熟食品气调包装和Sous vide包装(巴氏杀菌真空包装)

发布时间: 2017-12-27

熟食品气调包装和Sous vide包装(巴氏杀菌真空包装)

熟食品气调包装和Sous vide包装(巴氏杀菌真空包装)

    熟食品是即食的食品，包括各种鱼、肉、蔬菜调理加工食品、肉制品和配餐（米饭、面条、菜肴），食品安全是这类食品的首要问题。通常熟食品经过蒸煮、油炸或烘烤等各种热处理后微生物虽然受到不同程度杀菌或失活但残余的细菌在适宜的环境条件下仍会很快生长繁殖导致食品变质腐败，尤其是致病菌还会引起食物中毒危险。食用方便又具有厨房烹调风味的调理熟食品或配餐深受消费者欢迎而有很大的市场，如何发展食用安全和工厂化生产的熟食品包装技术是国内外食品加工厂商所追求的。气调包装和Sous vide包装是目前国外广泛应用的两种冷藏熟食品保鲜技术，前者依靠CO₂抑菌气体后者依靠真空包装结合低温热处理灭菌防腐保鲜。气调包装冷藏熟食品一般可延长保鲜期或货架期7-14天，而Sous vide包装冷藏食品根据不同的热处理工艺在3℃冷藏货架期5天到42天而-20℃冻藏货架期可达数个月。目前国外熟食品Sous vide包装比气调包装应用更广泛，包装产品从各种调理食品到多种食品组成的即食配餐数十种。

1 熟食品气调包装

熟食品货架期受到微生物繁殖和氧敏感两种因素限制，因此熟食品气调包装要求降氧和抑制细菌生长繁殖。熟食品气调包装用CO₂/ N₂混合气体置换空气，一定浓度的CO₂可抑制微生物繁殖而包装内＜1%残氧可降低食品氧敏感反应。如果熟食品由肉馅与面粉制作的馅皮组成则残氧要求更低些（＜0.5%），但水分活度较高的熟食品可允许较高的残氧（1%）。熟食品气调包装很重要的一点是确定食品成分是否氧敏感和所采用的包装设备能否使包装内残氧在允许范围内。气调包装有气体流和真空补偿两种气体置换技术，前者利用充入的混合气体气流驱除包装内空气可达到1-5%残氧 ，后者抽真空排除空气后充入混合气体包装内可降低到0.5%残氧。熟食品采用气调包装虽然可以通过排除氧和充入CO₂来延长货架期，但是实际上并不是这样简单，因为某些CO₂敏感的食品当CO₂浓度超过某一水平时明显地不会再增加货架期。通常20% CO₂抑制微生物繁殖而50% CO₂有延长货架期的效果，但CO₂浓度超过50%对微生物抑制效果并不明显。此外，各种微生物对CO₂敏感性不同，虽然许多霉菌和酵母被5%-50%CO₂抑制但也有不少的酵母可在缺氧条件下生长并对CO₂不敏感。因此，如果食品腐败是由于酵母繁殖而限制货架期则气调包装还不能很好地解决，最好是在加工过程中尽量避免污染酵母。采用高浓度CO₂气调包装对许多熟食品有负作用，一是CO₂被吸收造成包装坍落，二是引起感官质量变化。因此，在确定混合气体中CO₂浓度时需要考虑到既要抑制微生物和又要不改变产品感官质量。熟食品气调包装可根据食品的相对湿度预定CO₂/N₂混合气体配比，因为食品的相对湿度确定了微生物繁殖速度、氧化反应和酶的活性。食品水分活度愈高包装顶隙要求的CO₂浓度也愈高。但是高浓度CO₂会出现如前所述的问题。各种熟食品组成不同而最适合的气调气氛也不相同应该分别考虑。熟食品气调包装要取得预期的保鲜效果，包装后贮藏与销售的温度管理很重要。气调包装熟食品的贮藏与销售温度必须控制不超过4℃，欧洲许多主要销售气调包装食品的零售商的贮藏和销售冷链温度要求保持2±1℃。

