精准冰温对鲜牛肉贮藏品质的影响

　　摘要：在－2.5℃的冰温和0℃、4℃三种温度条件下贮藏排酸后的鲜牛肉，定期测定牛肉出汁率、TPA指标、色泽、pH、挥发性盐基氮（TVB-N）、微生物菌落总数等品质指标，为鲜牛肉的精准冰温保鲜提供参考。结果表明：冰温库库温稳定，在4℃、0℃和－2.5℃条件下贮藏的牛肉，有效保鲜期分别为8d、15d和24d。在－2.5℃条件下贮藏24d时，鲜牛肉 pH值为5.59，TVB- N含量为15.39mg/100g，微生物菌落总数为2.2×10⁶ CFU/g，色泽鲜红，无腐败异味出现。与4℃和0℃相比，－2.5℃冰温能够有效保持牛肉的颜色，减少出汁率，减缓pH值和TVB-N含量增大，抑制微生物的生长繁殖，有效延长生鲜牛肉的贮藏保鲜时间。

　　牛肉具有高蛋白、低脂肪、味道鲜美等特点，深受消费者喜爱，但牛肉屠宰后贮藏流通过程中极易因微生物繁殖而腐败，容易造成经济损失。目前冷冻是牛肉流通过程防止腐败的主要形式，但冷冻技术耗能高且易造成解冻时肉汁和营养流失、鲜度和嫩度下降。近年来，冷鲜肉以其新鲜、品质好的优点而受到重视，成为鲜肉冷链流通中的重要形式，但目前常用温度为0～4℃，在冷柜中（4℃左右）保鲜，温度波动大，产品货架期短，损失依然较大。

　　冰温保鲜是将生鲜食品置于0℃以下，冰点以上的温度区域（冰温带）内进行贮藏，被认为是继冷藏保鲜和气调保鲜之后的第三代保鲜技术。近年来，国内外对冰温的研究逐渐增多。2006年天津商业大学和日本大青工业株式会社在日本政府NEDO部门的资助下建造了4座冰温库，开展了生鲜食品冰温保鲜技术研究。 Jeremiah LE等的研究表明：与传统0～4℃条件相比，冰温（－1.5℃）条件可以将零售牛肉的货架期延长2倍多。孙天利等研究表明冰温（－1.9℃）结合真空包装对于宰后牛肉组织结构的改善，远远优于其他温度（0℃、4℃）与真空包装结合的处理。冰温对冷鲜猪肉、鳕鱼块和三文鱼块等也具有较好的保鲜效果。

　　目前，冰温保鲜研究多是在0℃以下的冷藏环境中进行保鲜贮藏，而不是依据产品的冰点来确定最佳的冰温贮藏条件，温度控制不当时，会出现冻结的现象。另外，目前的一些冰温保鲜研究缺乏对冰温库温度的监控，许多普通冷库或冷藏设施达不到冰温库的设计要求，运行时环境的实际温度波动可能较大，难以满足冰温保鲜对温度精准要求较高的要求。目前果蔬和水产品冰温贮藏技术的研究较多，新鲜牛肉冰温保鲜的研究尚不系统，难以为鲜牛肉的冰温保鲜技术和现代冷链物流保鲜提供足够的科学依据。本研究的目的：在4℃、0℃及确定的冰温温度－2.5℃3个温度条件下，定期测定精准控温冰温库中贮藏鲜牛肉的各项理化指标，系统比较不同冷藏温度对鲜牛肉贮藏品质的影响。本研究为冰温保鲜技术应用于现代冷链流通过程中鲜牛肉的贮藏保鲜提供参考。

　　鲜牛后臀肉分割自屠宰体重约400kg的3年龄西黄牛，鲜肉即时运输至天津商业大学0℃冰温库，排酸成熟，24 h后分割成60～80g均匀精瘦肉块，准确记录重量后装入175 mm×130 mm×0.12 mm规格的聚乙烯自封袋中，轻轻挤出袋内空气后封口，在温度分别设定为－2.5℃的冰温、0℃和4℃的冰温库中贮藏。4℃条件下牛肉每隔3d测定一次指标，－2.5℃、0℃条件下的牛肉每隔6d测定一次指标，每次指标测定时取3袋样品作为三次重复。

　　牛肉冰点的测量采用 DSC法（差示扫描量热法），通过热流型差式扫描量热仪进行测定，根据温度变化与输入焓值之间的关系判断冰点。在程序控制温度下，测量输出给试样和参比物的功率差与温度的关系，根据曲线得出冰点。测量过程中，温度控制程序为：以5℃/min的速率降低至－30 ℃，保持5min，以5℃/min的速率升高至20℃。

