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羊肉及其制品保鮮技術研究進展

2024-11-11 00:00:00靳林詩王維婷曹建芳王源上杜鵬飛馬艷麗林冬梅劉麗娜
肉類研究 2024年10期

摘 要:隨著消費者需求的增加,羊肉及其制品種類日益繁多,極大豐富了市場選擇。與此同時,為確保羊肉及其制品在長途運輸、長期貯藏過程中保持其原有新鮮度和口感,保鮮技術優化與發展成為研究熱點。在保鮮技術研發上,物理保鮮技術如低溫保鮮、真空包裝、氣調包裝等被廣泛應用;化學保鮮技術則側重于開發安全、高效的保鮮劑和抗氧化劑;植物保鮮劑憑借其安全、綠色的特點,越來越受關注。此外,隨著智能科技與大數據的興起,智能化監控與追溯系統在羊肉保鮮領域逐漸普及,一些新型非熱加工保鮮技術能顯著抑制微生物繁殖,具有良好的發展前景。本文從腐敗變質原因、蛋白與脂質氧化機理和保鮮技術優缺點3 個角度闡述羊肉及其制品的保鮮技術研究進展,旨在為羊肉產業和保鮮技術的發展提供參考。

關鍵詞:羊肉;羊肉制品;腐敗;保鮮技術;研究進展

Research Progress on Preservation Technologies for Mutton and Its Products

JIN Linshi1,2, WANG Weiting2, CAO Jianfang2, WANG Yuanshang2,3, DU Pengfei2, MA Yanli2, LIN Dongmei1,*, LIU Lina2,*

(1. School of Life Science and Food Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China; 2. Key Laboratory of Novel Food Resources Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shandong Provincial Key Laboratory of Agro-products Processing Technology, Institute of Food and Nutrition Science and Technology, Shandong Academy of Agricultural Sciences,

Jinan 250100, China; 3. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Abstract: With the increase of consumer demand, the variety of mutton and its products is increasingly diverse, which greatly enriches the market choice. At the same time, in order to ensure that mutton and its products maintain their original freshness and taste during long-distance transportation and long-term storage, the optimization and development 66ce54b9de69b2e9626fa9fe1f7229deof preservation technology has become a hot topic among researchers. In the research and development of preservation technology, physical preservation technologies such as low temperature preservation, vacuum packaging, and modified atmosphere packaging are widely used. Chemical preservation focuses on the development of safe and efficient freshness-keeping agents and antioxidants, and plant-derived preservatives are drawing increasing attention because of their safety and green nature. In addition, with the rise of intelligent technology and big data, intelligent monitoring and traceability systems have been gradually popularized in the field of mutton preservation, and some new non-thermal processing technologies can significantly inhibit microbial reproduction and therefore have good development prospects. This paper reviews recent progress in the development of preservation technologies for mutton and its products from the perspectives of the spoilage mechanism, the mechanism of lipid and protein oxidation and the advantages and disadvantages of different preservation technologies, aiming at providing a reference for the development of the mutton industry and preservation technology.

Keywords: mutton; mutton products; spoilage; preservation technology; research progress

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240702-172

中圖分類號:TS251.1 文獻標志碼:A 文章編號:1001-8123(2024)10-0066-07

引文格式:

靳林詩, 王維婷, 曹建芳, 等. 羊肉及其制品保鮮技術研究進展[J]. 肉類研究, 2024, 38(10): 66-72. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240702-172. http://www.rlyj.net.cn

JIN Linshi, WANG Weiting, CAO Jianfang, et al. Research progress on preservation technologies for mutton and its products[J]. Meat Research, 2024, 38(10): 66-72. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240702-172. http://www.rlyj.net.cn

肉類是人類飲食中重要的蛋白質來源,為日常飲食提供20%~40%蛋白質,羊肉作為一種優質肉類,蛋白質含量高,且具有低脂肪、低膽固醇特點,風味獨特,易于消化[1]。我國偏好羊肉的飲食傳統悠久,據《本草綱目》記載:“羊肉能暖中補虛,補中益氣,開胃健身,益腎氣,養膽明目,治虛勞寒冷,五勞七傷”[2]。現代食品營養學研究表明,羊肉富含優質氨基酸、礦物質,還含有多種維生素,對維持人體正常生理功能、促進新陳代謝、促進骨骼發育等具有重要作用。2023年,我國羊肉產量531萬 t,同比增加7萬 t,增長1.3%,但仍遠未滿足國內消費需求。2023年,我國羊肉進口總量再創歷史新高,達43.4萬 t,約占全年肉類進口總量的6%[3]。