1.1 肉制品气调包装

熟肉制品主要有熟肉、火腿、熏肉和香肠等品种，由于加工工艺和配料不同肉制品货架期受到各种内外因素影响（见表9-1）。因此，研究肉制品气调包装时需要充分考虑某种肉制品内在和外在因素才能有效地延长货架期。与其他食品一样气调包装肉制品的货架期也受到冷链温度、气体混合配比和包装材料等因素影响（见表9-2），需要充分了解才能在货架期间保证食品的质量和安全。

表1 影响熟肉制品货架期的内在和外在因素

下表2  影响气调包装肉制品货架期因素

1. 温度控制  包括加工、包装、贮藏、运输、销售和消费者处理。

2. 卫生管理  产品加工和包装坚持良好卫生管理(GMP)和执行HACCP管理体制。

3. 原料质量  初始菌数和理化指标如过氧化值（PV）、硫代巴比妥酸值(TBA)。

4. 终产品中的其他配料。

5. 加工到包装时间间隔。

6. 气体与产品体积比例。

7. 混合气体配比和残留气体成分（残余氧%）。

8. 气体纯度。

9. 包装材料的透湿率。

10. 包装设计  气体是否在食品表面流通。

11. 包装材料的O₂/CO₂/N₂的透气率。

1.1.1腌肉制品的色泽变化

各种生腌肉制品（如培根、帕拉马火腿、意大利腊肠）和熟腌肉制品（如火腿、腌牛肉、午餐肉）与鲜肉销售包装一样要求货架期间保持稳定红色色泽，是吸引消费者购买的重要质量指标。

生熟腌肉制品的粉红色素是亚硝酸肌红蛋白构成的，加热时亚硝酸肌红蛋白转变为粉红色的变性亚硝酸肌红蛋白。由于空气抑制生熟腌肉制品色泽的形成，因而不适宜空气包装或包装内残余氧。真空包装或气调包装可以防止腌肉色泽变灰色或褪色，从而延长腌肉制品的色泽货架期。肉制品的色素不受高浓度CO₂影响，但氧会引起色素变化。亚硝酸肌红蛋白被O₂氧化后变成绿色、黄色或无色氧化卟啉，随后被一些化学物质或微生物产生的物质分解为氧化氮，在光照催化作用下产品色泽变为不可接受的灰色或褐色。腌肉制品在高温和低湿度贮藏时，由于肉表面色素改变和脱水使得熟腌肉褐变和生腌肉变黑。采用低透氧率和低透湿率包装材料包装并贮藏在低温可以最低限度减少腌肉制品的褐变或变黑问题。腌肉制品通常真空包装或气调包装后放在暗室内1-2天，待包装内残余的氧被细菌繁殖消耗尽再陈列。这样处理有助于保持腌肉的色泽，光照将不成为变色的关键。亦可采用金属化薄膜包装阻挡光线，但缺点是消费者看不到产品。切薄片腌肉抽真空后充入CO₂与N₂的混合气体不仅可降低残氧还可以防止肉片粘在一起。

1.1.2 肉制品的水分活度、pH和微生物腐败

大多数肉制品微生物最适宜繁殖的水分活度为A_W 0.98以上（新鲜肉的A_W 0.999）。在空气中贮藏的肉制品如添加2%盐可以延缓假单胞菌繁殖但有助于乳酸菌繁殖，这种情况类似真空包装的新鲜肉。已发现降低肉制品水分活度会增加CO₂抑菌效果。表9-1各项内外因素相互影响，其中贮藏温度、水分活度与pH和亚硝酸钠浓度对肉制品作用最大。如已知肉制品的水分活度与pH值，就有可能预定某种贮藏温度的贮藏稳定性，而肉制品中优势菌群必须加以考虑。表9-3是按肉制品水分活度与pH确定的贮藏性，表中的数据是假定产品加工工艺一致和不考虑霉菌和酵母菌繁殖引起的腐败，因为这两种真菌繁殖缓慢难以与其他微生物竞争。虽然水分活度与pH在实验室能够得到严格控制，但在生产中是难以控制的。

