冷鲜牛肉贮藏保鲜技术研究进展

闫小杰，白乌日力嘎，康连和，史培，乌云达来，王莉梅

1.内蒙古自治区农牧业科学院（呼和浩特 010031）；2.内蒙古民族大学（通辽 028000）；3.呼和浩特民族学院（呼和浩特 010000）

近年来，随着社会经济发展及人们生活水平提高，中国肉类消费发生了明显的结构变化，呈现了从冷冻肉到热鲜肉，再从热鲜肉到冷鲜肉的发展趋势。其中冷鲜肉又称冷却肉，是指严格执行兽医检疫制度，对屠宰后的畜胴体迅速进行冷却处理，使胴体温度在24 h内降为0～4 ℃，在后续的加工、流通和销售过程中始终保持0～4 ℃范围内的生鲜肉[1]。冷鲜肉不仅保持了肉品应有的新鲜度，且营养成分在贮藏过程中几乎无损失，并且卫生安全、食用方便，深受消费者的喜爱，在欧美的肉品市场，冷鲜肉的消费已显著超过我国较发达城市的消费量[2]。牛肉是人类消费的主要肉食之一。冷鲜牛肉高蛋白低脂肪，且味道鲜美，深受人们的喜爱，它的含水量高，营养丰富，但由于其从加工到售卖这一整个流程都需要在0～4 ℃低温条件下进行，易腐败变质，货架期较短约为3～5 d[3]。目前如何延长冷鲜肉货架期、延长冷鲜牛肉食用期，已成为相关研究者关注重点。

1 冷鲜牛肉腐败变质的原因

1.1 微生物导致冷鲜牛肉腐败变质

肉是一种半固态培养基，含糖量相对较低，可以喂养细菌[4]。在僵后期，富含非蛋白氮化合物、氨基酸、肌酸、多肽和蛋白质；碳水化合物浓度低，pH接近5.5，水活度＞0.97[5-6]。这给有害微生物生长和繁殖提供了有利的场所，导致冷鲜牛肉易遭受微生物侵染。其中包括外源性污染和内源性污染两种。内源性污染是指畜禽经屠宰后，原本存在于畜禽肠道、呼吸道等部位的微生物进入组织内部造成污染。外源性污染是指由于屠宰、贮藏、流通、售卖等环节操作不当，导致肉品受到微生物侵染，微生物在其表面产生的代谢活动会分解蛋白质，并且产生有毒有害物质，这是冷鲜牛肉腐败变质最直接的原因。在有氧条件下主要的微生物是假单胞菌属（Pseudomonas）、莫拉氏菌属（Moraxcella）、不动杆菌属（Acinetobacter）、气单胞菌属（Aeromonas），真空条件下主要是厌氧和兼性厌氧的乳杆菌属（Lactobacillus）、肠杆菌属（Enterobacter）、葡萄球菌属（Staphylococcus）和热死环丝菌（Brochothrix thermosphacta）等[7-10]。随着肉品表层的微生物的不断滋生繁殖，它们不断分解蛋白质和其他营养物质，从而破坏肉品本身的酸碱环境，使肉体表面发黏，产生臭味，在短时间内腐败变质，颜色由鲜红色变成绿色或褐色[11-16]。

1.2 脂质氧化导致冷鲜牛肉腐败变质

影响肉类中脂质氧化的因素主要包括肉中脂肪酸组成、抗氧化剂（如维生素E）和促氧化剂（如游离的金属离子）的含量。消费者更喜欢多不饱和脂肪酸（PUFAs）和肌红蛋白含量高的肉类，因为其亚铁和磷脂含量高[17-19]。但多不饱和脂肪酸稳定性较差，在常见的作用下，更容易发生氧化。脂质的自氧化和自由基的产生在新鲜肉中自然发生，肉中蛋白质和脂肪在自身蛋白酶、脂肪酶以及多种腐败菌产生蛋白酶和脂肪酶作用下会发生降解和氧化，进而生成小分子多肽、氨基酸、氨类、尸胺、酸类、醛类等挥发性物质，当这些物质积累到一定量时便使肉散发出刺激的臭味[20-21]。颜色更是被用来作为感知肉类质量和新鲜度的指标。在缺氧的情况下，脱氧肌红蛋白（DeoMb）的色素呈紫色或紫红色，当暴露在空气中时，氧合肌红蛋白（OxyMb）使肌肉呈现鲜红色，这是消费者对鲜肉的首选颜色。然而，高铁肌红蛋白（MetMb）呈暗棕色，消费者会认为质量下降[22]。脂质氧化产生的自由基，例如4-羟基壬烯醛，是脂质氧化产生的二级醛产物，能引发氧合OxyMb与MetMb的反应，使肉发生变色，影响肉的营养和感官[23]。

