洪奇華 王梁燕 孫志明 華躍進

(1浙江大學動物科學學院，浙江 杭州 310058；2浙江大學生命科學學院生物物理研究所/教育部生物系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與保護重點實驗室，浙江 杭州 310058；3浙江大學原子核農業(yè)科學研究所/農業(yè)農村部核農學重點實驗室，浙江杭州 310058)

“民以食為天、食以安為先”，食品安全直接關系人類健康，已成為全世界關注的熱點。影響食品安全的因素有很多，但病原微生物污染和化學藥物殘留是影響食品安全的重要原因之一。近年來，食品加工和儲存過程中受致病微生物污染、化學藥物殘留引起的安全事件時有發(fā)生。2015年以來，墨西哥連續(xù)四年發(fā)生食物導致的寄生蟲感染；2016年，歐洲多國爆發(fā)食品“雪卡病毒”中毒事件，數(shù)百人因感染急性胃腸炎住院； 2018年 12月，美國農業(yè)部( United States Department of Agriculture， USDA)召回了1 200 萬磅被沙門氏菌污染的生牛肉產品，至少26 個州數(shù)百人患病；全球每年有超過1 億人感染沙門氏菌。

肉制品作為重要的食物來源，由于其營養(yǎng)豐富、水分活度較高，在生產、加工、運輸和貯存過程中極易被各種致病菌和腐敗菌污染[1-2]，保質期很短，必須通過適當?shù)姆椒刂莆⑸锓敝?。傳統(tǒng)的肉類保鮮技術主要有低溫冷藏、干燥技術、高溫滅菌、高壓滅菌、微波技術、防腐處理等[3]，但各有缺陷。冷凍產品需要專用冷庫、冷藏車和冷柜，形成一條巨大且完整的“冷鏈”，一旦中斷就可能影響產品的保質期及品質；干燥處理、高溫滅菌和高壓滅菌易使產品外觀、質地和風味受損，影響產品銷售；紫外線和微波滅菌因穿透性弱而殺菌不徹底；防腐劑和熏蒸藥劑的過量使用不僅會破壞食品特有的品質，還會造成化學殘留，危害身體健康。上述方法均會在不同程度上造成肉制品的質量下降，因此，需要尋求一種新型的滅菌加工方式。

利用電離輻射(γ 射線、高能電子束或X 射線)與物質相互作用所產生的效應，對食品進行“冷”殺菌，能有效控制食品中的絕大多數(shù)有害微生物，并能最大限度保持食品原有的品質和風味，延長貨架期[4-6]，該技術已得到越來越多的關注和應用。本文就食品輻照技術在肉類加工保鮮中的應用做簡要綜述，以期促進該技術的進一步研究與發(fā)展。

1 食品輻照殺菌的機理和優(yōu)勢

自1930年科學家將射線用于殺滅食品中細菌并獲專利以來[7]，輻照已作為一種獨特、安全、優(yōu)質、高效的食品“非熱”加工技術，在解決食品安全和食品保鮮貯藏中發(fā)揮著越來越重要的作用，在國內外得到了廣泛的推廣應用。

1.1 食品輻照殺菌技術的原理

食品輻照殺菌技術是利用波長極短的高能射線(如γ 射線、高能電子束、X 射線等)輻照食物表面和內部的微生物，從而達到食品保鮮目的。

高能射線殺滅微生物的機理主要有直接效應和間接效應。直接效應是指射線作用于核酸、蛋白質、脂類等生物大分子，使其發(fā)生電離、激發(fā)和化學鍵斷裂，導致結構破壞和功能喪失；間接效應是先使水分子發(fā)生輻解，形成羥基自由基、水合電子、過氧化氫等強氧化或強還原的帶電物質，再作用于生物大分子導致其結構破壞，從而使生物體活性受到損傷。

