肉牛屠宰過程中的減菌技術(shù)研究進(jìn)展

韓吉娜，張 佳，羅 欣，朱立賢，梁榮蓉，張一敏,*，楊振剛

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院，山東 榮成 264300；3.陽(yáng)信億利源清真肉類有限公司，山東 濱州 251800）

冷卻牛肉是指將屠宰后的肉牛胴體經(jīng)冷卻、成熟、分割，并在銷售前的整個(gè)過程中保持低溫而不凍結(jié)（0～4 ℃）的牛肉產(chǎn)品。在此溫度下，大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖會(huì)受到抑制，然而，肉牛在屠宰及加工過程中不可避免地會(huì)污染多種腐敗菌和致病菌，如果溫度控制不當(dāng)，微生物中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌假單胞菌（Pseudomonas）、腸桿菌（Enterobacteriaceae）、乳酸桿菌（lactic acid bacteria，LAB）及熱殺索絲菌（Brochothrix thermosphacta）等會(huì)迅速繁殖，不僅會(huì)使肉的感官特性如顏色、氣味、質(zhì)地等發(fā)生變化，縮短肉品的貨架期，還會(huì)對(duì)肉品安全造成威脅，同時(shí)也可能導(dǎo)致肉類工業(yè)重大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)報(bào)道，全球每年因腐敗變質(zhì)而造成消費(fèi)者拒絕購(gòu)買的肉類總量高達(dá)數(shù)百萬噸[1]。許多研究均表明，初始微生物數(shù)量越高，冷卻牛肉的腐敗速度越快，貨架期越短。

在國(guó)外，發(fā)達(dá)國(guó)家的肉牛產(chǎn)業(yè)中普遍采用乳酸噴淋以及過氧乙酸噴淋等技術(shù)降低屠宰過程中牛胴體的微生物污染，國(guó)內(nèi)的肉牛屠宰企業(yè)常用的僅有清水沖洗和修整等減菌措施，只有極少數(shù)的企業(yè)配有高壓清水沖洗、熱水巴氏殺菌噴淋、乳酸噴淋等設(shè)備，且各種措施的減菌效果也鮮有報(bào)道。因此，減菌技術(shù)是肉牛屠宰過程中亟需采取的關(guān)鍵技術(shù)，合理的減菌措施可以減少胴體的初始微生物數(shù)量，提高其安全性并延長(zhǎng)貨架期。本文綜述了肉牛胴體中微生物的污染來源及危害，并重點(diǎn)對(duì)近年來肉牛屠宰過程中應(yīng)用的物理減菌、化學(xué)減菌等方法的研究進(jìn)展做了概述，目的是為肉牛屠宰企業(yè)選取最合適的減菌措施以降低胴體的初始微生物數(shù)量，并為實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 微生物污染的來源及對(duì)牛肉貨架期的影響

健康動(dòng)物的肌肉組織基本上是無菌的，但是即使在最嚴(yán)格的操作條件下，胴體也會(huì)不可避免地被大腸桿菌等微生物污染[2]。冷鮮肉如果處理、加工、保存不當(dāng)，由于其充足的營(yíng)養(yǎng)成分、較高的水分活度和適宜的pH值[3]，就可能成為各種腐敗菌生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，并成為食源性致病菌的常見載體，導(dǎo)致彎曲桿菌（Campylobacter）、沙門氏菌（Salmonella）、大腸桿菌（Escherichia coli）、李斯特菌（Listeria）等微生物的生長(zhǎng)[4]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，活體動(dòng)物的皮毛及皮毛上的污染物、去皮用的刀具和剝皮操作工人的手、胃腸道的內(nèi)容物、分割時(shí)的工作接觸面是生鮮牛肉中微生物的主要污染源[5]，且每經(jīng)過一道屠宰工序，胴體的污染就會(huì)加?。蝗テすば蛲瓿珊?，整個(gè)胴體完全暴露在空氣中，此時(shí)胴體更容易被污染。在一些肉牛屠宰企業(yè)，胴體上的菌落總數(shù)污染量為2.7～4.0（lg（CFU/cm2）），大腸菌群的污染量為0.6～2.4（lg（MPN/cm2））[6]。如果不盡快采取減菌措施，那么微生物不僅可以黏附在胴體上形成生物膜，污染生產(chǎn)鏈，還可能導(dǎo)致交叉污染[7]。而腐敗微生物的生長(zhǎng)和繁殖是影響冷卻牛肉貨架期的重要因素。

隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，菌落總數(shù)不斷增加，腐敗的牛肉會(huì)逐漸產(chǎn)生一些肉眼可見的變化，如色澤的發(fā)暗或綠變、不良?xì)馕兜漠a(chǎn)生、表面黏液的產(chǎn)生等。引起這種現(xiàn)象的微生物主要有革蘭氏陰性菌（假單胞菌、不動(dòng)桿菌、嗜冷桿菌、氣單胞菌、腐敗希瓦氏菌及腸桿菌等）和革蘭氏陽(yáng)性菌（乳酸桿菌及熱殺索絲菌等）[8]。因此，初始菌落數(shù)的高低與冷卻牛肉的貨架期有著直接的關(guān)系。研究表明，－1.5 ℃條件下貯藏的牛肉，初始菌落數(shù)為4.1（lg（CFU/cm2））時(shí)，貨架期為28 d[9]；也有研究表明，在相同的包裝方式下，初始菌落數(shù)為2.3（lg（CFU/cm2））的牛肉，貨架期能達(dá)到126 d[10]。由此可見，初始菌落數(shù)越少，在合適的貯藏條件下，牛肉的貨架期越長(zhǎng)。

2 物理法減菌

物理法減菌是指采用物理的方法，如胴體修整與清水沖洗、熱水除菌、蒸汽殺菌等技術(shù)將微生物從胴體上除去或殺死的減菌手段，其中最常見、最基本的措施是清水沖洗。

2.1 胴體修整與清水沖洗

胴體修整是指將胴體劈半后，人工清除胴體表面的各種污物，修割掉胴體上有礙食品衛(wèi)生的組織器官，并對(duì)胴體進(jìn)行修削整形，使胴體具有完好商品形象的加工操作。一般使用具有一定壓力的溫?zé)崴疀_洗，將附著在胴體表面的毛、血、糞等污物沖洗干凈。有學(xué)者在牛胴體進(jìn)入冷卻間前對(duì)臀腿部位取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，不經(jīng)修整也不經(jīng)沖洗的胴體初始菌落總數(shù)為3.5（lg（CFU/cm2）），而經(jīng)修整后的胴體初始菌落數(shù)降低至0.5（lg（CFU/cm2））[11]。但胴體修整與清水沖洗這兩種方法都不能完全除去胴體上的病原菌，如大腸桿菌O157:H7、沙門氏菌和單增李斯特菌[12]。在北美地區(qū)，屠宰場(chǎng)通常會(huì)在剝皮后去內(nèi)臟前采用高壓清水或其他方式對(duì)胴體進(jìn)行沖洗減菌[13]，此時(shí)空氣中及其他污染來源的微生物還沒有完全牢固地附著在胴體上，減菌效果比較顯著。在國(guó)內(nèi)，目前還鮮有相關(guān)企業(yè)在剝皮后立即對(duì)胴體進(jìn)行噴淋的實(shí)例，大多數(shù)企業(yè)是在屠宰線的末端，即在胴體進(jìn)入冷卻間前采用清水噴淋。若想進(jìn)一步減少微生物，還需采用其他的除菌措施。

2.2 熱除菌

2.2.1 熱水除菌

熱水除菌是屠宰企業(yè)早期便采用的減菌措施，其通過對(duì)胴體或分割肉采用高于70 ℃的熱水噴淋或浸泡從而抑制或殺死微生物。熱水除菌的減菌效果受操作因素和產(chǎn)品本身因素的影響：其中操作因素包括水溫、壓力、流量、距離胴體表面的距離以及使用的時(shí)間和階段等；與產(chǎn)品本身相關(guān)的因素包括肌肉組織類型、初始微生物數(shù)量、微生物的附著能力以及生物膜形成的時(shí)間等[14]。有學(xué)者報(bào)道，74 ℃熱水噴淋5.5 s可使牛胴體的有氧平板計(jì)數(shù)和腸桿菌科細(xì)菌數(shù)量減少2.7（lg（CFU/cm2）），并將大腸桿菌O157:H7患病率降低81%[15]；85 ℃熱水噴淋15 s能夠分別使接種在新鮮牛肉表面上的大腸桿菌O157:H7和非O157降低3.2（lg（CFU/cm2））和4.2（lg（CFU/cm2））[16]。減少胴體微生物數(shù)量的主要因素是達(dá)到胴體表面時(shí)水的溫度而不是水的設(shè)定溫度。