1.3 其他变化导致冷鲜肉腐败变质。

温度的变化不仅会导致肉品表面各种致腐微生物的活动频繁，肉汁流失，引起脂肪及脂溶性成分的氧化、褐变，从而导致品质下降，而且还会影响到肉品中酶的活性。湿度会引起食品吸湿或脱湿，引起食品形态收缩变形。此外，对肉品品质造成较大影响的因素还有pH，冷鲜肉的正常pH低于7.0，大多数腐败菌在pH 7.0左右生长迅速，随着生肉pH的增高，腐败菌更容易生长[24-26]。

2 冷鲜牛肉贮藏保鲜技术

2.1 物理保鲜技术

目前，在冷鲜肉贮藏保鲜研究中常见的物理保鲜技术有真空包装、气调包装、超高压处理、辐射保鲜等。通过这些方式，以减弱微生物生命活动、降低自身干耗、延缓脂肪、蛋白质氧化降解等方式来延缓新鲜肉类的腐败变质速度，从而达到维持冷鲜肉品质的目的。

2.1.1 真空包装技术

真空保鲜是冷鲜肉保鲜最普遍的方法之一，冷鲜牛肉真空保鲜即采用阻隔性能较好的包装材料，在真空条件下进行低温贮存以延长冷鲜肉货架期的一种保鲜技术[27]，采用真空包装的冷鲜肉货架期可以达到21～28 d[28]。它的作用主要有：（1）真空包装隔绝了外界环境对肉品的影响，抑制了肉品中水渗出或水分蒸发引起的质量损失；达到防尘、防潮等目的[29]；（2）在整个贮藏过程中，造成低氧环境，抑制了耗氧腐败菌的生长，蛋白质降解和脂肪氧化酸败减少，使乳酸菌和厌气菌增殖，pH降低至5.6～5.8，进而抑制其他菌的生长[27]；（3）减压造成低温，进一步降低了牛肉的呼吸作用强度[30]；（4）减缓脂肪氧化速度。因此，经过真空包装过的冷却牛肉能够显著延长它的贮存期[31]，从而提高分销效率和市场营销的产品。郭荣珍等[32]研究证明真空包装不仅可以保持水牛肉的色泽和保水性，降低TVB-N、菌落总数和大肠菌群数，还能有效抑制蛋白质的氧化，其保鲜效果优于托盘包装和涂膜托盘包装。

2.1.2 气调包装技术

气调包装是对食品包装抽真空去除气态环境或改变空气正常成分，并充入所需的气态气氛作为代替，通常所充入的是混合气体而不是单一类型的气体，来抑制微生物呼吸，降低微生物的活性，进而减缓其生长繁殖，降低肉品氧化的速度，从而保证肉品的品质[33]。气调包装材料需要阻挡水分和气体渗透以在储存期间保持恒定的包装环境，然后主要通过使用不同浓度的不同气体来创造肉类所需的特定储藏环境，从而达到延长肉类保鲜时间的效果，一般通过充气包装的冷鲜牛肉货架期可达到10～14 d[34]。常用的气体主要有：（1）氧气，可以保持肉类包装中较高的氧气分压，有利于生成氧合肌红蛋白，维持肉的鲜红色泽，抑制厌氧微生物的繁殖；（2）氮气，属于惰性气体，性质稳定，可以防止肉吸收CO2造成的包装内压力下降，减少质量损失，还能起到抑制肉品氧化酸败、霉菌生长的作用；（3）二氧化碳，它具有水溶性，可以有效抑制微生物的繁殖，减缓肉类氧化和酶的活性，研究表明包装中二氧化碳的含量仅需高于30%，就能够呈现出十分明显的抑菌效果[35-37]。还有，在混合气体中加入低浓度CO能够使冷却牛肉具有诱人的樱桃红色[38]。

