預制菜的衛生安全與輻照技術在其應用進展

肖 歡 曹 宏， 陳士強 高美須 汪興海 劉芝平 劉建鳳

（1江蘇里下河地區農業科學研究所，江蘇 揚州 225007；2中國農業科學院農產品加工研究所，北京 100193）

預制菜是以一種或多種農產品為主要原料，運用標準化流水作業，經預加工（如分切、攪拌、腌制、滾揉、成型、調味等）和/或預烹調（如炒、炸、烤、煮、蒸等）制成，并進行預包裝的成品或半成品菜肴［1］。國外也用Prepared Foods 表示此類食品［2］。中央廚房送往分店的半成品菜是一種預制菜，食品廠也生產預制菜，因此預制菜既有餐飲屬性又有食品屬性。按照加工的深淺程度，預制菜又分為即食菜、即熱菜、即烹菜、即配菜。預制菜既可以滿足消費者對于美食風味的需求，又方便快捷廉價。面對挑剔的消費者，預制菜的發展從“能吃”、“好吃”到“好吃+性價比高”，再到“好吃+性價比高+更好的體驗感”，不斷實現升級迭代［3-4］。隨著預制菜的飛速發展，問題也逐漸顯露，主要是預制菜的衛生安全有待完善［5］。食品輻照加工是核技術應用的重要領域，為非熱加工、綠色高新技術，被世界衛生組織、聯合國糧農組織、國際原子能機構列為21 世紀國際重點推廣項目［6］，在預制菜加工中已有應用。輻照技術如何更有效在預制菜中應用值得關注。

1 預制菜的興起與衛生安全

1.1 預制菜興起原因

1.1.1 社會的發展帶動預制菜行業 在國家政策、經濟條件等因素影響下，預制菜市場穩步增長。我國目前社會的核心經濟指標（如GDP、勞動力人口比重、家庭人口結構狀況等）變化促使居民飲食結構改變，有利于預制菜產業發展。目前預制菜市場規模約3 千億元，預計5 年內將達到萬億的規模，長期來看，可達到3萬億左右的市場規模［7］。

1.1.2 懶宅經濟推動預制菜行業 隨著生活節奏的加快，人們沒有充足的時間去買菜、炒菜，同時家庭年輕化、趨小化，出現年輕人想吃健康方便且美味的餐食與不會做或沒時間做之間的矛盾，快捷、耐藏、味美預制菜開始走進人們的生活［8-9］。宅家文化、懶人經濟、烹飪小白、單身群體等不斷擴容推動了預制菜行業的發展。

1.1.3 加工、流通環節創新助推預制菜行業 預制菜最早為餐飲企業服務，餐飲產業鏈由原料生產、餐飲加工、終端食品服務3 個環節組成。在B 端廚房工業化創新降成本、提效率的要求和C端生活方式變革，以及需求新鮮、健康飲食習慣養成和新零售模式三重共振下［10］，預制菜市場快速增長；同時，液氮冷凍技術和冷鏈流通環節創新以及家用冰箱、電蒸鍋、空氣炸鍋日漸普及等［11］使得預制菜逐漸贏得更多消費市場，促進了預制菜行業的蓬勃發展。

1.2 預制菜衛生安全隱患

預制菜的蓬勃發展給行業帶來了巨大機遇，同時也面臨著很大的挑戰，其中衛生安全是最為重要的一個方面。如表1 所示，由于預制菜企業生產規模和發展水平參差不齊，原料選購、加工方法、工廠衛生條件、包裝方式、貯存環境、殺菌技術等不同，使預制菜存在很大的衛生安全隱患［12］。對于預制菜中的即食菜，已完成殺菌熟制，開封后即可直接食用，但其衛生安全風險最大，主要表現在菌落總數、致病菌超標等。

表1 預制菜衛生安全隱患分析與防控Table 1 Health and safety risk analysis and prevention of prefabricated food

2019 年上半年國家市場監督管理總局公布，食品微生物超標占不合格批次的19.41%，主要以菌落總數、大腸菌群超標為主，占比分別為60.78%、11.76%［13］；蘇彥萍等［14］對2014—2018 年北京市通州區即食食品食源性致病菌調查結果進行分析發現，493份即食食品食源性致病菌總體檢出率為3.85%，其中熟肉制品中單增李斯特菌檢出率為5.68%。王筱等［15］對2014—2019年上海市浦東新區5 667份市售食品食源性致病菌調查結果進行分析發現，有1 384份樣本檢出致病菌，檢出率為24.42%，其中副溶血性弧菌、單增李斯特菌和沙門菌是檢出位居前三的致病菌。

