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首发|杜德春

栅栏技术

食品的防腐保鲜是一个系统工程。随着人们对食品防腐保鲜研究的深人，对于防腐保鲜理论也有了更新的认识，研究人员一致认为，没有任何一种单一的防腐保鲜措施是完美无缺的，必须采用综合防腐保鲜技术。

目前防腐保鲜研究的主要理论依据是栅栏因子理论。

食品的栅栏技术实际上是一种复合的应用技术，应用最佳的组合，达到要求的效果，避免不必要的浪费。

栅栏因子理论是德国肉类食品专家Leistner博士在第二届亚太地区肉类科技大会宣读了“应用'屏障效应理论’和HACCP系统进行食品设计”的论文，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。

他把食品防腐的方法或原理归结为高温处理(F)、低温冷藏(t)、降低水分活度(Aw)、酸化(pH值)、降低氧化还原电势(Eh)、添加防腐剂(Pres)、竞争性菌群及辐照等因子的作用，将这些因子称为栅栏因子(hurdlefactor)。

这些因子及其协同作用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。

国内也有将栅栏技术和栅栏因子相应译为障碍技术和障碍因子。

这些栅栏因子都可以在一定范围内影响有害微生物的生长、繁殖，因此它们是有害微生物存活的栅栏，通过调节这些栅栏就可以控制有害微生物的存活状态。

(1)温度(t)

每种微生物都有一个最适生存温度，一般为28~37℃之间，过高或过低的温度都会影响其生长、繁殖。我们可以用高温来杀死微生物，也可用低温来控制微生物，一般微生物的生长、繁殖随温度的下降而减慢，并且随温度的下降，可繁殖的微生物的种类也在减少。

(2)水分活度(Aw)

水分活度可以广泛地用来说明食物的稳定性和微生物繁殖的可能性，以及能引起食品品质变化的化学酶及物理变化的情况。

将纯水的活度定为1，水的活度随水溶液中溶质量的增加而降低。

在真空包装的食品中，Aw值可以低于0.91。兰一较低的Aw 值和较低的温度联合使用时，对各种微生物可有明显的抑制效果。

(3)pH

一般来讲，酸性具有很强的抑菌作用，所以酸性是影响有害微生物存活的重要因素。在pH<2时各种有害微生物都不能生长;在pH低于4.2时，多数有害微生物可被有效抑制。

(4)防腐剂顾名思义

防腐剂作为栅栏突出的是“防”，“防”字有两层意思:一是防腐剂的效果虽然不是完全取决于微生物存在的数量，但它绝不能用在已经含有大量有害微生物的食品中去制止腐烂或治疗腐烂。

只有在有害微生物比较少的时候，或者说不是在有害微生物处于迅速繁殖的时候使用才是有效的;第二层意思是说要区分开对有害微生物的“杀灭”与“抑制”这两个概念，防腐剂在通常使用浓度下，首先是抑制，它不但抑制微生物的新陈代谢，而且抑制生长，需要经过几天或几周的时间才能使被抑制的菌死亡。

如果要使微生物在短时间内被杀灭，那要用消毒剂。没有一种防腐剂能够在食品中抑制可能出现的所有有害微生物，也没有一种防腐剂在食品中只抑制一种有害微生物。

(5)防腐初始的带菌量我们将食品防腐初始的带菌量作为一个栅栏，目的在于突出强调它在食品防腐中的重要作用。

因为任何栅栏在食品防腐中的效果，都与食品初始的带菌量相关，初始的带菌量越低，防腐效果就越满意。

随着保藏技术的发展，出现了许多新型栅栏因子，如

:① pH类微胶囊酸化剂;

② 压力类 超高压生产设备;

③射线类 微波、辐射、紫外线;

④ 生化类 菌种、酶;

⑤防腐类 次氯酸盐、美拉德反应产物、液氯、螯合物、

酒精;

⑥其他类 磁振动场、高频无线电、荧光、超声波等。

到目前为止已有三十多种栅栏被应用在食品防腐保鲜中。

在实际生产中，可以根据具体情况，设计不同栅栏，产生不同的协同效应，以达到延长产品货架期的目的。

如果只有一个栅栏，必然要求这个栅栏很高，但这些强烈的条件是食品所不能接受的，不能靠强一个栅栏来达到防腐目的。如果连低，但各个栅栏的重要性不在于它们的强烈程度，而在于各个之间的相互配合，虽然它们中的任何一个都不能有效地抑制有生物，但是它们的总和效果是可以有效抑制有害微生物的，更益于食品的保质。

这一“多靶保藏”技术将会成为一个大有前途。长期以来，栅栏技术在食品加工和保藏中就已被广泛地应用，研究领域。

们只是没有从栅栏技术的概念上来认识问题，而是将多个栅栏因自觉或不自觉地融汇于经验式的食品加工与保藏中。

自从20世纪70年代栅栏理论提出后，相继有许多研究与实践表明，栅栏技术不但可用于食品加工和保藏中的微生物控制，还可用于食品加工、保藏中的工艺改造以及新产品开发。例如肉制品在储存过程中要降低能耗，可以考虑用耗能少的因子(如Aw和pH值等)替代耗能大的因子t，因为抑制食品微生物的栅栏因子在一定程度上可以相互替换。

