冰溫技術在動物性食品生產(chǎn)中的應用

徐曉霞，張懷珠，馮曉群，王炳文

(1甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，蘭州 730070;2 甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，蘭州 730020)

動物性食品包括畜禽肉、蛋類、水產(chǎn)品、乳及其制品等，含有豐富的營養(yǎng)，主要為人體提供蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、維生素A 族和B 族等。由于動物性食品蛋白質(zhì)和水分含量較高、酶代謝旺盛，在貯藏、運輸、銷售過程中很容易發(fā)生腐敗變質(zhì)，一方面造成嚴重的經(jīng)濟損失，另一方面也會危及消費者健康，因此，研究動物性食品的保鮮技術有著非常重要的意義。目前，動物性食品保鮮的研究和應用的主要有低溫法、氣調(diào)法、化學法、臭氧法、超高壓法保鮮技術等。

冰溫技術屬于低溫保鮮法，是一項非凍結貯藏保鮮技術，該技術由19 世紀70年代日本學者山根昭美研究提出。食品在0℃以下、冰點以上不會凍結，該溫度區(qū)域稱為食品的冰溫帶，冰溫技術即將生鮮食品存放在冰溫帶，使食品始終處于不凍結狀態(tài)，避免了因凍結而出現(xiàn)組織結構損傷、汁液流失增多等現(xiàn)象，保持食品的新鮮狀態(tài)［1，2］。冰溫保鮮技術保留了傳統(tǒng)的冷藏和凍藏優(yōu)點，并克服了不足，對維持食品的原有狀態(tài)、風味、口感等作用突出。目前，冰溫技術在日本、美國、韓國等發(fā)達國家的應用已較為普及，應用范圍主要集中在水產(chǎn)品、水果、蔬菜等的貯藏保鮮，所采用的方法有冰點調(diào)節(jié)、冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等，但在我國的研究和應用尚處于起步階段。本文介紹了冰溫技術的原理及關鍵技術，并綜述了冰溫技術在水產(chǎn)品、禽肉等動物性食品中的研究進展，旨在為冰溫技術應用于動物性食品的防腐保鮮提供參考。

1 冰溫技術的作用機理

低溫保藏是食品的貯藏和流通中最常用的方法，它一般可以分為3 個溫度區(qū)域:0～4 ℃、－1～－4℃、－18～－40℃。0℃到食品初始結冰點的溫度區(qū)域指冰溫［3］，研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)食品的初始結冰點在－0.5～－2.8 ℃［4］。在冰溫區(qū)域，生鮮食品的細胞可以維持生活狀態(tài)，但各種酶的活性被抑制，呼吸活動降低，并且冰溫區(qū)域抑制了腐敗菌的生長繁殖，因而食品的保鮮期得以延長。

動物性食品可以采用冰溫技術保鮮主要是因為:冰溫條件下，微生物的生長被有效抑制，防止了微生物引起的食品的腐敗變質(zhì);冰溫抑制了動物性食品細胞的呼吸代謝，有效降低了細胞的新陳代謝率［5］;動物性食品中的蛋白質(zhì)、多糖等高分子復合物能夠以立體網(wǎng)狀形式存在，有效阻礙了細胞中水分子的移動及凍結［6］;動物性食品細胞中含有的蛋白質(zhì)、糖、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)在低溫下不易凍結，可使細胞的冰點下降到0 ℃以下，低于純水的冰點。大多數(shù)動物性食品的冰點溫度都比較低，如果某些食品的冰點溫度較高時，可以在保藏過程中加入冰點調(diào)節(jié)劑如糖、鹽、醇類等以降低冰點，擴大冰溫帶，延長保鮮期。

2 冰溫技術的關鍵技術

冰溫技術的關鍵技術是冷卻誘導和恒溫控制。冷卻誘導是模擬活體“冬眠”的降溫冷卻過程，通過調(diào)節(jié)溫度，改變保藏食品的細胞內(nèi)組織成分，降低組織細胞的活動能力，減少能量消耗，同時保證活體的生命特征。在實際操作中，冷卻誘導不僅要降低食品的溫度，而且在此過程中要保證食品的營養(yǎng)成分不損失或損失很小。研究發(fā)現(xiàn)，當冷卻溫度由10 ℃降至5 ℃的過程中，冷卻速度對產(chǎn)品的品質(zhì)影響較小，而5 ℃下降到凍結點之間對產(chǎn)品的品質(zhì)影響較大，該影響主要由冷卻速度引起［7］，因而，冷卻誘導的關鍵在于5℃到凍結點之間的冷卻速度。原則上講，該冷卻速度越慢越好。待貯藏食品被冷卻誘導到凍結點溫度后，關鍵在于對凍結點溫度進行穩(wěn)定控制，恒溫控制就是精確控制食品的凍結點溫度，使其盡可能保持在極接近凍結點溫度，控制過程中溫度波動范圍盡可能小，這樣才能減少被貯藏食物的成分變化，保持其品質(zhì)新鮮。為實現(xiàn)恒溫控制，冰溫庫的建造必須考慮到流場的均勻性、高精度控制和自動化等問題，這是目前冰溫技術研究中的難點和熱點。

