輻照技術在肉及肉製品中的應用研究進展

食品輻照技術是一種高能射線，可以有效殺滅或減少食品中食源性致病微生物和寄生蟲，相比之下，該技術擁有非熱加工的絕對優勢，有常溫殺菌，無汙染無殘留和殺菌穿透力強等特點，能有效地解決食品安全和食品保鮮貯藏等問題。目前國內共分佈有169座輻照中心，其中分佈數量前三的省份是江蘇（19座）、廣東（16座）和山東（16座），發展至今已有部分食品實現輻照應用，如泡椒鳳爪、臘味製品及其他風味肉製品等。輻照加工的優勢仍無可比擬，近期越來越多研究表明，在達到保鮮效果的預期下，透過協同其他技術，可有效地保持肉品原有品質和改善肉製品品質特性，這為輻照技術在肉類及其製品加工中的應用奠定了良好的基礎，具有非常廣闊的應用前景。本文針對輻照對肉及肉製品保鮮效果、質構影響、品質負面影響及協同其他技術應用效果方面的國內外研究進展進行綜述，以期為輻照技術在肉類工業上的科學應用提供理論指導和應用參考。

01輻照對肉製品的保鮮作用

1.1 輻照對冷鮮肉類食品的保鮮作用

近年來有較多的文獻報道了輻照處理後延長冷鮮肉貯藏期的研究結論。S。Hossain等研究發現1。5和2kGy 2種輻照劑量均能有效地控制孟加拉黑山羊肉中的腐敗細菌和病原菌，延長其冷藏貨架期；雷英傑等利用電子束輻照（1~9kGy，4℃）處理生鮮豬肉，研究表明輻照處理對微生物具有良好的殺菌作用，能夠延長生鮮肉貨架期5~8 d；A。Islam等採用低劑量（1~3kGy）60Co γ射線輻照處理的新鮮雞肉，研究發現2 kGy射線照射組的總活菌數（TVC）、總大腸菌群數（TCC）、總酵母菌和黴菌數（TYMC）均顯著低於未照射組（P<0。05），而且在提高雞肉的保質期的同時，還儘量保持了雞肉原有風味品質。輻照的冷殺菌應用在水產品的保鮮處理上具有一定的優勢。

Y。Zhen等利用10 MeV電子束輻照結合真空包裝處理大西洋鮭魚魚片可顯著延長魚片的貨架期6d；郭紅霞等進一步用低劑量（0~4kGy）電子束輻照結合真空包裝處理新鮮三文魚，研究發現輻照劑量為1 kGy時貯藏期間各鮮度指標良好，並能最大限度地保持其感官品質和營養價值，且能將貨架期延長了6d左右；戚文元等研究發現4kGy輻照吸收劑量電子束輻照可有效殺滅羅非魚片中的病原微生物，保持魚肉硬度和正常風味，延長羅非魚片的冷藏時間，為冰鮮水產品運輸到較遠地區加工銷售提供了相對充裕的時間。而對於顏色變化較敏感的水產品，食品輻照處理不可避免的改變肌紅蛋白或蝦青素等跟顏色變化相關物質的狀態，引起肉類顏色的變化。Esmer等研究發現50%O2+30% CO2+20%N2氣調包裝的冷卻肉在14d的貯藏期內肉色穩定。從以上情況可以看出，輻照處理對於不同的動物源肉類食品都能很好的達到殺滅微生物的效果，能有效提高肉類食品貯藏期。而在選擇輻照方式、劑量和相適應的氣調等技術時，既達到延長保質期的效果，也能避免輻照引起的品質變化。

1.2 輻照對預製熟肉食品的保鮮作用

早在前幾年就有研究報道利用輻照處理中式傳統菜餚臘肉炒豇豆和筍子燒牛肉，菌落總數和黴菌在處理後均保持在較低水平，大腸菌群、金黃色葡萄球菌含量在保質期內始終低於檢測限，而TBA值和粗脂肪含量總體隨儲藏時間的延長呈持續下降趨勢，感官品質均無明顯變化，且食用接受度較高，開拓輻照應用在預製菜的前景。除此之外，將輻照技術應用在國外特色食品，如熱狗，培根和牛肉餅也能達到預期的效果。