間接效應引起的DNA 損傷是微生物致死的主要原因。不同微生物對輻照的敏感性不同，同一種微生物對不同種類射線的敏感性也存在差異。如單核細胞增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌和副溶血性弧菌在γ射線輻照時的D10值(微生物總數(shù)降低至其初始值10%所需要的輻照劑量)分別為0．64、0．63 和0．29 kGy，而在電子束輻照時的D10值分別為0．79、0．81 和0．36 kGy[8]。

1.2 輻照殺菌技術在食品加工中的優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)的食品滅菌方式，輻照殺菌具有多種獨特的優(yōu)勢：1)殺菌效果好。射線穿透力強，可對預先包裝好的食品進行均勻徹底的滅菌，避免二次污染；2)屬于“非熱”加工技術?？稍诔鼗蚶鋬鰻顟B(tài)下進行，基本不會引起食物內部升溫，較好地保持食品色香味形和營養(yǎng)品質；3)操作簡單。固液態(tài)、干鮮貨、大小包等不同形式的食品均可進行輻照殺菌處理，并能夠大規(guī)模連續(xù)快速加工；4)安全環(huán)保。不需添加劑，無任何殘留，已成為公認的綠色食品保鮮加工技術；5)節(jié)約能源。與熱處理、干燥和冷凍保藏相比，輻照處理能耗降低幾倍到十幾倍。據(jù)國際原子能機構測算，食品采用冷藏消耗能量為90 kW.h-1.t-1，巴氏加熱消毒為230 kW.h-1.t-1，熱消毒為300 kW.h-1.t-1，而針對性輻照殺菌僅為0．76 kW.h-1.t-1[9]。

2 輻照技術在肉制品保鮮中的應用

輻照技術應用于肉制品能有效地抑制或殺滅致病菌、腐敗菌，較好地保持肉制品的色香味，減少食源性疾病，同時延長保質期。該技術可同時應用于冷凍包裝和熟畜禽肉類，尤其適合處理那些采用傳統(tǒng)方法處理時對風味和品質影響較大的肉制品。

2.1 輻照殺菌技術在生鮮肉加工中的應用

冷鮮肉營養(yǎng)物質豐富，富含蛋白質、脂肪、氨基酸、維生素等營養(yǎng)成分，是微生物繁殖的良好基質。近年來，因禽流感和非洲豬瘟爆發(fā)等原因，冷鮮肉已成肉類行業(yè)消費的主要趨勢[10]。盡管冷鮮肉的生產、貯存、運輸和銷售都在低溫下進行，但中間不可避免地會發(fā)生“冷鏈中斷”，腐敗菌或致病菌便會乘虛而入；同時有些微生物具有耐低溫的特性，會導致肉制品腐敗變質而縮短貨架期，甚至危及消費者健康。

由于冷鮮肉獨特的物理狀態(tài)和品質特征，不宜采用高溫高壓、巴氏滅菌等殺菌手段，而輻照技術能進行“非熱殺菌”，與其所需的低溫環(huán)境不沖突，從而有效降低肉制品中食源性致病和腐敗微生物的含量。

目前，對冷鮮豬肉的輻照研究報道較多。Xavier等[11]用中等劑量γ 射線(2 ～5 kGy)輻照肉餡，在貯藏過程中，對微生物指標(大腸菌群、假單胞菌屬、嗜溫好氧)進行計數(shù)，并對理化指標(酸堿度、顏色和硫代巴比妥酸)和感官變化進行了評價，發(fā)現(xiàn)在不影響食品質量的情況下，γ 射線輻照可降低致病菌存在的風險，從而提出當初始致病菌量不太高時，可采用輻照來提高冷凍肉的安全性；馮曉琳等[12]研究認為低劑量的電子束輻照對真空包裝冷鮮豬肉品質影響較??；程述震等[13]對比了同等劑量下γ 射線和電子束輻照處理冷鮮豬肉的差異，發(fā)現(xiàn)電子束輻照后豬肉的理化性質、營養(yǎng)品質和感官風味均優(yōu)于γ 射線輻照；Li 等[14]探討了不同劑量射線輻照鮮豬肉對其后續(xù)4℃貯藏過程中品質的影響，結果表明7 kGy 劑量以上輻照會產生明顯的“輻照味”，但貯存7 d 后氣味減少；此外，輻照促進了脂質氧化，也顯著增加了a?值(紅度)，但對b?值(亮度)和L?值(黃度)影響不大，且a?值的增加存在劑量依賴性。