3 冰溫技術在動物性食品生產(chǎn)中的應用

3.1 冰溫技術在魚類保鮮中的應用

3.1.1 冰溫對魚類中微生物的影響

微生物時引起食品發(fā)生腐敗變質(zhì)的主要原因，引起魚類發(fā)生腐敗變質(zhì)的微生物主要有活菌數(shù)、大腸菌群、產(chǎn)硫細菌及嗜冷菌等，研究發(fā)現(xiàn)，冰溫對魚類中微生物的生長有明顯的抑制效果。Pere 等［8］比較了冰溫貯藏和冷藏對海鯛的品質(zhì)影響，研究發(fā)現(xiàn)冰溫貯藏海鯛中的總活菌數(shù)、產(chǎn)硫細菌、嗜冷菌和大腸菌數(shù)在整個貯藏期間與對照組相比都是最少的。冰溫貯藏期間，產(chǎn)硫細菌增加緩慢，到第16d 后，產(chǎn)品中的產(chǎn)硫細菌還控制在7 log cfu/g;而對照組中的產(chǎn)硫細菌在貯藏期間增加較快，到第9d 時，產(chǎn)品中的產(chǎn)硫細菌已增加至7 log cfu/g。Sivertsvik 等［9］研究了冰溫(－2°C)和低溫(4 °C)保藏對大西洋鮭魚片中微生物和感官品質(zhì)的影響，結果表明，隨著保藏時間的延長，兩種保藏方式產(chǎn)品中的菌落總數(shù)、產(chǎn)H2S 細菌和嗜冷菌的數(shù)量都增加了，但是冰溫保藏產(chǎn)品中上述菌類增加速度慢，且產(chǎn)品保藏24d 后菌落總數(shù)少于1 000 cfu/g，研究表明冰溫保藏有效抑制了微生物的生長繁殖。

3.1.2 冰溫對魚類中化學成分的影響

魚類在保藏過程中，因為蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分的分解也會引起產(chǎn)品品質(zhì)劣變。研究發(fā)現(xiàn)，冰溫能夠有效抑制了水產(chǎn)品中蛋白質(zhì)、脂肪等化學成分的變化。Duun 等［10］研究了大西洋鮭魚在冰溫、冰藏和冷凍條件下貯藏時蛋白酶的活性，結果表明，在－1.4℃條件下貯藏的產(chǎn)品中組織蛋白酶B 和組織蛋白酶B+L 活性均保持相對穩(wěn)定。Bahuaud 等［1］發(fā)現(xiàn)，大西洋鮭魚在－1.5 ℃條件下比在冷藏條件下的貨架期延長了4w，且蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分損失少。Mi等［11］研究了草魚在冰溫和冷藏2 種貯藏條件下的品質(zhì)變化，結果表明，冰溫對魚肉蛋白質(zhì)的降解、變性程度、結構變化等均小于冷藏，冰溫貯藏產(chǎn)品的貨架期可達21d。Liu 等［12］研究了冰溫結合冷凍保護劑對鯉魚保鮮過程中蛋白質(zhì)氧化和肌原纖維蛋白結構變化的影響，結果發(fā)現(xiàn)，－3℃冰溫結合冷凍保護劑能夠有效減少產(chǎn)品的蛋白質(zhì)氧化，從而減少了因蛋白質(zhì)結構變化而出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)地變劣現(xiàn)象。

3.1.3 添加冰點調(diào)節(jié)劑對魚類保鮮的影響

冰點調(diào)節(jié)劑能夠降低冰點、拓寬冰溫帶，冰點調(diào)節(jié)劑的種類、濃度以及環(huán)境溫度是冰點調(diào)節(jié)需要考慮的重點和難點。胡燁等［13］以NaCl、蔗糖、山梨醇、維生素C、葡萄糖等作為冰點調(diào)節(jié)劑考察其對降低大黃魚魚塊冰點所起的作用，結果發(fā)現(xiàn)，當使用NaC1 5.16%、蔗糖2.96%、山梨醇7.15% 的冰點調(diào)節(jié)劑時，大黃魚的冰點由－1.5℃降低至－4.2℃，降低冰點效果顯著。何雪瑩［14］等研究了冰點調(diào)節(jié)劑(主成分為蔗糖和山梨醇)對鯉魚肉的品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)冰點調(diào)節(jié)劑可以降低魚肉的冰點，試驗組中－3℃添加冰點調(diào)節(jié)劑冰溫貯藏對保持鯉魚肉品質(zhì)特性、延長保質(zhì)期具有良好的效果。