Y。K。Ham等研究發現不同輻照方式（γ射線、電子束和X射線）和劑量水平處理熟牛肉餅和豬肉香腸後，煮熟的牛肉餅和豬肉香腸的pH值不受輻射源或劑量的影響，也有效地減少兩種食品中的需氧細菌總數，但加速了肉的的脂肪氧化；何立超等研究發現輻照（1~9kGy）可以顯著降低火腿腸脂肪和蛋白質的氧化穩定性，5kGy劑量輻照對豬肉火腿腸中的微生物起到有效抑制作用。因此大多數預製菜品在烹調後的營養成分較穩定，不易受到輻解自由基氧簇的干擾，很難受到輻照的影響。但不同的輻照來源對加工肉製品的品質屬性也有不同的影響，對於色澤敏感和脂肪含量較高的肉類食品也難免會受到自由基氧簇環境的劣變影響，在輻照後的貯藏期間裡無法像輻照異味那樣復原，從而會影響消費者的感官體驗。

02輻照對肉製品質構特性的影響

2.1 肉類嫩度品質

肌原纖維蛋白（MP）是肌肉中最豐富的蛋白質，是肌纖維的重要組成部分。輻照透過影響有關蛋白的水解，直接影響了肌原纖維、結締組織（膠原蛋白）的結構，從而進一步引起肉品質構的變化，也是提升肉類嫩度最直接的原因；S。R。Kanatt等利用輻照（0、2。5、5和10 kGy）處理印度三種常見肉類（雞肉、羊肉和水牛）嫩度，發現2。5 kGy的劑量改善了三種肉類的嫩度，而水牛肉剪下力的降低更為明顯，肌纖維蛋白和膠原蛋白溶解度以及TCA可溶性蛋白質含量在輻照後顯著增加。而在針對嫩度提升的研究中，適宜的輻照劑量和協同技術具有很好的應用模式。

P。 Kuttinarayanan 等透過輻照和電刺激對牛肉嫩度的改善具有協同作用，利用2。5kGy劑量輻照處理會影響牛肉鈣蛋白酶（calpain）對蛋白質水解程度，剪下力值比對照組降低了2。35 kgf，牛肉嫩度顯著增加。對於輻照處理提升肉類嫩度還應具有合適的條件。同樣，啟用自由基氧化的環境是嫩度提升的不可或缺的條件之一。輻照對肉品質構影響的程度還取決於輻照劑量、溫度、pH值、包裝形式、貯藏時間、肌肉型別與含水量，不同種類或不同狀態蛋白質的輻照敏感性各不相同，在含水量比較低的情況下，蛋白質經過輻照後則傾向於蛋白質多肽鏈的斷裂，但這種情況下，由於水分子電離出的自由基遷移受限，因此輻照對肉製品質構影響程度較小。而在含水量比較高的肉製品中，肌肉蛋白對輻照的敏感性較高，肌纖維斷裂引起嫩度的提升的可能性就越高。