再例如果面点面食加工中，可通过降低pH值，达到降低杀菌温度(F)和缩短杀菌时间的目的。

栅栏因子的合理组合应是既能抑制微生物活动，又能尽可能地改进产品的感官质量、营养性和经济效益。

栅栏技术在国内外被广泛、成功地应用于肉类加工，而且在果蔬加工、果蔬储藏保鲜、粮食及其半成品储藏、食品包装等领域已有一定的研究与实践。

可以预见，随着人们对栅栏理论研究的深化和栅栏技术在生产中的成功应用，栅栏理论与技术将成为食品加工与保藏的重要指导依据。

栅栏技术可以和HACCP质量管理规程联系起来使用以便探求每个产品的最适关键控制点。

目前，工业化国家有人正运用栅栏技术进行计算机处理以便进行食品设计。也就是说:只要将食品有关参数(如水分活性、pH值等)输入计算机，就可推断出食品的货架期。

也可根据需要，有的放矢达到理相的货架期。

△食品防腐保鲜的效果评价

食品的防腐保鲜效果决定食品的使用寿命，即食品从生产到失去食用价值的时间间隔。一般消费者判断食品质量的好坏通常通过感官的可接受程度，而在实验室研究中，一般选择对感官质量影响较大的某些物理、化学、生物反应来精确地量化为评价指标。

一、油脂氧化

食品中油脂自动氧化是导致食品货架期缩短的一个很重要的因素。

酸价和过氧化值是衡量含油脂食品氧化酸败程度的重要卫生指标，引起油脂酸败的原因可分为两个方面:

一是由于微生物产生的酶引起的酶解作用而产生的;

二是在空气、阳光、水等外界条件作用下发生的水解过程和脂肪酸的自身氧化而产生。

这些变化使油脂分解产生脂肪酸、醛类和酮类等化合物，这不仅使产品的色、香、味发生改变，而且酸败的氧化产物如醛、酮等具有毒性，能影响人体正常新陈代谢，从而危害身体健康。因此，超标产品已不适宜销售，更不适宜食用。

测试仪器:油脂氧化分析仪。

测试作用:研究抗氧化剂及其复配的抗氧化性能，评估食品的抗氧化稳定性及其影响因素，分析食品的货架期。

二、水分活度aw

食品中的水是以自由态、水合态、胶体吸润态、表面吸附态等状态存在。不同状态的水可分为两类:由氢键等结合力联系着的水合水;以毛细管力联系着的水称为自由水。自由水能被微分子生物所利用，结合水则不能。

用一般食品水分测定方法测量的水分即含水量，不能说明这些水是否能被微生物所利用，对食品生产和保藏缺乏科学的指导作用;而水分活度则反映食品与水的亲和能力大小，表示食品中所含的水分作为生物化学反应和微生物生长的可用价值。

它影响物质物理、机械、化学、微生物特性，这些包括流淌性、凝聚力、内聚力和静态现象。

水分活度对食品保藏具有重要的意义。含有水分的食物等由于其水分活度之不同，其储藏期的稳定性也不同;总的趋势是，水分活度越小的食物越稳定，较少出现腐败变质现象;水分活度越高，越有更多的细菌可能繁殖。

目前水分活度已成为关于食品防霉和防止霉菌产毒的一个安全指标，它可以影响食品中微生物的繁殖、代谢、抗性和生存。

测试仪器:水分活度测试仪。

测试作用:利用水分活度的测试，反映食品的保质期;通过调节水分和温度，可以延长食品的保质期。

三、微生物

菌落总数和霉菌都是反映食品受微生物污染程度大小的重要指标。

细菌总数超标将会破坏食品的营养成分，加速食品腐败变质，使食品失去食用价值，人体食用后会引起呕吐、腹泻和胃肠炎等消化道疾病危害。

测试作用:通过对不同储存时间的食品中菌落总数的测定，研究防腐剂及复配性能，分析食品的货架期。

四、感官

这一指标是对产品进行综合的感官评定的结果。一组经过特广训练的成员定期对产品质量的外观、质地、风味、口感、可接受程度等各方面进行评价。

△食品防腐常见问题

1. 把防腐剂当杀菌剂

降低初始带菌量是防腐效果的关键。

原料经加工制成产品最的带菌量，就是储藏开始的带菌量，这个带菌量对防腐剂来讲称初始带菌量。防腐剂的作用在于“防”，不在“杀”。防腐剂的作是对加工食品在储藏期间的防腐，它只能在产品带菌量很小的情下来保护食品，而不能在带菌量很高的情况下来防腐。

从食品防的角度来讲，整个加工过程，包括原料的选择、加工条件、包等，都要注意到对产品带菌量的影响，使初始带菌量尽量降低，是提高防腐剂防腐效果的关键。

2.防腐剂用量超标

常见的是苯甲酸钠的用量超标，甚至能尝出它的味。茶多配为防腐剂使用时，浓度过高会使人感到苦涩味，还会由于氧化而食品变色。

3. 超范围使用防腐剂

例如，在馒头面条中使用山梨酸防腐剂，在蛋糕月饼中使用苯用钠等。

4.对限制范围的误解

如，“罐头里面是不加防腐剂的”，其实应该弄清是“不加防腐剂”，还是“不能加某种防腐剂”，现在有些防腐剂本身就是天然成分，完全可以添加。现在很多人一说防腐剂就是“山梨酸钾”或者“苯甲酸钠”，其实这是一个误解。

5.没有进行配合防腐

把防腐问题全部寄托在防腐剂的身上，没有进行配合处理。结果容易造成防腐剂超量使用，异味太重，严重损害产品风味，还没有起到防腐效果。

6.使用违禁用品

例如，在面包制品中使用溴酸钾。或者面条中用硼砂，硼砂的学名是硼酸钠，是一种用途广泛的化工原料。一些不良商贩将其用到食品加工中作为防腐用。

人体若摄入过多的硼，会产生恶心、呕吐、血痢和腹痛等中毒症状，严重的会导致死亡。这是我国《食品安全法》和《食品添加剂卫生管

理办法》所禁止的行为。

杜德春：

焙烤食品工艺技术首席工程师博士；

面点面食、焙烤食品技术资深防腐专家工程师博士。

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