冷鲜牛肉气调包装保鲜效果受多方面因素的影响，其主要因素有各种气体的配合比例、冷却肉在包装前的预处理、牛肉质量贮藏温度以及包装材料的选择等[39]。周立等[40]研究证明，气调包装（0.4%CO+69.6% N2+30% CO2）具有更长的保鲜期，是较好的羊肉保鲜技术。王洪江等[41]研究证明，单纯的气调包装可以延长冷鲜牛肉的新鲜度，而气调包装（45%O2+45% CO2+10% N2）结合吸水衬垫可以显著延长冷鲜牛肉的货架期。

2.1.3 超高压处理保鲜技术

超高压处理作为一种新型的非热加工技术，操作简单、耗能较低，能较好地保持食品的原有品质。它是以水、甘油、油-水混合物为传递介质，用100～1 000 MPa压力处理包装过的食品物料，通过高压杀死绝大多数的细菌微生物[42]。高压环境下，菌体的蛋白质高级结构会遭破坏，引起蛋白质变性，菌体的细胞膜结果会被破坏[43-44]，高压使膜中的磷脂结晶化，从而使细胞膜的通透性改变[28]，进而导致微生物菌体死亡[45]。室温下就可以使蛋白质变性、酶失活、微生物死亡，实现延长食品保质期的目的[44]。

超高压杀菌技术能均匀、快速地将压力传递至样品，不因样品形状和大小的不同而有所差异，这遵循帕斯卡定律，由于高压只对形成蛋白质等高分子物质的非共价键产生作用，食品的新鲜度、感官特性和营养价值几乎不受影响[46-48]，因此超高压杀菌在肉类行业中的应用具有很大潜力[49]。谢晶等[50]对超高压结合不同气调包装对冷藏带鱼的保鲜效果进行研究，结果发现超高压处理结合60% CO2+7% O2+33% N2的气调包装不仅能够显著延长产品的货架期，还能较好地保持冷藏带鱼原有的新鲜度。有研究证实，经超高压处理后李斯特杆菌等致病菌和腐败菌被杀灭，肉制品保质期得到有效延长，而产品品质变化很小[51]。超高压保鲜技术在冷鲜牛肉的生产应用中，可以保持肉品风味、改善肉品品质、提高微生物安全性等，它是低温肉制品加工的一条新途径，为低温肉制品的加工、保鲜和开发提供了广阔前景[52]。

2.1.4 辐射保鲜技术

辐射保鲜技术是一种现代冷加工技术，利用放射性物质60Co或137Cs作放射源发出的γ射线，或者利用电子加速器产生的电子束及X射线，在一定剂量范围内穿透固体物质，通过破坏细胞壁杀灭原料肉中的病原微生物及腐败菌，来延长食物的贮藏期。使用最广泛的放射源是60Co[53-54]。由于γ射线辐照比电子束辐照的穿透能力强，杀菌效率更高，因此多用于肉类产品的保鲜，而电子束辐照则多用于谷物类或其他低密度食品的保鲜[55]。辐射保鲜技术具有应用范围广、节约能源、高效、可连续操作和易实现自动化等特点[56]。辐照的任何食品是安全的，不存在毒理学的危害。由于食品内部温度变化不大，食品的色、香、味方面不会有多大变化，所以能大限度地减少食品的品质和风味的损失[54]。Lacroix等[57]用6 kGy的γ射线辐照处理真空包装冷鲜猪背最长肌，结果发现贮藏43 d后，猪肉感官品质良好，微生物数量也未超标。电子束辐照对牛肉[58]、猪肉[59]等也有较好的保鲜作用。

辐照保鲜技术虽然可以有效杀灭肉品中腐败菌和致病菌，极大地延长肉类的货架期，但由于人们目前对于这一技术的普遍认知程度和信任度不高，从而抑制了这一技术的发展与应用[55]。

