干法成熟牛肉品质及条件研究进展

彭安琪 ，孙德鹏 ，朴春香 ，刘祉琪 ，牟柏德 ，李官浩

1. 延边大学融合学院（延吉 133000）；2. 延边大学农学院（延吉 133000）；3. 延边大学食品研究中心（延吉 133000）；4. 农业农村部延边特色高品质牛肉精深加工创新重点实验室，延边大学（延吉 133000）；5. 东北寒区肉牛科技创新教育部工程研究中心，延边大学（延吉 133000）

随着全球物质经济的发展，人们对肉制品的需求大幅提升，注重营养价值的同时也追求风味品质。牛肉中含有丰富的蛋白质及少量的脂肪，氨基酸组成满足人体需要，导致更多的消费者倾向于选择牛肉，牛肉在肉类消费中的比重逐渐增加。2021年我国牛肉消费总量为981.0万 t[1]，人均消费量仅低于猪肉。宰后牛肉在成熟后食用品质得到提升，肉在成熟过程中发生复杂且相互依赖的生理生化反应，从而对肉的最终质地和嫩度产生影响，成熟后的牛肉更嫩、更多汁，风味更加独特。干法成熟和湿法成熟是常用的2种成熟方法，均可使宰后肉的嫩度和风味发生变化。湿法成熟是先将未处理的肉品进行真空包装，然后放置在低温环境下自然成熟[2]，真空包装能够有效阻挡与外界环境的接触，从而有利于肉品的加工、运输及贮藏，湿法成熟是国内外最常用的成熟方法[3]。干法成熟则是将牛肉胴体、次级牛肉或未包装的原始肉块挂在冷藏室中，并在受控的温度、相对湿度和空气流速下成熟数周甚至数月的过程[4]。研究者们发现干法成熟比湿法成熟能更好地改善肉的风味口感[5]。但与湿法成熟相比，干法成熟工艺成本较高，因为成熟损失率高、修剪损失大、污染风险高，而且对成熟条件和环境的要求也很高，同时也是一个非常耗时的过程。长时间成熟造成的质量损失和修剪损失，导致较高的生产成本，因此，更高的市售价格或导致对干法成熟产品的可持续性影响。近年来，澳大利亚、韩国以及日本等国家都对干法成熟肉表现出极大的兴趣，干法成熟牛肉在国内外存在一个小众市场——高级餐厅和牛排公司，消费者愿意为其独特风味买单。为提高干法成熟过程中肉的风味品质及其出品率，应进一步优化成熟条件，更新成熟技术，让消费者食用到更优质的牛肉产品。为此，对宰后牛肉干法成熟过程中的食用品质研究进行系统阐述，介绍部分干法成熟牛肉的技术参数，以期对生产和销售干法成熟牛肉的公司或零售商有所帮助。

1 干法成熟牛肉食用品质

1.1 干法成熟

肉牛在经标准化屠宰后其胴体肌肉呈现僵直状态，在达到最大限度后，其僵直现象缓慢解除，肉的质地变软，趋于成熟，这一过程称为解僵成熟[6-7]。干法成熟是指尸僵完全的肉不加任何包装挂在发酵室中，并在一定的温度、相对湿度和空气流速下成熟数周甚至数月的过程[8]。牛肉在经干法成熟后嫩度及多汁性显著提升，同时产生黄油、坚果和烧烤的独特风味。在该过程中，肌肉组织中大分子物质糖类、蛋白质、脂肪在酶的作用下分解产生氨基酸、脂肪酸、核苷酸等呈味物质，这些物质能够提升肉品的味道属性[9]。随着干法成熟时间的延长，肉品中与风味相关的挥发性化合物浓度也随之增加[10]。

1.2 干法成熟牛肉的食用品质

评价牛肉食用品质的指标通常是色泽、风味、嫩度及多汁性。

1.2.1 色泽

色泽被认为是决定肉制品质量的重要参数，也是消费者选择购买的质量标准。肉的颜色被认为与其新鲜度相关，肌肉中发生的变化可通过它的颜色直观地反映出来，因此被给予很重要的地位。肉色的褐变是由于红色的氧合肌红蛋白氧化生成褐色的高铁肌红蛋白，高铁肌红蛋白还原酶又可将高铁肌红蛋白还原为肌红蛋白，从而稳定肉色[11]。干法成熟由于水分的蒸发及与空气的接触氧化导致肉表皮颜色加深，这给肉类行业满足消费者的期望带来困难。研究者尝试通过维生素E等抗氧化剂来抑制成熟肉中肌红蛋白氧化的问题，进而改善肉品的色泽[12]。Jose等[13]发现，含有维生素E的样品在干法成熟21 d后表面仍具有鲜艳的色泽，说明维生素E能够较好稳定肉品的色泽。

