柵欄技術(shù)在食品貯藏與保鮮中的應(yīng)用

◎ 焦 捷

（青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 海東 810700）

1 概述

食品柵欄技術(shù)的概念，最開始由德國(guó)學(xué)者Leistner在1978年提出，并在后續(xù)發(fā)展成柵欄技術(shù)。該理論的作用機(jī)理是通過(guò)利用抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的不同條件及其交互作用，控制食品加工和貯藏過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而保證食品的安全性，延長(zhǎng)食品貨架期[1]。

2 柵欄因子和柵欄效應(yīng)

柵欄技術(shù)在食品加工與貯藏中的應(yīng)用，主要是通過(guò)控制多種工藝手段，提升產(chǎn)品品質(zhì)和貯藏性能，而多個(gè)控制點(diǎn)又稱之為柵欄因子[2]。因此，要想正確應(yīng)用柵欄技術(shù)，選擇合適的柵欄因子是十分重要的。一般常見的柵欄因子有高溫處理（F）、降低水分活性（Aw）、降低氧化還原電位（Eh）、防腐劑（Pres）、調(diào)節(jié)酸度（pH 值）、低溫冷藏（t）、競(jìng)爭(zhēng)性菌群及輻照等。但是，如果柵欄技術(shù)只靠單個(gè)柵欄因子優(yōu)化，無(wú)法達(dá)到最優(yōu)的保藏效果，因此，通常利用不同柵欄因子之間的交互作用，其效果優(yōu)于多個(gè)柵欄因子的簡(jiǎn)單疊加，這就是柵欄效應(yīng)。

柵欄效應(yīng)主要通過(guò)產(chǎn)品內(nèi)不同的保質(zhì)、抑菌和防腐柵欄因子的相互作用，達(dá)到食品良好的保鮮貯藏效果。在食品的加工貯藏過(guò)程中，如果食品的柵欄強(qiáng)度太低，或是數(shù)量太少，有害微生物就能夠順利越過(guò)柵欄，食品則很快腐敗變質(zhì)。因此，利用柵欄效應(yīng)是食品保藏的重要方法。由于各個(gè)不同的柵欄因子通過(guò)交互具有協(xié)同作用，這也叫做柵欄效應(yīng)的“魔方式控制模式”，通過(guò)這種“魔方式控制模式”的協(xié)同作用，就能夠?qū)κ称芳庸ず捅２剡M(jìn)行提前預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)，從而得出最優(yōu)的柵欄因子組合。

3 柵欄技術(shù)的應(yīng)用

3.1 肉制品中的應(yīng)用

鄭琳[3]等人發(fā)現(xiàn)柵欄技術(shù)能夠通過(guò)加工要求而改善、增進(jìn)腸類制品加工工藝，進(jìn)而設(shè)計(jì)并開發(fā)出新型產(chǎn)品。通過(guò)增強(qiáng)柵欄因子的強(qiáng)度，如添加防腐劑、低溫處理、真空包裝等，開發(fā)并生產(chǎn)出顏色鮮艷、鹽分低的新產(chǎn)品。同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，腸類制品隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，腸體顏色容易發(fā)生改變。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，其研究了氧氣、溫度、水分活度、pH 值、微生物等柵欄因子對(duì)香腸保藏時(shí)間的影響。在此基礎(chǔ)上，要志宏[4]等人發(fā)現(xiàn)，利用柵欄技術(shù)對(duì)肉品進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，能有效預(yù)測(cè)肉品微生物生存情況，從而判斷肉品貯藏性[5]。

3.2 在水產(chǎn)品中的應(yīng)用

胡慶蘭[6]等人利用單因素試驗(yàn)，以篩選得到3 個(gè)柵欄因子為因素，分別為食鹽、檸檬酸及殺菌溫度，以感官綜合評(píng)分和菌落總數(shù)為響應(yīng)值，對(duì)影響帶魚制品加工條件的3 個(gè)柵欄因子進(jìn)行響應(yīng)面分析，從而對(duì)加工條件進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)模型及響應(yīng)面分析，確定較優(yōu)的柵欄因子組合條件為：檸檬酸 0.15%、食鹽 2.5%、殺菌溫度 80 ℃；將采用最優(yōu)柵欄組合（檸檬酸 0.15%、食鹽 2.5%、殺菌溫度 80 ℃；Nisin 0.03%和0.9 MPa抽真空包裝）制成的產(chǎn)品進(jìn)行貯藏試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)最佳柵欄因子組合處理的帶魚制品，比未經(jīng)處理普通帶魚制品的保鮮期（4 ℃，7～10 d）延長(zhǎng)約20 d，產(chǎn)品能夠在4 ℃貯藏1 個(gè)月。魏涯[7]等人篩選出食鹽、糖、酒等因素為柵欄因子，得到較優(yōu)柵欄因子組合為采用食鹽 60 g·L-1，糖20 g·L-1，酒1. 5% ，在4 ℃ 腌制4 h，在（30±2） ℃熱泵干燥機(jī)中烘12 h，控制產(chǎn)品水分活度為0. 88，采用最優(yōu)柵欄組合制成的淡腌半干鱸魚產(chǎn)品，口感良好，風(fēng)味獨(dú)特，其中揮發(fā)性物質(zhì)、氨基酸和不飽和脂肪酸含量均有所增加。進(jìn)行貯藏試驗(yàn)證明，在最優(yōu)柵欄因子加工得到的產(chǎn)品真空包裝后于0～4 ℃放置24 h，然后采用 85～90 ℃殺菌處理30 min，淡腌半干鱸魚產(chǎn)品微生物數(shù)量明顯降低，且產(chǎn)品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值能夠很好保持，在4 ℃冰箱可貯藏2 個(gè)月以上。