除了冷鮮豬肉，也有不少文獻對冷鮮牛肉、雞肉、羊肉等進行了輻照研究。Kundu 等[15-16]測試了低劑量電子束輻照生牛肉片的效果，發(fā)現(xiàn)1 kGy 劑量電子束輻照新鮮牛肉表面對完整牛肉肌肉塊的感官特性影響很小，但可降低大腸桿菌O157：H7、VTEC 和沙門氏菌混合物存活率；肖歡等[17]和翟建青等[18]發(fā)現(xiàn)60Coγ 射線和電子束輻照均顯著降低了冷鮮雞的總菌落數(shù)，總揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen， TVBN) 值、嫩度和色度等參數(shù)均優(yōu)于未輻照樣品；Henriques 等[19]研究發(fā)現(xiàn)γ 射線能有效滅活羊肉中的大腸菌群和沙門氏菌，并且3 kGy 劑量的輻照效果最佳；Derakhshan 等[20]評估了鵪鶉肉經電子束輻照后，于4℃保存15 d 的微生物學、化學和感官變化，發(fā)現(xiàn)輻照降低了樣品的微生物水平，且TVB-N 含量顯著降低，硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid， TBA)水平顯著升高，但感官特性變化不大，因此用1．5 ～3 kGy 劑量的電子束處理鵪鶉以延長貨架期比較合適。

綜合以上研究結果：采用1 ～3 kGy 低劑量γ 射線或電子束輻照處理不同形態(tài)的冷鮮豬肉或其他畜禽肉品，均能顯著降低微生物水平，有利于肉制品的保鮮和減少致病微生物的危害；7 kGy 以上劑量輻照會產生明顯的“輻照味”，生產中選用輻照劑量時需引起重視；電子束輻照后豬肉的各項品質指標均優(yōu)于γ 射線輻照，因此，建議肉制品輻照加工時盡可能選擇電子束輻照手段。

2.2 輻照殺菌技術在熟食肉制品加工中的應用

我國是飲食文化大國，各地的傳統(tǒng)名特肉制品琳瑯滿目，如干制品(豬肉脯、牛肉脯等)、醬鹵制品(叉燒肉、醬牛肉、鹽水鴨等)、熏烤制品(烤雞、烤鴨等)、油炸制品、火腿制品等。但其中大部分產品極易受到微生物污染，導致貨架期偏短，只能以供應本地為主，無法遠銷和外銷。利用輻照技術可以抑制或殺死普通熟食包裝中的微生物，延長貨架期，開拓產品更廣闊的市場。

相對于冷鮮肉，熟食可采用較高劑量電子束進行輻照處理。張艷艷等[21]用電子束輻照處理散裝即食醬鹵牛肉，發(fā)現(xiàn)6．0 kGy 劑量電子束輻照可控制微生物水平，對感官和脂質過氧化等指標均無顯著影響，并能延長貨架期至10 d；陳秀蘭等[22]用6 kGy 以上劑量輻照采用鋁箔袋真空包裝并經4℃低溫預處理的鹽水鵝，其貨架期從對照的1 周延長至2 個月以上；張揚等[23]發(fā)現(xiàn)4 kGy 劑量60Co-γ 射線輻照鹽水鴨和烤鴨，既可以充分控制其含菌量，又可以保持較好的品質；Feng 等[24]用電子束輻照腌制的熟火雞肉，發(fā)現(xiàn)脂質氧化作用不大，蛋白質氧化增加，且輻照后有褪色現(xiàn)象，但腌制的熟火雞肉制品比未腌制的氧化耐受性更高；李娜等[25]發(fā)現(xiàn)電子束輻照能改善真空包裝燒雞的貯藏品質，殺菌效果顯著；An 等[26]評估了0 ～4．5 kGy 劑量電子束輻照后4℃真空包裝下貯存40 d 期間熏鴨肉的質量參數(shù)和穩(wěn)定性，認為低劑量電子束輻照和真空包裝有利于延長保質期，且不影響煙熏鴨肉的感官特性；何立超等[27]用5 kGy 劑量γ 射線輻照處理豬肉火腿腸，可以對微生物起到有效的抑制作用。因此，利用4～6 kGy 劑量的電子束輻照熟食肉制品，既可以很好地控制微生物水平，提高貨架期，又不影響其感官品質。