1.2.2 嫩度

嫩度也是决定牛肉品质的重要指标之一，是影响消费者选择购买与否的衡量指标[14]，该指标由外在及内在因素共同决定的。影响肉嫩度的外在因素主要是动物的品种、性别、年龄、饲养条件及宰后加工处理方式等，内在因素主要是组织蛋白酶活性、pH、温度及肌纤维类型等[15]。干法成熟过程中，牛肉中的内源酶会使肉变得更嫩，成熟前期肉品的剪切力值随着成熟时间的延长而降低，嫩度显著提高。Kim等[16]将牛肉进行28 d的湿法成熟和干法成熟，结果发现干法成熟样品的剪切力低于湿法成熟样品，说明干法成熟更能改善牛肉的嫩度。但是也有研究者[17]将牛肉进行干法成熟35 d后发现，牛肉的感官评分和剪切力虽然持续改善，但在成熟14 d之后的改善效果显著降低。张睿[18]对比干法和湿法成熟对牛肉品质的影响，研究结果显示2种成熟方式均能提高牦牛西冷的嫩度值，且随着成熟时间的延长而显著改善。干法和湿法成熟相比，干法成熟后的样品具有较低的蒸煮损失和较高的持水力，但两者在色泽指标及消费者感官评价结果上无显著差异。肉的最终嫩度取决于肌原纤维结构的改变和弱化的程度，并在很大程度上归因于内源性的蛋白水解酶，特别是依赖于Ca2+的蛋白酶活性。

1.2.3 风味

风味品质作为消费者对于肉品质感官评价的关键性指标，决定着消费者是否愿意长期购买[19]。根据研究者[20]报道，干法成熟牛肉通常被描述带有一种强烈的黄油、坚果和烧烤的独特风味。风味物质是由风味前体物质发生Strecker降解、美拉德反应与脂质氧化等产生。肉中的风味前体物质主要有两大类：水溶性物质和脂溶性物质。水溶性风味前体物质主要有蛋白质、游离氨基酸、多肽和核苷酸等；脂溶性物质有游离脂肪酸、甘油三酯和磷脂等[21]，可影响挥发性物质的形成，进而改变肉品最终的风味[22]。Mikami等[23]在研究牛肉干法和湿法成熟过程中的挥发性成分时发现，干法成熟样品中的己醛（青草味、脂肪香）、3-甲基丁醛（坚果味）、1-辛烯-3-醇（蘑菇味）和3-羟基-2-丁酮（黄油味）含量显著高于湿法成熟组，这也是干法成熟牛肉具有独特风味的原因。在感官评价中，干法成熟样品在某些味道属性上比湿熟样品得分更高，例如鲜味、黄油味和坚果味。大部分研究者认为干法成熟牛肉风味口感更佳，但也有部分研究结果显示湿法成熟和干法成熟牛肉在风味上的评分是无显著差异的[24]。干法成熟牛肉有更强的风味属性可能是水分蒸发导致风味物质浓缩以及脂肪氧化分解产生大量挥发性风味物质。

1.2.4 多汁性

干法成熟过程中由于牛肉持水力的下降导致较高的汁液损失，但是干法成熟牛肉的多汁性评分仍高于湿法成熟[25]，且干法成熟后的肉在烹饪后仍然多汁。Li等[26]测定干法和湿法成熟牛肉的蒸煮损失，结果表明干法成熟组的蒸煮损失显著低于湿法成熟处理组，说明干法成熟对牛肉的持水能力优于湿法成熟。Campbell等[27]的感官评定结果显示牛排的多汁性评分随着干法成熟时间的延长而升高，其中成熟27 d的牛排多汁性评分最高。Oh等[28]在研究牛肉表面电阻和霉菌分布关系中也提到干法成熟35 d的牛肉多汁性评分是随着时间的延长而升高的，中成熟35 d的牛排多汁性评分最高。干法成熟牛肉多汁的原因可能是成熟过程中牛肉持水力下降导致水分释放或者是水分流失导致脂肪聚集。