　　冰温库温度测定和记录采用温度记录仪（L93 -4），每5s记录一次数据。

　　参考GBT 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》。感官指标包括色泽、气味、弹性、组织状态等，按照一级鲜肉，二级鲜肉，腐败肉的相关标准对牛肉进行评分。选择3名经过培训的人员，按照感官评分标准对不同贮藏温度下的牛肉进行10分制等级评分，见表1。将牛肉置于室温下平衡30 min后，进行感官评价。

　　表1感官评分标准

　　将牛肉从塑料袋中取出，用滤纸轻轻擦干肉样表面的汁液，称量并与初重相比较，计算其出汁率。

　　出汁率（%）=（肉样贮存前质量－肉样贮存后质量）/肉样贮存前质量×100%。

　　将肉样切成3cm×3cm×1cm（长×宽×厚）左右的肉块，用色差仪（Hunterlab，A41-1012-119Ｒ．B USA-Dbs）进行测定，a值和DE值能较全面客观的反映肉表面的色泽和色差，实验采用孔径为2.6cm的测试镜头。记录L（亮度），a（红度），b（黄度），并计算出DE［（a2+b2）1/2］值。

　　参考胡芬等的方法并改进。将肉样切成2cm×2cm×2cm左右的肉块，放到质构仪载物台上垂直肌纤维方向进行测定，采用P50探头进行测试，主要测试参数为Strain（压缩比）：35%，Pre-Test Speed（测前速度）：5 mm/s，Test Speed（测试速度）：1mm/s，Post-Test Speed（测后速度）：5mm/s，得出牛肉的硬度，弹性等指标。

　　参考GB/T 9695.5—2008/ISO 2917《1999肉与肉制品pH测定》。从样品中取5g肉放入均质杯中，并加50mL、0.1mol/L的KCl溶液，安装到均质机（18000r/min）上均质35s。每均质完一个样品，需清洗均质机和均质杯。将均质后的肉样用校正过的pH计进行测定，记录pH值。

　　参考GB/T 5009.44—2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》，采取半微量定氮法。从样品中取10g肉，放入均质杯，并加入100mL蒸馏水，安装到均质机（18000r/min）上均质35s。将均质后的肉样倒入离心管，转速3000r/min，离心15min，将离心后的样品过滤，取滤液5mL进行TVB-N的测定。

　　参考GB 4789.2—2010《食品微生物学检验：菌落总数测定》。从刚采购的鲜牛肉中，取48份，每份约5g，装于无菌均质袋内，并用包装机（SM-500B）热封口后存放于不同温度冰温库中贮藏。进行微生物菌落总数的测定时，从冰温库中取出样品，将袋口剪开，按无菌生理盐水体积（mL）和鲜肉重量（g）9：1比例加入生理盐水，用拍打式匀浆机拍打2min，每个温度重复3次。

　　利用Excel2003和spss16.0等统计软件对实验数据进行统计分析。

　　鲜牛肉的DSC曲线如图1所示，图中降温曲线的峰值起始温度为冻结相变温度，升温曲线的峰值相变温度为熔融点，本研究采用熔融点温度作为冰点温度。由DSC曲线得出本研究中所用鲜牛后臀肉的冰点为－3.5℃，其冰温带为0～－3.5℃。由于牛的个体差异及部位差异会导致冰点不同，并考虑到冰温库的温度波动和贮藏过程中的温度安全值，本研究设定鲜牛肉的冰温保鲜温度为－2.5℃。

　　

　　a热流变化曲线 b温度变化曲线

　　冰温保鲜效果主要取决于冰温库温度的精确性和稳定性。对牛肉在贮藏过程中不同温度冰温库进行了24h的温度变化测量和记录，如图2所示。由图2可以看出：温度库内温度围绕设置温度波动在±0.3℃左右，变化均匀。图中波动变化较平缓部分曲线为冰温库除霜期间的温度变化，此时冰温库仍能保持在设定温度上下未出现较大波动。因此，本研究所采用日本政府NEDO部门援建的冰温实验库温度控制精确，波动性小，能达到冰温保鲜的要求。

　　2.2 不同温度对牛肉感官品质的影响

　　牛肉的感官指标主要包括色泽，气味，弹性，组织状态等。随着贮藏时间的延长，牛肉的感官品质逐渐降低，主要表现为颜色由鲜红色逐渐变为暗红色，最终变为暗褐色，气味也逐渐产生酸败味和异臭味，不同温度下贮藏过程中牛肉的感官评价见表2。

　　

