随着科技的进步和消费者需求的演变,未来肉制品的发展将呈现出更加多元化和个性化的特征。一方面为满足儿童、老人、特种作业人员等不同消费群体的特定需求,肉制品行业将加大特殊食品的研发力度,以实现创新口味、特色加工等特殊肉制品的多样化发展;另一方面随着人们膳食平衡等健康理念的增强,未来肉制品将更加注重营养和健康,更多低脂肪低卡路里高蛋白的健康型肉制品及具有保健作用的肉制品也是未来肉制品发展的重要趋势。
肉类作为重要的蛋白质来源,在人类饮食中扮演着重要的角色,不仅能为人体提供高能量的蛋白质,还含有丰富的VA、VB1、VB2、烟酸、无机盐等营养成分,对维持人体健康发挥着不可替代的作用。然而,传统肉类生产存在资源消耗大、生产周期长、环境负荷等诸多问题。目前,消费者更加青睐富含营养、低脂肪、低热量的肉类食品。因此,如何开发出既能满足消费需求,又能实现可持续发展的肉制品,成为人们的研究热点之一。
3D打印,又称增材制造(Additive manufacturing),是一种通过数字模型文件,利用塑料、金属、陶瓷等可塑性材料,逐层打印的方式来构建物体的制造技术。目前3D打印技术已经广泛应用于航空航天、医疗、汽车等多个领域。在食品领域,3D打印食品在不同消费群体个性化定制食品、节省原材料、实现复杂几何形状和内部多孔隙结构的食品等方面展现出巨大优势。尤其在基于3D打印的肉类食品开发中,与传统生产方式相比,食品3D打印技术能根据不同消费群体偏好进行精准控制肉类结构和形状、口感和营养价值,从而改善饮食体验,为实现可持续发展的肉制品提供了替代方案。
在肉基食品领域中,最早是由Lipton等人发表了一篇关于肉类3D打印的著作,在火鸡酱中加入TGase作为粘合剂,培根脂肪作为增味剂,并使用挤出型3D打印机打印成截短的半球形状,突显出了3D打印技术在肉基食品的应用潜力和优势。通过对肉糜等原料的3D打印,不仅可以制作结构复杂、营养丰富的创新性肉类食品,还可以模拟天然肉类的多层次网状结构,较好地重塑肉类的真实口感和质构体验。因此,食品3D打印技术在儿童食品、高端餐厅、航天食品、肉类替代品、老年人食品等多个领域备受关注并得到了广泛的应用探索。详情如图所示。
肉蛋白食品3D打印原理及应用领域
● 畜禽肉制品
牛肉是为人类长期提供优质蛋白的重要来源之一,也是全球第三大最受欢迎的肉类。由于纯牛肉3D打印性能较差,Liu等人为了改善和提高打印食品的加工性能,在碎牛肉中添加了五种可溶性淀粉类添加剂(可溶性淀粉、糊化可溶性淀粉、糊化淀粉、氧化淀粉和氧化淀粉-明胶粉),以增强其在挤出过程中的流动性,提高3D打印产品的质量,证明了3D打印牛肉的可行性,如图(a)所示。Park等人使用多种材料进行3D打印,探究了通过调整油脂含量来调节肌肉内脂肪的分布,以满足消费者对大理石花纹肉的不同偏好。研究结果表明,打印过程中使用肉和脂肪的混合物保持了形状稳定性,而肉中的肌肉内脂肪区域可以通过调整混合物中的脂肪含量来控制,如图(b)所示。此外,Dick等人还研究了脂肪含量和填充密度(50%、75%和100%)对3D打印牛肉的可打印性和性能的影响,发现填充密度与保湿度、咀嚼性和硬度成比例关系,如图(c)所示。
3D打印技术将助力传统牛肉产业向数字化、智能化、可持续化转型升级。未来,随着技术的不断进步,牛肉产品将在营养方面、口感体验、外形设计等多个层面获得全新的升级,不仅有利于专门针对个性化定制牛肉食品、实现可持续利用,更将为牛肉产业注入源源不断的发展动力。
3D打印牛肉制品。(a)添加不同添加剂的牛肉制品;(b)不同脂肪含量的牛肉制品;(c)不同填充密度的牛肉制品
● 海洋肉制品