1.3 預制菜的衛生安全措施分析

目前常用的食品減菌化方法［16］有化學性減菌方法，包括微生物代謝物、植物次生物等天然抗菌劑，以及抗菌劑次氯酸鈉、食用酒精混合物等方法；物理性減菌方法，包括輻照、超高壓等非熱殺菌，偏適溫度（冷凍、熱處理等）殺菌；生物性減菌方法，主要是生物拮抗劑使用，或通過“殺菌-孢子萌發-再殺菌”的方式完成；加工過程的減菌方法，包括原料減菌化、操作空間減菌化、包裝減菌化等。

物理性減菌方法中，低溫冷凍不能完全阻止食源性病原菌的生長［17］，用熱殺菌方法會影響商品價值，侯成立等［18］發現調理羊肋排用熱殺菌方法后，包裝袋表面皺縮、外觀差，保質期短且無法保持原汁原味現狀。針對不同的產品，預制菜衛生安全采用何種減菌化方法很重要，要考慮對品質、成本、貯存方式、保質期長短等的影響，如預制菜水晶肴肉選擇高壓高溫（超過25 ℃）減菌法，肴肉晶瑩剔透的凝膠組織形態會被完全破壞，成為一袋“肉糜”；采用-18 ℃低溫冷凍減菌法，水晶肴肉會變成“大冰塊”。對于不適高溫、低溫減菌的預制菜，選擇輻照減菌法是最理想的技術手段，減菌后可以更好地保留產品特有的口感、風味、色澤等高端感官品質。

2 輻照技術在預制菜衛生安全的應用

食品輻照技術具有典型的多學科交叉融合性，是輻照技術與食品科學交叉發展而來的食品加工技術，是利用波長極短的高能射線（γ射線、X射線、高能電子束等），在常溫下對包裝好的食品進行物理殺菌的高效、節能、安全綠色加工方法，食品輻照處理可達到保證食品衛生安全、保持品質、延長貨架期目的［19-23］。

2.1 食品輻照技術的發展

上世紀40 年代，世界上許多國家開展了輻照食品安全性研究，1976年，聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）/國際原子能機構（International Atomic Energy Agency，IAEA）/世界衛生組織（World Health Organization，WHO）食品輻照聯合專家委員會（Joint Expert Committeeon Food Irradiation，JECFI）首次闡明食品輻照同熱加工和冷藏一樣，實質上是一種物理過程；JECFI 于1980 年在日內瓦正式宣告：用10 kGy 以下吸收劑量處理過的任何食品都不會產生毒理學上的問題，今后可以不再進行相關毒理學試驗，允許市售［24-25］；同時1999 年對食品輻照源能量上限作了新的規定。目前，世界上有57 個國家批準使用食品輻照技術，使用范圍包括8類產品，即豆類、谷物及其制品，干果果脯類，熟畜禽肉類，冷凍包裝畜禽肉類，香辛料類，新鮮水果，蔬菜類及水產品等［26］。輻照加工農產品目前以每年20%～25%的速度增長，全球年輻照農產品總量達148萬噸。

我國原子能農業利用始于上世紀50 年代，農產品輻照加工是重要研究領域。上世紀90 年代，分類制定9 項輻照食品衛生標準，2001 年按食品種類批準頒布17 種輻照食品的工藝標準，2016 年衛計委頒布了《GB 18524-2016 食品安全國家標準 食品輻照加工衛生規范》［27］，用于指導相關企業利用食品輻照技術。目前，我國有30 萬居里以上輻照裝置140 座，高能電子加速器80臺［28］，輻照處理的農產品達50萬噸/年，占到世界輻照農產品總量的1/3。2022 年3月，全國政協委員張興贏建議將特色農產品輻照納入國家鄉村振興戰略措施，對鄉村振興、共同富裕意義深遠。

2.2 輻照技術在預制菜加工中的應用

食源性致病菌和腐敗菌是造成食源性疾病和食品腐敗的主要原因，常見的沙門氏菌、大腸桿菌、李斯特菌等食源性致病菌會對人類健康造成嚴重威脅［29-32］，超過90%的感染或食物中毒病例是食用被致病菌污染的食品所致［33-36］。食源性疾病已成為世界上最受關注的公共衛生問題之一［37］。

