趙電波，馬燕青，張殿鶴

（鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

肉類富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，適合微生物的生長繁殖。因此，肉和肉制品在包裝、貯藏、運(yùn)輸、銷售、加工等環(huán)節(jié)極易被微生物污染，造成腐敗變質(zhì)甚至可能引發(fā)食源性疾病，嚴(yán)重威脅消費(fèi)者身體健康，同時(shí)也造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。目前，主要采用冷藏、凍藏、添加化學(xué)防腐劑、輻照等方法進(jìn)行肉品保鮮[1]。然而，上述保鮮方法均具有一定的局限性。例如，冷藏是目前應(yīng)用最為廣泛的肉品保鮮方法[2]，但只能在一定程度上抑制微生物的生長繁殖且能耗較高；添加化學(xué)防腐劑可較好地抑制微生物生長，但是過多使用會(huì)對(duì)人體健康造成危害。因此，尋找更加綠色、安全、有效的肉品保鮮方法已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

近年來，活性功能水在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注?；钚怨δ芩抢秒娊?、臭氧化、冷等離子體等技術(shù)對(duì)水進(jìn)行處理得到的具有抑菌、保鮮等作用的新型殺菌溶液，主要包括電解水（electrolyzed water）、臭氧水（ozonated water）和等離子體活化水（plasmaactivated water）等[3]?；钚怨δ芩哂袣⒕Ч?、綠色、安全等優(yōu)點(diǎn)，在肉類保鮮上具有廣闊的應(yīng)用前景[4-5]。本文對(duì)上述3 種活性功能水的產(chǎn)生方法、殺菌機(jī)理及其在肉類保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述；同時(shí)總結(jié)現(xiàn)有研究存在的問題并討論未來的研究方向，以期為活性功能水在肉類保鮮中的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

1 臭氧水

臭氧是一種帶有刺鼻性氣味的淡藍(lán)色氣體，由德國科學(xué)家Schorbein 于1840 年發(fā)現(xiàn)并命名[6]。臭氧是一種高效的消毒劑，有很強(qiáng)的氧化性，其氧化還原電位為2.07 V[7]，顯著高于次氯酸鈉（1.63 V）、二氧化氯（1.5 V）等。此外，臭氧分解后形成分子氧，不會(huì)造成任何殘留和二次污染。2001 年，美國食品藥品監(jiān)督管理局將臭氧列入可直接與食品接觸的添加劑中。臭氧溶解在水中，形成臭氧水，室溫條件下臭氧在水中的溶解度為1 372 mg/L。與臭氧氣體相比，臭氧水具有處理效果均勻、作用效果好、易于處理、殺菌快等優(yōu)點(diǎn)[8]，被廣泛應(yīng)用于畜禽類、果蔬、水產(chǎn)品與乳制品等的保鮮[5，9]。

1.1 制備方法與殺菌機(jī)理

臭氧溶于水后，會(huì)產(chǎn)生羥基自由基（·OH）、過氧化氫自由基（HO2·）、超氧陰離子自由基（·O2-）等活性物質(zhì)[13]。上述活性物質(zhì)可與臭氧分子一同殺滅微生物。臭氧及其分解產(chǎn)生的自由基可直接氧化微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜[14]，造成細(xì)胞內(nèi)容物泄露；此外，臭氧及其所產(chǎn)生的自由基可穿過細(xì)胞膜作用于蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)，同時(shí)也能破壞微生物的DNA 和RNA，影響細(xì)胞的修復(fù)和轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[15]。

1.2 在肉品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用

研究表明，臭氧水可有效殺滅肉品表面的鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhimurium）、大腸桿菌（Escherichia coli）、單增李斯特菌（Listeria monocytogenes）等食源性致病菌并有效保持其營養(yǎng)、質(zhì)構(gòu)、色澤等指標(biāo)。例如，Rahman 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，生鮮豬肉經(jīng)5 mg/L 臭氧水浸泡處理300 s 后，接種其表面的單增李斯特菌[初始菌落數(shù)為5 lg（CFU/g）]和大腸桿菌O157：H7[初始菌落數(shù)為5 lg（CFU/g）]分別降低了1.08 lg（CFU/g）和1.01 lg（CFU/g）。與上述研究類似，Kanaan Manal[17]采用0.5 mg/L 臭氧水浸泡生鮮雞肉和冷凍雞肉45 min，發(fā)現(xiàn)可將樣品中的金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）降低2～4 lg（CFU/mL）。臭氧水在肉和肉制品保鮮中的其他應(yīng)用見表1。

表1 臭氧水在肉和肉制品保鮮中的應(yīng)用Table 1 Application of ozonated water in meat and meat products preservation

