食品防腐保鲜理论 --栅栏技术

Hurdle technology for food preservation


  随着对食品防腐保鲜研究的深入,人们已认识到,没有任何一种单一的保鲜措施是完美无缺的,必须采用综合保鲜技术。目前保鲜研究的主要理论依据是栅栏因子理论。
   
栅栏因子理论是德国肉类食品专家Leistner博士提出的一套系统科学地控制食品保质期的理论。该理论认为,食品要达到可贮性与卫生安全性,其内部必须存在能够阻止食品所含腐败菌和病原菌生长繁殖的因子,这些因子通过临时和永久性地打破微生物的内平衡(微生物处于正常状态下内部环境的稳定和统一),从而抑制微生物的致腐与产毒,保持食品品质。这些因子被称为栅栏因子。这些因子及其互作效应决定了食品的微生物稳定性,这就是栅栏效应。在实际生产中,运用不同的栅栏因子,科学合理地组合起来,发挥其协同作用,从不同的侧面抑制引起食品腐败的微生物,形成对微生物的多靶攻击,从而改善食品品质,保证食品的卫生安全性,这一技术即为栅栏技术。
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)栅栏技术与微生物的内平衡
   
食品防腐中一个值得注意的现象就是微生物的内平衡。微生物的内平衡是微生物处于正常状态下内部环境的稳定和统一,并且具有一定的自我调节能力,只有其内环境处于稳定的状态下,微生物才能生长繁殖。例如,微生物内环境中pH值的自我调节,只有内环境pH值处于一个相对较小的变动范围,微生物才能保持其活性。如果在食品中加入防腐剂破坏微生物的内平衡,微生物就会失去生长繁殖的能力。在其内平衡重建之前,微生物就会处于延迟期,甚至死亡。食品的防腐就是通过临时或永久性打破微生物的内平衡而实现的。
   
将栅栏技术应用于食品的防腐,各种栅栏因子的防腐作用可能不仅仅是单个因子作用的累加,而是发挥这些因子的协同效应,使食品中的栅栏因子针对微生物细胞中的不同目标进行攻击,如细胞膜、酶系统、pH值、水分活性值、氧化还原电位等,这样就可以从数方面打破微生物的内平衡,从而实现栅栏因子的交互效应。在实际生产中,这意味着应用多个低强度的栅栏因子将会起到比单个高强度的栅栏因子更有效的防腐作用,更有益于食品的保质。这一“多靶保藏”技术将会成为一个大有前途的研究领域。
   
对于防腐剂的应用而言,栅栏技术的运用意味着使用小量、温和的防腐剂,比大量、单一、强烈的防腐剂效果要好得多。如Nisin在通常情况下只对革兰氏阳性菌起抑制作用,而对革兰氏阴性菌的抑制作用较差。然而,当将Nisin与螯合剂EDTA-二钠、柠檬酸盐、磷酸盐等结合使用时,由于螯合剂结合了革兰氏阴性菌的细胞膜磷脂双分子层的镁离子,细胞膜被破坏,导致膜的渗透性加强,使Nisin易于进入细胞质,加强了对革兰氏阴性菌的抑制作用。
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食品中的防腐保质栅栏因子
   
食品防腐上最常用的栅栏因子,无论是通过加工工艺还是添加剂方式设置的,应用时仅有少数几个。随着对食品保鲜研究的发展,至今已经确认可以应用于食品的栅栏因子很多。例如高温处理、低温冷藏、降低水分活性、调节酸度、降低氧化还原电位、应用乳酸菌等竞争性或拮抗性微生物以及应用亚硝酸盐、山梨酸盐等防腐剂。
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栅栏技术与食品的品质
   
从栅栏技术的概念上理解食品防腐技术,似乎侧重于保证食品的微生物稳定性,然而栅栏技术还与食品的品质密切相关。食品中存在的栅栏因子将影响其可贮性、感官品质、营养品质、工艺特性和经济效益。同一栅栏因子的强度不同,对产品的作用也可能是相反的。例如在发酵香肠中,pH值需降至一定的限度才能有效抑制腐败菌,但过低则对感官质量不利。因而在实际应用中,各种栅栏因子应科学合理地搭配组合,其强度应控制在一个最佳的范围。

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