预制菜的卫生安全与辐照技术在其应用进展

肖 欢 曹 宏， 陈士强 高美须 汪兴海 刘芝平 刘建凤

（1江苏里下河地区农业科学研究所，江苏 扬州 225007；2中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193）

预制菜是以一种或多种农产品为主要原料，运用标准化流水作业，经预加工（如分切、搅拌、腌制、滚揉、成型、调味等）和/或预烹调（如炒、炸、烤、煮、蒸等）制成，并进行预包装的成品或半成品菜肴［1］。国外也用Prepared Foods 表示此类食品［2］。中央厨房送往分店的半成品菜是一种预制菜，食品厂也生产预制菜，因此预制菜既有餐饮属性又有食品属性。按照加工的深浅程度，预制菜又分为即食菜、即热菜、即烹菜、即配菜。预制菜既可以满足消费者对于美食风味的需求，又方便快捷廉价。面对挑剔的消费者，预制菜的发展从“能吃”、“好吃”到“好吃+性价比高”，再到“好吃+性价比高+更好的体验感”，不断实现升级迭代［3-4］。随着预制菜的飞速发展，问题也逐渐显露，主要是预制菜的卫生安全有待完善［5］。食品辐照加工是核技术应用的重要领域，为非热加工、绿色高新技术，被世界卫生组织、联合国粮农组织、国际原子能机构列为21 世纪国际重点推广项目［6］，在预制菜加工中已有应用。辐照技术如何更有效在预制菜中应用值得关注。

1 预制菜的兴起与卫生安全

1.1 预制菜兴起原因

1.1.1 社会的发展带动预制菜行业 在国家政策、经济条件等因素影响下，预制菜市场稳步增长。我国目前社会的核心经济指标（如GDP、劳动力人口比重、家庭人口结构状况等）变化促使居民饮食结构改变，有利于预制菜产业发展。目前预制菜市场规模约3 千亿元，预计5 年内将达到万亿的规模，长期来看，可达到3万亿左右的市场规模［7］。

1.1.2 懒宅经济推动预制菜行业 随着生活节奏的加快，人们没有充足的时间去买菜、炒菜，同时家庭年轻化、趋小化，出现年轻人想吃健康方便且美味的餐食与不会做或没时间做之间的矛盾，快捷、耐藏、味美预制菜开始走进人们的生活［8-9］。宅家文化、懒人经济、烹饪小白、单身群体等不断扩容推动了预制菜行业的发展。

1.1.3 加工、流通环节创新助推预制菜行业 预制菜最早为餐饮企业服务，餐饮产业链由原料生产、餐饮加工、终端食品服务3 个环节组成。在B 端厨房工业化创新降成本、提效率的要求和C端生活方式变革，以及需求新鲜、健康饮食习惯养成和新零售模式三重共振下［10］，预制菜市场快速增长；同时，液氮冷冻技术和冷链流通环节创新以及家用冰箱、电蒸锅、空气炸锅日渐普及等［11］使得预制菜逐渐赢得更多消费市场，促进了预制菜行业的蓬勃发展。

1.2 预制菜卫生安全隐患

预制菜的蓬勃发展给行业带来了巨大机遇，同时也面临着很大的挑战，其中卫生安全是最为重要的一个方面。如表1 所示，由于预制菜企业生产规模和发展水平参差不齐，原料选购、加工方法、工厂卫生条件、包装方式、贮存环境、杀菌技术等不同，使预制菜存在很大的卫生安全隐患［12］。对于预制菜中的即食菜，已完成杀菌熟制，开封后即可直接食用，但其卫生安全风险最大，主要表现在菌落总数、致病菌超标等。

表1 预制菜卫生安全隐患分析与防控Table 1 Health and safety risk analysis and prevention of prefabricated food

2019 年上半年国家市场监督管理总局公布，食品微生物超标占不合格批次的19.41%，主要以菌落总数、大肠菌群超标为主，占比分别为60.78%、11.76%［13］；苏彦萍等［14］对2014—2018 年北京市通州区即食食品食源性致病菌调查结果进行分析发现，493份即食食品食源性致病菌总体检出率为3.85%，其中熟肉制品中单增李斯特菌检出率为5.68%。王筱等［15］对2014—2019年上海市浦东新区5 667份市售食品食源性致病菌调查结果进行分析发现，有1 384份样本检出致病菌，检出率为24.42%，其中副溶血性弧菌、单增李斯特菌和沙门菌是检出位居前三的致病菌。