3.3 果蔬及其制品中的應(yīng)用

陳晨[8]等人對(duì)溫度(高溫殺菌、低溫抑菌)、pH值(調(diào)節(jié)酸堿度)、氧化還原電勢(shì)(降低氧化還原值)、添加抗菌劑、物理殺菌處理等柵欄因子進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)通過(guò)設(shè)定不同的柵欄因子強(qiáng)度針對(duì)不同的鮮切果蔬，能夠起到延長(zhǎng)果蔬保藏期、抑制微生物生長(zhǎng)和繁殖的作用，從而提升鮮切果蔬產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。Viacheslav Liato 等人[9]通過(guò)將電激活和柵欄技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)豌豆和玉米罐頭中的維生素、質(zhì)地、顏色進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)使用此方法使豌豆及玉米罐頭品質(zhì)有了較大的提升，微生物數(shù)量也隨之減少，比其他常規(guī)殺菌儲(chǔ)藏方法更有效。García-GarcíaR.等人[10]將脈沖電場(chǎng)技術(shù)與柵欄技術(shù)相結(jié)合，以pH 值、防腐劑為柵欄因子，pH 值減少和脈沖電場(chǎng)在13～15 ls / 25～50 Hz 下的組合作用于V 品種，并且將脈沖電場(chǎng)在11 ls / 50 Hz，13～15 ls / 25～50 Hz 條件下作用于RV 品種，發(fā)現(xiàn)微生物數(shù)量大量減少，得出結(jié)論使用脈沖電場(chǎng)（PEF）結(jié)合其他因素的跨欄技術(shù)足以在21 d/ 25 ℃期間使刺梨飲料保持穩(wěn)定。

3.4 其他制品中的應(yīng)用

馬榮琨等人[11]發(fā)現(xiàn)，水分活度、天然保鮮劑、殺菌條件及包裝材料等柵欄因子對(duì)鮮腐竹的保鮮效果影響較為明顯。各因子的最優(yōu)組合為納他霉素添加量為0.025%，鮮腐竹的水分活度為0.75，采用PET 復(fù)合材料，并經(jīng)過(guò)微波殺菌和真空包裝處理，在37 ℃鮮腐竹可保存14 d，常溫25 ℃下其貨架期可達(dá)46～52 d。呂銀德等人[12]通過(guò)對(duì)面包的水分活度、復(fù)配防腐劑和復(fù)合充氣包裝3 個(gè)柵欄因子進(jìn)行研究，確定了面包較理想的柵欄因子組合條件為：水分活度（甘油 2%、山梨糖醇 4%）、脫氫乙酸鈉與丙酸鈣復(fù)配比例 2 ∶3、二氧化碳與氮?dú)獾某錃獗壤?∶2。進(jìn)行貯藏試驗(yàn)證明，最優(yōu)柵欄因子加工的面包，貯存時(shí)間最長(zhǎng)為61 d。劉學(xué)彬等人[13]篩選出核桃含水率、光照情況、充氣情況、破損程度等柵欄因子。其中，對(duì)核桃酸價(jià)、過(guò)氧化值影響較大的是核桃的貯藏溫度、破碎程度以及光照時(shí)間；在長(zhǎng)時(shí)間貯藏過(guò)程中，充氣情況、含水率的影響比較明顯。李福后等人[14]以利用單因素試驗(yàn)，篩選到溫度、防褐變?cè)噭b方式和成熟度4 個(gè)柵欄因子，以保藏時(shí)間為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)來(lái)篩選草菇最佳保藏條件，發(fā)現(xiàn)采用13 ℃貯溫、八成成熟度、不同包裝方式和保鮮劑相結(jié)合的方法，草菇可保鮮貯藏至少9 d。

4 展望

目前，柵欄技術(shù)在很多國(guó)家都得到了廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)可以通過(guò)柵欄因子的選擇和控制，使食品在1 個(gè)參數(shù)下保持到最佳狀態(tài)，獲得對(duì)微生物的最大殺傷力?，F(xiàn)在食品工業(yè)中對(duì)柵欄技術(shù)的應(yīng)用，通常是將柵欄技術(shù)與其他新型食品加工或殺菌技術(shù)相結(jié)合，例如，控釋抗菌包裝技術(shù)、脈沖電場(chǎng)技術(shù)、電激活技術(shù)等，能夠達(dá)到更為良好的殺菌保鮮效果[15]。柵欄技術(shù)是一門融傳統(tǒng)方法和新技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，但目前只局限于分析特定產(chǎn)品，要想實(shí)際主動(dòng)運(yùn)用，就需要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)以及現(xiàn)代化的加工和管理技術(shù)與實(shí)施設(shè)備為支持。因此，企業(yè)在應(yīng)用柵欄技術(shù)時(shí)，可以引入HACCP 體系，將HACCP 體系與柵欄技術(shù)相結(jié)合，不僅能大幅降低企業(yè)管理成本，有效發(fā)揮監(jiān)管作用，而且能夠在選擇柵欄因子時(shí)有據(jù)可依，從而預(yù)防、降低、消除對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成的不利影響[16]。

柵欄技術(shù)作為食品加工與保藏的重要手段，相信隨著我國(guó)食品工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)柵欄技術(shù)的研究會(huì)更加廣泛和深入，為今后食品保藏提供扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，并在傳統(tǒng)食品質(zhì)量提高、技術(shù)現(xiàn)代化提升、產(chǎn)品市場(chǎng)化發(fā)展研發(fā)上，凸顯其廣闊的應(yīng)用前景。