冷却方式对宰后分割牛肉肉用品质的影响

刘 腾，邱万伟，张志伟，饶德超，王则金，2*

(1.福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002；2.福建省农副产品保鲜技术开发基地，福建福州 350002)



冷却方式对宰后分割牛肉肉用品质的影响

刘 腾1，邱万伟1，张志伟1，饶德超1，王则金1，2*

(1.福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002；2.福建省农副产品保鲜技术开发基地，福建福州 350002)

[目的]研究不同冷却方式对宰后分割牛肉品质的影响，为改善牛肉嫩度，增强食用品质提供理论依据。[方法]以宰后分割牛肉为材料，用快速冷却、常规冷却、延迟冷却3种冷却方式对宰后分割牛肉进行处理，于4 ℃冷库成熟7 d，考察各冷却方式对牛肉品质的影响。[结果] 经快速冷却处理的分割牛肉由于降温速度快，2 h温度降至4 ℃左右时，pH高于6.2，出现肌肉冷收缩现象，剪切力最大，在成熟过程中嫩化效果不佳(P>0.05)，且对肉色影响不大。常规冷却的牛肉降温速率仍较快，且冷却失重较大。延迟冷却后的牛肉因温度较高，可以促进牛肉进入僵直期，随着成熟的进行牛肉的嫩度不断增大，亮度和红度得到改善，虽然冷却损失较快速冷却的牛肉大，但牛肉的嫩度改善程度最大，牛肉的食用品质最佳。[结论] 延迟冷却很大程度上改善了牛肉嫩度，增强了牛肉食用品质。

分割牛肉；冷却方式；肉用品质

牛肉是一种蛋白含量高，而脂肪和胆固醇含量低，且具有独特风味的红色肉类，富含多种维生素、矿物质(Ca、P、Fe、Zn、Mg、K)以及人体必需氨基酸等营养物质，消化吸收率较高[1-2]，其氨基酸组成与猪肉相比更接近人体所需，是改善人体膳食结构的肉类之一，深受广大群众的喜爱。在世界许多国家，牛肉已是肉类消费的主体，在我国牛肉是第二大肉类食品，人均消费量仅低于猪肉[3-4]。冷却肉与热鲜肉、冷冻肉相比，具有安全卫生、味道鲜美、肉质细嫩等优点。冷却过程是冷却肉生产的关键因素，对于肉类生产企业，冷却过程是冷却肉整个生产过程中能源消耗最大的环节。因此，选择合适的冷却方式，具有重要的实际意义。

目前比较成熟的冷却肉冷却方式主要有以下几种：①常规冷却。将宰后牛肉放置在0～4 ℃环境下冷却，除禽肉外其他肉类屠宰后冷却至胴体中心温度为4 ℃一般需要24～48 h。孙京新等研究表明，在常规冷却工艺中，宰后45 min时冷却肉的温度变化与pH变化会影响宰后24 h时的肉色变化[5]。②快速冷却。将宰后胴体肉放入-18～-25 ℃的低温库中快速冷却，胴体肉温度下降至一定温度后转移至较高温度的冷库进行排酸。Joseph研究表明，牛肉胴体经快速冷却处理使牛肉剪切力显著增大[6]。③延迟冷却。屠宰后的胴体肉不直接放入冷库进行冷却，而是在环境温度下胴体肉温度缓慢下降一段时间后，再进入冷库开始冷却的过程。Mallikarjunan等研究表明，牛肉经延迟冷却处理感官品质如色泽和嫩度有较大的改善[7]。笔者以宰后分割牛肉为研究对象，比较分析不同冷却方式对牛肉成熟期品质的影响，确定最佳的冷却方式，改善牛肉嫩度，提高牛肉食用品质。

1　材料与方法

1.1材料供试牛肉(黄牛)，福建省闽侯县甘蔗屠宰场提供，屠宰后牛肉取背最长脊后立即运回福建省农副产品保鲜技术开发基地(福建农林大学校内)，用于试验的牛肉经过分割(长×宽×高=15.0 cm×10.0 cm×5.0 cm)放入经过灭菌的PP塑料托盘，用PE保鲜膜包装后进行冷却，用于试验的冷库需经臭氧灭菌处理。

主要仪器：TP-214型电子分析天平(d=0.1 mg)；ATAGO DPH-2 型pH计；UV-1800PC型紫外可见分光光度计；WSC-S 型色差计；SIGMA 2-16K通用台式冷冻离心机；TA-XT plus A/MORS探头；HWS26 型电热恒温水浴锅；NISSN旋涡混合器；美国Delta TRAK 11036型防水式探针温度计。