2.3 輻照技術在有害殘留物降解中的應用

利用一定劑量的電離射線輻照肉制品，能使其中的化學污染物發(fā)生轉變或降解，改變其結構和特性，從而去除食品中的重金屬、抗生素、發(fā)色劑、毒素等有害殘留物，同時較好地維持肉制品的品質。含鉻(Cr)飼料的使用，容易導致六價鉻積聚在豬肉中，為降低含鉻豬肉對人體的毒性，Ren 等[28]嘗試用高能電子束輻照處理瘦肉、肥肉和大理石紋豬肉，發(fā)現(xiàn)該方法能將高毒性六價鉻有效地還原為低毒三價鉻，還原效率最高達98．03%；李軍等[29]研究表明4 kGy 劑量電子束輻照能顯著降解雞肉中的氯霉素，殘留濃度為5．42 mg.kg-1的氯霉素降解率達89．7%；10 kGy 劑量電子束輻照使殘留濃度為1．17 mg.kg-1的磺胺間甲氧嘧啶降解34．2%；毛青秀[30]研究發(fā)現(xiàn)輻照對臘肉中的亞硝酸鹽具有一定的降解作用；Domijan 等[31]發(fā)現(xiàn)γ 射線能在一定程度上減少干腌肉制品中赭曲霉素A 的含量，但由于基質的復雜性，其降低幅度有限。開展電子束輻照對更多有害殘留物降解作用的研究，對打造綠色食品、保障人類健康具有重要意義。

3 影響肉制品輻照效果的因素

影響肉制品輻照效果的因素很多，主要有輻照劑量和劑量率、肉制品的微生物狀況、水分含量、溫度、氣體和添加劑等。

3.1 輻照劑量和劑量率

輻照劑量是影響輻照效果的主要因素。輻照劑量過低，不足以殺死有害微生物；輻照劑量過高，又可能會引起肉制品的脂肪和蛋白質氧化、保水性下降、蒸煮損失率增加、色度改變等[32]，從而影響肉制品的質量。我國規(guī)定以殺滅沙門氏菌為目的，對冷凍包裝的豬肉、羊肉、牛肉、雞肉、鴨肉等冷凍包裝肉進行輻照時，平均吸收劑量不大于2．5 kGy[33]；對熟豬肉、熟牛肉、熟羊肉、熟兔肉、鹽水鴨、烤鴨、燒雞、扒雞等輻照時，總體平均吸收劑量不得大于8 kGy[34]。

越來越多的研究認為，劑量率也是影響輻照效果的重要因素。通常較高的劑量率可獲得較好的輻照效果，但劑量率過高會影響感官品質，因此要根據(jù)實際情況獲得最優(yōu)劑量率。王寧等[35]發(fā)現(xiàn)同樣在2 kGy 劑量下，不同電子束輻照劑量率對真空包裝冷鮮牛肉品質也有影響，當劑量率為2 500 Gy.s-1時，微生物和理化指標的綜合輻照效果最佳；程述震等[36]發(fā)現(xiàn)劑量率為150 kGy.min-1時，牛肉肌原纖維蛋白的二級結構和熱穩(wěn)定性更好。

在實際操作過程中，要根據(jù)不同肉制品的輻照目的和特點，兼顧考慮，選擇合適的輻照劑量率和劑量范圍。對于無現(xiàn)成標準的輻照對象，要經過微生物學測定和品質鑒定試驗，獲得最佳的輻照參數(shù)。

