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我国肉类产品全冷链物流技术研究进展

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文章出处:作者:人气:-发表时间:2024-07-09 10:51:00

 

引言

肉类是从动物身体中提取的食品,是人们日常饮食中的主要蛋白质来源,同时也是人体必需的维生素和矿物质,如铁、锌、维生素B12等的主要来源。肉类在各种文化和饮食习惯中都扮演着重要的角色,我国是全球最大的肉品消费国,其中猪肉、家禽肉和牛肉为三大消费肉类,是人们最为关注的肉类。随着经济的发展,人们对于肉类的色泽、气味及质构等感官品质有了新的要求。表1为我国近5年的肉类产量。

表1 我国2018~2022年肉类产量

表格图

注:数据来自国家统计局

2020年我国的冷链运输市场已经超过3 800亿元[1],2021年底,国务院出台了我国历史上第一个冷链物流领域的五年规划,强调了冷链物流在维护食品质量、提高食品安全和满足民生需求方面的关键作用[2],这意味着未来的冷链物流市场会进一步扩大。冷链物流对物品的品质影响是至关重要的,其实肉类冷链物流是一种专门用于冷藏和冷冻类肉品的物流管理系统,其主要目的是确保在整个供应链中,肉类的品质和质量能够得到最大程度的保障,同时减少损耗和浪费[3]

随着人们生活水平的提高,我国居民的饮食逐渐转向更多的动物蛋白质,如肉类,而不仅仅是植物性食品。这增加了肉类的需求,进一步强调了肉类冷链物流的重要性。肉类的自溶以及微生物的影响会导致肉类鲜度发生变化[4],尤其在冷链运输过程中,其品质会受到一定程度的影响,以致影响消费者的体验,甚至发生食品安全问题。在发达国家,鲜肉冷链流通率接近100%,我国冷链物流起步晚,鲜肉冷链流通率目前仅有15%[5],但随着市场需求的增加和政府的支持,预计冷链物流行业将继续增长和发展。本文对我国的肉类冷链物流的现状进行了阐述,为我国的冷链物流行业提供更多理论支持,图1为肉类加工冷链物流示意图。

1 肉类冷链物流主要技术建设

1.1 杀菌技术

肉类冷链中的杀菌技术是为了确保肉类产品在冷藏或冷冻过程中的安全性和保质期而采取的一项重要步骤,杀菌过程主要在冷链加工之前,主要分为热杀菌技术和非热杀菌技术。其中热杀菌技术主要有热水灭菌和高温瞬时灭菌等,非热杀菌技术主要有化学剂灭菌、超声波灭菌、辐照灭菌、超高压灭菌等。

1.1.1 热杀菌技术

1)热水灭菌

这是一种传统的灭菌方法,通常用于肉类表面的处理。肉类在热水中浸泡一段时间,高温可以杀死细菌和微生物,然后肉类会迅速冷却以防止过热,以延长肉类的保质期并确保其安全性。

2)高温瞬时灭菌

这种方法通常用于肉制品的液体产品,如肉汁等。高温可以破坏微生物细胞的结构和功能,当食品在高温下暴露一段时间后,微生物中的蛋白质和核酸会受到严重损害,导致微生物死亡。产品在高温下处理完毕,会迅速冷却,以防止过度加热和杀菌。快速冷却可以帮助维持产品的风味和质地,同时防止微生物在冷却过程中重新污染。

1.1.2 非热杀菌技术

1)化学剂灭菌

一些肉类产品可能会使用化学灭菌剂,如过氧化氢或酸类,来消毒表面或防止微生物的生长。这些化学物质需要在适量下使用,以确保产品的安全性和符合法规标准。

2)超声波灭菌

在肉品工业中,超声波技术是一种新型的加工和杀菌方法。超声波是一种机械波,其频率高于人类听觉的阈值,可分为低频高强度和高频低强度。低频高强度超声波可以产生物理(如微射流和剪切力)和化学抑菌效应。超声波灭菌是通过利用超声波的振动产生微射流、剪切力以及细胞内空化效应[6],并作用于微生物,导致细胞膜薄化及细胞壁破裂,进而导致细胞内DNA损伤以及细胞渗透压降低,最终使微生物失活或被去除,实现食品的灭菌和保鲜。

3)辐照灭菌

辐照能是指由高能电子束或射线所产生的辐射能量。这种辐射能源可以来自多种不同的来源,其中常见的包括通过60Co和137Cs核素产生的γ-射线、电子加速器所生成的电子束,以及机械设备发出的X射线。辐射技术在国内外的食品工业中得到广泛应用,主要用于冷杀菌等处理方法,并在此领域取得了显著的进展,辐照技术具备不留残留物、无需打开包装即可有效杀灭蔬菜、水果和畜禽肉等中的病原微生物等优点。王守经等人[7]研究发现γ-射线辐照灭菌方式可以有效灭杀酱驴肉表面的微生物,同时还可以保持肉品的色泽和质构。

