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防腐剂在肉制品中的应用

  • 发表时间:2020-11-03 09:48:11
  • 来源:未知
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据统计,全世界10%-20%的食品损失源于各种腐败而被废弃。被微生物污染的食品,不但使生产商蒙受经济和形象上的损失,同时微生物在食品上产生的毒素,亦会损害消费者的健康。食品防腐剂是防止因微生物作用引起食品腐败变质,延长食品保存期的一类食品添加剂。其防腐机理主要是降低制品的水分活度,降低制品的PH,作用于微生物的特定结构部位,破坏微生物的生长或代谢系统的正常进行,从而起到抑制微生物生长,延长产品货架期。

肉制品富含蛋白质,水分含量也较大,对贮藏环境的要求比较严,极易受微生物的影响,造成产品腐败变质,给肉制品加工企业造成巨大的经济损失。因此肉制品的防腐也就显得尤为重要。肉和肉制品在生产、包装、储存、运输、销售等各个环节,都不可避免地会受到环境中微生物的污染而引起腐败变质,所以,选择适量的,安全、高效的防腐剂是肉和肉制品生产中关键的一环。

目前世界上使用的食品防腐剂品种较多,美国有50多种,日本有43种,中国香港特区有27种,到目前为止,我国《食品添加剂使用卫生标准》中批准使用的防腐剂有29种。食品防腐剂分为化学防腐剂和天然防腐剂两大类,化学防腐剂又分为无机防腐剂和有机防腐剂。其中允许在肉制品中使用的只有山梨酸及其钾盐、双乙酸钠、乳酸链球菌素、纳他霉素和单辛酸甘油酯五种,另外还存在一些添加剂以其他目的加入但对肉制品存在防腐作用如磷酸盐(品质改良剂),硝酸盐和亚硝酸盐(发色剂),乳酸钠(保湿剂、抗氧化增效剂和风味增强剂)等。下面就对这些防腐剂在肉制品中的应用做一下简要介绍。

一、山梨酸及其盐。

山梨酸为不饱和六碳酸,无色针状结晶或白色结晶粉末,无味无臭,其分子式为C6H8O2,分子量为112.1。可溶于多种有机溶剂, 微溶于水, 其钾、钠盐极易溶解于水使用时, 可先溶于乙醇, 再加入食品。溶解时注意不要使用铜、铁制容器。山梨酸钾是山梨酸的钾盐,白色,几乎无气味的粉末,或是颗粒状,因此粉尘极低。山梨酸钙是山梨酸的钙盐,几乎无气味的白色粉末。

山梨酸及其盐类山梨酸钾在肉制品中的应用很广, 抑菌作用主要在于它能与微生物酶系统中的硫基结合, 从而破坏微生物酶的活性,达到抑制微生物增殖和防腐的目的。山梨酸和山梨酸钾对细菌、酵母菌和霉菌均有抑制作用, 对革兰氏阳性细菌也有一定的抑制作用, 但对厌气性微生物和嗜酸乳杆菌几乎无效。其防腐作用较苯甲酸广, pH 值在5 以下时适宜使用, 抑菌效果随pH 值增高而减弱, 当pH 值为3 时的抑菌效果最好。山梨酸钾在鲜肉保鲜中可单独作用, 也可与磷酸盐和乙酸结合作用。

用山梨酸钾浸泡过的鲜猪肉和鲜鸡肉,可延长有效期,而且对其煮熟后的感官特征无不良影响。由于山梨酸及其盐对肉毒杆菌有显著的抑制作用,将它应用于香肠、咸肉制品中可减少亚硝酸盐的用量。在腌熏肉制品中加入山梨酸钾,可减少亚硝酸钠含量,这样可以降低形成致癌的亚硝胺的潜在危险性。同时对制品的色泽和香味都无不利影响。干硬的香肠,烟熏的火腿和肉干以及类似的产品可用5 ~20% 的山梨酸钾溶液浸泡,以防霉菌的腐蚀。

使用时要注意食品的卫生状况, 如食品已严重污染, 虽加入山梨酸盐也起不了防腐作用, 而且细菌可利用山梨酸盐作为营养, 使食品腐败更快。由于山梨酸在有机体内被新陈代谢产生二氧化碳和水, 故对人没有危害。一般认为是最适宜的食品防腐剂。2003年我国防腐剂预计产量可达万t,其中两大主要品种苯甲酸钠为7万t,山梨酸钾为2万t。