雖然臭氧水在肉品殺菌中應(yīng)用廣泛，但其不穩(wěn)定，在水中的半衰期僅為20 min，制約了臭氧水在肉品保鮮領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。研究證實(shí)，將臭氧水與其他處理方法結(jié)合，可顯著增強(qiáng)其殺菌效果。Zhang 等[22]將臭氧水與檸檬酸鈉聯(lián)合用于牛肉保鮮，發(fā)現(xiàn)在4 ℃時(shí)，分別經(jīng)臭氧水[（9.00 ± 0.25）mg/L，浸泡5 s]和檸檬酸鈉溶液（1%，5 mL，噴淋）單獨(dú)處理后，牛肉菌落總數(shù)由初始的4.44 lg（CFU/g）分別降低至3.84 lg（CFU/g）和4.05 lg（CFU/g），在4 ℃條件下的貨架期分別為19 d 和17 d；而經(jīng)臭氧水浸泡5 s 和檸檬酸鈉溶液（1%，5 mL）噴淋處理后，牛肉菌落總數(shù)可降低至2.74 lg（CFU/g），在4 ℃的貨架期延長至21 d。此外，Degela 等[23]研究了臭氧水與酸性電解水聯(lián)合處理對(duì)山羊肉的保鮮效果。結(jié)果表明，經(jīng)濃度為0.68 mg/L 的臭氧水單獨(dú)浸泡處理12 min 后，山羊肉表面的E.coli O157：H7 可降低0.43 lg（CFU/mL）；而先經(jīng)濃度為0.68 mg/L 的臭氧水浸泡6 min，再經(jīng)酸性電解水（pH2.73，氧化還原電位為831.55 mV）處理6 min 后，山羊肉表面的E.coli O157：H7 降低0.86 lg（CFU/mL）。此外，黃玉婷[24]研究表明，將臭氧水與流化冰聯(lián)合，可有效抑制梅魚表面的微生物生長并且能夠較好地保持其營養(yǎng)和感官品質(zhì)。然而目前臭氧流化冰多應(yīng)用于海產(chǎn)品，未來可進(jìn)一步評(píng)估其對(duì)冷凍肉的保鮮效果。

2 電解水

電解水也被稱為電解氧化水，于1980 年在日本首先研制成功[25]。電解水具有高效廣譜、安全無污染、綠色經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)[26]，被廣泛應(yīng)用于食品殺菌保鮮、食品機(jī)械清洗與消毒等領(lǐng)域。

2.1 制備方法與殺菌機(jī)理

電解水的制備一般是將電解質(zhì)溶液（稀酸或稀鹽溶液）在電解裝置（含有或不含隔膜）中進(jìn)行電解制備而成。制備電解水常用的鹽主要有氯化鈉、碳酸鉀、抗壞血酸鈣、乳酸鈣等，其中氯化鈉應(yīng)用最為廣泛。在電解氯化鈉溶液時(shí)，所制得電解水的pH 值、氧化還原電位（oxidation reduction potential，ORP）、有效氯濃度（available chlorine concentration，ACC）等指標(biāo)發(fā)生變化[27]。根據(jù)pH 值的不同，電解氯化鈉溶液所制備的電解水可分為強(qiáng)酸性電解水（strongly acidic electrolyzed water，StAEW，pH2.2～2.7）、弱酸性電解水（weakly acidic electrolyzed water，WAEW，pH2.7～5.0）、微酸性電解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW，pH5.0～6.5）、中性電解水（neutral electrolyzed water，NEW，pH6.5～7.5）和堿性電解水（alkaline electrolyzed water，AlEW，pH11.0～13.8）[28]。

目前，電解水的滅菌機(jī)制尚未完全闡明，但普遍認(rèn)為其滅菌效果與活性氯（HClO、Cl2、ClO-等）、活性氧（O3、H2O2等）、高ORP 以及低pH 值的協(xié)同作用有關(guān)[29]。在電解氯化鈉溶液制備電解水的過程中所產(chǎn)生的HClO、O3等活性物質(zhì)能夠破壞微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，在低pH 值的環(huán)境下增大細(xì)胞壁的通透性，破壞細(xì)胞膜的完整性，從而造成鉀離子、蛋白質(zhì)和DNA等胞內(nèi)物質(zhì)的泄露[30]。其次，進(jìn)入細(xì)胞的活性物質(zhì)可以抑制維持細(xì)胞必要生命活動(dòng)的酶的合成，在高ORP 的環(huán)境中阻礙細(xì)胞代謝，破壞胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等物質(zhì)，造成細(xì)胞功能紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

2.2 在肉品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用

研究表明，電解水能夠殺滅各類肉和肉制品中的有害微生物，并能有效維持肉及肉制品的營養(yǎng)和感官品質(zhì)。Hawkins 等[31]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)中性電解水噴淋60 s 后，雞腿肉表面的沙門氏菌降低0.56 lg（CFU/g）。電解水在肉和肉制品保鮮中的其他應(yīng)用見表2。