图片

图1 肉类加工冷链物流示意图

4)超高压灭菌

超高压技术是通过破坏微生物蛋白的非共价键,进而破坏其蛋白质结构,使微生物失活死亡,超高压也可造成细胞膜破裂,使微生物细胞受到损伤而死亡[8]。李大宇研究[9]了超高压技术对酱牛肉贮藏品质的影响试验研究,结果表明超高压技术可以较好的保留酱牛肉的原有风味,对其色泽、感官及TVB-N的影响不显著,灭菌结果表明,菌落总数降至1.78 log CFU/g,灭菌效果显著。

1.2 肉类冷链加工技术

1.2.1 预冷加工

新鲜屠宰的肉类通常在较高的温度下产生热量,这可能导致细菌滋生并加速腐败。因此,屠宰后的肉在冷链存储以及运输前,需要对其进行预冷加工处理,预冷是为了尽快将肉类的温度降至安全的低温,防止微生物生长和细菌污染。这对肉类产品的全程冷链意义十分重大,其不仅可以减少肉类的质量损失,延长保质期,确保满足市场需求,还可以提高肉类供应链的经济效益。

1.2.2 排酸加工

肉类加工排酸是冷链加工中的重要一环,其过程为冷却排酸,主要是在(0~4)℃的环境下静置(24~72)h进行排酸,可使肉类得到充分的解僵和成熟,是一种后成熟工艺[10]。在排酸过程中,肉类中的自溶酶发生作用,肌原纤维蛋白发生水解,细胞膜结构遭到破坏,进而使得肉类的游离氨基酸和脂肪酸升高,从而改善牛肉的风味。

1.3 肉类冷链保鲜技术

1.3.1 低温保鲜技术

低温贮藏技术是肉类产品中广泛采用的有效保鲜方法[11]。低温保鲜技术包括冷藏、冰温、微冻和冷冻种4种方式。

1)冷藏保鲜技术

冷藏是将产品的温度控制在4℃左右,其主要是通过低温延缓微生物生长而延长货架期[12]。冷藏保鲜技术一般在对肉类进行短时间的贮藏时进行应用,其货架期相对其它3种低温保鲜技术较短。肉类产品在货架期内经历成熟过程,这会显著改善肉的保水性、嫩度以及口味等特性,从而有助于提升肉类产品的品质[13]。Marmion等人[14]研究发现冷藏冷链下的鸡肉相比于普通物流的鸡肉,微生物含量更低,其有更少的腐败菌和致病菌群。

2)冰温保鲜技术

冰温保鲜是将肉类产品放置于0℃以下,冰点以上的温度范围下贮藏,冰温保鲜技术可以最大限度的降低肉类产品的生理活性,且不至于产生冰晶等冻害而损害细胞,因此冰温保鲜不仅保持了肉类产品的品质,还大大延长了货架期[15]。郭芳[16]研究了冰温技术对中国对虾品质的影响,对比发现,其比冷藏处理的对虾的货架期长3~4天,保鲜效果更好。梁桉婕[17]等人研究对比了4℃冷藏与-1.5℃冰温贮藏的罗非鱼品质,挥发性盐基氮(TVB-N)结果表明冰温贮藏组的罗非鱼货架期为21天远大于冷藏组的6天。

3)微冻保鲜技术

微冻是将肉品贮藏在温度介于冰温和冷冻之间的环境中,通常是在其冻结点以下(1~2)℃的温度范围内[20]。在这种保鲜方式下,肉品中(5~30)%的水分处于冻结的状态,并在表面形成(1~3)mm的冰层,可以有效维持肉品内部温度的平衡,对肉品中大多数微生物的生长、繁殖和细胞中酶的活性起到抑制作用,使肉品可以贮藏较长的时间,从而达到保鲜的目的。相较于冷冻保鲜技术,微冻可以较大程度的减少肉品冷冻解冻的时间,减少能源及人工的成本,于传统的冷藏技术相比,其货架期可以延长1~4倍[18]

4)冷冻保鲜技术

冷冻保鲜是肉品中最常见得保鲜技术[19],冷冻保鲜一般的将肉类产品放置于-18℃或以下的温度环境中贮藏,肉类产品快速冻结,水分完全冻结为固态,可有效防止微生物的生长和繁殖,抑制了腐败作用,解冻后可恢复原状。冷冻过程中,肉品会产生冰晶对肌肉结构造成损失,通常会导致汁液流失。肉品在冷冻环境下虽然可以长期储存,但是其过程也难免会发生一些不良的腐败反应,造成肉品品质下降[20]

1.3.2 包装保鲜技术

在肉品的冷链过程中,包装保鲜技术是保证肉品品质的重要环节,可避免运输途中造成二次污染,有效延长肉品的货架期及提高肉品品质。包装技术主要包括托盘包装、真空包装、气调包装及活性包装4种方式[21]

1)托盘包装

托盘包装是目前肉品在整个冷链销售终端中最常见的方式之一。这种方法通常是将已切分的肉块摆放在泡沫聚苯乙烯托盘上,然后用聚乙烯或聚氯乙烯薄膜包裹。托盘包装能够生动地呈现肉品鲜红的色泽,具有简便实用和成本低廉的优点。然而,这种包装方式在肉品保存过程中可能导致色泽不够稳定,容易引发脂肪氧化和蛋白质变性,因此通常伴随较短的货架期。