1.2各种肉制品或熟食品气调包装效果

1.腌肉或熏肉（培根，Bacon）

生腌肉含2-3%氯化钠对某些细菌有抑菌作用，但乳酸菌、八叠球菌(Sarcina)、螺旋状菌属(Spirillae)与弧菌(Vibrio)、黄质菌属(flavobacteria)和微球菌(micrococci)等耐盐性细菌仍能繁殖。肠病原菌可通过氯化钠、亚硝酸钠、pH、竞争性细菌和温度的控制来限制其繁殖。如果产品不在低温贮藏葡萄球菌可能会繁殖，尤其是热处理使竞争性微球菌减少时。

烟熏或不烟熏的培根（烟熏货架期较长）广泛采用真空包装或气调包装，但两种包装形式的货架期相差不很大。腌肉中的耐盐细菌繁殖有助于抑制革兰氏阴性蛋白水解微生物和沙门氏菌等食品中毒微生物的繁殖。葡萄球菌根据贮藏温度、气体环境和产品特性可能繁殖并产生毒素。通常培根的瘦肉部分乳酸菌会繁殖，而脂肪部分繁殖微球菌。培根可采用100%N₂或30%CO₂/70%N₂气调包装。Anon报道（1984年），培根气调包装的残氧要小于0.2%，而CO₂误差为±2%。烟熏培根的货架期受烟熏工艺影响（如烟熏材料），主要是烟气中的酚化合物含量，因为酚化合物是一种抗氧化剂和抗菌剂。

2.烤牛肉（Cooked beef roasts ）

MeDaniel等报道（1984年），将热处理中心温度达到60℃的烤牛肉条分别真空包装、100% CO₂和15%CO₂/30%O₂/55%N₂气调包装（包装量1-1.5kg），在4℃贮藏21天比较各包装保鲜效果。贮藏7天后，所有包装的嗜中温性（25-55℃）菌和适冷性菌的细菌数相近。贮藏21天后真空包装烤牛肉的嗜温性和适冷性细菌数明显比100% CO₂气调包装高得多。15%CO₂/30%O₂/55%N₂气调包装烤牛肉的微球菌数高于100% CO₂气调包装，但低于真空包装。然而，14天贮藏后两种气调包装烤牛肉条被认为感官不可接受，而真空包装21天后认为可接受。该评估过程是将烤牛肉条在空气中过夜再在微波炉加热1min并在灯光下照射保温直到感官评定，这样的处理过程可能会影响评估结果。

  Hintlian 和Hitchkiss报道（1987年），烤牛肉片分别用75%CO₂/25%N₂、75%CO₂/2%O₂/23%N₂、75%CO₂/5%O₂/20%N₂、75%CO₂/10%O₂/15%N₂和75%CO₂/25%N₂气调包装试验比较保鲜效果，发现75%CO₂/10%O₂/15%N₂气调包装抑制假单胞菌（P. fragi）, 鼠伤寒沙门氏菌与金黄色酿脓葡萄球菌（Salmonella typhimurium）、S. aureus 菌和产气荚膜梭状芽胞杆菌(C.perfringens)等细菌最有效。当贮藏温度升到26.7℃，所有的气调包装都不再抑制产气荚膜梭状芽胞杆菌繁殖。当温度为12.8℃时，仅中等浓度氧的气调包装可抑制产气荚膜梭状芽胞杆菌C，而产气荚膜梭状芽胞杆菌在空气中也能繁殖。但假单胞需氧菌消耗氧造成厌氧条件，空气包装13天后氧被降低到＜1%。