二、双乙酸钠

双乙酸钠(Sodium Diacetate, 简称SDA),又名二乙酸草钠盐,或二醋酸一钠,分子式为C H3COONa.CH3COOH.XH2O或NaH(CH3COO)2,无水物分子量为142.09,是乙酸和乙酸钠的分子化合物。双乙酸钠是一种广谱、高效、无毒、不致癌的防腐剂,又可作为食品的调味料、营养剂(可提高食品的生物效价)。通常双乙酸钠的使用量为0.3~3 克/千克。[6]双乙酸钠不改变食品特性,不受食品本身pH值的影响,它参与人体的新陈代谢,产生二氧化碳和水,可看成食品的一部分,能够保持食品原有的色香味和营养成分。由于它安全、无毒、无残留、无致癌、无致畸变,被列为国际组织开发的食品防霉保鲜剂。在我国双乙酸钠是一种新型的多功能绿色食品添加剂,已在各类食品及水产品中广泛应用。

鲜肉中含有丰富的营养成分,且水分活性很高,极易受微生物污染和其他因素的影响,即使是肉类加工过程中GMP 、HACCP 等现代化管理模式,也很难完全防止细菌污染和控制肉品腐败变质。因此,对未包装鲜肉进行抑菌预处理,对延长其保质期是一项重要措施,在肉中加入有机酸及其盐是改善鲜肉品质、延长保质期的一个有效途径。如用有机酸盐双乙酸钠单独用于牛肉保鲜,双乙酸钠保鲜浓度为0.6%,喷淋30s,有效地抑制了牛肉中细菌等微生物的生长繁殖,延长了货架期。

三、乳酸链球菌素

乳酸链球菌素是从乳酸链球菌发酵液中制备的一种多肽物质,它们是血清学N群中的一些乳酸菌产生的抑菌物质,被命名为Nisin(取自Ninhibitory substance) 。Nisin由34个肽链氨基酸残基组成,它是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然生物防腐剂,食入胃肠道后易被蛋白酶所分解。除具有多肽的一般性质外,还具有在酸性条件下,溶解度增加;其耐酸、耐热性能优良;能抑制引起食品腐败的许多革兰氏阳性细菌,如明串珠菌、乳杆菌、葡萄球菌、小球菌等,特别是对产芽孢的细菌,如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌。

Nisin 很早就已在国外应用于肉制品中。美国联邦肉类检验法规建议Nisin 作为干香肠和半干香肠的防腐剂。Nisin 是迄今研究最为广泛的细菌素, 它能抑制大部分G+菌的生长, 包括产芽孢杆菌(如肉毒芽孢杆菌)、耐热腐败菌(如嗜热脂肪芽孢杆菌)、生孢梭菌等, 而对酵母菌和霉菌无效。但近期研究表明, 在一定的条件下(如冷冻、加热、降低pH 值和经EDTA 及其他表面活性剂处理)对部分G-菌也有致死作用。[8]研究表明在巴氏杀菌食品中添加500~1000 读数单位/g 的Nisin 可有效地抑制A、B型肉毒杆菌菌株的生长及毒素的产生。因此Nisin 可作为腌制肉制品中硝酸盐的替代剂或佐剂,以减少或避免亚硝胺类物质对人体健康的威胁。添加Nisin 到香肠中可降低亚硝酸盐的用量, 又能有效地延长香肠的保质期。据袁秋萍的试验, 按传统工艺制作的香肠, 亚硝酸盐的添加量为0.15 g/kg, 经检测菌落总数为12000 cfu/g, 若添加Nisin 0.2 g/kg,亚硝酸盐的添加量减少到0.04 g/kg, 则香肠中的菌落总数降低到3200 cfu/g, 抑菌效果明显, 而且香肠的色、香、味没有明显的变化。Nisin在我国肉制品的应用较晚。目前,常被用于鱼类和肉类,在不影响肉的色泽和防腐效果的情况下,可明显降低硝酸盐的使用量,达到有效防止肉毒梭状芽孢杆菌毒素形成的目的。