3.2 肉制品的微生物狀況

肉制品的初始微生物狀況、品質好壞直接影響輻照保鮮的效果，也是輻照劑量設定的決定因素。微生物含量越高，相同的殺菌率需要更高的輻照劑量；輻照劑量相同時，初始菌量越低，殺菌效果越好[37]。據(jù)此，要注意保證肉制品輻照前整個過程處于良好狀態(tài)，盡可能將肉制品的初始菌量控制在較低水平。

肉類中所含微生物的種類不同，其輻照殺菌效果也有所不同。不同種類的微生物對輻射的耐受性不一樣，革蘭氏陽性菌(李斯特菌、金黃色葡萄球菌等)＞革蘭氏陰性菌(沙門氏菌等)[38]，因此，需要掌握每類微生物的最低有效輻照劑量，盡可能選用最低的輻照劑量，以達到最理想的效果。

3.3 肉制品的水分含量

肉制品的含水量也會影響輻照滅菌的效果[38]。在低含水量狀態(tài)下進行輻照，自由基的生成量比較少，其間接效應降低，輻照作用會顯著減弱[39]。同時，肉制品含水量的高低對輻照味的產生也有較大影響，含水量高的肉制品輻照后易產生“輻照味”[40]。因此，對于同一類肉制品，要達到相同的滅菌效果，含水量高的輻照劑量可以低一些；而為控制肉制品的品質，可以適當降低游離水的含量。

3.4 肉制品的溫度

微生物的耐輻射性一般會隨著溫度的升高而降低。提高肉制品溫度，用較低輻照劑量即可達到較好的滅菌效果；而降低溫度，則需要增加輻照劑量。李淑榮等[38]研究發(fā)現(xiàn)4℃冷卻肉中沙門氏菌和李斯特菌的D10值均低于-18℃冷凍肉；Gunther 等[41]用γ 射線輻照處理雞肝，發(fā)現(xiàn)-20℃預冷雞肝中彎曲桿菌的D10值為0．748 kGy，而在未預冷雞肝中的D10值為0．361 kGy，表明預冷的肉類產品要適當提高輻照劑量。

除了殺菌效率外，還要考慮溫度對一些輻射敏感營養(yǎng)成分的影響，尤其是對高水分、高脂肪、高蛋白質的產品。肉類食品在射線照射下產生的“輻射味”，基本上與輻照劑量成正比。但若在低溫下處理，則可降低自由基活性，減少營養(yǎng)成分的氧化，從而有效降低“輻照味”的產生。如用6 kGy 劑量輻照南京六合牛脯，25℃下會有少量輻照味，而在10℃以下則很好地保持原有的牛肉香味[42]。因此，建議高脂肪的產品應在10℃以下進行輻照處理。采取輻照前預冷、冰盒輻照等方式，既可以抑制加工過程中污染的嗜溫菌的生長與繁殖， 又可降低輻照過程中產生的輻照味。在實際生產中通過溫度和輻照劑量的優(yōu)化，既能降低微生物含量，又能不產生“輻照味”，從而保證肉制品質量。

3.5 氣體氛圍

氧氣的存在可增加微生物對輻照的敏感性，包裝袋中有氧氣會提高輻照殺菌效果；但氧電離形成的臭氧等物質會加速蛋白質和脂肪的氧化作用，產生“輻照味”，而且有氧條件會促進需氧菌的繁殖，因此還需要控氧。對于肉類產品來說，控氧相對更重要，目前肉制品行業(yè)中常用的真空或改良氣調包裝肉制品，正好符合肉制品輻照加工的要求。