1.2处理方法1.2.1常规冷却处理。将宰后分割并包装的牛肉放入4 ℃冷库进行冷却，当牛肉中心温度达4 ℃后，继续成熟至宰后7 d。

1.2.2快速冷却处理。将宰后分割并包装的牛肉先放入-20 ℃冷库进行初步冷却，当牛肉中心温度达4 ℃时，迅速转移至4 ℃冷库成熟7 d。

1.2.3延迟冷却处理。将宰后分割并包装的牛肉先放入10 ℃冷库，牛肉中心温度降至10 ℃时，转移至常规冷却冷库进行冷却，当中心温度达4 ℃时，继续成熟至宰后7 d。

1.3测定指标及方法

1.3.1pH的测定[8]。取一定量肉样用组织捣碎机充分搅碎后，将pH计电极插入搅碎的肉样中，与肉样充分接触，待pH计读数稳定后记录数据。每次pH读数需要精确到0.01，每组肉样平行测定3次，取其平均值。

1.3.2中心温度的测定。牛肉宰后进行分割处理，放入冷库进行冷却后用探针型数字温度计每3 h记录牛肉胴体的中心温度。

1.3.3保水性的测定。

1.3.3.1冷却失重。宰后分割牛肉冷却前称重记为M1，冷却结束后再次称重记为M2，冷却过程中失重(WA)按以下公式计算：

1.3.3.2蒸煮损失[9]。切取去除脂肪和结缔组织的肉样10 g左右，称重记为M3，放入85 ℃恒温水浴锅内加热，当肉样中心温度达到75 ℃时，保持5 min后取出，冷却至室温后再次称重记为M4，每组测定3次，取平均值。蒸煮损失(PB)计算公式为：

1.3.4剪切力值的测定[10]。将牛肉样品表面脂肪及结缔组织去除，取厚度为3cm的肉样，并装入塑料自封袋，放在80 ℃的水浴锅中恒温加热，直至肉样中心温度达到75 ℃，保持5min，冷却至室温。用质构仪A/MORS探头测定剪切力值，每个肉样平行测定3次，取平均值。

1.3.5色泽的测定。切去肉样新鲜切面，用色差计测定肉样的亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)，每组测定3次，取平均值。

1.3.6肌原纤维小片化指数(MFI)的测定[11]。取4g充分剪切并去除脂肪和结缔组织的肉样，加入10倍体积2 ℃的分离介质中(分离介质含100mmol/LKCl、20mmol/LK3PO4、0.1mmol/LEDTA、1mmol/LCaCl2溶液，用HCl调节pH为7.0)，用组织捣碎机打碎搅匀；匀浆在1 000r/min离心15min后，缓慢倒出上清液，将沉淀中再次加入10倍体积的分离介质，用玻璃棒搅拌成悬液，再在1 000r/min离心15min，倒出上清液并与第1次的上清液合并；将沉淀中加入2.5倍体积的分离介质后制成悬液，过200目筛网去除多余结缔组织等，继续加入2.5倍体积分离介质倒至筛网，使得肌原纤维通过筛孔。制得的肌原纤维一份等分悬液用分离介质稀释至蛋白浓度为(0.50±0.05)mg/mL，用双缩脲法测定蛋白质浓度；另一份等分肌原纤维悬液稀释后摇匀，立即用紫外分光光度计在波长540nm处测定其吸光度值。肌原纤维小片化指数值以每0.5mg/mL的肌原纤维蛋白质浓度的吸光度值乘以200记录。

1.3.7统计与分析。使用MicrosoftExcel2007对数据进行分析并作图，通过DPSV3.01数据处理系统对数据进行方差分析。

2　结果与分析

2.1不同冷却方式对宰后分割牛肉24h内中心温度的影响牛肉胴体僵直前期冷却方式影响肌肉的僵直性质，肌肉僵直的收缩程度与温度有很大关系。如图1所示，快速冷却在2h后，中心温度低于4 ℃，明显降低了宰后牛肉胴体的中心温度(P<0.01)，牛肉胴体温度下降速率过快容易产生肌肉的冷收缩。Bendall研究表明，牛肉的pH在降低到6.2以下之前，中心温度低于10 ℃极易产生冷收缩导致牛肉嫩度大大降低，并建议牛肉胴体完全僵直前或宰后15h内，中心温度不低于12 ℃，可预防冷收缩的产生[12]，但Bendall的研究是用宰后未分割的牛肉进行冷却，所以时间的控制与宰后分割肉冷却不同。