2.2 肉類凝膠效能

蛋白質的凝膠效能是決定肉類食品質量優劣的關鍵因素，直接影響肉製品的組織特性、保水性、粘結性以及產品得率，同時也是判別糜類製品優劣的重要能力。輻照在延長肉製品貯藏期的同時，還會影響內源性轉谷氨醯胺酶（TGase）的結構及其活性，從而促進肉糜凝膠的形成效果。S。 Deng等研究發現輻照降低了魚糜凝膠中三氯乙酸可溶性多肽的含量，降低了a-螺旋含量，增加了β-摺疊含量，這種轉化會更有利於蛋白質變性和凝膠形成，凝膠網路結構更加緻密有序，凝膠強度、白度和持水性均高於未輻照的魚糜凝膠。肉糜熱誘導凝膠形成過程涉及非特異性締合和疏水相互作用，而二硫鍵在該過程中起重要作用。總結以上情況，一方面輻照透過氧化促進羰基含量生成、減少總巰基的含量和a-螺旋的解離，有效導致肌球蛋白重鏈（MHC）的顯著聚集，蛋白質交聯性的增強，蛋白肽鏈相互作用形成緻密的三維網路結構。另一方面，蛋白二級、三級和四級結構的變化以及粒徑的改變極大地促進了水和肌肉蛋白分子之間的相互作用，增強的無序二級結構和內部氫鍵有利於蛋白變性並進一步阻止水進入內部，極大地破壞了肌動蛋白網路內的氫鍵重排，利於弱肌球蛋白重鏈的較弱MP凝膠，蛋白內部聚集速度快於展開速度的趨勢，從而形成彈性凝膠基質和牢固的凝膠質地。

03輻照協同技術的應用

食品輻照技術一般不會引起食品中原子核的變化，但會產生一些其他的化學反應，比如食品中的核酸、蛋白質、脂類等生物大分子經輻照後易發生電離、激發和化學鍵斷裂，導致結構破壞和功能喪失，其次食物中的水分子發生輻解，形成羥基自由基、水合電子、過氧化氫等強氧化或強還原的帶電物質，再作用於生物大分子，導致其結構破壞，從而使生物體活性受到損傷。因此，輻照肉製品在實際生產中存在一些瓶頸，常常需要其他輔助措施完成輻照工藝，保持或提高肉製品原有品質和風味，這也是往後研究食品輻照科學的一個熱點趨勢。

3.1 抗氧化技術

天然抗氧化劑因其安全性高、抗氧化活性強，具有延緩肉質劣變、延長貨架期的作用，被廣泛應用於肉類食品中的保鮮。抗氧化劑能與輻解產生的超氧化物陰離子等活性氧簇結合，降低活性自由基與蛋白質外部敏感基團或脂質結合，從而抑制或延緩肉製品蛋白質、脂肪產生氧化效應，保護肉品色澤和品質的兩方面。在肉製品色澤保護的研究中，劉文龍等將天然抗氧化劑茶多酚（TP）和葡萄籽提取物（GSE）應用到輻照（3 kGy）豬肉的保鮮中，發現抗氧化劑的新增能夠減緩輻照產生自由基而引起的氧化效應，避免肉色褐變，保持了原有感官品質，對延長貨架期也有不錯的效果。

H Ziyi等進一步在豬肉中新增殼聚糖、香芹酚、茶多酚，採用2 kGy輻照劑量的γ射線處理新鮮豬肉，處理後沙門氏菌、金黃色葡萄球菌數大幅減少，豬肉色澤沒有受到較大影響，脂質氧化得到減緩；何立超等研究發現維生素E、茶多酚、迷迭香提取物3種抗氧化劑均能有效抑制輻照誘導的豬肉火腿腸蛋白質和脂肪的氧化，減少輻照異味的形成，說明抗氧化劑能有效的與輻照產生的活性氧簇自由基結合，從而控制營養物質（蛋白脂肪）氧化的發生，進一步抑制不良風味的產生。M。S。Arshad等利用兩個劑量（1 kGy和2kGy）的γ輻照和3%薑黃粉（TP）聯合處理，2 kGy+TP處理的雞肉在微生物和物理化學品質、抗氧化活性以及雞肉的感官特性方面都可以達到最佳。不僅如此，抗氧化劑復配和協同還能有效減緩輻照引起的肉製品中脂質氧化，降低了亞硝酸鹽含量，且不影響肉製品的pH值和感官特性。

