冷鮮肉保鮮過程中的微生物污染及其預(yù)防措施

武 丹,李 曉

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院,陜西楊凌 712100)

冷鮮肉是一種低溫生鮮肉類制品,它是指嚴(yán)格按衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)屠宰的胴體迅速進(jìn)行冷卻處理,在24 h內(nèi)使肉溫(以后腿中心為測量點(diǎn))降至0～4 ℃并在后續(xù)的加工、流通和銷售過程中始終保持0～4 ℃的生鮮肉[1]。冷鮮肉從動物屠宰到上市分別經(jīng)歷了僵直、解僵和成熟的過程,改善了肌肉的嫩度,具有鮮嫩多汁、湯清肉鮮、易咀嚼以及易消化等特點(diǎn),同時肉的pH降低也有效地抑制了微生物的繁殖[2-4]。雖然冷鮮肉在加工、流通和銷售過程中始終都保持0～4 ℃,但是仍有一些嗜冷菌在其中生長繁殖,從而引起冷鮮肉的變質(zhì)腐敗[5]。

細(xì)菌污染是影響肉品儲藏的主要原因之一。致腐微生物在肉中生長繁殖,生成了有機(jī)酸、揮發(fā)性脂肪酸、乙酯、硫化合物、酮、醛、醇、氨等物質(zhì),從而導(dǎo)致肉類發(fā)生變色并產(chǎn)生異味,影響了肉的食用[6]。能夠引起肉腐敗的微生物有假單胞菌屬、小球菌屬、梭菌屬、變形菌屬、芽孢桿菌屬等,其中最主要的是假單胞菌屬[7]。近年來,人們更加關(guān)注食品的衛(wèi)生安全問題,如何維持肉品的新鮮成為了一個熱門的話題。因此,尋找有效的方式來抑制致腐微生物從而延長肉的保鮮期是非常重要的,本文就冷鮮肉致腐微生物污染的主要途徑及冷鮮肉防腐的一些措施進(jìn)行了綜述,為進(jìn)一步探索肉類的有效防腐辦法提供參考依據(jù)。

1 致腐微生物的污染途徑

在畜禽的養(yǎng)殖、屠宰加工、貯藏、運(yùn)輸及銷售過程中,肉品都有可能受到致腐微生物的污染。冷鮮肉中致腐微生物的污染途徑可分為內(nèi)源性污染和外源性污染兩種方式。

1.1 內(nèi)源性污染

健康畜禽的肌肉是無菌的,但是動物的消化道、肺部以及皮膚等都存在各種微生物,健全且完整的免疫系統(tǒng)能有效地預(yù)防微生物的入侵和擴(kuò)散,但是當(dāng)動物機(jī)體免疫能力下降時,微生物在其他部位大量繁殖,從而引發(fā)肉品污染[8]。王軍宏[9]和蔡擴(kuò)軍等[10]的研究結(jié)果顯示,牛的盲腸和盲腸淋巴結(jié)中存在著大量的沙門氏菌,其他動物腸胃中也存在大腸桿菌、空腸彎桿菌以及沙門氏菌等多種微生物,另外動物的排泄物及皮毛中也存在大腸桿菌及需氧菌等微生物[11-13],這些微生物在肉的加工過程中都會引起肉產(chǎn)品的污染。董鵬程等[14]利用熒光擴(kuò)增片段長度多態(tài)性的方法對肉牛屠宰過程7個工序中7種不同血清型、共計(jì)83株沙門氏菌進(jìn)行分子分型,溯源結(jié)果顯示,沙門氏菌在肉牛皮毛和糞便中存在著嚴(yán)重的交叉污染現(xiàn)象,同時部分糞便以及皮毛分離出的沙門氏菌通過了屠宰過程中的防控屏障,對加工過程中的胴體造成了污染。Johnsen G等[15]在肉雞屠宰場屠宰過程的6個階段和25個環(huán)境進(jìn)行取樣,通過擴(kuò)增片段長度多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn),該屠宰場受到耐熱性彎曲桿菌的廣泛污染,并且多來自于腸道內(nèi)容物。動物自身攜帶或糞便中微生物在屠宰加工過程中極易擴(kuò)散,進(jìn)而導(dǎo)致肉品質(zhì)受到污染,影響肉品安全及其保質(zhì)期。