表2 電解水在肉和肉制品保鮮中的應(yīng)用Table 2 Application of electrolyzed water in meat and meat products preservation

然而，電解水在實(shí)際應(yīng)用中存在著穩(wěn)定性較差、易造成食品器械腐蝕等問題。為了更好地推動(dòng)電解水在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用，一方面應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)化電解水的處理工藝和條件，從而更好地發(fā)揮其殺菌作用并保證產(chǎn)品的安全性、穩(wěn)定性；另一方面，可以將電解水與其他技術(shù)聯(lián)合使用。Cichoski 等[35]研究了超聲波和微酸性電解水聯(lián)合處理對(duì)生鮮雞肉表面嗜冷菌的殺滅效果。結(jié)果表明，單獨(dú)超聲波處理（130 kHz，10 min）或微酸性電解水浸泡處理（10 min）可將生鮮雞肉表面的嗜冷菌由初始的2.1 lg（CFU/g）分別降低至1.4 lg（CFU/g）和1.3 lg（CFU/g）；而超聲波與微酸性電解水協(xié)同處理可使雞肉表面嗜冷菌降低至1.1 lg（CFU/g）。類似地，Brychcy 等[36]發(fā)現(xiàn)，卡拉膠、明膠和酸性電解水復(fù)合涂膜對(duì)生鮮豬肉具有良好的抑菌保鮮作用。研究表明，與無電解氯化鈉溶液制成的卡拉膠、明膠涂膜保鮮豬肉相比[4 ℃冷藏7 d，菌落總數(shù)分別降低0.72、0.60 lg（CFU/g）]，使用電解氯化鈉溶液制備的卡拉膠、明膠（2.5%）涂膜（覆蓋于豬肉表面60 s 并于4 ℃冷藏7 d）具有更強(qiáng)的殺菌保鮮效果[菌落總數(shù)分別降低2.03 lg（CFU/g）和1.47 lg（CFU/g）]。在今后的研究中，應(yīng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)電解水對(duì)肉及肉制品營養(yǎng)及感官品質(zhì)的影響規(guī)律。

3 等離子體活化水

等離子體活化水，又稱為等離子體酸、等離子體活化液體。在食品領(lǐng)域，與傳統(tǒng)熱加工技術(shù)相比，該技術(shù)具有殺菌效果強(qiáng)、處理時(shí)間短、操作簡單、安全等優(yōu)點(diǎn)[37]。作為一種新型的殺菌技術(shù)，PAW 已被廣泛應(yīng)用于食品保鮮、肉制品護(hù)色、食品器械表面消毒等領(lǐng)域。

在診斷符合情況方面,100例患者中,診斷符合78例,其概率為78.00%,缺鐵性貧血組、地中海貧血組數(shù)據(jù)對(duì)比性不佳,P>0.05,詳細(xì)情況如表二所示:

3.1 制備方法與殺菌機(jī)理

目前PAW 一般是通過在水中或水表面進(jìn)行大氣壓冷等離子體放電處理產(chǎn)生。常用的放電方式主要包括介質(zhì)阻擋放電、表面介質(zhì)阻擋放電、滑動(dòng)電弧放電、大氣壓等離子體射流等[38]。

PAW 的殺菌機(jī)制比較復(fù)雜。目前的研究普遍認(rèn)為，PAW 通過其在放電過程中產(chǎn)生的多種活性物質(zhì)（如H2O2、NO2-、NO3-、O3等）在酸性條件下的協(xié)同作用殺滅微生物[39]。研究證實(shí)，微生物暴露于PAW 后，H2O2等活性物質(zhì)可附著于細(xì)胞表面并破壞細(xì)胞壁中的肽聚糖等物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞壁裂解[40]；H2O2等活性物質(zhì)也能夠作用于細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，引起微生物細(xì)胞膜的氧化應(yīng)激，破壞微生物細(xì)胞形態(tài)，從而造成蛋白質(zhì)、核酸等細(xì)胞成分泄露。同時(shí)，上述活性物質(zhì)能夠穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，通過損傷DNA、蛋白質(zhì)等途徑引起內(nèi)部損傷，進(jìn)而殺滅微生物。此外，PAW 處理引發(fā)的溶液酸化、氧化還原電位和電導(dǎo)率升高也可能通過影響代謝活動(dòng)而導(dǎo)致微生物失活[41]。

3.2 在肉品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用

3.2.1 在肉品殺菌保鮮中的應(yīng)用

PAW 是一種新型的非熱殺菌技術(shù)，其對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒等多種微生物均具有良好的抗菌活性。相較于傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)，PAW 作為一種溫和的處理方法，既能達(dá)到有效滅菌的目的，又能較好地保持產(chǎn)品的營養(yǎng)和感官品質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。國內(nèi)外研究表明，PAW 在肉類保鮮方面具有較好的應(yīng)用潛力，等離子體活化水在肉和肉制品保鮮中的應(yīng)用見表3。