2 干法成熟牛肉相关参数

肉品干法成熟时要考虑的主要因素有成熟时间、成熟温度、相对湿度和空气流速。所有这些因素都必须被密切观察和协调，才能获得具有最佳嫩度和风味的优质产品。

2.1 时间

对于干法成熟的时间长短研究者的意见并不统一，成熟时间太短达不到预期的品质效果，成熟时间太长则会造成高昂的成本。成熟时间随着其他成熟条件变化而变化，成熟温度高，空气流速快的话，成熟时间会相应地缩短。大部分研究者研究干法成熟的时间都在21~90 d范围内，这与其样品大小有关。有研究者表明干法成熟的最佳成熟时间为21 d，与成熟21 d相比，成熟28 d似乎不会显著增加干法成熟独特的风味成分[17]。据Lepper-Blilie等[29]报道，牛肉的整体风味随着干法成熟时间的延长而有所改善，分析原因可能是成熟过程中的水分蒸发使肉中的风味前体物质含量升高。根据Smith等[30]报道，与所有其他成熟期相比，21 d成熟的牛肉获得的风味评分最高，任何超过21 d的牛肉样品风味评分都较为接近。Oh等[28]的研究表明成熟28 d后的各项感官评价分数并没有显著增加，这可能是由于在长时间的干法成熟过程中，不适宜的由微生物生长、脂肪酸败和异味吸附产生的不良味道，降低消费者的偏好。不同研究的干法成熟时间都不一致，这可能和成熟期间的其他参数条件及环境有关。

2.2 温度

有关干法成熟文献主要报道的最佳温度为0~4 ℃，成熟温度对干法成熟至关重要，如果成熟环境温度较高，酶活性增强，酶促反应速度增加，降解蛋白质生成多肽，同时水解脂肪产生脂肪酸，从而提高风味和口感。然而，较高的温度也会促进细菌的快速生长，引起腐败，产生不良气味。如果成熟时的温度低于肉类的冷冻温度，则涉及成熟的酶促反应过程将会减慢，不能分解脂肪、蛋白质等风味前体物质。成熟通常在冰点以上的低温下进行，而不同于常见的冷冻肉类的储藏温度。因此，长期成熟的理想温度是0~4 ℃。据澳大利亚肉类工业服务中心报道，牛肉要达到与5 ℃下成熟2周的相同嫩度水平，需要在0.5 ℃的条件下成熟约4周的时间，无论选择哪种温度，嫩度的改善率在成熟的早期阶段都是最高的，并随着时间的推移而降低。Ha等[31]的试验中使用梯度温湿度对牛肉进行60 d的干法成熟，1~20 d选择2 ℃，65%的相对湿度，21~40 d选择2 ℃，75%的相对湿度，41~60 d选择4 ℃，85%的相对湿度，该方法对干法牛肉的风味改善更加明显。环境温度在0~4 ℃可使牛肉在稳定成熟，但温度的稳定性也十分重要，因此干法成熟牛肉需要一个较为密闭保温的空间，能有效地减少能耗。

2.3 相对湿度

空气中相对湿度的控制在干法成熟过程中起着至关重要的作用，因为：如果湿度太高，微生物就会滋生，从而使肉品腐败；如果湿度太低又会限制有益菌的生长，而且低湿度会使肉品风干过快，成熟损失更高[32]。环境湿度通过改变样品的水分含量进而影响肉品质，比较不同相对湿度水平对干法成熟牛肉影响的研究有限，已报道的相关研究基本上都采用65%~85%的湿度范围。Cho等[33]研究发现，干法成熟40 d相对湿度65%~75%条件下的牛肉除了水分要显著低于相对湿度85%组的肉品之外，嫩度、风味、多汁性评分和肉品总体可接受程度中前者得分较高。

2.4 空气流速

肉品所在的发酵室内应该有足够的空气流量，可以提供全方位和一定速度的循环空气。如果没有足够的空气流量，肉品就很难释放必要的水分以完成干法成熟的过程。但是如果空气流速大，肉品水分蒸发过快，就会增加最终产品的修剪损失。为防止肉品变质，肉的各个部分必须保证有一定空隙，以便在每个部分之间允许有效和可控的气流通过。相关研究表明[34]，成熟的空气流量0.5~2 m/s是干法成熟牛肉的常用的工艺参数，既抑制微生物污染，又改善成熟后肉品的嫩度，达到嫩化的目的，同时使肉品更加美味。Lee等[35]以0，2.5和5 m/s的空气流速对牛臀肉进行干法成熟28 d，研究不同风速对牛臀品质的影响，结果表明，不同的空气流速会影响牛肉外表皮上的微生物组成，进而影响感官品质。