图1　冷却方式对牛肉中心温度影响Fig.1　Effect of cooling methods on central temperature of beef cuts

常规冷却在宰后5 h胴体中心温度降至4.6 ℃；延迟冷却在宰后5.5 h胴体温度降至15 ℃左右，转移至0 ℃冷库继续冷却2.0 h后，胴体温度下降至4.1 ℃；延迟冷却方式有效减缓(P<0.05)了牛肉宰后僵直前期胴体温度下降速度。Geesink等[13]、罗欣等[14]的研究认为，宰后牛肉在24 h内冷却过程中pH与温度之间的相互关系是决定牛肉嫩度的关键因素，所以，不同冷却方式温度下降速率不能只作为试验过程中对牛肉品质影响的唯一因素。

2.2不同冷却方式对宰后分割牛肉24 h内pH的影响宰后分割牛肉通过不同冷却方式处理，pH的下降速率各不相同。通过O’Halloran等的研究认为，pH对肌肉中蛋白酶等内源酶活性有很大影响，牛肉嫩度的差异可能由宰后冷却过程中pH下降速率的差异引起[15]。所以，选择合理的pH下降速率对牛肉的嫩度有利。

如图2所示，宰后6 h内，快速冷却与常规冷却的pH下降不显著(P>0.05)。由于低温抑制酶的活性，使糖酵解速率降低，进入僵直期需要时间较长。但延迟冷却与其他2种冷却方式相比，温度下降速率的减小显著加快牛肉胴体pH的下降(P<0.05)，这是由于较高温度可提高宰后牛肉的内源酶活性，从而增大糖酵解速率，使pH下降较快，加快进入僵直期。

图2　冷却方式对牛肉pH影响Fig.2　Effect of cooling methods on pH value

延迟冷却处理的牛肉胴体在5 h后pH为6.24，此时胴体中心温度为17.6 ℃，进入僵直期前，牛肉胴体温度控制在15～18 ℃。Devine等对牛肉胴体在不同温度下进入僵直期牛肉嫩度的影响研究表明，在15 ℃下进入僵直期牛肉的肌纤维收缩程度小，成熟后牛肉的嫩度最大。在进入僵直期前胴体中心温度低于14 ℃会产生冷收缩，产生肌肉痉挛，肌肉韧度增大。同样，在进入僵直期前胴体温度高于20 ℃也会产生热收缩现象，导致肌肉韧度增大。

通过快速冷却和常规冷却处理的宰后分割牛肉，在胴体进入僵直期前，由于温度下降速率过快，pH未降至6.2 ℃时温度已降至4 ℃，这会导致在低温高pH条件下，肌肉中肌浆网内的Ca2+不能及时释放，不断堆积的Ca2+激活肌动球蛋白ATP酶，从而产生肌肉痉挛，肌纤维迅速收缩，牛肉嫩度增大，且在成熟阶段不能恢复，影响牛肉品质。

2.3不同冷却方式对宰后分割牛肉保水性的变化影响

2.3.1不同冷却方式对宰后分割牛肉冷却失重的影响。如表1所示，不同冷却方式对宰后分割牛肉的冷却失重影响不同，快速冷却的牛肉冷却失重比常温冷却和延迟冷却的牛肉冷却失重显著减小(P<0.05)，分别减小16.3%和18.2%。这可能是由于快速冷却处理，使牛肉胴体温度下降速率增大，在较低环境温度下牛肉表面会形成一层冰膜，减小了水分的蒸发。此结果与Janz等研究结果相一致[16]。但Li等的研究认为，快速冷却与常规冷却的冷却失重不存在差异性[17]，这可能由于Li的研究样品是未经分割的宰后牛肉胴体，其温度和pH的下降速率不同引起。

表1不同冷却方式对牛肉冷却失重的影响

Table 1Effect of different cooling methods on cooling weight loss of beef cuts

编号No.冷却方式Coolingmethod冷却失重Weightloss∥%1快速冷却1.08±0.35a2常规冷却1.29±0.28b3延迟冷却1.32±0.18b

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著。

Note: small letters denote significant difference at 0.05 level.