1.2 外源性污染

外源性污染主要來自于屠宰加工過程。在動物屠宰過程中,胴體需要長時間暴露在空氣中,同時也需要使用大量的水用于沖洗和預(yù)冷,水中的微生物、空氣中懸浮的灰塵、細(xì)菌、細(xì)菌芽孢以及霉菌孢子都能直接引起胴體污染,另外肉品在加工、儲運(yùn)、運(yùn)輸、銷售過程中需要接觸各種工具,機(jī)械設(shè)備不及時消毒清洗、操作人員的不衛(wèi)生等又會對胴體造成二次污染[16-17]。Voloski等[18]對牛肉的切割和剔骨切口處進(jìn)行了假單胞菌屬的定量分析,同胴體背部表面相比,切口處的假單胞菌屬顯著增加,表明切割和剔骨過程導(dǎo)致了牛肉的微生物污染,影響了牛肉品質(zhì)。閔紅等[19]在雞肉屠宰企業(yè),對屠宰、加工、副產(chǎn)及分割車間的空氣、預(yù)冷水及接觸臺面進(jìn)行了微生物檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)空氣、預(yù)冷水中鏈球菌、嗜溫好氧菌和假單胞菌較其他微生物數(shù)量較高,分割及加工車間傳送帶、分離案板和操作工人的手表面都存在不同程度的鏈球菌、嗜溫好氧菌、假單胞菌、大腸菌群、金黃色葡萄球菌和腸桿菌科的污染。冷鮮肉在加工屠宰過程中接觸到的外源性微生物是導(dǎo)致肉品污染的重要原因,嚴(yán)格把控生產(chǎn)環(huán)節(jié)的衛(wèi)生和規(guī)范化操作能夠有效地防止冷鮮肉的污染腐敗。

2 冷鮮肉防腐措施

從屠宰到上市過程中,冷鮮肉易受到微生物的污染,縮短肉品貨架期。目前已有大量研究證明,一些保鮮劑、新型包裝材料以及物理技術(shù)等能夠有效地延長冷鮮肉保質(zhì)期,如表1,這些防腐措施主要包括氣調(diào)包裝、保鮮劑、物理處理及宰前飼喂等。

2.1 氣調(diào)包裝

氣調(diào)包裝(Modified atmosphere packaging,MAP)是一種用于冷鮮肉保鮮的包裝工藝,通過改變包裝中的氣體成分從而達(dá)到延長保鮮期的效果,MAP通常以O(shè)2、N2及CO2等作為填充氣體,起到維持肉色、抑制致腐微生物生長繁殖的作用[20]。N2是一種沒有抗菌活性的惰性氣體,但是可以創(chuàng)造出一種厭氧環(huán)境。CO2有較好的抑菌作用,能夠抑制需氧致腐微生物的生長繁殖。Wang等[21]在滅菌的雞肉上人工接種假單胞菌,置于30% CO2、70% N2的MAP中,15 ℃環(huán)境下貯藏,相比在空氣中保存,MAP中保存的樣品細(xì)菌菌落數(shù)明顯降低,并且由肌球蛋白和肌動蛋白水解產(chǎn)生的肽也顯著減少。Wang等[22]對比了100% CO2-MAP與真空包裝(Vacuum packaging,VP)保存羊肉的效果,發(fā)現(xiàn)假單胞菌及腸桿菌的生長速率隨著CO2水平降低而增加,相比VP,MAP包裝下的羊肉保質(zhì)期延長了7 d。另外氣調(diào)包裝中的O2可促進(jìn)氧合肌紅蛋白的形成,從而維持肉的色澤,但高氧環(huán)境在抑制厭氧菌的繁殖的同時,也促使需氧菌的生長,因此許多研究對高氧氣調(diào)包裝的適合氣體比例進(jìn)行了研究。李素等[23]對比不同氧氣濃度的MAP以及VP對冷鮮豬肉的保鮮作用,通過對儲存過程中肉的感觀、微生物以及生化分析,發(fā)現(xiàn)70% O2、20% CO2、10% N2的氣調(diào)包裝顯著降低了肉中的菌落總數(shù)及TVB-N值,使冷鮮豬肉的保質(zhì)期延長了4 d,并且有效維持了豬肉的色澤。栗云鵬等[24]分別采用80% O2+20% CO2、70% O2+25% CO2+5% N2、60% O2+20% CO2+20% N2充氣包裝豬肉,通過檢測貯藏過程中肉品的菌落總數(shù)、大腸菌群最近似數(shù)以及致病微生物、揮發(fā)性鹽基氮含量、pH,發(fā)現(xiàn)70% O2+25% CO2+5% N2的組合對豬肉的保鮮效果最好,將保質(zhì)期延長至10 d。楊夢達(dá)等[25]和Hilgarth等[26]的研究也證明了氣調(diào)包裝中70%左右的O2含量更利于冷鮮肉的保存。氣調(diào)包裝使用的氣體中高濃度的CO2對延長冷鮮肉保質(zhì)期的效果更好,但是70%左右的O2能夠在延長保質(zhì)期的同時維持肉品的色澤,保證冷鮮肉的品質(zhì)。