2.2.2 蒸汽殺菌

蒸汽殺菌是熱水除菌的替代方法。使用蒸汽殺菌的主要優(yōu)點(diǎn)是100 ℃的蒸汽具有比同等溫度的水更大的熱容量，而且蒸汽分子小，能夠穿透和滅活表面空腔和毛囊中的細(xì)菌。研究發(fā)現(xiàn)，采用蒸汽處理，將牛肉的表面溫度提高到71 ℃，持續(xù)6 s，可以使大腸桿菌O157:H7和非O157、O26、O111以及沙門氏菌總數(shù)降低約3（lg（CFU/cm2））[17]。也有學(xué)者用130 ℃、172 kPa的蒸汽處理接種過沙門氏菌的冷卻牛胴體，但是并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的抑菌效果，這可能是因?yàn)榧?xì)菌在冷卻過程中吸附在肉表面形成了生物膜以及蒸汽處理時(shí)間太短殺菌不徹底所致[18]。胴體表面比較粗糙，存在很多小孔，一般的物質(zhì)短時(shí)間處理時(shí)無法深入小孔內(nèi)部，很難殺死深層的細(xì)菌。

還有一種蒸汽殺菌的方式是蒸汽除斑。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的食品安全檢驗(yàn)局（Food Safety and Inspection Service，F(xiàn)SIS）批準(zhǔn)蒸汽除斑作為刀剔法的替代技術(shù)，以去除明顯可見的糞便和污染物，該法廣泛用于牛肉加工業(yè)。蒸汽除斑的設(shè)備是一個(gè)手持式裝置，由帶有熱噴嘴的吸塵器組成，將88～94 ℃的熱水或蒸汽輸送到胴體表面殺死細(xì)菌，同時(shí)用吸塵器除去該區(qū)域的污物[19]。蒸汽除斑可以在加工過程的多個(gè)階段應(yīng)用，適用于嚴(yán)重污染的胴體的特定區(qū)域，并對(duì)可見污染物進(jìn)行斑點(diǎn)式處理（斑點(diǎn)直徑＜2.5 cm）。

熱水沖洗與蒸汽殺菌對(duì)不規(guī)則胴體或者分割肉都能起到有效的殺菌作用。在商業(yè)條件下采用熱處理除菌時(shí)，根據(jù)處理時(shí)間和溫度的不同，熱水和蒸汽處理可能會(huì)導(dǎo)致胴體表面產(chǎn)生變色現(xiàn)象，但冷卻幾小時(shí)后變色通常不明顯[20]。美國(guó)一些牛肉加工廠中會(huì)使用蒸汽處理進(jìn)行最終的胴體減菌，消費(fèi)者也能夠接受一定程度的表面熱變性[17]。在國(guó)內(nèi)工廠實(shí)際生產(chǎn)中，在整個(gè)屠宰過程中始終保持輸送水溫在70 ℃以上對(duì)普通企業(yè)來說還是比較困難的，水溫太高不僅會(huì)對(duì)肉的色澤造成不利影響，還會(huì)增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本。因此，未來可以在降低水溫、增加水壓方面開展一些具體的研究工作。

由于熱處理有時(shí)會(huì)引起牛肉的物理和化學(xué)變化，有些情況下會(huì)采用非熱除菌法替代熱除菌法，使用很少的熱量來減少微生物污染，同時(shí)最大限度地減少牛肉品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)的損失。如采用紫外線殺菌、低溫等離子技術(shù)作為減菌措施應(yīng)用于肉類工業(yè)。

2.3 紫外線殺菌

紫外線照射通常用于實(shí)驗(yàn)室凈化地面、空氣和水。紫外線是一種電磁波，波長(zhǎng)位于可見光范圍外，殺菌時(shí)的有效波長(zhǎng)為253.7 nm，在波長(zhǎng)為180 nm時(shí)會(huì)產(chǎn)生臭氧，能夠提高殺菌效果。紫外線會(huì)在微生物DNA中形成永久交聯(lián)，阻礙細(xì)胞的正常功能。紫外線殺菌技術(shù)由于其低成本和有效性逐漸受到了牛肉加工業(yè)的關(guān)注，其可作為干法成熟肉品的減菌措施[21]。

紫外線殺菌是一種非熱加工技術(shù)，可以處理表面不均勻的區(qū)域，不會(huì)在產(chǎn)品上留下任何物理?yè)p害和化學(xué)殘留物[22]，然而如果施用時(shí)間過長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致肌紅蛋白氧化，從而影響牛肉的顏色。大多數(shù)研究使用低強(qiáng)度紫外線照射9 min以上，但是如果使用高強(qiáng)度紫外線，照射時(shí)間可能會(huì)短于10 s[23]。紫外線照射75 s可導(dǎo)致大腸桿菌O157:H7和6 種非O157數(shù)量減少約1.0（lg（CFU/cm2）），而用紫外線-臭氧組合處理75 s可導(dǎo)致接種在新鮮牛肉上的病原體在單獨(dú)使用紫外線照射的基礎(chǔ)上減少0.2（lg（CFU/cm2））[24]。

