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动物性食品微冻保鲜技术的研究进展

动物性食品微冻保鲜技术的研究进展 动物性食物(Animal Derived Food)包括畜禽肉、蛋类、水产品、奶及其制品等,因含有丰富的营养物质备受人们重视,但也容易腐败变质,其保鲜问题一直是食品技术研究的重点。传统的食品保鲜方式主要有冷藏、冰藏和冻藏。冷藏和冰藏保鲜时间比较短,一般都在一周,冷藏是在(0-4)°C内贮藏,在贮藏过程中食品原有的新鲜度会降低;而冰藏则需要不断加冰维持保鲜体系的低温,在此期间温度波动较大,操作繁琐;冻藏是采用-18°C以下的温度来贮藏,贮藏时间比较长,但是冷冻容易引起蛋白质变性和质构的破坏,而且解冻时汁液流失,对产品风味产生不良影响。微冻保鲜(superchilled storage)是20世纪60-70年代发展起来的在渔船上贮藏渔获物的一种保鲜技术,相对于冷藏,能延长水产品货架期1.5-4倍。从20世纪70年代开始,国内外研究人员对海鱼、淡水鱼、猪肉、鸡肉等动物性食品进行了微冻贮藏研究。大量研究表明,微冻可以有效地抑制细菌总数的增长,使肉品维持较低的TVB-N(Total Volatile Basic Nitrogen,挥发性盐基总氮)和K值,减缓脂肪氧化,保持其风味,延长保鲜期。微冻技术是动物性食品保鲜贮藏的有效方法,同时也成为当今食品保鲜的研究热点。

1微冻保鲜原理 微冻保鲜是指在生物体冰点(冻结点)和冰点以下1-2°C之间的温度带轻度冷冻贮藏,也叫部分冷冻(partial freezing)和过冷却冷藏(deep chilling)。动物性食品的微冻贮藏温度因其种类、微冻方式、工艺条件差异而有所不同。大部分水产品微冻温度在-3°C,禽畜产品微冻温度范围在(-2--3)°C。 微冻保鲜是利用低温来抑制微生物的繁殖及酶的活力。在微冻条件下,生物体内的部分水分发生冻结,微生物体内的部分水分也发生冻结;生物细胞中因部分水分冻结,其细胞液浓度增大,结果改变了微生物细胞的生理生化反应,某些细菌开始死亡,其他一些细菌虽未死亡,但其活动也受到了抑制,几乎不能繁殖,于是就能使动物性食品在较长时间内保持鲜度而不发生腐败变质。

2微冻技术在动物性食品中的应用 微冻技术最开始用于渔船上的水产品保鲜,随着研究的深入,现已逐渐应用于禽畜肉及果蔬保鲜中,如猪肉微冻保鲜。从现有报道看,微冻技术在动物性食品保鲜中的应用范围包括水产、畜肉、禽肉。在蛋奶制品上微冻贮藏研究至今未见报道。

2.1水产品微冻保鲜

水产品是微冻技术研究应用最早的动物性食品,包括海水及淡水鱼类,虾类,蟹类和贝类。目前,微冻技术保鲜在鱼类的研究有罗非鱼(Tilapia)、鲈鱼(Lateolabrax japonicus)、鲫鱼(Carassius auratus)、鳙鱼(Bighead)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、大黄鱼(Pseudosciaena crocea)、鲢鱼(Silver carp)、鳕鱼(Gadus morrhua)、大西洋鲑(Salmosalar)、青鱼(Mylopharyngodon piceus)、沙丁鱼(Sardinopsmela-nosticta)、竹鱼(Trachurus Japonicus)、虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)、黄鳝(Monpterus albus)等;在虾类中有南美白对虾(Penaeus vannamei)、方长额虾(Pandalus borealis)等,贝类有太平洋牡蛎(Crassostreaa gigas)等。水产品微冻保鲜研究大致有二个阶段,第一阶段集中在水产品微冻与冷冻、冷藏保鲜效果的对比研究,即探索水产品微冻保鲜的适应性;第二阶段是水产品微冻工艺优化研究,即微冻保鲜复合技术的研究。前期的微冻保鲜研究中,日本于20世纪70年代后期对虹鳟鱼采用-3°C冰盐微冻进行贮藏,贮藏一个月仍未发生腐败。黄名勇等在-3°C条件下对鲫鱼的微冻保鲜表明,贮藏第30天时,鲫鱼仍处于二级鲜度范围内。曹荣等在-3°C微冻贮藏太平洋牡蛎发现,样品的感官接受期可达30d。微冻保鲜对大量水产品具有良好的适用性。

2.2禽畜肉微冻保鲜

禽畜产品微冻保鲜研究比水产品要晚。与禽畜肉相比,水产品在捕捞后更容易腐败变质,原因如下:(1)鱼肉的肌肉群为小股疏松结缔组织所分割,细菌易侵入;而畜肉被细密且坚韧结缔组织所包围,细菌短时侵入困难;(2)鱼肉体内鳃、内脏等含水量和细菌多,利于细菌繁殖致使腐败;而家畜宰杀后放血,剖除内脏,细菌污染机会少,腐败慢;(3)鱼含糖量约0.3%,畜肉含量在1%以上,宰后畜肉内的糖转化为乳酸量多,抑菌效果更好;(4)鱼类死后,耐冷微生物在适宜的温度迅速繁殖致鱼腐败,而畜肉中的细菌处在较稳定的温度中,故腐败慢。所以该技术在水产中应用研究更受重视,研究成果相对也更多。 目前微冻技术研究涉及的禽畜产品种类主要有猪肉、牛肉、鸡肉、鸭肉等。宋华静等研究-2°C鲜猪肉,贮藏30 d后样品TVB-N值为16.18 mg/100g,pH为6.19,感官评分都在二级鲜度标准;细菌总数为1.1×104cfu/g,属于一级鲜度标准。陈秦怡等用10% NaCl溶液处理鸭肉,在-3°C下保鲜,贮藏期为35d。姜长红等发现,-2°C(经7%NaCl处理)鸡肉冰温贮藏14 d后,菌落总数达到8.7×104 cfu/g;在-5°C(经10%NaCl处理)微冻贮藏时,微生物生长缓慢,20d后菌落总数才达到5.7×104cfu/g,而对照5°C条件下,鸡肉贮藏8d即明显腐败,菌落总数大于1×106cfu/g。大量实验说明微冻技术在禽畜产品保鲜贮藏中的效果是显著的。

