原料肉水分含量高,贮藏保鲜不当易引起腐败变质,因此,需采取一定的控制措施防止微生物生长繁殖,改善原料肉的卫生状况,延长其货架期,保证原料肉的食用和加工品质。贮藏保鲜方法主要有低温保鲜、辐射保鲜、气调保鲜、化学保鲜等。
(一)肉的低温保藏
1.原理 低温保藏是现代肉类贮藏的最好方法之一,它不会引起肉的组织结构和性质发生根本变化,却能抑制微生物的生命活动,延缓由组织酶、氧以及热和光的作用而产生的化学和生物化学过程,较长时间保持肉的品质。
(1)低温对微生物的作用。温度是影响微生物存活的重要因素之一。微生物都有各自适宜的生长温度范围,超过这个温度范围,它们的生长繁殖速度就会被抑制甚至导致其死亡,因此低温贮藏能减缓原料肉表面微生物的生长和繁殖速度,延长其贮藏期。一般微生物的最低生长温度在0℃以上,但许多嗜冷菌的最低生长温度低于0℃,一些霉菌、酵母菌在-8℃低温条件下仍可看到孢子发芽,-10℃低温下才被抑制。
(2)低温对酶的作用。酶是生物机体组织中具有催化作用的一类特殊蛋白质。酶的活性与温度密切相关。肉类中大多数酶的适宜温度在37~40℃。温度每下降10℃,酶的活性就会减少1/3~1/2。酶对低温的感受性不像对高温那样敏感,当温度达到80~90℃时,几乎所有酶都失活。低温仅在一定程度上抑制酶的活性,而不是使其失活,一旦温度回升,酶活性升则高则可加速生化反应速度从而导致食品变质。例如脂肪酶在-35℃尚不失去活性。由此可见,在低温下贮藏的肉类,有一定的贮藏期限。
肉的低温贮藏方法按温度不同可分为冷却贮藏和冻结贮藏两种。
2.肉的冷却保鲜 刚屠宰的畜禽,肌肉的温度通常在38~41℃。这种尚未失去生前体温的肉叫热鲜肉。经冷却处理,使胴体深层肉温在24小时内迅速降为-1~7℃,并在后续的分割加工、流通和销售过程中始终保持在冷链条件下的新鲜猪肉称为冷却肉或冷鲜肉。肉类的冷却就是将屠宰后的胴体,吊挂在冷却室内,使其冷却到最厚处的深层温度达到-1~7℃的过程。
(1)冷却目的。畜禽在刚屠宰完毕时,肉体温度一般在37℃左右,由于肉的“后熟”作用,在肝糖原分解时还要产生一定的热量,使肉温处于上升趋势。肉体的高温和潮湿的表面,最适宜酶的催化反应和微生物的生长繁殖,对肉类保藏极为不利。冷却可迅速排出肉体内部的热量,降低肉体深层的温度并在肉的表面形成一层干燥膜。肉体表面的干燥膜可以阻止微生物的生长和繁殖,延长肉的保藏时间,并且能够减缓肉体内部水分的蒸发。此外,冷却也是冻结的准备过程(预冷)。
(2)冷却方法。肉类冷却以控制空气(介质)温度的水平为标准可分为一段冷却法、二段快速冷却法和超高速冷却法三种。
①一段冷却法。在每次进肉前,使冷却间温度预先降到-1~-3℃,肉品进入后约经10小时降至0℃左右时,使冷却间温度保持在0~3℃,相对湿度为95%~98%。随着肉温下降,其相对湿度稍有下降,约为92%,空气流速为0.5~1米/秒。胴体间距3~5厘米,冷却时间16~24小时。一段冷却法的优点是肉的干缩较少,有良好的商品外观,且加工费低。
②二段快速冷却法。通常分为两个阶段。第一阶段,冷却间温度为-10~15℃,空气流速为1.5~2米/秒,经2~4小时,片肉或胴体深层温度降至15~20℃,表层为0~2℃,表面迅速形成干膜;第二阶段,冷却间温度为0~-2℃,空气流速为0.5~1米/秒,需14~16小时,使肉的深层温度降至4~6℃,冷却完成。二段快速冷却法的特点是低温度和高风速,所以干耗少,比其他冷却法减少干耗40%~50%,同时具有良好的外观和风味,肉汁流失少,不损失原有的营养价值,并加快了冷却室周转。