常规冷却和延迟冷却之间宰后分割牛肉的冷却失重没有明显差异(P>0.05)，这与王玉宁等研究结果统一[18]。Simmons等认为，降低干耗，可以增加脂肪覆盖率，减小瘦肉中的水分蒸发，瘦肉比肥肉的保水性更差[19]。

2.3.2不同冷却方式对宰后分割牛肉蒸煮损失的影响。如图3所示，宰后分割牛肉经过不同冷却方式处理后，在成熟过程中，3组牛肉之间蒸煮损失的差异不明显(P>0.05)。与常规冷却方式相比，延迟冷却没有对牛肉胴体的蒸煮损失有负面影响，这与王玉宁等的研究结果相矛盾[18]，可能原因是由于延迟冷却温度、冷却时间和取样大小不同，降温速率不同引起。

图3　冷却方式对牛肉蒸煮损失的影响Fig.3　Effect of cooling methods on cooking loss of beef cuts

经快速冷却处理的牛肉，蒸煮损失没有明显增大，这与Geesink等的研究结果统一[13]，他们认为进入僵直过程不同处理温度对牛肉的蒸煮损失没有显著性影响，随成熟过程的不断进行，蒸煮损失逐渐增大。可能是由于在成熟嫩化过程中肌肉骨架蛋白结构被破坏，蛋白质变性，结合水能力降低，水分被逐渐释放直至达到稳定。

2.4不同冷却方式对宰后分割牛肉剪切力值的变化影响剪切力值是评价牛肉嫩度的重要指标之一。如图4所示，快速冷却和常规冷却的宰后分割牛肉剪切力均呈先上升后下降趋势，而延迟冷却则随着成熟时间延长，剪切力逐渐减小。这是由于延迟冷却可以加速牛肉胴体进入僵直期，随后进行成熟嫩化过程，常规冷却和延迟冷却由于低温使牛肉进入僵直期较慢，在宰后2 d内仍处于僵直期，所以剪切力值在开始呈上升趋势。

图4　冷却方式对牛肉剪切力的影响Fig.4　Effect of cooling methods on shear stress of beef cuts

快速冷却处理的宰后分割牛肉与常规冷却和延迟冷却相比显著增加了牛肉剪切力值(P<0.05)，牛肉嫩度降低，这与Janz等的研究结果一致[16]。如图4所示，随着成熟时间的延长，快速冷却的牛肉剪切力下降不显著，成熟过程并不能改善牛肉的嫩度。但Jane等的研究认为，快速冷却导致的嫩度下降，可通过成熟时间的延长所改善，但成熟时间需要14 d左右。毛衍伟[20]、高淑娟[21]、Tornberg[22]认为，为防止快速冷却导致的牛肉冷收缩现象，可以采取对牛肉胴体进行宰前电刺激等措施，促进尸僵，提高牛肉的嫩度。

经延迟冷却处理的宰后分割牛肉的剪切力值在1～3 d显著下降(P<0.05)，延迟冷却对牛肉的成熟嫩化有积极影响，促使牛肉成熟过程提前进行。随着成熟时间的延长，剪切力值均显著低于常规冷却和快速冷却(P<0.05)，这是由于在较高温度下冷却时，促进肌糖原酵解的内源酶活性被激活，从而使糖酵解和肌纤维降解速度增大。

2.5不同冷却方式对宰后分割牛肉色泽的变化影响

2.5.1不同冷却方式对宰后分割牛肉L*值的变化影响。如图5所示，经冷却处理的牛肉在成熟过程中，L*值均呈先上升后缓慢下降的趋势。快速冷却方式处理的宰后分割牛肉在成熟过程中L*值与常规冷却对比，没有显著差异(P>0.05)，说明快速冷却过程对分割牛肉的亮度没有负面影响，但Janz的研究认为，经快速冷却的牛肉在成熟过程会使肉色变暗，这一结论与该研究结果相矛盾，原因可能是因为样品大小和冷却温度不同造成的差异。延迟冷却处理的宰后牛肉样品在成熟过程中，L*值显著高于快速冷却(P<0.05)和常规冷却(P<0.05)，在成熟第1和3天时，L*值显著上升(P<0.05)。这可能是由于宰后牛肉进入僵直期前在较高温度下冷却，pH下降速率较快，使得某些蛋白质变性后对牛肉颜色有一定的改善作用。

图5　冷却方式对牛肉L*值的影响Fig.5　Effect of cooling methods on L* value of beef cuts

2.5.2不同冷却方式对宰后分割牛肉a*值的变化影响。如图6所示，经冷却后的牛肉随成熟时间延长，a*值均先下降后上升，但变化程度并不明显(P>0.05)。延迟冷却处理后成熟的牛肉a*值显著高于常规冷却和快速冷却的牛肉，这可能是由于温度与pH相互影响促进肌肉中氧合肌红蛋白的形成，使肉色的红度增加。快速冷却与常规冷却之间肉色红度的变化不显著(P>0.05)。

