运用门槛技术，让食品更安全、更新鲜

过度加工产品（例如肉制品）会导致风味和质地受损，最终影响利润。阈值技术（也称为组合技术或屏障技术）是应对过度加工问题的有效手段。它通过结合不同的保鲜因素或技术，实现温和但可靠的保鲜效果。

携手共促食品安全

“屏障技术”有意识地将现有与新兴的保鲜技术相结合，从而建立起一系列微生物无法克服的保鲜因素。这些屏障可能包括温度、水分活度、酸度、氧化还原电位、防腐剂、竞争性微生物、维生素、营养物质等。

跨栏的原理

为了生存和繁殖，微生物需要维持稳态——即稳定且平衡的内部环境。屏障的作用在于干扰一种或多种稳态机制，从而导致微生物失去活性甚至死亡。最有效的屏障能够同时干扰多种稳态机制。这种多靶点策略比单一靶点策略更有效，且允许采用强度较低的屏障。

下图展示了各种防护措施如何协同作用以抑制微生物的生长。

图1展示了几个组合工艺的实例。每幅插图都通过虚线和箭头标明了这些工艺能否有效抑制微生物生长。例如，在第3个实例中，仅靠温度无法有效控制微生物生长，但水活度与温度相结合则能有效抑制微生物生长。在第4个实例中，这些控制阈值不足以抑制微生物生长。在这种情况下，需要通过冷藏来提高温度阈值。

合作还是竞争

还必须考虑各种制剂之间相互作用的影响。有时，第二种制剂仅会增强第一种制剂的功效。有时，这些制剂会产生协同作用，使其综合效果更加显著。然而，一种制剂也可能与另一种制剂产生拮抗作用或对其功效产生负面影响，从而部分或完全抵消其中一种或两种制剂的功效。在将多种制剂联合使用之前，必须对这些影响进行仔细研究。

水活度作为一道难关

水分活度（aw）是最有用的控制指标之一，无论是单独使用还是与其他控制指标结合使用。当水分活度低于特定数值时，某些微生物便无法生长；而当水分活度进一步降低至某个阈值以下时，任何微生物都将无法繁殖。这些微生物生长的限制条件适用于所有类型的食品，实际上也适用于所有多孔产品。

水分活度和pH值：协同障碍

水分活度和pH值具有协同作用，使您能够以单凭其中一个因素无法达到的程度来控制微生物的生长。这种协同作用是美国食品药品监督管理局（FDA）对“潜在危险食品”定义的一部分。

表A可用于判定经热处理并包装的食品属于潜在危险食品（PHF）、非PHF，还是“需进行产品评估”。食品必须符合《食品法典》第3-401.11节的烹饪要求（不得存在未完全烹熟的情况），以消除营养型病原体。此时，仅剩的需关注的生物危害为芽孢形成病原体。食品需进行包装以防止再次污染。 因此，可安全地容忍较高的pH值和水分活度。

表 B 可用于确定某食品（无论是未经热处理的，还是经热处理但未包装的）属于 PHF、非 PHF 还是“需进行产品评估”。未经热处理的食品可能含有营养细胞和致病性孢子。经热处理但未包装的食品可能会再次受到污染。表 B 中考虑的 pH 值必须包括 4.2，因为金黄色葡萄球菌可在该 pH 值下生长。

pH值对微生物生长的限制

与水分活度类似，pH值也会以明确的方式限制特定微生物的生长。所有生物都偏好中性pH值，但大多数微生物也能在更酸性的环境中生长，且大多数微生物的生长会在pH值为5时停止。尽管4.6曾被视为所有微生物生长的极限，但仍有少数微生物能够耐受低至4.2的pH值。

通常通过直接向产品中添加酸（如醋、乳酸、柠檬酸或果汁）来调节pH值。此外，还可以通过添加番茄等天然酸性原料，或通过发酵来降低pH值——发酵过程中，特定细菌产生的乳酸会降低pH值，从而抑制其他微生物的生长。

在下表中，您可以看到几种常见食品的水活度和pH值如何共同作用以抑制微生物生长。草莓果酱的水活度非常高，但柠檬酸使pH值足够低，从而抑制了微生物的生长。  芥末酱同样具有很低的pH值和较高的水分活度。这两种产品的保鲜原理是依靠pH值，而非水分活度。而枫糖浆则依靠低水分活度来保鲜。糖浆中的糖分是一种保湿剂，能使水分活度保持在较低水平。

蛋黄酱的水活度非常高，但醋将其pH值维持在4.1。较低的pH值意味着它无法支持微生物的生长。然而，由于其油含量较高，容易发生脂质氧化。蛋黄酱需要冷藏，目的并非为了防止微生物生长，而是为了防止变质。 有趣的是，水分活度与pH值之间并没有直接关系。当向产品中添加酸以降低其pH值时，对水分活度的影响微乎其微。

发酵香肠：生产过程中的难点

萨拉米型发酵香肠在室温下可长期保存。在熟成过程的不同阶段，一系列的“屏障”至关重要。最初起作用的屏障是盐和硝酸盐，它们能抑制其中许多细菌的生长。在此阶段，其他细菌会大量繁殖，消耗氧气并导致氧化还原电位下降，从而抑制需氧菌的生长，并促进乳酸菌的富集。 这些细菌大量繁殖，导致产品酸化，从而提高了pH值这一控制阈值。在萨拉米香肠漫长的熟成过程中，最初的控制阈值逐渐减弱。亚硝酸盐被消耗殆尽，乳酸菌数量减少，氧化还原电位和pH值随之升高。然而，随着萨拉米香肠的干燥，水分活度成为主要的控制阈值，从而起到保存香肠的作用。在生产发酵香肠时，必须谨慎管理腌制过程。

日益增多的障碍

目前已确定食品保鲜领域存在约50种不同的技术障碍。除了温度、pH值和水分活度等最重要且最常用的技术障碍外，还有许多其他具有潜在价值的方案。例如：超高压处理、压力-热-超声波联合处理、光动力灭活、气调包装、可食用涂层、乙醇、美拉德反应产物以及细菌素。

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