2.2 防腐保鲜技术

在冷鲜牛肉的防腐保鲜中，添加防腐剂是一种经济简单的保鲜方法，能够抑制或杀灭肉中的微生物，抑制蛋白质氧化，从而延长冷鲜肉的保质期[60]。保鲜剂根据其来源可分为化学保鲜剂和天然保鲜剂两大类。

2.2.1 化学保鲜剂

化学保鲜是将抑菌效果好和安全性高的化学物质作为食品添加剂用于食品生产、贮藏和运输过程中，从而达到抑制微生物生长和防止食品发生腐败的目的[60]。在冷鲜牛肉保鲜方面，有应用研究的化学保鲜剂主要有乳酸及其盐类、山梨酸及其钾盐类、丙酸及其盐类、柠檬酸、抗坏血酸、混合磷酸盐类等[62]。罗欣等[63]使用丙酸钙、乳酸钠、山梨酸钾等保鲜剂分别单独对高档牛肉冷却肉进行保鲜，取得了较好的保鲜效果。韩玲[64]试验研究表明，用8%醋酸钠、8%山梨酸钾和0.5%柠檬酸钠配成复合有机盐溶液处理原料肉，能有效地延长肉的保鲜期。化学保鲜剂的保鲜效果虽好，但如果使用不当可能会影响人体健康，这使得化学保鲜技术的发展受到很大的限制[65]。

2.2.2 天然保鲜剂

天然保鲜剂主要分为植物源保鲜剂如香辛料、中药提取物、迷迭香浸提物、茶多酚等，动物源保鲜剂如壳聚糖、蜂胶等，以及微生物源保鲜剂如乳酸链球菌素（Nisin）、纳他霉素等。

（1）天然香辛料提取物。香辛料精油中所含的酚类物质与抗菌活性密切相关，是香辛料真正起作用的物质。丁香、肉桂和牛至是公认抗菌能力最强的香辛料，它们的精油中含有丁香酚、桂皮醛和香荆介酚，有很强的抗菌活性[66]。姚成强等[67]发现用丁香精油和桂皮精油处理冷却猪肉能在一定程度上延缓其腐败变质。

（2）壳聚糖。壳聚糖是一种天然生物多糖，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌都有很好的抑菌效果[68]，在肉类保鲜方面已经进行了许多相关研究。夏秀芳等[69]在猪肉保鲜试验中添加壳聚糖2%的醋酸溶液，结果表明，壳聚糖可使鲜肉的保鲜度延长6 d。

（3）蜂胶。蜂胶是一种天然黏性树脂物质，帮助蜜蜂抵御病虫害入侵蜂巢、修补巢房和内环境消毒杀菌[70]。蜂胶除了具有抗细菌、抗真菌、抗病毒特性外，它还具有其他生物活性，如抗氧化、消炎、抗癌、保肝和抗诱变等，这些特性使得蜂胶成为天然的肉制品保鲜剂[71]。汤凤霞等[72]用蜂胶乙醇提取液对冷却猪肉进行保鲜试验，结果表明，蜂胶具有良好的抑菌、杀菌和抗氧化的作用，延缓冷却猪肉的腐败变质。

（4）乳酸链球菌素（Nisin）。Nisin是从乳酸链球菌发酵产物中提取的一类多肽化合物具有对许多革兰氏阳性菌（G+），它对能产芽胞的G+菌有很强的抑制作用。Nisin食入人体后被蛋白酶分解不会产生如其他抗菌素引起的抗性、过敏性问题，因此Nisin是一种安全的天然食品防腐剂[53]。罗欣等[73]试验结果显示，将Nisin应用于冷却牛肉的保鲜中，有显著的抑菌作用，且保鲜效果随浓度的增加而增强。

3 结语与展望

随着科学技术的进步，冷鲜牛肉保鲜技术的许多难点在不断得到突破。微生物的增殖是造成冷鲜牛肉食品腐败的最关键因素，在冷鲜牛肉流通中，任何单一的保鲜措施都有其优缺点，多种保鲜技术结合使用可以达到较好的保鲜效果。冷鲜牛肉保鲜技术的研究还有很多发展空间，在达到保鲜效果基础上，还要综合考虑保鲜成本，做到既保证产品的品质，也能为产业增加创收。越来越多的保鲜新技术、新方法和新设备不断被应用于其中，从而更好地促进肉制品工业的发展。