对于Nisin的作用机制,有人认为和它上面的两个脱水氨基酸有关, 他们分别是脱水丙氨酸和脱水丁氨酸;[11]还有人认为细菌素的作用机制主要是消耗细菌细胞的质子驱动力(PMF, Proton motiveforce); 目前则认为Nisin的靶标是细胞膜, 在一定膜电位的存在下, 吸附于感受菌的细胞膜上, 侵入膜内形成通透孔道, 可允许分子量为0.5 ku 的亲水溶液通过, 导致K+离子从胞浆中流出、细胞膜去极化及ATP 泄漏, 细胞外水分子流入, 细胞因自溶而死亡, 因这种作用需膜电位的存在, 通过在膜上形成通道, 降低膜电位和pH梯度, 导致细胞内溶物外泄而抑菌, 故此类细菌素又称为能量依赖型细菌素。

由于Nisin 是窄谱抗菌素,它只能杀死或抑制G+ 菌,对于G - 菌、酵母和霉菌均无作用,所以单独使用Nisin 未必起到好的效果。通常将Nisin 和其它几种灭菌或抑菌方法联合使用。1)Nisin 与热处理结合,加入少量Nisin,就可大幅度降低杀菌温度和时间,并提高腐败微生物的热敏感性,延长肉品货架期。2)Nisin 与山梨酸等化学防腐剂联合使用。山梨酸主要抑制霉菌、酵母,与需氧细菌配合使用可以克服Nisin 作为窄谱抗菌剂的缺点。3)Nisin 与辐射、紫外线、微波等灭菌方式结合,可以增强抑菌效果。而且, Nisin 是一种疏水性的多肽, 肉中的脂类成分如磷脂, 能与Nisin 发生强烈的作用而影响到Nisin 在这类产品中的分布。

四、纳他霉素

纳他霉素也称游链霉素(Pimaricin),是一种重要的多烯类抗菌素,可以由Streptomyces- natale nsis和 Strepto-myceschatanoogensis等链霉菌发酵生成的。是一种高效、安全的新型生物防腐剂,对许多食品如肉制品、饮料、水果、烘焙食品等有广泛而强效的抑菌防腐作用。1982年美国FDA正式批准纳他霉素可用作食品防腐剂。1985年,FDA/WHO 给出纳他霉素的ADI值,规定每日膳食许可量为0.3mg/kg。1997年,我国食品添加剂使用卫生标准GB2760

-1996将纳他霉素作为增补品种批准使用。

纳他霉素是一种白色至乳白色的无臭无味的结晶性粉末。相对分子量665.7, 分子是一种具有活性的环状四烯化合物, 其熔点约为280℃, 难溶于水和多种有机溶剂。在室温下, 1L 纯水可溶大约50mg 的纳他霉素。溶于稀酸、冰醋酸及二甲基甲酰胺, pH 值低于3 或高于9 时, 溶解度会有增高。

在肉类保鲜方面, 可采用浸泡和喷涂的方法,来达到防止霉菌生长的目的。每平方厘米含有4 µg的Natamycin 时, 即可达到安全而有效的抑菌水平。一般将Natamycin 配制成( 150~ 300) mg/kg的悬浮液对肉制品的表面浸泡和喷涂, 可达到安全有效的抑菌目的。在香肠方面, 在制作香肠时将Natamycin 悬浮液浸泡或喷涂已填好馅料的香肠表面, 可以有效的防止香肠表面长霉。[14]在腌腊制品中, 如腊鸡、腊肉等制品可以在腌制时配成一定浓度的溶液与腌制剂混合使用,也可以在腌制后干燥前用0.1%的Natamycin悬浮液进行喷洒。

值得一提的是, 目前这些天然的或生物的防腐剂中有一部分在我国尚处于实验室或中试研究阶段, 甚至有些产品还没有工业化生产, 这给食品工业生产中的批量应用带来一定的不便。