1.3 预制菜的卫生安全措施分析

目前常用的食品减菌化方法［16］有化学性减菌方法，包括微生物代谢物、植物次生物等天然抗菌剂，以及抗菌剂次氯酸钠、食用酒精混合物等方法；物理性减菌方法，包括辐照、超高压等非热杀菌，偏适温度（冷冻、热处理等）杀菌；生物性减菌方法，主要是生物拮抗剂使用，或通过“杀菌-孢子萌发-再杀菌”的方式完成；加工过程的减菌方法，包括原料减菌化、操作空间减菌化、包装减菌化等。

物理性减菌方法中，低温冷冻不能完全阻止食源性病原菌的生长［17］，用热杀菌方法会影响商品价值，侯成立等［18］发现调理羊肋排用热杀菌方法后，包装袋表面皱缩、外观差，保质期短且无法保持原汁原味现状。针对不同的产品，预制菜卫生安全采用何种减菌化方法很重要，要考虑对品质、成本、贮存方式、保质期长短等的影响，如预制菜水晶肴肉选择高压高温（超过25 ℃）减菌法，肴肉晶莹剔透的凝胶组织形态会被完全破坏，成为一袋“肉糜”；采用-18 ℃低温冷冻减菌法，水晶肴肉会变成“大冰块”。对于不适高温、低温减菌的预制菜，选择辐照减菌法是最理想的技术手段，减菌后可以更好地保留产品特有的口感、风味、色泽等高端感官品质。

2 辐照技术在预制菜卫生安全的应用

食品辐照技术具有典型的多学科交叉融合性，是辐照技术与食品科学交叉发展而来的食品加工技术，是利用波长极短的高能射线（γ射线、X射线、高能电子束等），在常温下对包装好的食品进行物理杀菌的高效、节能、安全绿色加工方法，食品辐照处理可达到保证食品卫生安全、保持品质、延长货架期目的［19-23］。

2.1 食品辐照技术的发展

上世纪40 年代，世界上许多国家开展了辐照食品安全性研究，1976年，联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）/国际原子能机构（International Atomic Energy Agency，IAEA）/世界卫生组织（World Health Organization，WHO）食品辐照联合专家委员会（Joint Expert Committeeon Food Irradiation，JECFI）首次阐明食品辐照同热加工和冷藏一样，实质上是一种物理过程；JECFI 于1980 年在日内瓦正式宣告：用10 kGy 以下吸收剂量处理过的任何食品都不会产生毒理学上的问题，今后可以不再进行相关毒理学试验，允许市售［24-25］；同时1999 年对食品辐照源能量上限作了新的规定。目前，世界上有57 个国家批准使用食品辐照技术，使用范围包括8类产品，即豆类、谷物及其制品，干果果脯类，熟畜禽肉类，冷冻包装畜禽肉类，香辛料类，新鲜水果，蔬菜类及水产品等［26］。辐照加工农产品目前以每年20%～25%的速度增长，全球年辐照农产品总量达148万吨。

我国原子能农业利用始于上世纪50 年代，农产品辐照加工是重要研究领域。上世纪90 年代，分类制定9 项辐照食品卫生标准，2001 年按食品种类批准颁布17 种辐照食品的工艺标准，2016 年卫计委颁布了《GB 18524-2016 食品安全国家标准 食品辐照加工卫生规范》［27］，用于指导相关企业利用食品辐照技术。目前，我国有30 万居里以上辐照装置140 座，高能电子加速器80台［28］，辐照处理的农产品达50万吨/年，占到世界辐照农产品总量的1/3。2022 年3月，全国政协委员张兴赢建议将特色农产品辐照纳入国家乡村振兴战略措施，对乡村振兴、共同富裕意义深远。

2.2 辐照技术在预制菜加工中的应用

食源性致病菌和腐败菌是造成食源性疾病和食品腐败的主要原因，常见的沙门氏菌、大肠杆菌、李斯特菌等食源性致病菌会对人类健康造成严重威胁［29-32］，超过90%的感染或食物中毒病例是食用被致病菌污染的食品所致［33-36］。食源性疾病已成为世界上最受关注的公共卫生问题之一［37］。