表3 等離子體活化水在肉和肉制品保鮮中的應(yīng)用Table 3 Application of PAW in meat and meat products preservation

續(xù)表3 等離子體活化水在肉和肉制品保鮮中的應(yīng)用Continue table 3 Application of PAW in meat and meat products preservation

3.2.2 在肉品護(hù)色中的應(yīng)用

研究證實(shí)，PAW 富含NO2-、NO3-等物質(zhì)，可用作肉和肉制品的護(hù)色劑。Yong 等[45]發(fā)現(xiàn)，與用亞硝酸鈉鹽水護(hù)色處理的火腿相比，使用PAW 護(hù)色處理的火腿具有更好的色澤且亞硝酸鹽殘留量相對(duì)較低。Jung 等[46]研究發(fā)現(xiàn)，PAW 對(duì)豬肉糜具有很好的護(hù)色作用且不會(huì)促進(jìn)肉糜發(fā)生脂質(zhì)氧化。此外，一些研究還評(píng)價(jià)了PAW 處理對(duì)肉制品安全性的影響。Kim 等[47]采用PAW制備香腸，通過鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)和小鼠實(shí)驗(yàn)，分別檢測(cè)了香腸提取物對(duì)鼠傷寒沙門氏菌的誘變性以及對(duì)小鼠的免疫毒性。結(jié)果表明，經(jīng)PAW 制備的香腸不存在致突變性和免疫毒性。以上研究表明，在不影響肉品質(zhì)量的前提下，PAW 可作為亞硝酸鹽的潛在替代品，用于肉品的護(hù)色。目前關(guān)于PAW 處理對(duì)肉及肉制品的感官品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的研究相對(duì)較少，未來可重點(diǎn)研究PAW 與肉品中成分的相互作用，全面評(píng)估其對(duì)肉品品質(zhì)的影響，推動(dòng)PAW 在肉品護(hù)色領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

3.2.3 在凍肉解凍中的應(yīng)用

冷凍貯藏是目前最為常用的肉類保鮮方法，而解凍過程對(duì)肉類的品質(zhì)有較大的影響。傳統(tǒng)的解凍方法主要包括空氣解凍法和水解凍法[48]。空氣解凍法雖然成本低，但是其解凍速度慢，且可能造成凍肉品質(zhì)下降；水解凍法雖然解凍速度快，但是容易造成微生物污染。因此，尋求更有效的解凍方法尤為重要。Liao 等[49]將PAW 作為解凍介質(zhì)應(yīng)用于冷凍牛肉的解凍，發(fā)現(xiàn)冷凍牛肉[菌落總數(shù)為4.78 lg（CFU/g）]經(jīng)空氣解凍后，其表面菌落總數(shù)增加至5.27 lg（CFU/g）；而經(jīng)PAW 處理后，其菌落總數(shù)降低至3.16 lg（CFU/g）。此外，PAW解凍處理未對(duì)牛肉的質(zhì)地、pH 值和色澤產(chǎn)生不良影響，并有效抑制了牛肉的脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)氧化。應(yīng)可沁等[50]將PAW 應(yīng)用于冷凍牛肉的解凍，也得到了相似的結(jié)果。Qian 等[51]將PAW 聯(lián)合超聲波應(yīng)用于冷凍雞肉的解凍過程，結(jié)果表明，PAW 聯(lián)合超聲波處理使雞肉表面菌落總數(shù)降低了1.17 lg（CFU/g），同時(shí)顯著抑制了脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化并維持了雞肉的色澤。綜上，PAW 有望成為一種新型的解凍介質(zhì)用于冷凍肉品的解凍。未來應(yīng)系統(tǒng)研究PAW 解凍對(duì)肉品加工性能的影響，優(yōu)化PAW 處理的工藝參數(shù)。此外，還應(yīng)將PAW與其他處理方法（如超高壓、微波、射頻等）聯(lián)合應(yīng)用于肉類解凍，在縮短解凍時(shí)間的同時(shí)有效保持肉品的品質(zhì)。

4 結(jié)語

近年來，隨著生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)于食品的品質(zhì)和安全提出了更高的要求。活性功能水不僅可以有效殺滅肉類表面的微生物，而且能較好地保持其營養(yǎng)價(jià)值和感官品質(zhì)，在肉類質(zhì)量和安全方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在未來的工作中，一方面要加強(qiáng)各種活性功能水作用機(jī)制的研究，優(yōu)化活性功能水處理的工藝參數(shù)，為其在肉品工業(yè)的廣泛應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)；另一方面應(yīng)重點(diǎn)研究活性功能水與其他技術(shù)的協(xié)同處理效果，從而有效地提高肉類產(chǎn)品的安全性和品質(zhì)。