③超急速冷却法。以-30℃的库温,1米/秒的风速,或-26~-25℃的库温,4.5米/秒的风速,经4~5小时,冷却即可完成。此法虽缩短时间,减少干耗,但对肉质嫩度有一定影响。
(3)冷却肉的贮藏。冷却后的肉类一般在-1~1℃,相对湿度为85%~90%的条件下进行贮藏。冷却肉的贮藏期见表3-2。
表3-2 冷却肉的贮藏条件和贮藏期
3.肉的冷冻保鲜 冷却肉由于其贮藏温度在肉的冰点以上,冷藏期极短,原料肉如需长期贮藏,需要将肉的中心温度降低到-18℃以下,并在-18℃以下温度贮藏,这种方法称为肉的冷冻贮藏。冷冻可抑制酶和微生物的活动,防止肉品变质,但冷冻过程中会产生冰结晶,影响肉的品质。
(1)冷冻过程。一般肉类冰点为-2.2~-1.7℃,达到冰点温度时肉中的水即开始结冰。根据肉品冷冻时的温度变化,将整个冷冻过程划分三个阶段。
第一阶段:肉由初温冷却至冰点。此阶段肉中水分不冻结,只是温度下降,肉被冷却。这一时间的长短对肉品质量有一定影响。肉在冻结前,由于肉温较高,不能完全抑制微生物和酶的作用,因此,肉品质量随冷却时间延长而降低。
第二阶段:肉温降到冰点以下,肉中水分开始冻结,放出大量的潜热,因此,在这一阶段中温度下降缓慢,所需的时间较长,通常把冻结过程中水分结晶率最大的温度区域(一般为-1~-5℃)称为最大冰晶生成区。在此阶段肉中水分有70%~80%形成冰晶体,通过此温度区域时间的长短对肉品质量有着重要的影响,应以最快速度通过。
第三阶段:从-5℃继续降低到冻藏温度。此时随着温度的降低结冰量很少,温度下降较快,但由于冻结室内的温度也在降低,与蒸发温度之间的温差逐渐缩小,因此,肉温下降速度较第一阶段慢。
(2)冷冻方法。
①静止空气冷冻法。空气是传导的媒介,家庭冰箱的冷冻室均以静止空气冻结的方法进行冷冻,肉冻结很慢。静止空气冻结的温度范围为-10~-30℃。
②板式冷冻法。该冷冻方法热传导的媒介是空气和金属板。肉品装盘或直接与冷冻室中的金属板架接触。板式冷冻室温度通常为-10~-30℃,一般适用于薄片的肉品,如肉排、肉片及肉饼等的冷冻。此法冻结速率比静止空气法稍快。
③风冷式速冻法。工业生产中最普遍使用的方法。在冷冻室或隧道中装有风扇以供应快速流动的冷空气急速冷冻,热转移的媒介是空气。此法热的转移速率比静止空气法要增加很多,且冻结速率也显著提高。但较高的空气流速增加了冷冻成本以及未包装肉品的冻伤风险。风冷式速冻条件一般为空气流速760米/分钟,温度为-30℃。
④流体浸渍和喷雾法。流体浸渍和喷雾是商业上用来冷冻禽肉最普遍的方法,一些其他肉类和鱼类也利用此法冷冻。此法热量转移迅速,但稍慢于风冷或速冻。供冷冻用的流体必须无毒性,成本低,且具有低黏性、低冻结点以及高热传导性特点,一般常用液态氮、食盐溶液、甘油、甘油醇和丙烯醇等。
(3)冷冻肉的贮藏。肉冻结以后,即转入冷库进行长期贮藏。目前我国冻结的肉类分两种,一种是白条肉,另一种是分割冷冻肉。后者装入塑料袋,于纸箱内冷冻贮藏。冻藏室温度一般控制在-18℃以下,保持恒温,在正常情况下温度升降幅度不得超过1℃,大批进货、出库过程中一昼夜不得超过4℃;相对湿度维持在95%~98%,其变动范围不得超过±5%,以尽量减少水分的蒸发;室内空气流速应控制在0.25米/秒以下。冻结肉的贮藏条件和期限见表3-3。