有學(xué)者認(rèn)為輻射對(duì)健康是有害的，但食物殺菌所需的劑量很小，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過低劑量輻射處理的肉及其制品不會(huì)被放射性污染，對(duì)人體無害，還能最大限度地保持肉品的營(yíng)養(yǎng)成分，延長(zhǎng)肉類及其制品的貨架期[25]。

2.4 低溫等離子體技術(shù)殺菌

等離子體是一種輻射物質(zhì)，它是一種完全或部分電離的非平衡態(tài)氣體，由離子、電子和不帶電荷的粒子（原子、分子等）以及自由基組成。生成低溫等離子體技術(shù)最常用的方法是在大氣壓下的中性氣體中施加電場(chǎng)，包括介質(zhì)阻擋放電、大氣壓等離子體射流、高壓脈沖放電、微波放電等[26]。有學(xué)者認(rèn)為低溫等離子體滅菌的機(jī)理是：在空氣中操作的低溫等離子體會(huì)產(chǎn)生大量的活性物質(zhì)，包括羥自由基、過氧化氫、單線態(tài)氧、超氧陰離子、臭氧、一氧化氮、亞硝酸鹽、過亞硝酸鹽等[27]，這些活性氧和活性氮可通過攻擊細(xì)胞膜、DNA、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞成分而引起細(xì)胞損傷，破壞正常代謝功能并導(dǎo)致細(xì)胞死亡[28]。由血漿產(chǎn)生的帶電粒子可積聚在細(xì)菌表面并誘導(dǎo)外膜破裂，從而導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞失活。

低溫等離子體技術(shù)可以殺滅豬、牛、家禽及其制品中最普遍和最嚴(yán)重的致病菌，如鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌O157:H7[29]、李斯特菌、空腸彎曲桿菌和腸炎沙門氏菌[30]；還可以誘導(dǎo)細(xì)菌生物膜的失活，并可能在減弱致病菌毒力中發(fā)揮重要作用。有學(xué)者在牛肉干表面接種李斯特菌后用等離子體處理，發(fā)現(xiàn)隨著等離子體激發(fā)功率增加和時(shí)間延長(zhǎng)，菌落總數(shù)能夠降低1.6（lg（CFU/cm2））[31]。

低溫等離子體技術(shù)是一種新興的殺菌技術(shù)，能有效殺死肉類及相關(guān)產(chǎn)品中的病原微生物，合理使用不會(huì)導(dǎo)致鮮肉明顯升溫，且不會(huì)影響感官特性[32]。如不合理使用低溫等離子體技術(shù)可能會(huì)使肉的a*值降低、pH值降低、脂質(zhì)氧化速率加快，有些氧化產(chǎn)物如烷烴、烯烴、醛和酮類還會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的氣味，影響肉制品的感官特性[33]。

目前工作中使用的等離子體設(shè)備主要是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，能夠處理的樣品有限，在肉類加工廠實(shí)際應(yīng)用中需要從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模擴(kuò)大到商業(yè)規(guī)模，這也是食品行業(yè)的一個(gè)挑戰(zhàn)。等離子體技術(shù)具有成本低、設(shè)備操作簡(jiǎn)單、不會(huì)使肉升溫等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效替代傳統(tǒng)熱處理方法來控制肉制品微生物污染的方法。通過設(shè)置和優(yōu)化合理的低溫等離子體殺菌工藝，其將在食品工業(yè)中發(fā)揮重要作用。

3 化學(xué)法減菌

3.1 有機(jī)酸噴淋減菌

有機(jī)酸噴淋一般是指在肉牛屠宰線的末端，胴體的二分體進(jìn)入冷卻間之前，向二分體噴灑一定濃度的酸溶液，使其均勻覆蓋整個(gè)二分體，從而在冷卻成熟過程中發(fā)揮殺菌或抑菌作用的減菌措施[34]。有機(jī)酸的作用機(jī)理主要是酸以未解離的形式自由擴(kuò)散穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部并在胞內(nèi)解離，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)酸化以及游離酸陰離子的積累，進(jìn)而達(dá)到抑菌效果[35]。其中酸溶液的濃度、溫度、體積、目標(biāo)微生物的類型以及胴體表面的溫度、濕度、冷卻過程中表面的脂肪都可能影響有機(jī)酸減菌的效果。乳酸是最常用的有機(jī)酸，其是動(dòng)物屠宰后糖酵解過程中產(chǎn)生的天然化合物，且已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）認(rèn)定為用于肉類產(chǎn)品的安全物質(zhì)[36]；因此不會(huì)對(duì)胴體及消費(fèi)者安全產(chǎn)生不利影響。