3动物性食品微冻工艺优化 微冻工艺优化包括微冻前处理优化和微冻中工艺优化,都会对微冻产品的保鲜效果产生较大影响。微冻前处理优化主要应用保鲜剂处理、涂膜、预包装、冰点调节等技术,起到减菌抑菌,保护动物性食品品质的作用;微冻中的工艺优化,包括冻结方式的选择、微冻温度的控制,微冻复合保鲜方法的应用等。栅栏技术在微冻食品中的应用也受到关注。

3.1微冻贮藏前处理

范文教等把鲢鱼浸泡于0.1%茶多酚(Tea Polyphenols)90min,后用保鲜膜密封置于-3°C贮藏35d,细菌总数为7.6×107cfu/g,对照组为9.5×109cfu/g,茶多酚抑菌效果明显;实验组TVB-N值明显低于对照组,保鲜效果明显。陈庆森等在温度为-3°C条件下把冰核活性菌体蛋白用于虾体的微冻保鲜,20d后虾肉的TVB-N刚超过15mg/100g,TMA-N为19.14mg/100g,TMAO-N14.39mg/100g,基围虾的鲜度处于水产品国家一级标准的水平。郑明锋等用1%的海藻酸钠与2%的CaCl2混合涂膜处理微冻大黄鱼,结果表明涂膜处理的大黄鱼保鲜效果更显著,而且对大黄鱼外观维持有重要作用。 微冻气调保鲜是近几年研究热点。如李建雄等在肉制品低温保藏试验发现,CO2浓度越高抑菌效果越明显,气调包装实验组整个保藏期内TVB-N值始终小于10mg/100g,80%CO2的a*值(色泽红度)最低,20%CO2的汁液流失率最高。据M. Skvertsvik报道,气调包装的大西洋鲑鱼微冻保鲜比在空气中延长了3d以上,而与冷藏相比,气调包装后的鲑鱼微冻保鲜货架期延长14d。Jeremiah指出-1.5°C下真空包装猪肋条肉外观可接受期可达105d。在微冻条件状态下,气调包装的花狼鱼的风味更好,货架期比在空气中延长5-7d。微冻气调保鲜可以明显延长保质期,抑制细菌的生长,同时也有利于动物性食品保持色泽。

3.2微冻贮藏中工艺优化

动物性食品的种类繁多,冰点各异,要以保鲜效果来确定最适宜的微冻温度。陈闽榕在对南美白对虾微冻保鲜中,发现贮藏到第10天时,-5°C的样品细菌总数为5.1×104cfu/g,处于一级鲜度(≤105cfu/g),而-2°C样品细菌总数为2.7×105cfu/g,处于二级水平。杨光等发现-2.1--2.5°C罗非鱼体中水分冻结率约为40%,在保质期内的感官效果较好。大部分学者在动物性食品微冻研究中,都是通过针对贮藏物的原料特性,通过前期探索试验来选择最佳的微冻温度。 很多学者探索了温度的波动对微冻保鲜贮藏的影响。沈月新等研究表明,罗非鱼在(-3±0.5)°C空气微冻条件下,冰晶生成是慢冻型的,冰结晶数量少,且呈块粒状,大部分存在于细胞间隙中,对蛋白质变性影响小,保存品质较好。黄鸿兵认为温度波动范围较大(超过1°C)时,造成样品的冻融循环,破坏了肌纤维结构,使溶酶体释放出,更多参与肌肉蛋白的降解,促进了腐败的发生,而且温度波动会引起结晶区域和冰晶直径增大,加剧了对组织结构的破坏,从而影响动物性食品的品质。熊光权等在(-3±0.1)°C和(-3±2)°C微冻条件下贮藏淡水鱼,发现在(-3±0.1)°C贮藏30d草鱼和鲫鱼TVB-N含量分别为18.3和19.1mg/100g,低于GB一级标准(20mg/100g);而(-3±2)°C贮藏第15天时TVB-N量已经高于GB一级标准。陈秦怡等将鸭肉放在(-3±0.1°C)、(-3±1°C)和(-3±2°C)的温度中进行贮藏对比试验,研究结果表明,温度波动对鸭肉品质的影响在贮藏后期才渐渐表现出来,且温度波动越小对鸭肉的品质影响越小。温度稳定工艺优化成为动物性食品微冻贮藏研究热点之一,微冻贮藏温度控制优化也成为国内外学者们共识。

4动物性食品微冻鲜度指标变化 鲜度是动物性产品主要的质量指标之一。动物性食品的鲜度评定是按一定的质量标准,对动物性食品鲜度作出判断所采用的方法。常用来判断动物性产品鲜度的非感官指标有K值、挥发性盐基氮(TVB-N)、三甲胺(TMA)、细菌菌落总数或特定腐败菌数(Specific Spoilage organism,SSO)等。由于动物性食品种类繁多,组织成分复杂,仅用一个指标或特性评定动物性产品鲜度是不够的,往往需要采用2-3个指标结合起来进行综合判定。

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