表3-3 冻结肉类的贮藏条件和时间
(4)肉的解冻。肉的解冻是将冻结肉类恢复到冻前的状态和特性的过程。解冻过程实质上是冻结肉中形成的冰结晶状态的水分转化成液态水的过程,可视为冻结的逆过程。在实际生产中,解冻的方法应根据具体条件选择,原则是既要缩短时间又要保证质量。常用的解冻方法有以下几种:
①空气解冻法。将冻肉移到解冻间,靠空气介质与冻肉进行热交换来实现解冻的方法。一般在0~5℃空气中解冻称缓慢解冻,在15~20℃空气中解冻为快速解冻。冻肉移入解冻间后温度先控制在0℃,以保持肉解冻的一致性,之后再升温到15~20℃,相对湿度为70%~80%,经20~30小时即解冻完成。
②水解冻法。用水浸泡或喷淋进行解冻。由于水比空气传热性能好,解冻时间可缩短,并且由于肉类表面有水分浸润,可使重量增加。但会造成肉中部分蛋白质和浸出物损失,肉色变淡,香气减弱;同时肉容易受到微生物的污染,故对半胴体的肉类不太适用,主要用于带包装冻结肉类的解冻。水解冻的方式可分静水解冻和流水解冻或喷淋解冻。对肉类来说,一般采用较低温度的流水缓慢解冻为宜,在水温高的情况下,可采用加碎冰的方法进行低温缓慢解冻。
③蒸汽解冻法。将冻肉悬挂在解冻间,向室内通入水蒸气,当蒸汽凝结于肉表面时,将解冻室的温度由4.5℃降低至1℃,并停止通入水蒸气。此方法解冻速度快,但肉汁损失比空气解冻大得多,由于水汽的冷凝会使肉重增加0.5%~4.0%。一般约经16小时,即可使半胴体的冻肉完全解冻。
④微波解冻法。微波解冻可大大缩短解冻时间,并减少肉汁损失,改善卫生状况,提高产品质量,并可以带包装进行。
⑤真空解冻法。主要优点是解冻过程均匀、没有干耗。厚度0.09米,重量31千克的牛肉,利用真空解冻装置只需60分钟。
(二)肉的辐射贮藏
辐射保鲜是利用原子能射线的辐射能量对食品进行杀菌处理以保存食品的一种物理方法。肉类辐射保鲜技术的研究已有40余年的历史,它和保鲜剂、真空包装、气调保鲜技术并称为四大现代肉类防腐保鲜技术。
1.辐射保鲜的特点
(1)在破坏肉中微生物的同时,不会使肉品明显升温,从而可以最大限度地保持原有的感官特征。
(2)包装后的肉不需拆包可直接照射处理,节约了材料,避免了再次污染。
(3)辐射后食品不会留下任何残留物。
(4)应用范围广。照射剂量相同的不同尺寸、不同品种的食品,可放在同一射线处理场内进行辐射处理。
(5)节能、高效,可连续操作,易实现自动化。
2.辐射源 广义上说,用于食品辐射贮藏的射线包括微波、紫外线、Χ射线、β射线、α射线和γ射线。一般辐射保藏都指后四种。它们的特点如下:
(1)β射线。为从原子核中射出的带负电荷的高速粒子流。穿透物质的能力比α射线强,但电离能力不如α射线。
(2)γ射线。为波长非常短的电磁波束,食品工业中用60Co和137Cs来产生。它能量高,穿透物质的能力极强,电离能力不如α射线和β射线。
(3)α射线。穿透物质能力很小,但有很强的电离能力。
(4)Χ射线。其本质与γ射线相同。
3.辐射剂量 辐射剂量是表示物质受辐射程度的一些物理量。剂量常用吸收剂量(Gy)表示。在食品生产中,根据辐射剂量和杀菌程度,可把辐射杀菌分为三种。