隨著居民生活水平的不斷提高,消費者對羊肉及其制品的品質要求也越來越高,羊肉制品的種類及質量明顯提升。羊肉制品種類繁多,涵蓋各種加工方式和加工制品,目前根據網絡平臺銷量來看,羊肉串、羊肉卷、羊肉餡、羊肉片、腌羊肉、羊肉香腸和羊肉丸等產品在消費市場占比較高。

我國羊肉制品加工歷史悠久,是羊肉品類最豐富的國家,但在加工工藝層面卻存在明顯短板,如以手工制作為主、標準化生產工藝參數不精確、生產環境條件控制不嚴格等,導致標準化生產難以實現,產業規模化發展也面臨重重阻礙[4]。目前羊肉加工標準化普及程度不高,腌制不均勻、貯藏方式不當及人工操作不規范等導致微生物污染現象較多[5-6]。目前羊肉及羊肉制品保鮮已經成為市場亟需、緊缺的技術,研究者們致力于開發新型保鮮技術,減緩或抑制羊肉中的微生物繁殖、氧化反應及營養損失,從而延長其貨架期。

1 羊肉及其制品腐敗變質原因

冷鮮羊肉及其制品在0~4 ℃加工、貯藏、流通中易受到微生物、貯藏條件及外源污染物等因素的影響,從而引發酸敗、嫩度降低、褪色、產生腐敗味等品質劣變現象,造成營養價值和食用價值下降,食用腐敗變質的羊肉及其制品會引發腹瀉、嘔吐或發燒等癥狀,甚至可能對呼吸系統和神經系統產生不良影響[7]。

羊肉及其制品品質下降由多種因素引起,主要包括原料初始菌落數、加工與貯藏環境、包裝材料、冷凍速率及銷售溫度波動等。在分銷、貯藏和零售市場中,微生物相關腐敗約占肉類損失的8%[8],王筱夢等[9]發現屠宰場的屠宰水樣受污染情況嚴重,菌落總數為4.80(lg(CFU/mL));在同一生產線或使用相同設備加工羊肉制品時,可能會發生交叉污染,造成希瓦氏菌和其他弧菌生長,導致羊肉及其制品腐敗變色[10];?anl?baba[11]從土耳其零售生牛羊肉中分離出金黃色葡萄球菌;Rawson[12]對英國羊肉中所含沙門氏菌進行風險評估,預測每100 000 人中約有16.69 例沙門氏菌病病例。傳統腌制干羊肉香腸中明串球菌屬、巨型球菌屬和熱殺索絲菌屬占比較高[13];羊肉串中地衣芽孢桿菌屬、枯草芽孢桿菌屬和暹羅芽孢桿菌屬為主要腐敗菌[6];羊肚中則以金黃色葡萄球菌屬、蠟樣芽孢桿菌屬和大腸桿菌屬為主[14]。在實際生產加工和貯藏過程中,羊肉及其制品污染途徑如表1所示。

2 羊肉及其制品蛋白與脂質氧化機理

羊肉經過煎、炸、涮、煮等一系列加工后,在貯藏過程中,由于其自身的抗氧化能力減弱,且受到環境中溫度和濕度的影響,其脂肪和蛋白發生氧化降解[21],進而導致顏色、風味等品質劣變和營養價值下降。

蛋白質氧化是通過與活性自由基直接反應或與氧化應激的次級代謝產物間接反應引起的蛋白質共價修飾[22],可導致蛋白質結構和特性改變,如溶解性、流變性、反應特性及蛋白酶活性等。活性氧(reactive oxygen species,ROS)是引起羊肉蛋白質氧化的主要原因,ROS直接攻擊蛋白質大分子,通過偶聯反應、脫氫和氧化直接修飾氨基酸殘基和芳香族氨基酸[23](圖1)。堿性氨基酸被氧化成羰基,羰基可與氨基相互作用形成酰胺鍵,半胱氨酸的硫醇基團氧化導致二硫鍵形成,這些氧化交聯反應可以使蛋白質聚合、降解并與其他食物成分發生相互作用產生復合物[24],從而影響肉類的食用品質、加工特性及營養價值等,進而影響其貨架期。