乳酸、乙酸和檸檬酸是許多國(guó)家（如美國(guó)和加拿大等）屠宰過程中廣泛應(yīng)用于胴體的有機(jī)酸。早在1996年，美國(guó)FSIS就推薦屠宰場(chǎng)使用體積分?jǐn)?shù)為1.5%～2.5%的乳酸、乙酸、檸檬酸等有機(jī)酸對(duì)胴體進(jìn)行噴淋減菌。有學(xué)者將冷卻肉在實(shí)驗(yàn)室接種幾種細(xì)菌病原體（包括大腸桿菌），然后用有機(jī)酸處理，結(jié)果顯示乳酸減菌效果最優(yōu)，其次是醋酸，檸檬酸效果最差[37]。2013年，歐盟也允許使用體積分?jǐn)?shù)為2%～5%的乳酸溶液對(duì)牛肉進(jìn)行去污處理。Gill等用2%（體積分?jǐn)?shù)，下同）乳酸對(duì)去臟前的牛胴體進(jìn)行乳酸噴淋，發(fā)現(xiàn)沒有明顯減少微生物的數(shù)量[38]，這可能歸因于乳酸溶液沒有均勻覆蓋于胴體的表面；或者是酸溶液被殘留在胴體表面的水稀釋導(dǎo)致溶液濃度降低，殺菌效果減弱。而有研究報(bào)道4%乳酸減菌效果良好，能使細(xì)菌的減少量大于1.5（lg（CFU/cm2））[39]。King等報(bào)道，對(duì)接種后的牛胴體噴灑2%乳酸能使大腸桿菌I型（E. coli type I）、大腸菌群（C o l i f o r m s）、大腸桿菌O 1 5 7:H 7（E. coli O157:H7）和鼠傷寒沙門氏菌（S. typhimurium）分別減少1.9、3.0、2.7（l g（C F U/c m2））和2.8（lg（CFU/cm2）），且在冷卻過程中也具有抑制作用[40]。有學(xué)者對(duì)接種的牛肉采用9 種有機(jī)酸處理，結(jié)果顯示30 g/L辛酸是最有效的抗菌劑[41]；也有學(xué)者對(duì)牛胴體實(shí)施了9 種減菌措施（包括乳酸、乙酸、檸檬酸、過氧乙酸等）后發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化噴淋2%乳酸以及在55 ℃下噴淋3%的乳酸是最有效的減菌措施，能夠有效地減少菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)量[42]。

應(yīng)用3%與5%的乳酸浸泡新鮮的牛肉均可以顯著降低菌落總數(shù)，5%乳酸能夠降低沙門氏菌的量為1.3（lg（CFU/cm2）），減菌效果優(yōu)于3%乳酸，而3%乳酸處理后不會(huì)對(duì)牛肉的色澤產(chǎn)生不利影響[43]。3%乳酸噴淋在降低菌落總數(shù)與大腸菌群方面效果要優(yōu)于3%乙酸，在屠宰前和屠宰后分別用3%乳酸噴淋牛胴體可以有效地減少胴體間的交叉污染，且不會(huì)影響肉色、pH值、保水性等品質(zhì)指標(biāo)[44]。乳酸比乙酸的減菌效果更好，可能是由于相同濃度下乳酸pH值（2.03）低于乙酸（pH 2.84），而較低的pH值有較高的抗菌效力。也有研究對(duì)牛肉分別噴灑2%、3%、4%及5%乳酸，細(xì)菌減少量為0.57～0.95（lg（CFU/cm2）），用5%乳酸處理后的牛肉a*值最低，感官品質(zhì)最差，而4%乳酸不僅可以減少微生物數(shù)量，還能增強(qiáng)感官品質(zhì)、延長(zhǎng)保質(zhì)期[45]。