3.1.4 冰溫結合不同包裝對魚類保鮮的影響

冰溫與包裝相結合可有效延長食品的保鮮期。榮建華等［15］研究了臭氧充氣、CO2充氣和真空3 種包裝生鮮脆肉鯇魚于冰溫(－0.5 ℃)下保藏的品質(zhì)，綜合菌落總數(shù)、TVB-N、TBA 和肉汁滲出率評價標準，臭氧充氣包裝魚片結合冰溫貯藏效果最好;Odoli等［16］研究了氣調(diào)包裝羅非魚在冰溫和低溫保藏條件下的感官品質(zhì)，得出冰溫氣調(diào)包裝羅非魚的貨架期是－1.4℃，20d;M?rk?re 等［17］研究發(fā)現(xiàn)，氣調(diào)和冰溫技術協(xié)同使用可延長鮭魚的保質(zhì)期;王真真等［18］研究冰溫下包裝方式對大黃魚保鮮效果的研究發(fā)現(xiàn)，冰溫條件下真空包裝法對貯藏過程中的細菌總數(shù)、TBA 值、TVB-N 均有抑制作用，保鮮時間比空氣包裝組延長了6～7 d。Duun 等［10］將樣品進行真空包裝后放置在－1.4℃和－3.6℃條件下貯藏，保藏期延長了1 倍。

3.1.5 冰溫結合其他技術對魚類保鮮的影響

施建兵等［19］研究了冷藏、冰溫貯藏和臭氧水處理后冰溫貯藏下鯧魚品質(zhì)的變化。冰溫貯藏能夠有效抑制微生物的活動以及各種酶的活性，顯著提升水產(chǎn)品的品質(zhì)，延長貨架期，而臭氧水處理對鯧魚塊的前處理則具有一定的輔助作用。陳青云等［20］以海鰻魚片為研究對象，研究了冰溫真空干燥海鰻魚片的鮮度和揮發(fā)性成分的變化，同時與真空冷凍干燥、熱風干燥做了試驗比較，結果表明，冰溫真空干燥效果優(yōu)于真空冷凍干燥和熱風干燥。陳軍等［21］以草魚片為原料，經(jīng)過不同濃度的殼聚糖涂膜處理后，于冰溫條件下貯藏，發(fā)現(xiàn)冰溫結合殼聚糖涂膜處理能有效的提高草魚片的保鮮效果，使草魚片的貨架期由9d 延長至15～18d。

3.2 冰溫技術在畜禽肉保鮮中的應用

相對于水產(chǎn)品，國外對冰溫技術在畜禽肉中的應用研究很少，而國內(nèi)對冰溫技術在牛肉、豬肉、雞肉等畜禽產(chǎn)品的保藏應用研究較多一些。

3.2.1 冰溫技術在牛肉中的應用

Farouk 等［22］研究了pH 值對牛肉冰點溫度的影響發(fā)現(xiàn)肉的pH 值越高，其冰點就越高，并且形成冰晶的速度也快，該結果驗證了牛肉的pH 值對其冰點有很大的影響的假說。馮會利等［23］研究了冰點調(diào)節(jié)劑對新鮮牛肉冰點的影響，并分析比較了冰溫條件下不同包裝對牛肉品質(zhì)的影響，結果顯示，當用1%食鹽、0.6%蔗糖對牛肉進行調(diào)味時，冰溫帶由0～－0.76℃拓寬至0～－4.56 ℃;冰溫與氣調(diào)包裝結合可起到協(xié)同保鮮作用，更有利于延長新鮮牛肉的貨架期。孫天利等［24］在冰溫結合真空包裝、0℃結合真空包裝、4℃結合真空包裝3 個條件下，對宰后牛肉進行貯藏處理，結果發(fā)現(xiàn)，冰溫結合真空包裝牛肉有效延遲了牛肉的僵直和解僵，牛肉的組織結構性質(zhì)變化緩慢，對于宰后牛肉組織結構的改善效果最好。岳喜慶等［25］測定了4℃、0 ℃、冰點溫度貯藏的真空小塊包裝牛肉的品質(zhì)變化，結果表明冰溫可有效延長牛肉的貯藏期，且貯藏后期各指標變化皆優(yōu)于傳統(tǒng)冷鮮肉。