图6　冷却方式对牛肉a*值的影响Fig.6　Effect of cooling methods on a* value of beef cuts

2.5.3不同冷却方式对宰后分割牛肉b*值的变化影响。如图7所示，不同冷却方式对宰后分割牛肉的b*值的影响不显著，随成熟时间的不断延长，牛肉的b*值均先增加后减小。此研究结果与Aalhus等的研究结果一致[23]。

图7　冷却方式对牛肉b*值的影响Fig.7　Effect of cooling methods on b* value of beef cuts

图8　冷却方式对牛肉MFI值的影响Fig.8　Effect of cooling methods on MFI value of beef cuts

2.6不同冷却方式对宰后分割牛肉MFI值的变化影响如图8所示，随着成熟过程的进行，不同冷却方式的牛肉MFI值均呈上升趋势，这是由于成熟过程中，肌纤维不断被内源酶破坏，纤维长度不断变短使牛肉嫩度逐渐增加，从而提高牛肉的食用品质。经延迟冷却处理的牛肉随成熟时间延长，在成熟1～5 d，肌原纤维小片化增加明显(P<0.05)，不断完成成熟嫩化过程；5～7 d时，肌原纤维小片化变化程度趋于平稳，这是由于在随成熟过程的进行源酶不断消耗完全，使得蛋白质降解逐渐停止。经快速冷却和常规冷却处理的宰后分割牛肉，由于肌肉温度下降速率快，使肌肉进入僵直期时间较长，蛋白酶的活性较低，肌原纤维小片化指数变化不明显(P>0.05)。

3　结论与讨论

牛肉的嫩度是消费者评价牛肉食用品质高低的重要指标，影响牛肉嫩度的因素诸多，不仅受生理因素(如：肉牛品种、年龄等)影响，牛肉屠宰后不同的冷却方式对牛肉的嫩度也有显著影响。该试验对宰后分割牛肉分别采用快速冷却、常规冷却和延迟冷却3种冷却方式处理。快速冷却处理对宰后分割牛肉的冷却失重和肉色影响不显著，但由于分割肉冷却速率较快，抑制肌肉中的内源酶活性，使糖酵解速度缓慢，pH降低速率小，导致肌纤维发生痉挛产生冷收缩，剪切力变大，且在成熟7 d后嫩化效果不明显。延迟冷却处理与常规冷却相比，宰后早期胴体温度下降速率较小，肌肉在较高温度下，内源酶活性较大，使糖酵解速度较快，进入僵直期所需要时间短。当中心温度达到15 ℃左右时转移至常规冷却温度下继续冷却，使肌肉完全僵直。此种冷却方式处理后经成熟的牛肉的肌原纤维小片化指数显著高于其他2种冷却方式，且嫩度最大，牛肉的食用品质最佳。

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Effects of Cooling Methods on Quality of Beef Cuts after Slaughtering

LIU Teng1, QIU Wan-wei1, ZHANG Zhi-wei1, WANG Ze-jin2*et al

(1. College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002; 2. Fujian Agricultural and Sideline Product Fresh-keeping Technology Development Base, Fuzhou, Fujian 350002)

[Objective] To study the effects of different cooling methods on the quality of beef cuts after slaughtering, and provide theoretical basis for improving the beef tenderness and edible quality. [Methods] Taking beef cuts after slaughtering as materials, treatment was carried out by rapid cooling, conventional cooling and delayed cooling to maturate for 7 days at a 4 ℃ cold storage, to evaluate the effects of cooling methods on quality of cut beef. [Results] Due to rapid cooling, the temperature of beef cuts treated by rapid cooling process dropped to 4 ℃ in 2 h, pH was higher than 6.2, cold shrinkage occurred, and shear stress was up to the maximum. The tenderizing effect on beef cuts was not significant during the maturation process (P> 0.05), and the effect on cuts color was weak. The cooling speed of beef cuts treated by conventional cooling was still rapid, and beef cuts suffered a large weight loss. Due to the high temperature, the beef cuts treated by delayed cooling entered into stiff stage quickly. Along with the maturity of beef, the tenderness increased, and the lightness and red degree improved.Although the weight loss of beef cuts was greater than the rapid cooling process, the improvement of beef tenderness and consumption quality got up to the maximum.[Conclusion] The beef tenderness and edible quality are both improved by delayed cooling.

Beef cuts; Cooling methods; Meat quality

刘腾(1990- )，女，山东淄博人，硕士研究生，研究方向：农产品保鲜原理与技术。*通讯作者，教授，博士生导师，从事农产品贮藏保鲜工程、制冷工程、食品机械研究。

2016-04-26

TS 251.4+4

A

0517-6611(2016)19-094-04