還有學(xué)者考慮了溫度對(duì)噴淋效果的影響，有研究發(fā)現(xiàn)，乳酸在55 ℃條件下噴灑30 s，每個(gè)胴體噴淋量為0.5 L時(shí)減菌效果最好[46]。Youssef等用5%乳酸處理牛肉，結(jié)果表明，噴淋量為0.1 mL/cm2時(shí)減菌效果最好[47]。也有學(xué)者稱，乳酸在50～55 ℃時(shí)最有效[48]。同時(shí)Signorini等的研究結(jié)果表明，當(dāng)使用2%乳酸噴淋胴體，每個(gè)胴體噴淋量為2～3 L時(shí)，減菌效果最好，乳酸在較高溫度（超過55 ℃）下使用時(shí)，其減菌效果可能會(huì)更好[42]。然而，隨著溫度升高，有機(jī)酸對(duì)加工設(shè)備的腐蝕作用增加，還可能引起肉色和感官的變化以及耐酸病原體的產(chǎn)生[17]。據(jù)報(bào)道，有機(jī)酸可能會(huì)降低肉的亮度和紅度，這歸因于其降低了肌肉pH值而引起肌紅蛋白氧化[49]。由于肉色是影響消費(fèi)者購(gòu)買牛肉的關(guān)鍵性因素，因此當(dāng)使用較高濃度的有機(jī)酸時(shí)，變色仍然是要考慮的主要問題。

綜上所述，并不是濃度越高有機(jī)酸減菌效果越好，根據(jù)表1可知，從既能降低經(jīng)濟(jì)成本又不影響感官指標(biāo)兩個(gè)方面考慮，企業(yè)可以選擇2%～4%乳酸對(duì)牛胴體進(jìn)行噴淋，噴淋的量視酸溶液溫度及牛胴體大小而定。

表1 不同有機(jī)酸對(duì)牛胴體及牛肉表面的減菌效果Table 1 Effects of different organic acids on bacterial decontamination on beef carcasses and chilled beef

3.2 過氧乙酸噴淋減菌

過氧乙酸為無色液體，別名為過乙酸、過醋酸，是一種強(qiáng)氧化劑，可在較低濃度下起殺菌作用[54]。美國(guó)、澳大利亞、加拿大、日本均已批準(zhǔn)過氧乙酸應(yīng)用于牛胴體，但在歐盟其未通過批準(zhǔn)。

過氧乙酸的抑菌機(jī)理主要是通過氧化和破壞細(xì)胞膜層、產(chǎn)生自由基、損傷DNA、抑制酶的活性及能量產(chǎn)生途徑、中斷蛋白質(zhì)的合成最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡[54]。其對(duì)細(xì)菌、真菌以及病毒等均有殺菌作用，分解后生成的乙酸、水和氧氣安全無毒、綠色環(huán)保[55]。因此經(jīng)合理使用范圍內(nèi)的過氧乙酸殺菌后，即使不經(jīng)沖洗也不會(huì)有殘留的毒素物質(zhì)，但它的腐蝕性是殺菌過程中不容忽視的問題。

據(jù)報(bào)道，體積分?jǐn)?shù)為0.005%～0.05%的過氧乙酸殺死細(xì)菌只要1 min；體積分?jǐn)?shù)為0.1%的過氧乙酸殺死空氣中的大腸桿菌只需要0.4 s[56]。表2列出了近期研究中常用到的過氧乙酸的質(zhì)量濃度及效果，King等對(duì)牛胴體表面進(jìn)行接種發(fā)現(xiàn)，對(duì)冷卻后的胴體分別用200、600 mg/L的過氧乙酸處理時(shí)，在降低大腸桿菌O157:H7和鼠傷寒沙門氏菌方面沒有任何效果，1 000 mg/L的過氧乙酸降低二者的量分別為1.7（lg（CFU/cm2））和1.3（lg（CFU/cm2））；不同溫度的過氧乙酸對(duì)大腸桿菌O157:H7和鼠傷寒沙門氏菌沒有顯著性抑制效果，而將過氧乙酸（200 mg/L、43 ℃）施加到熱胴體表面時(shí)會(huì)導(dǎo)致大腸桿菌O157:H7和鼠傷寒沙門氏菌均降低0.7（lg（CFU/cm2））[40]。也有研究表明用180～200 mg/L的過氧乙酸處理牛胴體將導(dǎo)致大腸桿菌O157:H7降低2～3（lg（CFU/cm2））[57]。過氧乙酸處理可能會(huì)影響真空包裝冷卻肉的微生物類型，有學(xué)者在研究過氧乙酸處理真空包裝牛肉微生物菌群多樣性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過氧乙酸與未經(jīng)過氧乙酸處理的牛肉在1.5 ℃條件下均可保存18 周，經(jīng)過氧乙酸處理后第6～18周內(nèi)腸桿菌科對(duì)乳酸菌的比例呈上升趨勢(shì)，但與未處理的對(duì)照組相比，腸桿菌科的數(shù)量明顯減少[10]。目前，美國(guó)肉類工業(yè)中過氧乙酸的最大允許質(zhì)量濃度為400 mg/L，通常用于清洗、沖洗、冷卻或其他方式處理新鮮牛肉胴體的質(zhì)量濃度為200 mg/L[17]。