3.2.2 冰溫技術在豬肉中的應用

McMullen 等［26］發(fā)現(xiàn)，冰溫保藏(－1.5 ℃)的氣調(diào)包裝零售豬肉貨架期可以達到7w。Duun 等［27］研究了烤豬肉在冰溫保藏時的品質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)真空包裝烤豬肉在－2.0 ℃保藏期間表現(xiàn)出感官品質(zhì)保持較好、微生物數(shù)量少、汁液流失率少等優(yōu)點，其貨架期明顯高于比傳統(tǒng)3.5 ℃保藏的對照組。張瑞宇等［28］報道鮮豬肉在－1℃冰溫保鮮，其保質(zhì)期可延長至14d，而冷藏(4～5℃)處理組在第8d 時已經(jīng)變質(zhì)。冰溫技術的關鍵技術之一是恒溫控制，溫度的穩(wěn)定對于冰溫的保鮮效果極其重要。李建雄等［29］研究了冰溫對豬肉的新鮮度和品質(zhì)的作用及溫度波動對冰溫效果的影響，結果表明，穩(wěn)定的－1℃能保持豬肉的一級鮮度期19d;而波動－1℃冰溫只有12 d;相比較于－18℃，穩(wěn)定的冰溫－1 ℃汁液流失率更少，感官品質(zhì)更好。為了明確冰溫條件下有效延長豬肉貨架期的氣體比例，范國華等［30］實驗研究了置于不同比例O2和N2混合氣體包裝袋中豬肉的貨架期，結果顯示，高氧組(60%N2和40%O2)和(40%N2和60%O2)能有效延長新鮮豬肉的冰溫貨架期。

3.2.3 冰溫技術在禽肉及蛋中的應用

在對禽肉的貯藏研究中，姜長紅等［31］采用－1℃冰溫保鮮，以5℃冷藏雞肉為對照，發(fā)現(xiàn)對照組在第8d 時變質(zhì)，而冰溫保鮮組在第27d 各項感官指標完全符合國家二級鮮肉統(tǒng)一標準要求。陳秦怡等［32］將鴨肉分別置于5、5 (±1)、－3、－3 (±1)、－3 (±2)℃的環(huán)境下貯藏，發(fā)現(xiàn)冰溫能很好的延緩食品的腐敗;溫度波動對冷藏食品品質(zhì)影響很大，對冰溫鴨肉品質(zhì)的影響在貯藏后期才漸漸表現(xiàn)出來，且溫度波動越小，影響越小。

也有研究者對雞蛋的冰溫保鮮進行了研究，梁鵬等［33］采用冰溫保鮮及傳統(tǒng)冷藏技術對雞蛋進行處理，探討不同溫度(4℃、－0.5℃、－2℃)對雞蛋保鮮效果的影響，通過測定貯藏期間雞蛋氣室大小及質(zhì)量損失率、蛋黃指數(shù)、哈夫單位及揮發(fā)性鹽基氮等指標，發(fā)現(xiàn)冰溫保藏效果明顯優(yōu)于普通冷藏法，而且－0.5℃與－2℃的冰溫效果相比較，后者優(yōu)于前者。

4 發(fā)展前景和展望

綜上所述，冰溫技術在動物性食品中的保鮮效果是比較好的，但是，由于冰溫技術受冷卻誘導技術、恒溫控制技術等相關配套制冷設備的制約，在我國的應用還沒有普及。因此，要使該技術在動物性食品的保鮮方面發(fā)揮重要作用，還需要進行以下深入研究。

(1)對于動物性食品的貯藏，冰溫技術目前研究主要集中在水產(chǎn)、牛肉、豬肉方面，試驗材料較為分散，欠缺系統(tǒng)性，不能體現(xiàn)冰溫技術在動物性食品貯藏中的整體實用性。因此，冰溫技術對動物性食品品質(zhì)影響和對各種原料適用性的研究有待加強。

(2)現(xiàn)有的報道主要集中在對水產(chǎn)品的冰溫保鮮研究方面，對畜禽肉、禽蛋類制品及熟肉制品進行冰溫保鮮的研究較少，有必要對即食類動物性食品以及禽蛋類的冰溫保鮮進行探索。

(3)冰溫技術的主要應用領域包括冰溫貯藏、冰點調(diào)節(jié)貯藏、冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等，目前在冰溫貯藏、冰點調(diào)節(jié)貯藏方面的研究較多，需要拓展動物性食品在冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等方面的應用研究。

(4)冰溫技術與生物保鮮劑、氣調(diào)包裝、真空包裝等其他保鮮技術結合使用，可以保證食用品質(zhì)和延長貨架期，而質(zhì)優(yōu)價廉、安全環(huán)保的包裝的選擇是重點和難點。

(5)冰溫技術是多種技術的綜合利用，普及冰溫設備、機器，進一步建立冰溫卡車、冰溫流通庫、冰溫陳列櫥、冰溫包裝、冰溫集裝箱等冰溫物資流通聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也是今后的研究重點。

冰溫保鮮技術是食品加工技術的革命，未來不僅可在生鮮動物性食品的生產(chǎn)加工和貯藏過程中得到廣泛應用，在熟制品、即食類動物性食品的保鮮領域也將發(fā)揮重要的作用和開辟新的途徑。

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