3.2 可食用塗層技術

天然來源製備的可食用塗層和薄膜因其生物活性特性，如抗真菌、抗菌和抗氧化活性，受到了特別的關注，發展成為一種食品新增劑的載體，如香料、抗菌劑、抗氧化劑和酶。這種型別的包裝可以調節功能化合物向食品中的釋放，並保持食品表面高水平的新增劑。P。Hassanzadeh等利用低劑量輻照（2。5kGy）和新增葡萄籽提取物（0。1%）的殼聚糖可食塗膜（2%）處理雞胸肉，研究表明該處理對細菌生長有顯著的抑制作用（P<0。05）和脂質氧化具有保護作用，保質期至少延長了14d。γ射線輻照和殼聚糖複合活性塗層作為屏障系統，阻礙了外來病原微生物、化學物質進入，在輻照處理殺菌後同樣起到保護肉類環境作用。殼聚糖、殼聚糖-茶多酚或殼聚糖-香芹酚具有殺菌活性，並與輻照相加或協同作用滅活新鮮豬肉上的沙門氏菌和金黃色葡萄球菌，提供了理想的安全邊際。M。S。Rao等將羊肉烤肉串和五花培根等肉製品用殼聚糖包被並在用4kGy輻照處理，發現可顯著延緩脂質過氧化，並可防止微生物生長而導致的腐敗。利用天然活性塗層或抗菌藥物（（殼聚糖、香芹酚、茶多酚））結合輻照處理，能在低劑量輻照有效的滅活食源性病原體，延緩脂質氧化和保護肉製品色澤，為提高肉類安全和肉類質量提供一種新的解決方案。

3.3 氣調包裝

氣調保藏是一種改變所處環境氣體組成成分的保藏方法，具有低成本、安全性高、能較好保持肉製品的風味、色澤、品質以及營養等特點。透過氣調包裝技術對食品進行密封包裝，調整氣體含量比例，降低過氧化物的生成，緩解電離輻照帶來的氧化反應。張海偉等初步研究表明，新增抗氧化劑並結合真空包裝能顯著降低輻照豬肉糜中的脂肪氧化，冷卻肉的脂肪氧化方面真空包裝要優於有氧包裝；蔣慧亮等利用氣調包裝結合電子束對蚌肉的保鮮效果，表明50%CO2+ 30%N2+20%O2氣調包裝結合電子束處理後蚌肉的冰藏貨架期能達到28d，相較於空白組延長了16d，且能更好抑制蚌肉中的微生物的增長，減少蚌肉中揮發性鹽基氮的產生，降低蚌肉中TBA值；陳尚戊等進一步結合氣調方式處理豬肉，發現35%O2+35%CO2+30%N2組對減緩了輻照生鮮豬肉的脂肪氧化速度，對維持輻照生鮮豬肉的感官品質、抑菌有積極作用；周亞軍等採用不同劑量輻照處理真空包裝和氣調包裝（75% CO2+25%N2）醬牛肉，發現輻照劑量與殺菌效果呈正相關，輻照劑量在4~6 kGy時醬牛肉品質較好，氣調包裝醬牛肉4 kGy輻照貯藏品質較佳，貨架期可達18 d。

3.4 其他技術

近年來，在食品輻照技術廣泛應用的基礎上引入其他非熱殺菌技術（如高壓處理、高強度脈衝、酸性電解水和陳化技術，降低輻照處理引起的氧化不良效應，延長食品的貯藏期。A。U。Alahakoon等研究表明，柑橘皮提取物（CPE；2%）與電子束輻照（EB；1和2kGy）和高壓（HP；300和400 MPa）的協同作用是一種在不影響調味雞肉感官屬性的情況下延長醃製產品的保質期的有效方法；酸性電解水具有較低的pH、較高的有效氯濃度（ACC）和氧化還原電位（ORP），且對人體是安全無害的，張昊宇等採用輻照和酸性電解水結合處理小龍蝦仁，發現酸性電解水結合輻照的殺菌效果顯著（P<0。05）。

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