2.2.1 預制菜輻照有效控制食源性致病菌 食源性致病菌輻照減菌D10值（殺滅微生物90%的吸收劑量）相對腐敗菌D10值低，李淑榮等［37］研究發現，菌種在常見介質等條件下的輻照殺菌效果為：大腸桿菌D10值0.088～0.162 kGy，沙門氏菌D10值0.243～0.535 kGy，李斯特菌D10值0.225～0.606 kGy。常見的致病菌輻照減菌D10值均小于1 kGy，正常輻照減菌保鮮吸收劑量均可達到對食源性致病菌污染控制效果，如翟建青等［38］根據工藝要求，對泡椒鳳爪采用3～9 kGy吸收劑量輻照研究，泡椒鳳爪貯存90 d內，均未檢測出致病菌，泡椒鳳爪的感官品質可接受。輻照處理是預制菜抵御食源性致病菌傳播的最后一道也是最有效的屏障。美國疾控中心曾指出：在美國，如果50%的家禽肉、碎牛肉、豬肉和加工過的肉制品經過輻照處理，則會使由病源性微生物造成的人類疾病發病率和死亡率降低25%。現在美國有1 000多家超級市場出售牛肉及水果等輻照加工產品。快速發展的食品輻照技術已成為21世紀保證食品衛生安全的有效措施之一。

2.2.2 控制菌落總數與預制菜輻照保鮮效果 目前預制菜企業構成復雜、生產規模和管理水平參差不齊，食品衛生安全控制無法滲透到生產、流通的每一個環節中，造成預制菜初始菌落總數差異很大。每種預制菜輻照減菌D10值相對穩定，初始菌落總數越低，所需輻照減菌吸收劑量相對較小，輻照保鮮的效果較好；初始菌落總數越高，所需輻照減菌吸收劑量相對較大，而大的吸收劑量可能會對預制菜品質產生不利影響，不適合輻照減菌。如林若泰等［39］對即食菜肴進行γ射線輻照研究，發現雪里紅腌菜肉絲、蒸牛肉、烤牛肉、酥皮鴨、麻辣瓦塊魚、熏烤火腿等輻照效果好，吸收劑量為6 kGy，在0～5 ℃下保質期為60 d；而牛肚、豬肚、肥腸等不適合輻照，主要原因是初始菌落總數較高。

2.3 影響預制菜輻照效果因子的探討

輻照加工企業主要根據初始菌落總數確定預制菜輻照的有效吸收劑量，并制定輻照加工工藝，雖可有效控制預制菜的菌落總數，但完全依賴輻照技術對預制菜進行減菌化保質，有時輻照效果會不理想。因此，開展影響預制菜輻照效果因子的研究非常重要。

2.3.1 預制菜輻照與HACCP質量控制融合減菌 危害分析和關鍵控制點（hazard analysis and critical control point，HACCP）質量控制技術體系是一種系統性強、結構嚴謹、理性化、多項約束、適用性廣、效益顯著的以預防為主的質量保證方法，危害分析和關鍵控制點是其核心。李娜［40］將HACCP 質量控制和輻照技術應用有機融合，強調危險點分析與監控好每一個關鍵控制點。

輻照減菌主要是通過電離輻射與菌群的DNA 分子發生直接作用與間接作用，造成DNA 分子鏈斷裂，核糖核酸、蛋白質及酶變性、失活，細胞損傷，細胞變異或細胞死亡。危害分析和關鍵控制點分析中，吸收劑量是輻照效果的最主要關鍵限值，不同環境條件下的微生物致死效應會有所不同，產品加工中的配套措施、輻照前后產品所處的環境條件控制可降低菌群DNA損傷的修復，提高輻照減菌效果。如曹宏等［41］用6 kGy吸收劑量輻照鋁箔袋真空包裝并經4 ℃低溫預處理的鹽水鵝，發現將輻照后的產品置于4 ℃條件下3 d再移至室溫，獲得了較好的保質效果，即常溫狀態下，鹽水鵝夏天保質期30 d，春秋天保質期60 d，冬天保質期90 d以上。

2.3.2 預制菜輻照色變、氧化、異味等影響因子管控輻照會誘導脂肪和蛋白質氧化，使氧化產物產生色變、異味等現象，且吸收劑量越大，這種現象越明顯，而輻照協同添加劑處理是抑制上述現象的關健。如肉制品脂肪氧化是典型自由基反應歷程，輻照誘導脂肪氧化的主要步驟為引發RH→R·＋H·、傳遞R·＋O2→ROO·、ROO·+RH→R·+ROOH、分解ROOH→ RO·+OH·、終止ROO·+X→穩定的化合物四步。輻照對脂肪氧化的影響主要在于輻照提高了自由基生成的速度，引發自由基的鏈式反應，且吸收劑量越大，自由基生成量越大，脂肪氧化速度越快。曹宏等［42］研究發現，茶多酚具有滅活輻照誘導脂肪產生的自由基的功能，可以與脂肪氧化的中間產物——R·、RO·和ROO·自由基發生反應，生成穩定的酚基自由基，終止鏈式反應，從而達到抑制脂肪氧化的作用；金屬離子是催化脂肪氧化的誘發因子，檸檬酸對促進氧化的金屬離子起鈍化作用；維他命C(vitamin C,Vc）具有抗氧化作用，與畜禽肉預制菜中的氧氣發生反應生成脫氧Vc 和半脫氫Vc，使肉中的氧濃度降低，以延緩氧化。預制菜輻照選用合適的添加劑組分處理可有效管控好色變、異味、氧化等影響因子。