五、单辛酸甘油酯

单辛酸甘油酯是一种新型无毒高效广谱防腐剂,对细菌、霉菌、酵母菌都有较好抑制作用,其效果优于苯甲酸钠和山梨酸钾。它的防腐效果不受p H 值影响,在体内和脂肪一样能分解代谢,并且其代谢产物均为人体内脂肪代谢的中间产物,分解产生的辛酸可经B-氧化途径彻底分解为二氧化碳和水,甘油可经三羧酸循环分解,无任何积蓄和不良反应,是一种安全无毒的防腐剂。急性毒性试验大白鼠口服LD50为15g / k g 。大鼠分别用150mg/kg、750mg/kg、3750mg/kg 喂养90天,对动物无有害反应。上世纪80年代首先由日本开发成功并投放市场,规定为不需限量的食品防腐剂。FAO/SHOJECFA 亦对辛酸甘油酯不作限量。我国于1995 年试验成功,经多种食品防腐试验,效果明显。它是由八个碳的直链饱和脂肪酸辛酸和甘油各一克分子酯化合成,分子式为C11H22O4,分子量为218,熔点40℃,易溶于乙醇等有机溶剂。在生切面中使用0.04% 时,保质期比对照组从2天增至4天。在内酯豆腐中使用有同样效果。在肉制品中添加浓度0.05%~0.06% 时,对细菌、霉菌、酵母菌完全抑制。我国GB2760—1996规定可用于肉肠,最大使用量为0.5g/kg。

六、乳酸钠

乳酸钠作为保湿剂、抗氧化增效剂和风味增强剂,已被广泛应用于肉制品中,但越来越多的证据显示乳酸钠具有抑菌作用,并被越来越多的人们所认可。乳酸钠是一种最新型的肉制品防腐、保鲜剂,在国外已有二十多年使用历史,是由乳酸制备得到的衍生物,由粮食为基料,由乳酸菌发酵后经先进的化工工艺加工而成, 分子式为CH3CHOHCOONa,分子量为112.06,为无色或微黄色透明糖浆状液体,能与水、油及各种食品添加剂充分混合,被美国食品与药品管理局FDA批准为“安全无毒物质”,可直接应用于食品中。乳酸钠是一种有机弱酸盐,在低温肉制品中却能起到防腐、保鲜、延长货架期和增加食品安全性的作用。

专家认为:它通过降低水分活性以及影响细胞膜的质子通透性来酸化细胞内的结构,抑制微生物的生长,为加工肉制品提供防腐作用。据大量国内外研究结果显示:在西式香肠中单独使用乳酸钠,防腐效果与亚硝酸钠相当,用2.5%乳酸钠和150ppm 乳酸链球菌素配合使用,比用亚硝酸钠保存期延长一倍。乳酸钠略有温和的咸味,生产过程中应适当减少用盐量,约减少乳酸钠用量的10%左右。

六、磷酸盐

在肉制品中,磷酸盐常作为品质改良剂发挥其防腐保鲜作用。它可以明显提高肉制品的保水力;利用其络合作用延缓肉制品的氧化酸败, 增强防腐剂的抗菌效果。1982 年, 美国农业部规定在肉制品中可添加0.5%的磷酸盐, 此后磷酸盐已成为肉类工业中不可缺少的添加剂。

七、硝酸盐与亚硝酸盐

硝酸盐与亚硝酸盐被广泛用在肉品和鱼的防腐和保存中, 它能够抑制肉毒梭菌的生长, 并且使肉制品呈现红色和香味。但硝酸盐和亚硝酸盐会与人体血液作用, 形成高铁血红蛋白, 从而使血液失去携氧功能, 若抢救不及时将危及生命。不仅如此, 亚硝酸盐会与仲胺类作用形成亚硝胺类, 可严重危害人体健康, 所以一定要严格控制硝酸盐与亚硝酸盐的使用量。

 八、茶多酚

茶多酚对肉品防腐保鲜以3条途径发挥作用, 即抗脂肪氧化、抑菌和除臭味物质。茶多酚作为防腐剂使用时, 浓度过高会使人感到苦涩味, 还会由于氧化而使食品变色, 因此应注意掌握适当的使用量。

九、香辛料提取物许多香辛料中含有杀菌、抑菌成分, 将香辛料提取后作为防腐剂, 既安全又有效。大蒜中的蒜辣素和蒜氨酸, 肉豆蔻所含的肉豆蔻挥发油, 肉桂中的挥发油以及丁香中的丁香油等, 都具有良好的杀菌、抗菌作用。

在肉制品的防腐过程中往往不是单一的运用某一种防腐剂,而是将多种防腐剂进行复合运用,也就是使用复合防腐剂。林春来,朱蓓薇通过正交实验,优选出最佳的肉制品防腐剂配比组合。试验结果显示:将山梨酸钾、双乙酸钠、纳他霉素、乳酸链球菌素这四种防腐剂按照0.1%、0.3%、0.003%、0.01% 的比例复配用于熏煮香肠类产品的防腐保鲜,能够取得非常理想的效果。

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