熟牛肉空气包装42天后的霉菌数达到10⁶cfu/g而在气调包装中未发现，研究结果证明，高浓度CO₂可抑制熟牛肉片霉菌繁殖。根据感官分析，气调包装熟牛肉风味比新鲜烤牛肉差，主要原因是在温热环境下脂肪氧化酸败而不是微生物繁殖所改变，因此气调包装熟肉制品不能在室温下贮藏。

Carr和Marchello（1986年）研究熟牛肉片真空包装和15%CO₂/40%O₂/45%N₂气调包装时发现，在6℃和10℃时真空包装能抑制嗜冷性细菌繁殖而气调包装不能抑制，然而在2℃时由于CO₂在低温抑菌作用增强两种包装抑菌效果正好相反。但嗜温性细菌、嗜热性细菌和霉菌的繁殖不受包装形式影响。然而，气调包装熟牛肉片4天后就褪色，而真空包装熟牛肉片的色泽可保持12天。在10℃时，气调包装熟牛肉片7天后就有气味而真空包装12天后才有轻微气味。因此，含15%CO₂的混合气体才能有效延长熟牛肉片的货架期。Carr和Marchello（1986年）进一步比较不同气调包装（15%CO₂/40%O₂/45%N₂；15%CO₂/20%O₂/65%N₂；15%CO₂/10%O₂/75%N₂）和真空包装抑菌效果。在4±0.5℃，贮藏6天后各种包装都未检测出嗜冷性需氧菌繁殖，而贮藏9天后在气调包装牛肉片上有需氧菌发现。他们发现15%CO₂/40%O₂/45%N₂气调包装嗜冷性需氧菌快速繁殖，说明20% O₂比10%或40% O₂更适合这种细菌繁殖。真空包装中要到12天后嗜冷性需氧菌才繁殖。通常热处理后产品中没有残存的嗜冷性需氧菌，观察到这种细菌是由于产品受到再污染，说明产品包装前卫生管理重要性。感官分析的结果，气调包装熟牛肉片贮藏15天后有气味，而12天后表面变干。各种包装熟牛肉色泽差别不大，仅仅色泽稍有褪色。

3. 碎牛肉饼（Ground beef patties）

     Bentley等（1989年）研究真空包装、100% N₂和100% CO₂气调包装碎牛肉饼货架期，按感官评定结果认为100% CO₂气调包装可得到较好的保鲜效果。但真空包装的碎牛肉饼渗出4.8%较多的汁液，而100% N₂包装渗出率为2.9%和100% CO₂包装渗出率为3.5%。在2℃贮藏时，所有的包装21天后不可接受，细菌总数达到10⁸个/g。碎牛肉饼采用100% CO₂气调包装根据感官评定和细菌总数检测结果，在2℃的货架期超过7天。

4.大块烤牛肉（Cooked meat loaves）

     Ahvenainen等（1986年）将大块烤牛肉100%N₂包装、20%CO₂/80%N₂包装和空气包装进行货架期比较试验，5℃ 贮藏15天后100%N₂包装的需氧嗜中温性细菌和乳酸菌繁殖最快细菌数达到10⁶cfu/g而20%CO₂/80%N₂包装的细菌数最少为10⁴cfu/g，其中乳酸菌是优势腐败菌。酵母和霉菌在气调包装中未检测到，但空气包装14天后肉表面检测到10³ cfu /g。空气包装熟牛肉块贮藏14天后有异味感官上不可接受，而气调包装贮藏35天后仍可接受。

5.法兰克福香肠（Frankfurters）

    Simard等报道（1983年），法兰克福香肠用高阻隔复合袋包装，透氧率为8［cm³/（m².24h.4℃）100%RH］，抽真空后充入100%N₂可增加货架期。真空包装的法兰克福香肠在7℃贮藏7天和-4℃贮藏21天后由于色泽变绿或褐色而不可接受，而抽真空后再充入100%N₂在7℃贮藏35天后感官仍可接受。Egan和Rober报道（1987年），抽真空后再充入100% CO₂可以防止因酵母繁殖形成肉表面奶白色汁液。