2.3.3 預制菜輻照加工技術標準化建立 標準化在保障產品衛生安全、促進產業轉型升級和經濟提質增效等方面起著重要作用，如在世界范圍內，國家標準的制定對我國經濟增長的貢獻較大［43］，標準化是對預制菜輻照質量的“硬約束”，加強預制菜輻照加工標準化體系建設并形成可保障預制菜衛生的安全模式是促進預制菜輻照加工產業發展的重要保障。劉春泉等［26］以標準化作為切入點出版的《農產品輻照加工與標準化》系統總結了二十世紀中期國內外輻照加工研究進展和輻照加工標準化的建立，論述了輻照作用對新鮮水果蔬菜、水產品、畜禽肉類等預制菜品質的影響及其影響因子控制，對促進預制菜輻照技術商業化持續發展具有重要意義。

2.3.4 預制菜輻照運用柵欄因子技術精準減菌 柵欄因子技術是利用多種內外因素或保藏技術來抑制有害菌群的生長，幾個強度較低柵欄因子起到的減菌作用強于單個高強度柵欄因子的減菌作用［44］。如表2 所示，運用柵欄因子技術聯合減菌可降低預制菜輻照工藝所需吸收劑量，避免因輻照消除腐敗菌與致病菌所需吸收劑量過高對預制菜品質產生的不良影響，有效保持預制菜高端品質［45-49］。研究發現，殺滅不同菌群所需的輻照吸收劑量不同，采用較低的吸收劑量對預制菜進行預輻照，分析不易殺滅菌群，運用柵欄因子技術結合其他減菌化方法精準控制不易輻照殺滅菌群，可實現輻照殺菌與產品保鮮劑構效關系減菌體系的協同增效作用，達到降低輻照吸收劑量和添加劑用量及預制菜生產企業減菌成本，同時提高輻照裝置綜合利用率的目的，有利于輻照企業與預制菜生產企業實現經濟效益與衛生安全“雙贏”。如肖歡等［50］研究發現，生產前結合傳統保鮮工藝精準控制鹵鴨掌優勢腐敗菌結構，經3 kGy 吸收劑量輻照后，即可達到常規8 kGy 吸收劑量輻照減菌貯藏期90 d 的效果，且對品質影響較小；Lai 等［51］采用低吸收劑量對麻辣兔肉進行輻照后，分離出7 株芽孢桿菌、1 株莢膜桿菌，篩選用乳酸鏈球菌素控制桿菌，3 kGy 吸收劑量輻照減菌后產品于常溫下保藏即可達到預期效果。

表2 預制菜輻照運用柵欄因子技術聯合減菌Table 2 Prefabricated food use fence factor and irradiation technology to reduce bacteria

3 輻照技術在預制菜中的應用展望

預制菜市場的快速增長促進了產業鏈各端的企業相繼擴展預制菜業務，預制菜產業處于全手工作業到標準化、自動化生產的過渡時期［52］。在加工和流通環節中，預制菜的衛生安全標準較其他餐飲類別有更高的要求，王紀川等［53］研究發現，預制菜企業尤其是中型企業生產車間的沉降菌、產品菌落總數、致病菌群較高。加工環節控制不好會衍生出潛在的衛生安全風險，食源性致病菌進入食物鏈會導致人類感染或食物中毒［54-58］。

輻照加工技術是國家認定的高新技術，在國家對食源性致病菌、輻照食品衛生安全的大力宣傳下，消費者對輻照食品逐漸認可。常用的輻照裝置主要是產生γ 射線的60Co 裝置，近10 年新興的產生高能電子束的加速器裝置可有效實現輻照減菌，助力預制菜“產得好、存得鮮、賣得遠”。但仍需不斷深入研究預制菜加工工藝與輻照工藝融合、輻照減菌與產品保鮮劑構效關系、標準化體系構建等，以開發更多適宜輻照減菌的預制菜品種。