柵欄技術

食品的可貯性可以由多個柵欄因子的相互作用得以保證。通過柵欄因子的交互作用保障了食品的可貯性，我們把這些食品稱為柵欄技術食品(Hurdle Technology Food，HTF)，發達國家和發展中國家都存在柵欄技術食品，但大都是根據經驗來應用的，而並不懂其原理。現在則可以通過更好地開發先進監控設備使其應用不斷增加。

已知的防腐方法根據其防腐原理歸結為高溫處理（H），低溫冷藏或凍結（t），降低水分活性（aw），酸化（pH），降低氧化還原值和添加防腐劑等幾種，即可歸結為少數幾個因子。我們把存在於肉製品中的這些起控制作用的因子，稱作柵欄因子（Hurdle Factor）。柵欄因子共同防腐作用的內在統一，稱作柵欄技術（Hurdle Technology Leistner,1994）。

在實際生產中，運用不同的柵欄因子，科學合理的組合起來，發揮其協同作用，從不同的側面抑制引起食品腐敗的微生物，形成對微生物的多靶攻擊，從而改善食品質量，保證食品的衛生安全性。

研究表明，肉製品中各柵欄因子之間具有協同作用（即“魔方”原理，Leistner,1985）。當肉製品中有兩個或兩個以上的柵欄因子共同作用時，其作用效果強於這些因子單獨作用的疊加。這主要是因為不同柵欄因子進攻微生物細胞的不同部位，如細胞壁、DNA、酶系統等，改變細胞內的pH值、aw、氧化還原電位，使微生物體內的動平衡被破壞，即“多靶保藏”效應（Leistner,1979）。但是對於某一個單獨的柵欄因子來說，其作用強度的輕微增加即可對肉製品的貨架穩定性產生顯著的影響（即“天平”原理）。

柵欄技術是由德國肉類研究中心微生物和毒理學研究所所長Lothar Listner在長期研究的基礎上率先提出的，其作用機制是利用調節食品中的各種有效因子，以其各因子的交互作用來控制腐敗菌生長繁殖，提高食品的品質、安全和儲藏性。這些起控制作用的因子，稱做柵欄因子。國內外至今研究已確定的“柵欄因子”有：溫度(高溫或低溫)、pH值(高酸度或低酸度)、A(高水分活度或低水分活度)、氧化還原電位(高氧化還原電位或低氧化還原電位)、氣調(二氧化碳、氧氣、氮氣等)、包裝(真空包裝、活性包裝、無菌包裝、塗膜包裝)、壓力(超高壓或低壓)、輻照(紫外、微波、放射性輻照等)、物理加工法(阻抗熱處理、高壓電場脈衝、射頻能量、振動磁場、熒光滅活、超聲處理等)、微結構(乳化法等)、競爭性菌群(乳酸菌等有益菌固態發酵法等)、防腐劑(有機酸、亞硝酸鹽、硝酸鹽、乳酸鹽、醋酸鹽、山梨酸鹽、抗壞血酸鹽、異抗壞血酸鹽等)。柵欄因子共同作用的內在統一稱做柵欄技術。如何利用柵欄因子特別是它們之間的協同作用是食品保鮮的關鍵。

柵欄技術的目的就是應用柵欄因子的有機結合來改善食品的整體品質。近幾年來人們對柵欄效應的認識正在逐步擴大，柵欄技術的應用也逐年增加。柵欄技術已是現代食品工業最具重要意義的保鮮技術之一。

柵欄技術與傳統方法或高新技術相結合的有效性，使其已經廣泛應用於各類食品的加工與保藏。

長久以來，鮮肉保鮮常用冷凍法，能較好地解決鮮肉在貯運、加工、銷售過程中微生物污染、腐敗變質的問題。但冷凍法不僅成本高，且影響了鮮肉的品質。故目前通過使用低耗能、無污染、抑菌效果好的柵欄因子，達到在非冷凍條件下保藏鮮肉成為了研究熱點。茶多酚是肉品保鮮中常用的柵欄因子，是一種很好的天然防腐劑和抗氧化劑，具有供氫、抑制脂肪氧化變質的性能。0.6%的茶多酚溶液浸泡鮮魚肉，貯存期可長達2個月之久，對豬肉更有良好的保鮮效果。