海洋制品在全球食物供应、营养健康和经济发展中扮演着重要角色,其中蕴含着极其丰富的鱼虾贝藻等优质蛋白食材。但当前海洋制品加工方式仍显单一,难以满足现代消费者对创新型食品的需求,而食品3D打印技术在海洋制品领域的应用正在逐步展现其巨大的潜力。纯虾鱼糜3D打印性能往往较差,需要通过添加其他材料进行改进,如Pan等人研究评估了不同量的马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉和交联淀粉(分别为0%、3%、6%和9%)对白虾鱼糜3D打印性能和材料性能的影响,发现6%交联淀粉可以有效改善虾糜的材料性能,使其更适合3D打印。在另一项研究中,Pan等[9]团队还评估了虾鱼糜中不同猪油、大豆油和橄榄油(分别为0%、2%、4%和6%)对鱼糜3D打印性能的影响,研究发现在虾鱼糜添加4%的猪油具有最佳的3D打印适应性,但从3D打印特性和营养方面来看,添加4%的大豆油更符合当代人的营养需求。
目前大多数研究学者是借助稳定剂、增稠剂、盐和微生物谷氨酰胺转氨酶等添加剂对肉蛋白基浆料改性以获得较好的流体力学性质,在流畅挤出的同时,还能保持一定的结构强度。然而仅为了使浆料具备可打印性而加入过量的添加剂,与现今少添加剂或零添加剂食品的行业主流需求不符。而Tong等团队利用50W的CO2激光对3D打印鱼糜进行快速精准加热,使其局部加热固化,成功地打印出1.5mm层厚的鱼糜制品,其形状精度和凝胶强度均明显提升,详情如图所示。这一技术创新不仅提高了鱼糜制品的质量和稳定性,还为替代传统加工方法提供了一种更为可持续和高效的途径。
不同激光能量密度下打印的鱼糜制品
● 人造肉制品
人造肉作为可持续的肉类替代品备受关注,其主要包括植物肉和培养肉两类,通过非传统畜牧方式生产的、模仿肉类的食品替代品。然而,现有的人造肉技术存在外形、色泽、口味与真肉差距较大等诸多难题。而3D打印技术能够很好地解决上述问题,进一步提升人造肉制品的口感和风味。这不仅能满足消费者对人造肉“肉感”的需求,也能促进人造肉制品在质地和口感上与传统肉类更加接近,从而提高消费者的接受度。此外,借助同轴3D打印技术还能够打印出结构复合的人造肉,在外观上模拟天然肉类,内里又注入了其他功能性成分,形成复合结构的人造肉制品。如Ko等人借助同轴喷嘴辅助3D打印机通过基于交联亲水胶体的人工肌肉纤维插入,生产了一种质地接近肉类的食物。详情如图4所示。通过跨学科融合与创新设计,3D打印有望使人造肉的品质和体验更上一层楼,达到甚至超越传统天然肉类目标,成为未来可持续蛋白质替代品的关键突破技术之一。
基于纤维方向的肉类类似物的折叠和撕裂特征
儿童肉类制品是以鲜(冻)畜禽产品和(或)鲜(冻)鱼肉及(或)其制品为主要原料,配以辅料,针对 3~12 岁儿童的生理特点和营养需求设计、研发生产的一类食品。儿童肉制品的种类包括但不限于:儿童专用火腿肠和香肠、儿童肉松和肉酥、儿童肉泥和肉酱、儿童即食肉类小食等。
儿童肉泥
婴幼儿肉松
分类
按照原料分类,可分为单一型(仅以一种原料肉加工的制品)和混合型(由两种及以上原料肉加工的制品)。按生/熟分类,分为生制(指产品未经加热或轻度加热尚未至熟的制品)和熟制(指产品经加热至熟的制品)。
技术要求
(1)基本要求
儿童肉类制品的开发设计应遵从“三减”原则,综合考虑食材特性、健康营养、美味可口等多重因素,与同类或同一属类食品相比蛋白质指标应增加10%以上或脂肪含量应减少20%以上或钠含量应减少5%以上。
(2)原辅料要求
1、选用安全、新鲜的原料生产加工。畜禽类应选用脂肪含量较低,且剔除骨类,不含骨渣及外来异物的原料肉;鱼肉应全部去刺,鱼糜中不允许有外来异物。
2、鼓励使用绿色、有机食材,根据需要可选用净菜、清洁蛋、不添加苯甲酸及其钠盐的酱油等品质提升的配料,不使用经辐照处理或含氢化和(或)部分氢化油脂的配料。
3、产品根据设计需求,可添加有益儿童成长发育所需的营养成分,如钙、膳食纤维、DHA等。
4、若工艺确有必要调色时,优先选用食材着色,其次宜选用天然着色剂。
5、与同类或同一属类食品相比,应减少食品添加剂的品种或用量,如磷酸盐、亚硝酸盐等限量食品添加剂。
6、其他原辅料应符合相应的标准要求。
生产加工过程
1、卫生要求应符合GB 14881的规定。
2、为尽可能保证食物中的营养成分,减少损失,生产中不应过度加工。