(1)辐射完全杀菌。即辐射灭菌或商业无菌。剂量范围10~50kGy,这种辐射剂量足以使微生物的数量或使有生活能力的微生物降低至很小程度。在处理后没有污染的情况下,以目前现有的方法检不出腐败微生物。这种剂量处理的食品只要不被污染,可在任何条件下长期保藏。如经过完全杀菌消毒的牛肉、鸡肉、香肠等肉品即使在常温条件下贮藏2年以上,其品质也不会发生太大的变化,若与低温、真空等储存条件相结合,贮藏3年后和鲜肉没有什么区别。
(2)辐射针对性杀菌。目的是降低某些有生命力的特定非芽孢致病菌的数量,基本相当于巴氏灭菌法。剂量范围5~10kGy,主要用于畜禽的零售鲜肉及其制品。该方法不能杀灭肉中所有微生物,不能保证长期贮藏的肉的微生物的安全性。食品被微生物严重污染后不适合用这种杀菌方法。
(3)辐射选择性杀菌。将食品中腐败性微生物降低到足够低的水平,主要目的是为了保鲜,延长保藏期。通常的剂量范围是0.1~1.0kGy,主要用在肉类和水产品的贮运上。某些酵母和革兰氏阳性菌能在这种剂量处理过的肉中存活。易引起肉品腐败的微生物如嗜热性革兰氏阴性菌,它们对辐照很敏感,只需1kGy的剂量就可杀灭,只需用0.048kGy的剂量就可使牛肉中假单孢菌生长繁殖受到抑制。如与其他贮藏方法配合使用,可节约能量,使贮藏期延长。
4.辐射对肉品质量的影响 辐射可延长肉的贮藏期,但不能钝化肉深层的酶,这些酶在贮藏期遇到适合条件可加速生化反应的进行而导致肉的品质变劣。辐射技术对肉类食品进行处理,会引起肉品色泽、风味、组织状态等方面的变化,影响程度取决于辐射时采用的剂量、温度、食品种类、包装材料以及储存条件等。其中色泽的变化和异味产生是辐射肉品的主要缺点。鲜肉和腌肉会褐变,风味的变化或异味的产生与辐射程度和肉的品种有关。猪、鸡肉在高剂量下,产生异味较少。羊、鹿肉易产生异味。低温和在无氧条件下辐射可减少异味的产生。蛋白质、氮化合物、氨基酸中产生香味的氨基酸对辐射敏感;脂肪酸经辐射会发生氧化,产生过氧化物。但在适宜的低剂量、低温下对肉品进行处理,风味和颜色在一定的贮藏期内不会有太大的变化。总之,辐射处理肉品营养成分会有一定损失,但与其他方法相比影响甚微。只有在高剂量照射下,肉品品质才有所变化。
5.辐射食品的安全性 大量的试验结果表明,辐射是一种安全、卫生、经济、实用的新方法,因为辐射不产生毒性物和致突变物,辐射食品也无任何残留放射性。采用适当剂量,不会引起食品营养成分和风味的明显变化。食品辐射联合委员会(EDFI)建议,所有主要各种类食品均可用1亿拉德或更小剂量辐射,这种剂量不会引起毒理学危害。
6.辐射工艺 工艺流程如下:
(三)高压杀菌
超高压(HPP)技术是指将软包装或散装的食品放入密封的、高强度的施加压力容器中(常以水或矿物油等其他流体作为传递压力的介质)在高静压(一般100兆帕以上)条件下处理一定时间,以达到加工保藏的目的。自1992年日本研发出了高压处理的生火腿的生产技术后,超高压技术在肉及肉制品中的研究与应用引起了人们的广泛关注。研究发现:高压处理对肌肉具有一定嫩化作用,杀灭革兰氏阴性细菌和酵母,抑制部分酶的活力,从而延长肉的贮藏期。但一定条件下会使肉的色泽变劣及加剧脂类氧化速率。这与高压下微生物细胞壁、细胞膜破裂,酶结构体系破裂以至改变或丧失了其活性中心有关。目前,超高压在肉类加工中的应用研究主要集中于两个方面:一是改善制品的嫩度;二是在保持制品品质的基础上延长制品的贮藏期。
(四)化学保鲜
化学保鲜剂主要是各种有机酸及其盐类,乙酸、甲酸、枸橼酸、乳酸及其钠盐,抗环血酸、山梨酸及其钾盐、磷酸盐等。它们单独或配合使用对延长贮藏期有一定的效果。