脂質過度氧化與腐臭氣味形成和風味劣變有關,分為3 個階段:鏈引發、鏈傳遞及鏈終止[25]。羊肉富含不飽和脂肪酸,由于不飽和脂肪酸氧化敏感性與其不飽和度有關,因此與單不飽和脂肪酸相比,多不飽和脂肪酸更易被氧化,與分子氧反應形成酯酰基氫過氧化物,這些過氧化物進一步分解產生低分子質量揮發性化合物,如己醛、2-壬烯醛等[26],這些揮發性化合物是肉類氧化后產生不良氣味的主要來源,也是導致過氧化值升高的主要原因。

羊肉貯藏過程中部分生化反應產生的揮發性有機化合物賦予冷鮮羊肉不同于鮮羊肉的特殊嗅覺屬性,甘油三酯分解有助于油酸、棕櫚酸和硬脂酸形成[27]。亞油酸和油酸衍生的氫過氧化物中,烷氧自由基裂解C—O鍵可以生成對腐敗氣味有顯著貢獻的物質,如己醛、2-辛醛、2,4-十烯醛、反-2-辛烯醛等,隨后氫過氧化物的C—C鍵斷裂產生揮發性有機化合物[28]。Xu Le等[27]研究脂類在羔羊宰后揮發物組演變中的作用及其可能調控機制發現,酰基肉堿和甘油三酯降解可能是羔羊肉在貯藏初期揮發物組演變的重要途徑。Zhang Yu等[29]發現煮熟的羊肉丸在貯藏過程中含硫化合物對其整體香氣貢獻較大,雖然醛類揮發性化合物相對含量不高,但閾值較低,對羊肉丸香氣也有所貢獻。

3 羊肉及其制品保鮮技術研究進展

3.1 低溫貯藏技術

低溫貯藏技術即以低溫環境限制肉制品中微生物的繁殖活動,減緩其中脂肪和蛋白質氧化,從而保持新鮮度、延長貨架期。孫丹丹等[30]對10 ℃和4 ℃下貯藏冷鮮羊肉進行研究,發現4 ℃冷藏比10 ℃貯藏貨架期延長21 d。郭曉霞[31]為開發預制羊肉干鍋產品,對羔羊肉在冰溫和冷藏環境中乳酸含量、質構特性及肉色等指標進行研究,結果表明,冷藏組乳酸含量高于冰溫組,貯藏21 d冰溫組硬度比冷藏組高968.49 g,且肉色優于冷藏組,冰溫技術有效延長貨架期6~9 d。微凍貯藏技術在抑制酶活性的同時能有效減緩微生物生長代謝,盧驍[32]通過比較真空包裝牛肉在不同貯藏溫度下的總揮發性鹽基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、菌落總數、硫代巴比妥酸反應物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值等指標發現,與冷藏相比,微凍貯藏顯著延長牛肉的貨架期,且貯藏溫度越低,亮度值(L*)和紅度值(a*)變化速率越慢。許立興等[33]研究發現,貯藏期微凍條件下的羊肉a*始終優于冰溫條件,別雪等[34]也證明,在不同貯藏溫度(凍藏和冷藏)下,灘羊肉pH值、黃度值(b*)、磷含量均有顯著差異。目前我國羊肉產品仍以生鮮羊肉為主,羊肉制品一般多為短期食品,不宜長期放置。牛佳等[35]采用柵欄技術對羊肉進行減菌處理后,制備的白切羊肉、椒鹽羊肝和醬羊肉在低溫貯藏條件下的貨架期分別為30、28、35 d。

當前,低溫貯藏技術因其保鮮效果顯著而備受青睞,其不僅能夠有效延緩脂肪和蛋白質氧化,還能夠降低酶活性,確保在較長時間內維持產品高品質和安全性。根據貯藏溫度不同,低溫保鮮可分為冷藏、冰溫、微凍和冷凍(表2)。