表2 過氧乙酸對(duì)牛胴體及牛肉表面的減菌效果Table 2 Effects of peroxyacetic acid on bacterial decontamination on beef carcasses and chilled beef

3.3 亞氯酸鈉減菌

酸化亞氯酸鈉是美國(guó)FDA批準(zhǔn)的用于家禽、海鮮和肉類處理和凈化的抗菌劑，其使用質(zhì)量濃度范圍在500～1 200 mg/L之間[17]。有學(xué)者認(rèn)為亞氯酸鈉的抗微生物活性歸因于亞氯酸的氧化作用，亞氯酸在酸性條件下，如與檸檬酸或磷酸混合后，將亞氯酸根離子轉(zhuǎn)化成其酸形式從而抑制微生物生長(zhǎng)。它的減菌效果與活化的方法（酸的類型）、施用方式（噴霧/浸漬）以及與畜體或肉制品的接觸時(shí)間有關(guān)。研究表明，用檸檬酸酸化的亞氯酸鈉噴淋牛胴體，可以使沙門氏菌和大腸桿菌O157:H7減少1.9～2.3（lg（CFU/cm2））[58]。Gill等用酸化的0.16%亞氯酸鈉溶液對(duì)牛胴體胸部處理，結(jié)果顯示對(duì)肉毒桿菌、大腸桿菌和大腸菌群的數(shù)量影響不大，對(duì)需氧菌的減少量小于0.5（lg（CFU/cm2））[39]。也有學(xué)者用500 mg/L和1 200 mg/L酸化的亞氯酸鈉（pH 2.43）對(duì)接種過的牛肉表面進(jìn)行噴淋，結(jié)果顯示500 mg/L亞氯酸鈉能夠減少菌落總數(shù)和腐敗菌的數(shù)量分別是3.72（lg（CFU/cm2））和2.72～3.71（lg（CFU/cm2）），1 200 mg/L亞氯酸鈉能夠減少菌落總數(shù)和腐敗菌的數(shù)量分別為3.40（lg（CFU/cm2））和2.33～3.59（lg（CFU/cm2））[59]。

3.4 其他方法

3.4.1 次溴酸減菌

次溴酸也是一種有效的抗菌劑，在加工過程中允許使用100 mg/L次溴酸作為冷卻水中的抗菌劑[60]。對(duì)于牛肉工業(yè)來說，次溴酸的允許使用質(zhì)量濃度可以達(dá)到900 mg/L，但最常用的是300 mg/L，主要用于胴體的去污。次溴酸可使新鮮牛肉的好氧菌和腸桿菌科數(shù)量減少2.8～3.6（lg（CFU/cm2）），將大腸桿菌O157:H7數(shù)量減少1.6～2.1（lg（CFU/cm2）），沙門氏菌數(shù)量減少0.7～2.3（lg（CFU/cm2））[61]。

3.4.2 臭氧減菌

臭氧是一種水溶性氣體，是強(qiáng)效的氧化劑。它通過攻擊和氧化細(xì)胞壁和細(xì)胞膜來破壞微生物。臭氧非常不穩(wěn)定，在接觸空氣和水時(shí)會(huì)迅速分解形成氧氣，因此臭氧水溶液必須現(xiàn)用現(xiàn)配。Reagan等用2.3 mg/kg的臭氧處理牛胴體，結(jié)果使菌落總數(shù)減少1.3（lg（CFU/cm2））[12]。

3.4.3 電解氧化水減菌

近年來，電解氧化水作為食品工業(yè)中使用的消毒劑而受到關(guān)注。電解氧化水是使電流通過稀鹽水溶液而產(chǎn)生的，反應(yīng)產(chǎn)物一種是氫氧化鈉，另一種是次氯酸，它的pH值較低，含有活性氯，并且具有與臭氧相似的強(qiáng)氧化還原電位。有學(xué)者報(bào)道，電解氧化水能夠減少牛皮上好氧菌的數(shù)量為3.5（lg（CFU/cm2）），減少腸桿菌科數(shù)量為0.9（lg（CFU/cm2）），同時(shí)將大腸桿菌O157:H7的患病率從82%降低到35%[62]。近期研究結(jié)果表明，由電解氧化水導(dǎo)致的微生物數(shù)量的減少通常與電解水中游離氯含量的增加有關(guān)，其中大腸桿菌O157:H7比非O157抵抗力更強(qiáng)一些[63]。