1.乙酸 抑菌作用较弱,但在酸性条件下作用可增强,在1.5%的时有明显抑菌作用。在3%范围以内,乙酸不会影响肉的颜色,当浓度超过3%时,对肉色有不良作用。在室温下贮藏肉食,乙酸要用较高浓度,如醋渍香肠所用醋酸的浓度>3.6%。乙酸和蚁酸、抗坏血酸配合使用,效果更好。用乙酸处理的肉食品有醋渍香肠、猪脚与青鱼等。
2.丙酸和丙酸盐 可抑制霉菌和一些高度需氧菌。由于丙酸有异味,工业上都用丙酸盐作防霉剂。
3.山梨酸及其钾盐 山梨酸是良好的真菌抑制剂,在pH<6.0以下效果好。对霉菌、酵母和好气性微生物有较强抑菌作用,但对厌氧菌、嗜酸乳杆菌几乎无效。鸡、鱼肉用山梨酸盐处理可延长货架期。山梨酸钾为酸性防腐剂,在肉制品中的应用很广,它能与微生物酶系统中的硫基结合,从而破坏许多重要的酶,达到抑制微生物增殖和防腐的目的,在鲜肉保鲜中可单独使用,也可和磷酸盐、乙酸结合作用。我国允许使用量为肉、鱼、蛋、禽类制品:0.075克/千克,肉灌肠:1.5克/千克。
4.乳酸钠 是一种中性物质(pH6.5~7.5)加入肉中不会明显改变肉的pH,近年来,被认为是有效的抗微生物剂,可延长肉的贮藏期。主要用于禽肉防腐,我国允许最大使用量为30克/千克。作用机理目前不是很清楚,一般认为主要是能降低水分活性,能跨过细胞膜,使细胞内酸化。
(五)气调保鲜
气调保鲜是利用调整环境气体成分来延长肉品贮藏寿命和货架期的一种技术。其基本原理是:在一定的封闭体系内,通过调节不同气体组成比例,来抑制食品本身的生化反应和微生物生长,延长贮藏期。肉质下降是自身生理生化作用和微生物共同作用的结果,这些作用都与O2、CO2有关。在引起腐败的微生物中,大多数是好氧性的,因而利用低O2、高CO2的调节气体体系,可以对肉类进行保鲜处理,延长贮藏期。肉类气调保鲜中常用的气体是O2、CO2、N2。
O2:低氧或无氧可以抑制氧化作用、酶的活性和需氧菌的生长,但会使肌红蛋白失去鲜红的色泽,所以对于不同肉品要用不同的含氧量。
CO2:高浓度的CO2可明显抑制腐败微生物的生长和降低pH,这种作用随浓度升高而增大,在气调保鲜中发挥抑菌作用的浓度在20%以上。
N2:N2是一种惰性气体,在气调保鲜中作为一种填充剂,可防止肉的氧化酸败、霉菌的生长和寄生虫害,对色泽没有影响。
实际生产中很少单独使用某一种气体,一般是混合使用,常用的混合气体比例见表3-4。
表3-4 肉品气调包装所用混合气体比例
气调保鲜的效果与肉的质量,贮藏条件(温度)等有关,一般气调贮藏要配合低温效果更好。
(六)真空包装
真空包装是指除去包装袋内的空气,使袋内的食品与外界隔绝,在真空状态下,好气性微生物的生长缓慢或受到抑制,从而减少了蛋白质的降解和脂肪的氧化酸败。真空包装技术广泛应用于各类食品保藏中,我国应用真空包装的肉类产品也日益增多,其作用主要有四个方面:一是抑制微生物生长,防二次污染;二是减缓脂肪氧化速度;三是减少产品失水,保持产品重量;四是使肉品整洁,提高竞争力。
真空包装有三种形式:第一种是分割的牛肉和猪肉块用收缩薄膜包装袋包装,然后抽真空并热封封口,再用热水使包装袋收缩;第二种方法是采用热成型真空包装机和高阻隔性塑料薄膜包装,单块牛肉或猪肉放入热成型的塑料盒内,然后加盖膜抽真空热封;第三种方法为真空贴体包装,这种方法在欧洲广泛应用。
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