表1 冷鮮肉的防腐措施Table 1 Preservative measures of chilled fresh meat

2.2 保鮮劑

2.2.1 天然保鮮劑 由于消費(fèi)者對食品質(zhì)量安全的需求日益增加,一些有助于冷鮮肉保存的天然保鮮添加劑越來越受到關(guān)注[27]。D’Amato等[28]將豬背最長肌樣本分別在20、40 mg/mL的丁香精油乳液和20、40 mg/mL的紅百里香精油乳液中浸泡60 s,儲存于4 ℃以下,相比對照組,丁香和紅百里香精油乳液都能夠抑制肌肉中嗜溫需氧菌的生長增殖,且抑菌效果與精油乳液的濃度成正比。Palmeri等[29]通過浸漬技術(shù)將仙人掌果提取物添加到牛肉切片上,在4 ℃下儲存8 d,分析微生物參數(shù)、pH、肉色和肉質(zhì),與未經(jīng)處理的牛肉對比,仙人掌果提取物有效地抑制了細(xì)菌繁殖,將牛肉保質(zhì)期延長至8 d。李兆亭等[30]探究迷迭香酸和乳酸鏈球菌素及其兩者復(fù)合的保鮮劑對冷鮮豬肉的保鮮作用,迷迭香酸是迷迭香提取物的成分之一,通過綜合菌落總數(shù)、大腸菌群MPN值、揮發(fā)性鹽基氮以及pH等數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)迷迭香酸和乳酸鏈球菌素能夠使冷鮮豬肉的貨架期延長3～5 d。Xie等[31]在豬肉的聚偏二氯乙烯膜包裝中添加植物球蛋白BM-1,有效抑制了單核李斯特菌的生長,延長豬肉的貨架期。另外還有研究表明,一些乳酸桿菌能夠與肉中的致腐微生物競爭生長,從而抑制肉的腐敗,延長冷鮮肉的保質(zhì)期[26,32]。各種天然保鮮在不同程度上都有助于冷鮮肉的保存,其中較高濃度的丁香和紅百里香精油效果最好,并且使肉品增加了一些香味從而改善了冷鮮肉的氣味。天然保鮮劑雖然能夠有效的抑制微生物的生長繁殖,但是在處理肉品的過程中可能對肉的性狀有所影響,需要繼續(xù)探索合理的保鮮劑添加方式,在不影響肉品品質(zhì)的情況下延長肉的保質(zhì)期。

2.2.2 抑菌薄膜 可降解復(fù)合生物膜是一種新型的材料,通常以殼聚糖、甘露糖、淀粉以及膠原蛋白等作為基質(zhì),結(jié)合一些抗菌劑應(yīng)用于肉品的保鮮中,達(dá)到一定的抑菌作用[33]。王正榮等[34]分別用含有60%、80%和100%生姜提取物的殼聚糖復(fù)合膜對豬后腿肉進(jìn)行涂膜處理,置于4 ℃冷藏,與對照組相比,涂膜處理的豬肉菌落總數(shù)、脂質(zhì)氧化程度和蛋白質(zhì)分解程度明顯下降,并且隨著生姜提取物的濃度增加而下降。Ramezani等[35]使用乳酸殼聚糖涂膜處理協(xié)同氣調(diào)包裝鵪鶉胴體也達(dá)到了顯著的抑菌作用,將其保質(zhì)期延長至20 d。另外殼聚糖沒食子酸衍生物的抗氧化和抗菌能力較殼聚糖都有所提高,更加利于冷鮮豬肉的保存[36]。Alves等[37]將φIBB-PF7A噬菌體結(jié)合到海藻酸鈉薄膜上,對人工接種熒光假單胞菌的雞胸肉進(jìn)行處理,在4 ℃環(huán)境中儲藏7 d,發(fā)現(xiàn)相比單獨(dú)使用海藻酸鈉薄膜更有效地抑制了雞胸肉表面假單胞菌的生長。湯秋冶等[38]選擇的ε-聚賴氨酸-海藻酸鈉復(fù)合膜同樣將冷鮮鴨肉的保質(zhì)期延長至15 d。Ahmed等[39]通過壓縮成型技術(shù)將雙金屬銀-銅納米粒子和肉桂精油添加到聚合物基質(zhì)中,制備成具有多功能性的聚乳酸復(fù)合膜,應(yīng)用于冷鮮雞肉的保鮮貯藏,有效抑制了致腐微生物的生長。張玉琴等[40]使用生物可降解性聚乳酸、聚己內(nèi)酯以及聚乙烯醇制備成復(fù)合膜,并結(jié)合乳酸鏈球菌素制備抑菌薄膜,對鮮肉進(jìn)行真空包裝,綜合冷鮮肉的菌落總數(shù)、pH、TVB-N、色差等指標(biāo),對比空白對照組復(fù)合膜將冷鮮肉的保質(zhì)期延長了7 d?，F(xiàn)有研究中抑菌薄膜中的采用的主要基質(zhì)殼聚糖、海藻酸鈉、聚乳酸中,使用殼聚糖作為基質(zhì)制備的抑菌薄膜可將肉類的保質(zhì)期延長至15～20 d,相比海藻酸鈉薄膜和聚乳酸復(fù)合膜,殼聚糖復(fù)合膜對冷鮮肉的保鮮效果更好?，F(xiàn)有研究中抑菌薄膜的各種基質(zhì)都有一定的抑菌作用,如與其他保鮮方式相結(jié)合能否使冷鮮肉的保鮮效果達(dá)到最大化還需進(jìn)一步的研究。