3、产品生产加工过程中不宜使用烟熏工艺。
标签和标志
1、产品包装储运图示标志应符合GB/T 191的规定,产品标签应符合GB 7718及相关要求的规定,并标注产品类别。
2、标签应标识适用人群(3~12岁儿童),宜标识致敏物质、食用安全警示语(如脱氧剂不可食用)等安全性提示。
3、营养标签应符合GB 28050及相关要求,标注在包装主要展示版面,容易辨识,醒目易读。
包装
1、包装材料应符合相关标准的规定。
2、儿童产品设计时应避免过度包装,符合GB 23350的规定。
3、包装结构设计应考虑儿童人身安全,产品中不应放置非食用附加物,如卡片、玩具等。
4、避免对儿童造成危害。
5、放置干燥剂、脱氧剂等功能性附加物时,外包装应有警示图案,防止儿童误食。
6、根据儿童生理特点,单根/个/片/块等最小规格宜偏小,减少浪费。
储存
产品应储存在卫生、阴凉、干燥的场所,不应与有毒、有害、有异味、易挥发、易腐蚀的物品同处储存。 冷藏儿童肉类制品应保存在0 ℃~10 ℃的冷藏储存库,冷冻儿童肉类制品应保存在-18 ℃及以下的冷冻储存库,并做好温度记录。
运输
1、应使用符合卫生要求的车辆运输食品,不得与有对产品发生不良影响的物品混装。冷链运输食品应使用专用冷藏车,运输过程应符合GB 31605的规定。
2、冷藏儿童肉类制品装运前应将产品中心温度降低至0 ℃~10 ℃,运输过程中箱体内温 度应保持在0 ℃~10 ℃,并做好温度记录。
3、冷冻儿童肉类制品装运前应将产品中心温度降低至-15 ℃及其以下的温度,运输过程中箱体内温度应保持在-18 ℃及以下的温度,并做好温度记录。
(9)包装
目的:保护酱卤制品的卫生,便于储存和运输。
要点:冷却后的酱卤制品进行适当的包装,如真空包装,确保包装材料符合食品安全标准。
(10)杀菌
目的:延长卤制品的保质期,确保食用安全。
要点:根据产品特性选择合适的杀菌方法,如巴氏杀菌或高温杀菌,并严格控制杀菌条件。
保健肉制品也叫功能性肉制品,是指在肉制品中添加具有保健功能的一类肉制品。这类肉制品主要适用于特定人群食用,能够调节机体功能,但不以治疗疾病为目的,并且对人体不产生任何急性、亚急性或者慢性危害。
由来
随着经济社会的进步和发展,人们的生活水平和质量都有了提高,人们越来越认识到饮食和健康有着密不可分的关系,人们在吃饱、吃好的同时,也在努力追求吃得健康。因而,在市场上出现了各种各样独具特色的保健食品,保健肉制品就是其中一个。通过向肉制品中加入一些大豆蛋白、乳清蛋白, 食品胶、变性淀粉、麦芽糊精、膳食纤维、共轭亚油酸等成分作为脂肪替代物后, 其不仅与含脂肪肉制品的品质相近, 同时也提高了肉制品的营养价值和保健作用,保健肉制品逐渐成为肉制品消费的新宠,开发研究“三低一高”的保健肉制品已经逐渐引起了社会各界的高度重视。所谓“三低一高”指的是低脂肪、低钠盐、低糖和高蛋白,它既可以调节身体的生理机能,又可以具有补充营养和保健护身的作用,从而能够更好地满足一些特定年龄人群的生活需要,使人们在享受美味的食物同时又可以轻松地拥有健康。
种类
保健肉制品的种类包括但不限于:低脂肪肉制品(如低脂火腿、低脂香肠等,适合需要控制脂肪摄入的消费者)、低盐肉制品(适合高血压患者和需要控制钠摄入的消费者)、高蛋白肉制品(如高蛋白肉松、高蛋白肉干,适合运动员和健身爱好者)、富含微量元素的肉制品(如添加了铁、锌等微量元素的肉制品,有助于补充特定营养素)、富含维生素的肉制品(如富含维生素B群的肉制品,有助于改善能量代谢)、药膳肉制品(结合传统药膳理念,添加具有特定保健功能的食材,如加入中药材的肉制品)、美容肉制品(添加对皮肤有益的成分,如胶原蛋白丰富的肉制品)。肉制品中前景较好的功能性产品大致包括低脂肉制品、低硝酸盐肉制品、低盐肉制品、含膳食纤维的肉制品,以及其他一些类型的保健肉制品
(1)低脂肉制品