3 干法成熟技术的局限性

干法成熟是一个耗时且高成本的过程，较长时间的成熟对牛肉品质的改善效果也会降低。制约着干法成熟发展的主要原因有：一是由于成熟过程中过多的汁液损失和修剪损导致较低的出品率，提高产品的市售价格；二是由于干法成熟的牛肉未进行任何包装密封处理，为防止空气中的杂菌污染，对环境的要比湿法成熟更加严格。

3.1 成熟损失

干法成熟未经包装放置在低温环境中，水分含量的流失导致肉样收缩，质量下降，增加成品的成熟损失。Parrish等[36]的研究表明，在干法成熟14 d或21 d的样品中，肉品收缩现象最明显，然而在真空包装袋中成熟同样时间的产品，很少出现收缩现象甚至没有。在干法牛肉成熟14 d时，胴体的质量损失达5%，随着成熟天数的增加，失重率逐渐增加。在成熟的第21天，肉品会失去10%的质量，经过30 d的成熟，肉品已经具备干法成熟肉的风味和质地，但此时肉品的失重率达到15%，成熟90 d时，牛肉的质量下降30%，经过120 d的成熟，牛肉的质量共损失35%，此时肉品有一种很不愉快的味道。此外，由于温度、空气流速和冷却室的相对湿度的不同，也会导致不同程度的成熟损失[32]。

3.2 修剪损失

随着干法成熟时间的延长，肉品的修剪损失也随之增加，肉的表层呈现类似牛肉干的质地，这一部分通常被切除，余下的肉在嫩度和风味上都有很大的改善。Smith等[30]发现，28和35 d干法成熟的牛肉出品率最低（63.5%和61.7%），表皮废肉产出率最高（24.2%和22.8%），且随成熟时间的延长而增加。根据Degeer等[17]的报道，与无骨产品相比，带骨肉品在质量和修剪损失方面更具有经济优势，因为去除肉品的骨头会加剧水分的流失。此外，受肌肉类型的影响，有薄脂肪覆盖的胴体比有厚脂肪覆盖的会失去更多水分，因为脂肪在一定程度上可以保护肉品不脱水。大部分研究者选择去除干法成熟牛肉的表皮，但最近的研究[37]表明，成熟后的表皮可作为其他食品配料进行加工，大幅提高干法成熟的经济效应。

3.3 杂菌污染

随着干法成熟时间的延长，肉的表面会发现肉眼可见的微生物（图1），其中某些微生物所产生的蛋白酶和脂肪酶能够渗透到肉中，进而分解蛋白质和脂肪，使牛肉具有更好的嫩度和口感，但由于不加任何包装及保护措施暴露于环境中增加杂菌污染的风险[38-39]，因此干法成熟后的肉制品必须进行微生物鉴定，以保证其安全性。Mikami等[23]研究显示，在牛肉干法成熟35 d的外表皮和内部都检出大肠菌群，但35 d样品的内部大肠菌群总数显著低于表皮。为避免杂菌污染，对干法成熟期间的环境需加以严格控制，在进行干法成熟之前需要对环境进行消杀处理。

4 结语

从已报道研究来看，干法成熟牛肉常用条件：0~4 ℃，65%~85%相对湿度及1~2 m/s的风速成熟21~28 d。在此条件下牛肉的嫩度、风味和多汁性等品质都有所提高，对产品适口性的改善所带来的经济效益也足以抵消成熟过程中的所出现的质量损失。但是干法成熟技术还存在很多局限性，这意味着可以继续优化成熟方案，寻找更多有利于干法成熟的方法，如梯度温湿度成熟，涂抹微生物发酵剂、黄油等以加快成熟时间，降低成熟成本，做出令消费者更满意的产品。随着对干法成熟肉需求的增加，干法成熟肉品可为工业化生产和进出口销售开发新市场。干法成熟牛肉不应只出现在高档餐厅成为高消费的标志，在提升品质的同时也应让干法成熟牛肉走进大众市场，成为每个家庭餐桌上的美食。