3.4.4 復(fù)合法減菌

牛肉胴體表面的不均勻性為病原體提供了許多可以生存的場(chǎng)所，沒有任何一項(xiàng)減菌技術(shù)能將微生物全部殺死。許多研究表明，在整個(gè)屠宰加工過程中使用不同減菌措施的組合比使用單一的減菌措施更能減少微生物的數(shù)量，使用兩種或多種減菌技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，或者是相加效應(yīng)，且胴體的初始菌落數(shù)越高，復(fù)合減菌效果越明顯。有學(xué)者對(duì)胴體外表首先用40 ℃熱水噴淋，可使細(xì)菌含量降低約5%，再用3%醋酸處理，則細(xì)菌數(shù)量可降低96.8%[64]。還有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用15%乙酸和0.5%氯化烷基吡啶處理牛胴體表面，沙門氏菌總數(shù)降低了1.9 8（l g（C F U/c m2）），細(xì)菌總數(shù)降低了1.76（lg（CFU/cm2））[65]。清水與2%乙酸復(fù)合噴淋，使得好氧菌、大腸桿菌與大腸桿菌O157:H7數(shù)目減少到1.9～5.1（lg（CFU/cm2））[66]。紫外線殺菌技術(shù)與噬菌體殺菌技術(shù)聯(lián)合使用，可使碎牛肉中的沙門氏菌數(shù)量降低99%[67]。

用于去除牛胴體污染的化學(xué)成分包括各種物質(zhì)，除上述物質(zhì)外，還有次氯酸鈉、磷酸鈉、二氧化氯等。它們的殺菌機(jī)理主要基于細(xì)胞膜、其他細(xì)胞成分和細(xì)胞生理過程的破壞。評(píng)價(jià)其在肉牛屠宰和加工過程中的適用性時(shí)，還必須考慮到這些化學(xué)品的穩(wěn)定性及腐蝕性、濃縮的物質(zhì)是否會(huì)構(gòu)成健康危害或生態(tài)危害等。

4 結(jié) 語

本文綜述了肉牛屠宰加工過程中所采用的部分減菌技術(shù)，除此之外，還有化學(xué)脫毛、高壓清水沖洗、超聲波處理、次氯酸鈉減菌、二氧化氯減菌、噬菌體減菌等減菌措施。清水沖洗與有機(jī)酸噴淋仍是國(guó)內(nèi)企業(yè)主要采用的減菌措施；相同濃度的有機(jī)酸噴淋處理中，乳酸噴淋是減少胴體微生物數(shù)量的最有效措施，而過氧乙酸噴淋因其比有機(jī)酸低的價(jià)格也受到了國(guó)外許多屠宰企業(yè)的青睞。在國(guó)內(nèi)，過氧乙酸噴淋也將會(huì)是肉牛屠宰企業(yè)所采取的減菌措施之一。

盡管噴淋及其他減菌措施可以有效地減少胴體的初始菌落數(shù)，但微生物的數(shù)量也會(huì)受到后續(xù)分割、包裝、貯藏、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)的影響。只有在各個(gè)環(huán)節(jié)中都采取相應(yīng)的減菌措施，尤其是控制冷卻肉的初始微生物數(shù)量，才能更有效地保證肉制品的安全。未來的科研領(lǐng)域應(yīng)明確微生物的生長(zhǎng)機(jī)制及影響其生長(zhǎng)的因素。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要有嚴(yán)格的衛(wèi)生管理和規(guī)范的生產(chǎn)操作，嚴(yán)格控制肉品的微生物污染；企業(yè)在屠宰加工過程中應(yīng)根據(jù)不同的殺菌對(duì)象采取不同的殺菌措施，不論采用何種方法，均不應(yīng)產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)影響操作人員及消費(fèi)者的健康，不應(yīng)對(duì)肉品后續(xù)加工產(chǎn)生不利影響，還應(yīng)考慮到潛在環(huán)境污染問題。同時(shí)應(yīng)盡量減少運(yùn)營(yíng)成本，避免肉品理化性質(zhì)和感官指標(biāo)的變化，影響消費(fèi)者對(duì)肉品的接受程度。