2.3 物理處理

2.3.1 高壓處理 高壓處理(High hydrostatic pressure,HPP)是一種高效的冷鮮肉保存技術(shù),可以替代熱處理方式,避免熱處理過程中對肉質(zhì)的損耗[41]。肉在經(jīng)過高壓處理后發(fā)生酶失活、蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化以及微生物滅活等變化,從而延長冷鮮肉的保鮮期,也改善了肉品質(zhì)[42-43]。Argyri等[44]用500 MPa的高壓對人工接種沙門氏菌的雞肉處理10 min,真空貯存于4、12 ℃的環(huán)境中直至腐敗,相比對照組,HPP處理過的雞肉中致腐微生物和沙門氏菌的生長明顯受到抑制,且4 ℃環(huán)境下的效果最佳,使雞肉的保質(zhì)期延長了4 d。Sheen等[45]對比了HPP和反式肉桂醛抑制雞肉中大腸桿菌的效果,發(fā)現(xiàn)HPP的抑菌效果更強(qiáng)。Sommers等[46]的研究結(jié)果也顯示,HPP能夠有效抑制肉中大腸桿菌的生長,減少微生物污染。

2.3.2 紫外線處理 紫外線是一種波長范圍為136～390 nm不可見的光線,240～280 nm波段的紫外線具有較強(qiáng)的殺菌能力,能夠抑制菌體內(nèi)的核酸的轉(zhuǎn)錄,阻礙菌體蛋白質(zhì)和酶類的合成,從而導(dǎo)致微生物死亡[47]。史明易等[48]對比了紫外線處理與多糖抑菌膜在延長冰鮮雞保質(zhì)期上的效果,通過分析不同處理樣品的微生物、蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物、pH以及感官品質(zhì),發(fā)現(xiàn)5 mW/cm2紫外線處理1 min能夠抑制前期細(xì)菌的增殖,紫外線與抑菌膜相結(jié)合可使冰鮮雞的保質(zhì)期延長至10 d。楊明揚(yáng)等[49]研究了不同模式的紫外線處理對豬肉表面微生物的抑制作用,發(fā)現(xiàn)豬肉表面預(yù)干燥30 min后,使用7.6 kW功率的紫外線、距離40 cm照射15 s的殺菌效果最佳,能夠?qū)⒕淇倲?shù)控制在102水平。此外,不同的紫外線照射裝置對冷鮮肉的抑菌效果也有所差別。McLeod等[50]研究表明,連續(xù)紫外線燈能夠在低能量的情況下達(dá)到有效的抑菌效果,但是脈沖紫外線能夠減少處理時間,更加方便快捷。

