèi)也首次應(yīng)用于艦艇遠(yuǎn)航食品的研制中[4]。

1.2 微波殺菌

微波殺菌是指將食品經(jīng)微波處理后,使食品中的微生物喪失活力或死亡,從而達(dá)到延長保存期的目的。微波殺菌時食品本身成為加熱體,食品內(nèi)外同時升溫,不需要利用傳熱介質(zhì)的傳導(dǎo)和對流傳熱。因此相對傳統(tǒng)熱殺菌來說,微波殺菌具有加熱時間短、升溫速度快、能耗少、殺菌均勻、食品營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)破壞和損失少等特點[5]。

微波殺菌包括熱效應(yīng)和非熱生化效應(yīng)。微波作用于食品時,食品表里同時吸收微波能,溫度升高。食品中的微生物細(xì)胞在微波場的作用下,分子被極化并作高頻振蕩,產(chǎn)生熱效應(yīng),溫度快速升高,使其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而失去生物活性,導(dǎo)致微生物死亡或因受到嚴(yán)重干擾而無法繁殖[6]。非熱力效應(yīng)是指在溫度沒有明顯變化的情況下,細(xì)胞所發(fā)生的生理、生化和功能上的變化,又稱生物效應(yīng)。由于無法對非熱力效應(yīng)殺菌效果的增強(qiáng)作用進(jìn)行量化,為保證加工食品的微生物學(xué)安全性,在工藝設(shè)計過程中通常只考慮熱力效應(yīng)[7]。

近年來,國內(nèi)已有學(xué)者對微波殺菌技術(shù)在罐頭食品殺菌行業(yè)中的應(yīng)用展開了研究。有人采用微波殺菌技術(shù)對荔枝罐頭的生產(chǎn)進(jìn)行了相關(guān)研究報道[8,9],芮漢明和蔣宇飛[10]研究了整雞軟罐頭的微波殺菌工藝,并分析了白切雞的工業(yè)化生產(chǎn)工藝要點[11]。

1.3 歐姆殺菌

歐姆加熱又稱為直接電阻加熱,它是一種新型熱殺菌方法,借助于通入電流使食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量達(dá)到殺菌的目的[12]。對于帶顆粒的食品,采用歐姆加熱,顆粒的加熱速率約為 1～2℃/s,可縮短加工時間,得到高品質(zhì)產(chǎn)品。目前,英國 APV Baker公司已制造出工業(yè)化規(guī)模的歐姆加熱設(shè)備,可使高溫瞬時技術(shù)推廣應(yīng)用于含顆粒 (粒徑達(dá) 25 mm)食品的加工。自 20世紀(jì) 90年代以來,英國、日本、法國和美國已將該技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用于低酸性食品及高酸性食品的殺菌[13]。

目前,歐姆殺菌技術(shù)能夠處理的食品顆粒的最大尺寸限制了該技術(shù)在大顆粒物料上的應(yīng)用。由于歐姆加熱的適用性由食品物料的電導(dǎo)率來決定,因此對于一些脂肪、油、酒精、骨、純凈水或晶體結(jié)構(gòu) (如冰)等非離子化的食品不適用該技術(shù)。歐姆殺菌技術(shù)在罐頭食品中主要應(yīng)用于果蔬汁類罐頭食品的殺菌[14]。

2010-04-05)

(本文編輯：彭潤松)