6.火腿（Ham）

     上世纪80年中期由于消费者要求低盐度火腿，氯化钠含量从3%降低到1%，据英国市场调查零售熟火腿约含1.7-3.9%氯化钠。氯化钠作为防腐剂延缓腐败微生物繁殖，并使肌凝蛋白和肌动蛋白的肌质纤维蛋白分散而使肉块粘结成块。但降低氯化钠含量会导致引起食品中毒李斯特单核细胞菌等病原微生物繁殖的危险增加。Stegeman等（1988年）作李斯特单核细胞菌的耐热试验，火腿接种李斯特单核细胞菌然后采用标准的热处理，结果产品未检测出李斯特单核细胞菌，但火腿切片加工和包装时可能会再受到污染。Glass 和Doyle发现（1989年），在4.4℃贮藏4周的火腿感官可以接受但李斯特单核细胞菌数达到10⁵-10⁶ cfu /g.。说明生产厂商不能仅依靠真空包装和低温冷藏就可以防止李斯特单核细胞菌再污染。

    Anjaneyulu等（1986年）真空包装与气调包装（35%CO₂/65%N₂，35%CO₂/65%N₂O，100% CO₂，100% N₂O，95%CO₂/5%N₂O）火腿保鲜效果对比试验，发现100% CO₂气调包装保鲜效果最有效，火腿片在3-5℃贮藏30天仍可接受。他们还发现火腿片的微球菌数没有增加，但其结论与其他学者的研究结果有矛盾。采用100% N₂O气调包装对微球菌繁殖无抑制作用，相反会影响火腿的色泽。Andersen等发现100% CO₂气调包装而充入压力稍大时，虽然经过陈列柜光照24小时，仍可以防止因亚硝酸肌红蛋白的光氧化作用引起火腿片褪色。如果充入包装内CO₂的压力不大，无论是100% CO₂气调包装或真空包装都不能防止光氧化作用，除非将包装在受到光照前放在暗室内4天才能防止。此外，包装的火腿如含有200ppm亚硝酸钠和350ppm抗坏血酸纳可以防止光氧化。Ranken报道（1984年），熟火腿的残余亚硝酸钠15-20ppm就足以在贮藏时保持色泽稳定（培根要求40-90ppm）。

7. 天然肠衣维也纳香肠（Wieners in natural casings）

    Laelis 和Fuller报道（1990年），天然肠衣包装的维也纳香肠用30%CO₂/70%N₂气调包装，包装内残氧＜0.4%时货架期可达到30天。

  8.禽肉制品（Pouly products）

     Young等（1987年）作油炸鸡腿和鸡肉菜肴（鸡块与豌豆）真空包装和70%CO₂/30%N₂气调包装试验，两种包装在0±1℃贮藏15天后其细菌总数为可接受的＜10⁵ cfu /g，而采用薄膜裹包油炸鸡腿和鸡肉菜肴分别在15天内和7天内腐败。他们认为真空包装或气调包装的鸡肉制品在0-3℃保持11-14天感官仍可接受而裹包包装4天就不可接受。但气调包装的鸡肉菜肴的配料质量变化比真空包装快，鸡肉中的豌豆从绿色变为橄榄色或黄褐色。因此，他们认为多种成分组成菜肴食品由于某种成分的质量变化如上述豌豆色泽变化限制了气调包装的应用，只有排除质量变化的成分或分开包装才能克服。

    禽肉中常发现有引起食物中毒的产气荚膜梭状芽孢梭菌（C.perfringens），而气调包装为这种细菌繁殖提供有利的条件。禽肉制品气调包装的安全取决于温度控制。生禽肉在温度误差时因细菌繁殖很快腐败，但熟禽肉在温度误差时如有残存的产气荚膜芽孢梭菌孢子繁殖而引起消费者注意的腐败信息并不明显。