2.3.3 輻照處理 輻照是一種冷殺菌技術(shù),具有操作簡便、殺菌徹底以及無殘留等特點(diǎn),能夠殺滅冷鮮肉中的致腐微生物,延長其貨架期。目前常用的輻照技術(shù)是γ射線輻照。程述震等[51]使用γ射線處理冷鮮豬肉,通過對豬肉氧化效應(yīng)、理化性質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)以及感官風(fēng)味的分析,相比對照組,γ射線處理提高了豬肉在冷鮮保存過程中的品質(zhì),有利于冷鮮豬肉的保鮮。王晶晶等[52]采用0、3、5和7 kGy的60Coγ射線輻照經(jīng)0%、1%和1.5%殼聚糖溶液分別處理的冷鮮豬肉,定時檢測處理后冷鮮豬肉的含水量、pH、菌落總數(shù)、TBA值以及變色度,發(fā)現(xiàn)3 kGy的60Coγ射線與1.5%殼聚糖溶液的組合對豬肉的保鮮效果最佳,可將冷鮮肉的保質(zhì)期延長至15 d。

高壓、紫外線及輻照處理都能高效地殺滅冷鮮肉中的微生物,但是高壓處理和輻照處理可能會使蛋白質(zhì)變性或使脂質(zhì)氧化,仍需繼續(xù)探索合適的溫度和強(qiáng)度,以保證延長肉類保鮮期的同時維持肉品的品質(zhì)。

2.4 宰前飼喂

已有大量研究證實(shí),動物的日糧成分能夠影響屠宰后肉的營養(yǎng)成分、嫩度、色澤以及風(fēng)味,近年來不少研究探究了在日糧添加抗菌及抗氧化物質(zhì)延長肉類保質(zhì)期的作用。Leal等[53]在羔羊日糧中添加125、250、500和1000 mg/kg的天然維生素E和250、500、1000和2000 mg/kg合成維生素E,飼喂14 d后屠宰,取背最長肌用氣調(diào)包裝,在4 ℃環(huán)境中貯存14 d,結(jié)果表明,相比基礎(chǔ)日糧組,隨著維生素E添加量的增加,羔羊的日增重、采食量及飼料轉(zhuǎn)化率、羊肉的顏色和肌紅蛋白的穩(wěn)定性都有所提高,宰后羊肉儲存過程中的脂質(zhì)氧化和肉變色參數(shù)隨之降低,而且天然維生素E對肉的保鮮效果更加優(yōu)于合成維生素E。Ortuo等[54]對比了羔羊日糧中添加迷迭香提取物和維生素E對肉保質(zhì)期的效果,發(fā)現(xiàn)維生素E有利于肉儲存中的抗氧化,而迷迭香提取物在抑制儲存過程中微生物的生長繁殖方面效果更好。Kamboh等[55]在肉雞的日糧中分別添加大豆染料木黃酮(Soy genistein,SG)、柑橘橙皮苷(Citrus hesperidin,CH)以及兩者不同含量的混合物,屠宰后發(fā)現(xiàn)在4 ℃環(huán)境儲存過程中,對比基礎(chǔ)日糧,飼喂5 mg/kg SG和20 mg/kg CH都減少了雞肉中致腐微生物,提高了肝臟和肌肉總抗氧化和超氧化物歧化酶活性、粗蛋白含量,同時添加兩者混合物的效果更優(yōu),并與添加量成正相關(guān),將肌肉的保質(zhì)期延長至15 d。以上研究結(jié)果表明,動物屠宰前在其日糧中添加維生素E、植物類黃酮等抗氧化物質(zhì)以及迷迭香提取物等抗菌物質(zhì)都能夠有效地抑制肉品的腐敗,延長貨架期,但是使用迷迭香提取物需要結(jié)合真空包裝才能達(dá)到理想的效果,目前比較缺乏關(guān)于宰前飼喂方面的研究,發(fā)現(xiàn)更高效的抗氧化飼料及如何提高宰前飼喂的保鮮效果均有待探究。

3 總結(jié)與展望

由于冷鮮肉水分含量較高,營養(yǎng)價值比較豐富,致腐微生物和致病微生物極易生長繁殖。冷鮮肉從屠宰到上市過程中不斷地受到微生物的污染,使肉品變質(zhì),縮短貨架期。目前已有大量研究證明一些保鮮劑、新型包裝材料以及物理技術(shù)等能夠有效地延長冷鮮肉保質(zhì)期,但是隨著人們食品安全意識的逐漸提升,如何從源頭上控制肉類的微生物污染源顯得至關(guān)重要,比如飼養(yǎng)過程中飼料的安全與適宜、環(huán)境的干凈衛(wèi)生、屠宰加工過程中操作的規(guī)范等。目前關(guān)于從飼料方面控制冷鮮肉污染的研究還比較少,未來可從飼料等方面入手,繼續(xù)探索出更加健康高效又節(jié)約成本的冷鮮肉保鮮技術(shù),以滿足人們對食品衛(wèi)生安全日益增長的需求。