2.2.1 预制菜辐照有效控制食源性致病菌 食源性致病菌辐照减菌D10值（杀灭微生物90%的吸收剂量）相对腐败菌D10值低，李淑荣等［37］研究发现，菌种在常见介质等条件下的辐照杀菌效果为：大肠杆菌D10值0.088～0.162 kGy，沙门氏菌D10值0.243～0.535 kGy，李斯特菌D10值0.225～0.606 kGy。常见的致病菌辐照减菌D10值均小于1 kGy，正常辐照减菌保鲜吸收剂量均可达到对食源性致病菌污染控制效果，如翟建青等［38］根据工艺要求，对泡椒凤爪采用3～9 kGy吸收剂量辐照研究，泡椒凤爪贮存90 d内，均未检测出致病菌，泡椒凤爪的感官品质可接受。辐照处理是预制菜抵御食源性致病菌传播的最后一道也是最有效的屏障。美国疾控中心曾指出：在美国，如果50%的家禽肉、碎牛肉、猪肉和加工过的肉制品经过辐照处理，则会使由病源性微生物造成的人类疾病发病率和死亡率降低25%。现在美国有1 000多家超级市场出售牛肉及水果等辐照加工产品。快速发展的食品辐照技术已成为21世纪保证食品卫生安全的有效措施之一。

2.2.2 控制菌落总数与预制菜辐照保鲜效果 目前预制菜企业构成复杂、生产规模和管理水平参差不齐，食品卫生安全控制无法渗透到生产、流通的每一个环节中，造成预制菜初始菌落总数差异很大。每种预制菜辐照减菌D10值相对稳定，初始菌落总数越低，所需辐照减菌吸收剂量相对较小，辐照保鲜的效果较好；初始菌落总数越高，所需辐照减菌吸收剂量相对较大，而大的吸收剂量可能会对预制菜品质产生不利影响，不适合辐照减菌。如林若泰等［39］对即食菜肴进行γ射线辐照研究，发现雪里红腌菜肉丝、蒸牛肉、烤牛肉、酥皮鸭、麻辣瓦块鱼、熏烤火腿等辐照效果好，吸收剂量为6 kGy，在0～5 ℃下保质期为60 d；而牛肚、猪肚、肥肠等不适合辐照，主要原因是初始菌落总数较高。

2.3 影响预制菜辐照效果因子的探讨

辐照加工企业主要根据初始菌落总数确定预制菜辐照的有效吸收剂量，并制定辐照加工工艺，虽可有效控制预制菜的菌落总数，但完全依赖辐照技术对预制菜进行减菌化保质，有时辐照效果会不理想。因此，开展影响预制菜辐照效果因子的研究非常重要。

2.3.1 预制菜辐照与HACCP质量控制融合减菌 危害分析和关键控制点（hazard analysis and critical control point，HACCP）质量控制技术体系是一种系统性强、结构严谨、理性化、多项约束、适用性广、效益显著的以预防为主的质量保证方法，危害分析和关键控制点是其核心。李娜［40］将HACCP 质量控制和辐照技术应用有机融合，强调危险点分析与监控好每一个关键控制点。

辐照减菌主要是通过电离辐射与菌群的DNA 分子发生直接作用与间接作用，造成DNA 分子链断裂，核糖核酸、蛋白质及酶变性、失活，细胞损伤，细胞变异或细胞死亡。危害分析和关键控制点分析中，吸收剂量是辐照效果的最主要关键限值，不同环境条件下的微生物致死效应会有所不同，产品加工中的配套措施、辐照前后产品所处的环境条件控制可降低菌群DNA损伤的修复，提高辐照减菌效果。如曹宏等［41］用6 kGy吸收剂量辐照铝箔袋真空包装并经4 ℃低温预处理的盐水鹅，发现将辐照后的产品置于4 ℃条件下3 d再移至室温，获得了较好的保质效果，即常温状态下，盐水鹅夏天保质期30 d，春秋天保质期60 d，冬天保质期90 d以上。

2.3.2 预制菜辐照色变、氧化、异味等影响因子管控辐照会诱导脂肪和蛋白质氧化，使氧化产物产生色变、异味等现象，且吸收剂量越大，这种现象越明显，而辐照协同添加剂处理是抑制上述现象的关健。如肉制品脂肪氧化是典型自由基反应历程，辐照诱导脂肪氧化的主要步骤为引发RH→R·＋H·、传递R·＋O2→ROO·、ROO·+RH→R·+ROOH、分解ROOH→ RO·+OH·、终止ROO·+X→稳定的化合物四步。辐照对脂肪氧化的影响主要在于辐照提高了自由基生成的速度，引发自由基的链式反应，且吸收剂量越大，自由基生成量越大，脂肪氧化速度越快。曹宏等［42］研究发现，茶多酚具有灭活辐照诱导脂肪产生的自由基的功能，可以与脂肪氧化的中间产物——R·、RO·和ROO·自由基发生反应，生成稳定的酚基自由基，终止链式反应，从而达到抑制脂肪氧化的作用；金属离子是催化脂肪氧化的诱发因子，柠檬酸对促进氧化的金属离子起钝化作用；维他命C(vitamin C,Vc）具有抗氧化作用，与畜禽肉预制菜中的氧气发生反应生成脱氧Vc 和半脱氢Vc，使肉中的氧浓度降低，以延缓氧化。预制菜辐照选用合适的添加剂组分处理可有效管控好色变、异味、氧化等影响因子。