在肉製品方面，如發酵香腸，其柵欄因子包括口。(降低水分活度值)、pH(發酵酸化)和E(降低氧還原值)。利用這些不同柵欄因子的抑菌作用，在發酵香腸不同的加工階段使用相應的柵欄因子，從而保證了產品的穩定、安全。在歐美各國，備受兒童青睞的迷你色拉米發酵香腸，就是採用柵欄因子的協同作用而保質防腐，可以說是應用柵欄技術的典範。

如“新含氣調理殺菌技術”利用食品原材料調味烹飪的減菌化處理、多階段快速升溫和兩階段急速冷卻的溫和式殺菌(高溫域較窄)、充氮包裝等柵欄因子，控制其低強度協同作用，在常溫下可保存水產品達6個月以上，且較好地保存了水產品原有的風味和口感。“真空冷卻紅外線脫水技術”利用食用酒精減菌、抽真空脫水、氣體置換包裝、冷藏等因子的協同作用，使水產品可冷藏保鮮1個月左右。

食品防腐上最常用的柵欄因子，都是通過加工工藝或添加劑方式設置的，總計已在40個以上，這些因子均可用來保證食品微生物穩定性以及改善產品的質量。現將肉製品中幾種主要的柵欄因子簡介如下：

高溫熱處理是最安全和最可靠的肉製品保藏方法之一。加熱處理就是利用高溫對微生物的致死作用。從肉製品保藏的角度，熱加工指的是兩個溫度範疇：即殺菌和滅菌。

A、殺菌

殺菌是指將肉製品的中心溫度加熱到65-75℃的熱處理操作。在此溫度下，肉製品內幾乎全部酶類和微生物均被滅活或殺死，但細菌的芽孢仍然存活。因此，殺菌處理應與產後的冷藏相結合，同時要避免肉製品的二次污染。

B、滅菌

滅菌是指肉製品的中心溫度超過100℃的熱處理操作。其目的在於殺死細菌的芽孢，以確保產品在流通溫度下有較長的保質期。但經滅菌處理的肉製品中，仍存有一些耐高溫的芽孢，只是量少並處於抑制狀態。在偶然的情況下，經一定時間，仍有芽孢增殖導致肉製品腐敗變質的可能。因此，應對滅菌之後的保存條件予以重視。滅菌的時間和溫度應視肉製品的種類及其微生物的抗熱性和污染程度而定。

低溫保藏環境溫度是控制肉類製品腐敗變質的有效措施之一。低溫可以抑制微生物生長繁殖的代謝活動，降低酶的活性和肉製品內化學反應的速度，延長肉製品的保藏期。但溫度過低，會破壞一些肉製品的組織或引起其它損傷，而且耗能較多。因此在選擇低溫保藏溫度時，應從肉製品的種類和經濟兩方面來考慮。

肉製品的低溫保藏包括冷藏和凍藏。

冷藏（refrigeration）就是將新鮮肉品保存在其冰點以上但接近冰點的溫度，通常為–1-7℃。在此溫度下可最大限度地保持肉品的新鮮度，但由於部分微生物仍可以生長繁殖，因此冷藏的肉品只能短期保存。另外，由於溫度對嗜溫菌和嗜冷菌的延滯生長期和世代時間影響不同，故在這二類微生物的混合群體中，低溫可以起很重要的選擇作用，引起肉品加工和儲藏中微生物群體構成改變，使嗜溫菌的比例下降。例如在同樣的溫度下，熱帶加工的牛肉就較寒帶加工的牛肉保質期長，這主要是因為前者污染菌多為嗜溫菌而後者多為嗜冷菌。

水分活性是肉製品中的水的蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓之比。當環境中的水分活性值較低時，微生物需要消耗更多的能量才能從基質中吸取水分。基質中的水分活性值降低至一定程度，微生物就不能生長。一般地，除嗜鹽性細菌（其生長最低aw值為0.75）、某些球菌（如金黃色葡萄球菌，aw值為0.86）以外，大部分細菌生長的最低aw均大於0.94且最適aw均在0.995以上；酵母菌為中性菌，最低生長aw在0.88-0.94；黴菌生長的最低aw為0.74-0.94,aw在0.64以下任何黴菌都不能生長。