3.2 包裝技術

包裝通過改變肉品貯藏環境提高肉品安全性、維持肉品品質,一般冷卻羊肉多采用真空包裝及氣調包裝(表3)。真空包裝技術廣泛應用于食品保藏,能有效抑制微生物生長,防止二次污染且能減緩脂肪氧化速率,延長貨架期。劉婷等[40]通過比較真空包裝和普通包裝結合牛至精油的保鮮效果發現,4 ℃下真空包裝冷鮮羊肉TVB-N含量、過氧化值和丙二醛含量等指標均極顯著低于普通包裝。郝艷杰等[41]分別用熱縮袋和紋路袋對牦牛肉進行真空包裝,貯藏于4 ℃,結果顯示,真空熱縮包裝牦牛肉更嫩,顏色更新鮮,噴淋減菌結合真空熱縮袋包裝對延長冷鮮牦牛肉貨架期效果更為顯著。熱伊漢古麗·薩地克等[42]將熟制烤羊肉串真空包裝并微波殺菌后,4 ℃下的貨架期可延長至14 d。目前真空熱縮包裝在羊肉中應用較少,具有廣闊的研究性。在氣調包裝中,適量O2能夠促進氧合肌紅蛋白形成,有助于鮮肉呈現新鮮的色澤。CO2主要起抑菌作用,充入體積分數20%的CO2已經可以有效抑制微生物的生長[43],而N2作為一種惰性氣體主要起防止氧化酸敗的作用。氣調保鮮取決于不同氣體的合理組合,宋宏新等[44]通過調節不同氣體組合對冷鮮羊肉進行保鮮,發現20% CO2+65% O2具有最佳的保鮮效果,TVB-N含量、菌落總數、pH值均低于真空包裝,而且能有效維持冷鮮羊肉的鮮紅肉色,保持產品的優良外觀,使冷鮮羊肉的貨架期延長至16~20 d。但目前氣調包裝在羊肉制品中研究較少,是一個值得探索的重要領域。

3.3 保鮮劑保鮮技術

保鮮劑保鮮技術是指在食品的生產、貯運和銷售過程中,通過向食品中添加特定類型的添加劑延長食品貨架期并盡量保持其原有品質的一種技術。食品保鮮劑根據來源不同可分為化學保鮮劑和天然保鮮劑(表4)。

在肉類保鮮過程中,常見的化學防腐劑有醋酸、乳酸、抗壞血酸、山梨酸鉀、檸檬酸、異抗壞血酸、復合磷酸鹽等各種有機酸及其鹽。其中,乙酸、山梨酸及其鹽和乳酸鈉因其良好的保鮮效果使用較為廣泛,這些保鮮劑無論是單獨使用還是復配使用,對羊肉均具有顯著的保鮮效果。謝宗龍等[54]篩選和優化不同防腐劑的復配比例,結果表明,2%醋酸、1%乳酸、0.25%檸檬酸和0.1%抗壞血酸復配使用可將羊肉保存7 d。

在自然界中,動物源天然保鮮劑種類繁多,如溶菌酶、殼聚糖、抗菌肽、蜂膠、魚精蛋白等。殼聚糖具有較好的抑菌活性、無毒,是常用的廣譜抗菌劑,對大腸桿菌、小腸結腸炎耶爾森氏菌、金黃色葡萄球菌、單核細胞增生李斯特氏菌、鼠傷寒沙門氏菌等易引起食物中毒的常見微生物有較強的抑制作用[55]。被世界許多國家廣泛認可的微生物源保鮮劑有乳酸鏈球菌素(nisin)、納他霉素、普魯蘭多糖、曲酸等。其中,Nisin可被體內的蛋白酶降解為氨基酸[56],對人體無不良影響。盧曉輝等[57]以不同質量濃度ε-聚賴氨酸和Nisin分別對鄂爾多斯白山羊肉進行冷藏保鮮,結果表明,0.2 g/L Nisin浸泡能夠有效延長羊肉保鮮期約7 d。隨著研究的深入,越來越多的植物資源被發現并用于開發新型保鮮劑,植物源保鮮劑應用已涵蓋水產品、肉制品及花卉保鮮等領域,顯示出廣泛的應用前景。從植物中提取的活性物質可有效抑制食品中致病菌及致腐菌生長,有抗菌作用的植物源活性物質包括生物堿、酚類、類黃酮、萜類、甾體等[58],還有一些獨特的氨基酸和植物多糖等。植物源保鮮劑大多來源于中草藥、香辛料、果蔬或其他野生植物。花椒果皮和種子富含精油,可以通過水蒸氣蒸餾法、有機溶劑萃取法及超臨界CO2萃取法等進行提取[59],花椒精油對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和大腸桿菌表現出抗菌性[60],還具有抗氧化、殺蟲等生物活性。

李美玲等[61]通過添加花椒精油對蔬菜羊肉丸貯藏性能進行研究,結果表明,花椒精油添加量為質量分數0.15%時,羊肉丸可以在4 ℃貯藏4 d。Li Hongbo等[62]對經花椒精油處理過的冷鮮羊肉進行烤制后,從中檢出包括乙酸乙酯在內的多種揮發性有機物,風味明顯增強。阮雁春等[63]對生姜提取物和花椒精油復合抗菌液處理的冷鮮羊肉在冷藏條件下的新鮮度指標、脂質氧化指標等進行檢測,與使用單一抗菌液相比,復合抗菌液可有效抑制貯藏過程中的微生物生長。