在氣體氛圍影響研究方面，大多針對于真空、CO2和N2改良氣調包。Kudra 等[43-44]研究發(fā)現(xiàn)輻照-CO2氣調聯(lián)合和輻照-真空聯(lián)合，能較好地控制牛肉糜中的大腸桿菌、雞肉中的沙門氏菌和彎曲桿菌，同時發(fā)現(xiàn)輻照和高濃度CO2可用于控制即食肉類中的單核細胞增生李斯特菌；Gunes 等[45]研究表明碎牛肉氣調包(3% O2+50% CO2+47% N2)用3 kGy 劑量輻照后冷藏3 周內均未有致病菌的安全風險，并能保持牛肉丸品質；程述震等[2]推薦用2．5 kGy 左右的低劑量電子束輻照處理充氮包裝冷鮮牛肉，既可以殺滅微生物，又能較好地保持牛肉品質，提高冷鮮牛肉的貨架期；張新笑等[46]發(fā)現(xiàn)在4℃貯藏條件下，氣調包裝中20%～40%的CO2能抑制冷鮮雞肉中熒光假單胞菌的生長繁殖。

實際操作中，輻照處理時是否需氧、真空、氣調、充氮等，需要根據(jù)處理的具體對象、特性、目的和貯藏環(huán)境條件等加以綜合考慮。

3.6 添加抗氧化劑

各種天然提取物抗氧化劑均能提高肉制品的抗氧化能力，而且復合抗氧化劑效果更好。在肉制品中加入維生素、多酚類等抗氧化劑，主要是通過消除自由基來阻斷后續(xù)的鏈式反應，從而減少“輻照味”，延緩氧化腐敗，并提高肉色。

Schevey 等[47]用不同的抗氧化劑(石榴提取物、葡萄籽提取物、丁基羥基茴香醚)和1．5 kGy 劑量γ-射線輻照處理牛肉餅，發(fā)現(xiàn)抗氧化劑對輻照后脂肪氧化具有顯著的抑制作用，尤其是丁基羥基茴香醚表現(xiàn)得更出色；Xiao 等[48]發(fā)現(xiàn)日糧膳食中添加抗氧化劑(維生素E+丁基羥基茴香醚)的生雞肉，經電子束輻照處理后脂質和蛋白質氧化明顯降低，亮度和紅度增加；薛菲等[49]還發(fā)現(xiàn)添加了優(yōu)化的復合抗氧化劑后，對鹽水鴨輻照制品的抗氧化效果更好；龍明秀等[50]研究發(fā)現(xiàn)，植酸與茶多酚具有協(xié)同抗氧化效果，能較好地保持輻照鹵制雞翅的品質和風味。

4 小結與展望

相對于傳統(tǒng)的肉制品保鮮方法，輻照技術兼具環(huán)保、安全、便捷、高效等諸多特點，能較好地防控食源性致病菌和腐敗菌危害并保持肉制品的應用品質，同時可以降解一些有害殘留物，尤其適用于采用傳統(tǒng)方法處理效果差的產品。輻照劑量和劑量率、肉制品狀態(tài)、含水量、溫度、氣體和添加劑等因素均會影響輻照效果，因此，在輻照工藝設計優(yōu)化中，需要綜合考慮各種影響因子。

電離射線若處理不當會改變肉制品的理化性質，對色澤、風味、質構等感官品質和營養(yǎng)成分造成一定程度的破壞，甚至產生令人不愉快的“輻照味”[51-53]，從而影響消費者對輻照肉制品的可接受度。在實際應用中，需要根據(jù)輻照食品種類和輻照環(huán)境條件，充分研究最佳輻照處理方案，以消除輻照對肉制品產生的不利影響。如為減少輻照異味，可以考慮用真空、氣調(N2、CO2等惰性氣體)包裝、低溫、添加抗氧化劑、吸附劑等方法來有效降低輻照的副作用。另外，若能將其與傳統(tǒng)的鹽腌、干制、熏制、高壓、紅外線、 微波、熱處理或化學處理等方法[54-57]相結合進行聯(lián)合殺菌，可降低肉制品所需的輻照劑量，因此，利用綜合輻照技術和傳統(tǒng)保鮮技術優(yōu)勢互補，集成創(chuàng)新解決肉制品安全與保質控制關鍵技術難題，能更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，真正做到肉制品加工保鮮技術的高效與優(yōu)質。