冰溫技術在動物性食品生產中的應用

徐曉霞，張懷珠，馮曉群，王炳文

(1甘肅農業大學食品科學與工程學院，蘭州 730070;2 甘肅農業職業技術學院，蘭州 730020)

動物性食品包括畜禽肉、蛋類、水產品、乳及其制品等，含有豐富的營養，主要為人體提供蛋白質、脂肪、礦物質、維生素A 族和B 族等。由于動物性食品蛋白質和水分含量較高、酶代謝旺盛，在貯藏、運輸、銷售過程中很容易發生腐敗變質，一方面造成嚴重的經濟損失，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，避免了因凍結而出現組織結構損傷、汁液流失增多等現象，保持食品的新鮮狀態［1，2］。冰溫保鮮技術保留了傳統的冷藏和凍藏優點，并克服了不足，對維持食品的原有狀態、風味、口感等作用突出。目前，冰溫技術在日本、美國、韓國等發達國家的應用已較為普及，應用范圍主要集中在水產品、水果、蔬菜等的貯藏保鮮，所采用的方法有冰點調節、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 個溫度區域:0～4 ℃、－1～－4℃、－18～－40℃。0℃到食品初始結冰點的溫度區域指冰溫［3］，研究發現，大多數食品的初始結冰點在－0.5～－2.8 ℃［4］。在冰溫區域，生鮮食品的細胞可以維持生活狀態，但各種酶的活性被抑制，呼吸活動降低，并且冰溫區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;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、多糖等高分子復合物能夠以立體網狀形式存在，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、糖、無機鹽等營養物質在低溫下不易凍結，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節劑如糖、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，通過調節溫度，改變保藏食品的細胞內組織成分，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成分不損失或損失很小。研究發現，當冷卻溫度由10 ℃降至5 ℃的過程中，冷卻速度對產品的品質影響較小，而5 ℃下降到凍結點之間對產品的品質影響較大，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，保持其品質新鮮。為實現恒溫控制，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生腐敗變質的主要原因，引起魚類發生腐敗變質的微生物主要有活菌數、大腸菌群、產硫細菌及嗜冷菌等，研究發現，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影響，研究發現冰溫貯藏海鯛中的總活菌數、產硫細菌、嗜冷菌和大腸菌數在整個貯藏期間與對照組相比都是最少的。冰溫貯藏期間，產硫細菌增加緩慢，到第16d 后，產品中的產硫細菌還控制在7 log cfu/g;而對照組中的產硫細菌在貯藏期間增加較快，到第9d 時，產品中的產硫細菌已增加至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的影響，結果表明，隨著保藏時間的延長，兩種保藏方式產品中的菌落總數、產H2S 細菌和嗜冷菌的數量都增加了，但是冰溫保藏產品中上述菌類增加速度慢，且產品保藏24d 后菌落總數少于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、脂肪等營養成分的分解也會引起產品品質劣變。研究發現，冰溫能夠有效抑制了水產品中蛋白質、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℃條件下貯藏的產品中組織蛋白酶B 和組織蛋白酶B+L 活性均保持相對穩定。Bahuaud 等［1］發現，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、脂肪等營養成分損失少。Mi等［11］研究了草魚在冰溫和冷藏2 種貯藏條件下的品質變化，結果表明，冰溫對魚肉蛋白質的降解、變性程度、結構變化等均小于冷藏，冰溫貯藏產品的貨架期可達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氧化和肌原纖維蛋白結構變化的影響，結果發現，－3℃冰溫結合冷凍保護劑能夠有效減少產品的蛋白質氧化，從而減少了因蛋白質結構變化而出現的產品質地變劣現象。

3.1.3 添加冰點調節劑對魚類保鮮的影響

冰點調節劑能夠降低冰點、拓寬冰溫帶，冰點調節劑的種類、濃度以及環境溫度是冰點調節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節劑考察其對降低大黃魚魚塊冰點所起的作用，結果發現，當使用NaC1 5.16%、蔗糖2.96%、山梨醇7.15% 的冰點調節劑時，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］等研究了冰點調節劑(主成分為蔗糖和山梨醇)對鯉魚肉的品質影響，發現冰點調節劑可以降低魚肉的冰點，試驗組中－3℃添加冰點調節劑冰溫貯藏對保持鯉魚肉品質特性、延長保質期具有良好的效果。

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，綜合菌落總數、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］研究了氣調包裝羅非魚在冰溫和低溫保藏條件下的感官品質，得出冰溫氣調包裝羅非魚的貨架期是－1.4℃，20d;M?rk?re 等［17］研究發現，氣調和冰溫技術協同使用可延長鮭魚的保質期;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現，冰溫條件下真空包裝法對貯藏過程中的細菌總數、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，顯著提升水產品的品質，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于真空冷凍干燥和熱風干燥。陳軍等［21］以草魚片為原料，經過不同濃度的殼聚糖涂膜處理后，于冰溫條件下貯藏，發現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

相對于水產品，國外對冰溫技術在畜禽肉中的應用研究很少，而國內對冰溫技術在牛肉、豬肉、雞肉等畜禽產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現肉的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］研究了冰點調節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的影響，結果顯示，當用1%食鹽、0.6%蔗糖對牛肉進行調味時，冰溫帶由0～－0.76℃拓寬至0～－4.56 ℃;冰溫與氣調包裝結合可起到協同保鮮作用，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，結果發現，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于傳統冷鮮肉。

3.2.2 冰溫技術在豬肉中的應用

McMullen 等［26］發現，冰溫保藏(－1.5 ℃)的氣調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變化，發現真空包裝烤豬肉在－2.0 ℃保藏期間表現出感官品質保持較好、微生物數量少、汁液流失率少等優點，其貨架期明顯高于比傳統3.5 ℃保藏的對照組。張瑞宇等［28］報道鮮豬肉在－1℃冰溫保鮮，其保質期可延長至14d，而冷藏(4～5℃)處理組在第8d 時已經變質。冰溫技術的關鍵技術之一是恒溫控制，溫度的穩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的作用及溫度波動對冰溫效果的影響，結果表明，穩定的－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℃，穩定的冰溫－1 ℃汁液流失率更少，感官品質更好。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，發現對照組在第8d 時變質，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)℃的環境下貯藏，發現冰溫能很好的延緩食品的腐敗;溫度波動對冷藏食品品質影響很大，對冰溫鴨肉品質的影響在貯藏后期才漸漸表現出來，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量損失率、蛋黃指數、哈夫單位及揮發性鹽基氮等指標，發現冰溫保藏效果明顯優于普通冷藏法，而且－0.5℃與－2℃的冰溫效果相比較，后者優于前者。

4 發展前景和展望

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、牛肉、豬肉方面，試驗材料較為分散，欠缺系統性，不能體現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影響和對各種原料適用性的研究有待加強。

(2)現有的報道主要集中在對水產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、冰點調節貯藏、冰溫流通、超冰溫貯藏以及冰溫干燥等，目前在冰溫貯藏、冰點調節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，可以保證食用品質和延長貨架期，而質優價廉、安全環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網系統，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揮重要的作用和開辟新的途徑。

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