2.3.3 预制菜辐照加工技术标准化建立 标准化在保障产品卫生安全、促进产业转型升级和经济提质增效等方面起着重要作用，如在世界范围内，国家标准的制定对我国经济增长的贡献较大［43］，标准化是对预制菜辐照质量的“硬约束”，加强预制菜辐照加工标准化体系建设并形成可保障预制菜卫生的安全模式是促进预制菜辐照加工产业发展的重要保障。刘春泉等［26］以标准化作为切入点出版的《农产品辐照加工与标准化》系统总结了二十世纪中期国内外辐照加工研究进展和辐照加工标准化的建立，论述了辐照作用对新鲜水果蔬菜、水产品、畜禽肉类等预制菜品质的影响及其影响因子控制，对促进预制菜辐照技术商业化持续发展具有重要意义。

2.3.4 预制菜辐照运用栅栏因子技术精准减菌 栅栏因子技术是利用多种内外因素或保藏技术来抑制有害菌群的生长，几个强度较低栅栏因子起到的减菌作用强于单个高强度栅栏因子的减菌作用［44］。如表2 所示，运用栅栏因子技术联合减菌可降低预制菜辐照工艺所需吸收剂量，避免因辐照消除腐败菌与致病菌所需吸收剂量过高对预制菜品质产生的不良影响，有效保持预制菜高端品质［45-49］。研究发现，杀灭不同菌群所需的辐照吸收剂量不同，采用较低的吸收剂量对预制菜进行预辐照，分析不易杀灭菌群，运用栅栏因子技术结合其他减菌化方法精准控制不易辐照杀灭菌群，可实现辐照杀菌与产品保鲜剂构效关系减菌体系的协同增效作用，达到降低辐照吸收剂量和添加剂用量及预制菜生产企业减菌成本，同时提高辐照装置综合利用率的目的，有利于辐照企业与预制菜生产企业实现经济效益与卫生安全“双赢”。如肖欢等［50］研究发现，生产前结合传统保鲜工艺精准控制卤鸭掌优势腐败菌结构，经3 kGy 吸收剂量辐照后，即可达到常规8 kGy 吸收剂量辐照减菌贮藏期90 d 的效果，且对品质影响较小；Lai 等［51］采用低吸收剂量对麻辣兔肉进行辐照后，分离出7 株芽孢杆菌、1 株荚膜杆菌，筛选用乳酸链球菌素控制杆菌，3 kGy 吸收剂量辐照减菌后产品于常温下保藏即可达到预期效果。

表2 预制菜辐照运用栅栏因子技术联合减菌Table 2 Prefabricated food use fence factor and irradiation technology to reduce bacteria

3 辐照技术在预制菜中的应用展望

预制菜市场的快速增长促进了产业链各端的企业相继扩展预制菜业务，预制菜产业处于全手工作业到标准化、自动化生产的过渡时期［52］。在加工和流通环节中，预制菜的卫生安全标准较其他餐饮类别有更高的要求，王纪川等［53］研究发现，预制菜企业尤其是中型企业生产车间的沉降菌、产品菌落总数、致病菌群较高。加工环节控制不好会衍生出潜在的卫生安全风险，食源性致病菌进入食物链会导致人类感染或食物中毒［54-58］。

辐照加工技术是国家认定的高新技术，在国家对食源性致病菌、辐照食品卫生安全的大力宣传下，消费者对辐照食品逐渐认可。常用的辐照装置主要是产生γ 射线的60Co 装置，近10 年新兴的产生高能电子束的加速器装置可有效实现辐照减菌，助力预制菜“产得好、存得鲜、卖得远”。但仍需不断深入研究预制菜加工工艺与辐照工艺融合、辐照减菌与产品保鲜剂构效关系、标准化体系构建等，以开发更多适宜辐照减菌的预制菜品种。