肉制品的脂肪含量一般在30%左右。过多摄入脂肪会危害人体健康,但一定量的脂肪能给肉制品带来良好的风味和口感,还会影响其多汁性、保水性、微生物稳定性及可贮性等,所以单纯降低肉制品配方中的脂肪比例是不可取的,应采取一些方法,在降低脂肪含量的同时对肉制品品质的不利影响降低到最小。如可以在肉制品中加入脂肪代用品以取代一部分脂肪,但肉制品中脂肪含量不应低于10%,否则将严重影响肉制品的品质。脂肪替代品一般分为4类,即代脂肪、改性脂肪、脂肪模拟品和混合类脂肪。此外,优化肉制品的加工处理,根据产品的类型选择最佳绞制、斩拌方法,应用先进的真空斩拌、灌装、蒸煮技术控制肉馅温度等,也可以保证脂肪减少后产品香味不减弱。
(2)低硝酸盐肉制品
亚硝酸盐在肉制品加工中具有发色、增香、抑菌、抗氧化和防腐等作用,但是由于亚硝酸盐是亚硝胺的前体,且亚硝胺又有致癌作用,所以食物中残留过多亚硝酸盐会危害人体健康。世界各国对食品中亚硝酸盐的添加量均有严格限量。目前还没有一种完全能替代亚硝酸盐的安全添加剂,可采用的措施主要有以下3点:①降低肉制品中亚硝酸盐的使用量;②使用天然着色剂和增味剂(如抗坏血酸、血红蛋白血素等)来代替亚硝酸盐的发色、增香作用;③尝试使用新型安全添加剂(如乳酸链球菌素、磷酸盐等)来替代亚硝酸盐的抑菌、防腐和抗氧化,以减少其对人体的危害。
(3)低盐肉制品
盐是生活中不可缺少的调味品,食盐中的钠是维持人体组织器官正常生理功能的重要元素。但食用过量的盐会引起高血压、心力衰竭、水肿等疾病,对人体健康产生不利影响。低盐肉制品的开发可以减少食盐的摄入量。但食盐在肉制品中具有多种功能,如调味、防腐、提高保水性、改善肉制品的组织结构等,减少肉制品中的食盐量可能会影响到其品质。常规肉制品的含钠量为600 mg/100 g - 800 mg/100 g,而低盐肉制品为400 mg/100 g- 500 mg/100 g,即比常规产品低30%~ 50%。选择合适的新型盐类替代品,如选用磷酸盐、血浆、大豆蛋白、抗坏血酸盐、柠檬酸盐等品质改良剂,或适量选取氯化钾和乳酸钾等作为氯化钠的替代物。
(4)富含膳食纤维肉制品
膳食纤维一般是由单糖为基本单位组成的有机化合物及其衍生物,在其主链和支链结构上,存在着许多羟基和其他的活泼官能团,可进行甲基化、羟甲基化、酯化、醚化等多种衍生物反应,以及氢键等静电吸附和络合反应。因此,膳食纤维有水合作用,能吸收相当于自身质量数倍的水分,表现出较高的吸水膨胀能力、持水力和结合水力。膳食纤维具有润肠、通便、调节控制血糖浓度、降血脂等多种生理功能,还可作为一种特殊的食品营养添加剂,因此被人们称之为第七营养素。我国的谷物资源及柑橘资源比较丰富,故可从中提取得到较为丰富的膳食纤维作为功能性肉制品的添加剂,功能性膳食纤维已在肉脯、火腿肠、香肠等肉制品生产中得到了应用。
(5)其他保健肉制品
其他功能性肉制品还有添加铁、锌、钙强化剂补充矿物质和维生素的肉制品;添加具有抗疲劳、防止肥胖等功能的低聚糖肉制品;添加植物甾醇或乳酸菌及相关制品的低胆固醇肉制品;添加天然、可再生和可持续的植物原料中提取的抗氧化剂、抗菌剂等天然成分的天然抗氧化剂肉制品;肉类原料中添加某些果蔬类、粮谷类食物,复合研制出同时具有动植物营养成分的肉制品。
随着经济发展,肉和肉制品不仅用来提供必需的营养,而且还被期望赋予预防疾病和保持健康等附加功能,这些需求为肉类工业提供了巨大机遇。在肉制品中添加功能性物质以增加肉制品的功能性,或替换肉制品中不良成分以改善肉制品的安全性和营养性,是目前功能肉制品发展的两个方向。
利用肉类资源开发具有调节机体功能、提高免疫力和智力、延缓人体衰老、增强体质和抵抗力的保健肉制品是21世纪研究的重要课题。保健肉制品以其特有的营养和保健功能,将会吸引更多的消费者,开拓市场,为中国肉制品的未来发展指引着方向。保健肉制品属于大健康食品产业,是传统肉类产业的延伸和升级,是大健康产业的组成部分。通过营养、健康、多功能的肉制品来壮大健康食品产业,让更多人通过饮食实现国民营养健康水平的提高,为推动我国“有病才就医”向“未病先防治”和“治未病”模式的转变发挥重要作用。