2)真空包装

真空包装是采用阻隔性强的材料对肉品包装并抽气密封,使肉品处在真空环境里面,隔绝氧气从而抑制微生物的繁殖和生长,延长肉品的货架期,降低肉品中脂肪和蛋白的氧化速率。真空包装的特性使得肉品受到长时间挤压,造成汁液损失率较高,且肉色多呈现紫红色,多用于冷链储存和运输过程。

3)气调包装

气调包装通常是将肉品中的包装气体调换成一定比例的氧气、二氧化碳和氮气的混合气体,通过调整气体的占比成分,达到肉品保鲜的作用。气调包装中的氧气能够维持肉品的色泽,二氧化碳可以抑制好氧菌,如革兰氏阴性菌的生长繁殖,氮气是一种惰性气体主要作为填充气体存在。根据氧气含量的不同,气调包装分为高氧和低氧气调两种包装。对于生鲜肉品而言,一般采用高氧气调包装,使得肉品的鲜红色泽有保证,同时可以起到良好的抑菌效果[22]

4)活性包装

活性包装是一种特殊类型的包装技术,其旨在通过包装材料或包装内添加特殊成分,以调整包装内的气氛,具有抗菌、除味、脱氧等效果,从而延长食品的保鲜期并保持其质量[23]。活性包装不仅可以防止肉品的二次污染,还能产生有益物[24]。因为活性包装较高的成本以及对肉品本身风味的影响使得其在冷链中的使用率较低。

1.4 肉类冷链运输与配送

冷藏运输和配送对各种肉类产品在市场上保持最佳新鲜品质方面具有至关重要的作用,是保障肉品品质,降低肉品腐败率、汁液流失率及营养损失的重要环节。我国在冷藏运输和配送技术研究方面已经达到了与国外同期水平相当的程度,然而,在将这些技术应用推广方面,我们明显落后于发达国家[25]

1.4.1 冷链运输技术

我国肉品冷链运输方式主要为低温冷藏运输,以公路和铁路运输为主,公路运输主要是以冷藏车为主要运输设备,铁路运输主要以大型集装箱为主要运输设备。冷藏运输设备的制冷技术主要有机械制冷、蓄冷板制冷和液态气体制冷3种方式。

确保冷藏运输设备内的温度保持在稳定范围是冷藏运输技术所必须应对的主要挑战。机械制冷是最常见的制冷方式,具有稳定可靠的性能,适用于各种气温和环境条件,它不仅能够迅速降低温度,且在冷藏运输中可以精确控制温度波动范围。但是机械制冷系统通常比其他方式更耗能,因为它需要使用压缩机和制冷剂。此外,维护和修理机械制冷系统可能较为复杂和昂贵。蓄冷板制冷采用蓄冷板或蓄冷材料来吸收和储存冷能,然后释放以保持低温。它在短期内能够提供有效的制冷效果,并且因为在某些时段可以暂停制冷保持运行,能源消耗相对较低。液态气体制冷通常使用液态制冷剂,如液氮或液氩,可以迅速降低温度。这种方法适用于需要极低温度的冷藏要求,例如冷冻食品。但是液态气体制冷可能存在一些安全隐患,因为一些液态制冷剂具有高度压缩和低温的特性,需要特殊的储存和处理,因此,液态气体制冷通常需要较高的运营成本。

1.4.2 冷链配送技术

肉品配送环节是断链问题频发的一个环节,随着物质生活和消费者意识的提高,肉品配送环节多采用“保温泡沫箱+冰袋”的方式,而在一些相对长途的肉品配送过程中,多为“保温泡沫箱+干冰”的方式,以满足温度长时间的稳定。然而在末端物流配送阶段,由于缺乏明确的奖惩措施,即使提供了降温设备如冰袋等,配送员通常出于方便和快捷的考虑,很少使用这些设备。这导致在生鲜产品的”最后一公里”配送过程中,采用冷链技术的配送率并不高[26]

2 总结与展望

肉类产品的全冷链物流技术在食品行业中扮演着关键角色,它有助于确保肉类产品的新鲜度、质量和安全性,从生产地到销售终端都能够满足消费者的需求。其通过恒定的低温存储和运输条件,延长肉类产品的保质期,减少食品浪费。冷链技术不仅有助于保持肉类产品的质量,包括颜色、纹理、口感和营养价值,还有助于提高供应链的效率,降低人力和能源成本,减少损失,有助于经济的发展。未来的全冷链物流技术将更加关注精确的温度控制,包括温度传感器、远程监控和自动调整系统,以确保食品的最佳贮存条件。环保和可持续性将是冷链技术发展的重要方向,包括使用更环保的冷却剂、能源节约技术以及减少包装材料的浪费。同时全冷链物流将更多地整合数字化技术,包括区块链、物联网和大数据分析,以提高可追溯性和供应链透明度,杜绝冷链断链等问题。