3.4 新型非熱物理保鮮技術

非熱物理技術對羊肉的品質影響較小,在抑制細菌、霉菌等微生物生長繁殖方面效果顯著,同時還能抑制多種酶活性,延長貨架期。超高壓處理可使微生物的酶失活或變性[64],于趙杰[65]將醬鹵羊肚在500 MPa下保壓15 min,貯藏15 d后超高壓組菌落總數顯著優于熱處理組和對照組。脈沖電場對肉制品的貯藏品質、嫩化效果及保水性等有積極影響,但高劑量脈沖光照射引起的瞬時局部升溫可能造成不良風味的產生。紫外線對肉類表面的單核細胞增生李斯特氏菌、大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌和腐生葡萄球菌等有顯著殺滅作用[66],臭氧殺菌處理不會在食品表面產生殘留污染,在食品加工行業中的應用日趨廣泛。劉恒閣等[67]用臭氧水對羅非魚進行清洗處理,結果表明,當臭氧水質量濃度5.160 mg/L、浸泡時間10 min時,清洗殺菌效果最佳,且羅非魚品質較好。低溫等離子體殺菌是一種新型非熱加工技術,等離子體釋放的高活性物質具有抑菌作用,該技術具有安全、高效、操作簡便等優點,在食品殺菌保鮮領域具有良好應用前景。杜曼婷等[68]通過低溫等離子體的介質阻擋放電(dielectric barrier discharge,DBD)對宰后羊肉進行處理,結果表明,與對照組相比,4 ℃下DBD處理組貯藏時間有效延長,菌落總數顯著降低。

雖然非熱物理保鮮技術具有一定的殺菌保鮮效果,但也存在一定的局限性。柵欄技術在肉制品中的應用與研究是一個廣泛而深入的領域,優化組合多種保鮮技術,通過協同作用達到更好的保鮮效果,可以在滿足不同保鮮需求的同時最大限度地保持肉制品的口感、色澤和營養價值。李敏等[69]將臭氧與真空包裝聯用處理綿羊肉后低溫冷藏,有效延緩綿羊肉過氧化值和TVB-N含量增加,貨架期可達6 d。不同非熱技術對羊肉及其制品保鮮效果比較見表5。

4 結 語

隨著科技的進步和研究的深入,氣調包裝、低溫冷藏、真空包裝等現有技術將不斷得到優化和提升,新技術也逐漸被開發及應用,如智能傳感技術用于實時監測冷鮮羊肉及其制品的新鮮度、納米技術用于開發新型保鮮材料、生物技術在延長冷鮮羊肉及其制品貨架期方面的探索等。但受我國目前羊肉及其制品加工方式較少、羊肉制品種類少、多為鮮食或堂食等限制,羊肉制品的保鮮技術研究還有廣泛的前景。而且很多已廣泛應用在果蔬、水產保鮮方向的技術尚未較好地應用于肉品領域,且新型技術處理的肉品是否會對人體健康產生潛在危害、肉品是否會受到污染、2 種或多種新型技術聯用是否能更有效延長羊肉及其制品的貨架期等問題仍有待進一步研究。多技術結合與應用有望提供更加全面、精準的冷鮮羊肉及其制品保鮮解決方案,羊肉制品將擁有越來越廣闊的市場,未來的冷鮮羊肉保鮮技術在保證產品品質的前提下,應更加注重綠色環保。

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收稿日期:2024-07-02

基金項目:中央引導地方科技發展專項(YDZX2022135;YDZXF2022149);

山東省重點研發計劃項目(2022TZXD0021);山東省羊產業技術體系項目(SDAIT-10-09)

第一作者簡介:靳林詩(2000—)(ORCID: 0009-0000-2208-0791),女,學士,研究方向為肉類貯藏保鮮。E-mail: lindsayqiuye@163.com

*通信作者簡介:林冬梅(1970—)(ORCID: 0009-0003-9798-2708),女,教授,碩士,研究方向為食品營養與健康。E-mail: 314725254@qq.com

劉麗娜(1978—)(ORCID: 0000-0001-7961-4168),女,研究員,博士,研究方向為農產品加工。E-mail: liuln1023@163.com

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