　　图2 牛肉贮藏过程中冰温库温度变化曲线

　　表2 不同温度下贮藏过程中牛肉感官品质的变化

　　在贮藏时间相同的情况下，随着温度升高，牛肉的色泽、气味、组织状态等感官状态明显降低。4℃下贮藏8d牛肉的腐败症状已经明显腐败，基本失去商品价值，在0℃贮藏至15d时，腐败症状开始明显，在－2.5℃贮藏至24d时感官品质仍然较好。因此通过感官评价认为牛肉在－2.5℃、0℃和4℃冰温库中贮藏时间分别为24d、15d和8d。

　　在贮藏的过程中，牛肉内在的生理生化反应会导致牛肉肌纤维蛋白的持水性逐渐降低，同时会发生不同程度的汁液流失，造成营养成分的损耗和流失。

　　由图3可知，随着贮藏时间的延长，牛肉的出汁率逐渐增大。贮藏时间相同时，与0℃和4℃条件下的牛肉相比，－2.5℃条件下贮藏牛肉的出汁率较小，肉的持水性比较好。在第18d时，－2.5℃、0℃和4℃的出汁率分别为0.90%、0.99%和1.68%，此时－2.5℃和0℃条件下贮藏的牛肉出汁率差异不明显，4℃牛肉的出汁率将近为－2.5℃、0℃牛肉的2倍。在第24d时，－2.5℃和0℃牛肉的出汁率分别为0.96%和1.08%。因此，冰温贮藏可以有效降低牛肉的出汁率，保持鲜肉的持水能力。

　　

　　图3 不同温度下牛肉出汁率随贮藏时间的变化

　　色泽是评价肉类产品好坏的重要依据，其中和DE值能够反映牛肉的颜色变化和整体品质。

　　不同温度下牛肉的a值在贮藏期间均有先增加后下降的趋势，这是因为开始贮藏前期O2与肌红蛋白结合生成鲜红色的氧合肌红蛋白；但随着贮藏时间的延长，氧合肌红蛋白逐渐变为高铁肌红蛋白，使肉逐渐呈现暗褐色。由图4可知，在保鲜第18d时，－2.5℃、0℃和4℃牛肉的a值分别为11.69、6.40和5.38。其中，－2.5℃牛肉的a值最大，色泽鲜红。第24d时，－2.5℃、0℃牛肉的a值分别为9.87、5.96，前者为后者的1.7倍。DE值表示色彩的饱和度或者亮度，其变化趋势与a值类似（图5）。因此－2.5℃冰温保鲜保持鲜牛肉的红色效果显著好于4℃和0℃。

　　硬度表现为人体的触觉（柔软或坚硬），是使食品达到一定变形所需要的力，反映了食品保持形状的内部结合力，弹性则反映了外力作用时变形及去力后的恢复程度。

　　由图6可知，随着贮藏时间的延长，牛肉的硬度呈先减小后增大的趋势。从0～6d，不同温度下的牛肉的硬度值逐渐减小，其原因可能为肉的成熟过程中，肌肉中蛋白质的持水性提高，嫩度增加，硬度减小。在6～12d期间，－2.5℃、4℃贮藏的牛肉硬度值呈逐渐上升的趋势，是因为肉成熟后，随着时间的延长，持水性变差，最终导致了牛肉的硬度值上升，品质下降。由图7所示，随着贮藏时间的延长，牛肉的弹性呈先减小后增大的趋势。贮藏后期，随着贮藏温度增高，牛肉弹性有增大的趋势。

　　

　　图7  不同温度下牛肉弹性随贮藏时间的变化

　　肉类在低pH值的情况下能较好的保持新鲜感。由图8可知，随着贮藏时间的延长，牛肉的pH值呈逐渐增大的趋势。pH的升高是由于肉中蛋白质在细菌、酶作用下被分解为氨和胺类化合物等碱性物质。在贮藏时间相同的条件下，4℃牛肉的pH值最大，0℃牛肉的pH值居中，－2.5℃牛肉的pH值最小。4℃条件下贮藏的牛肉从6d开始pH快速升高，0℃条件下贮藏的牛肉从18d开始pH快速升高，而－2.5℃条件下贮藏牛肉的pH一直维持在较低的水平。贮藏第24d时，－2.5℃条件下贮藏的牛肉pH值为5.59，符合一级鲜肉的标准（pH为5.8～6.2），而4℃贮藏至第9d、0℃条件下贮藏至18d后的牛肉pH远高于－2.5℃条件下贮藏24d的牛肉，虽然此时其它品质指标显示牛肉已经明显腐败，但pH值依然符合二级鲜肉标准要求，其原因需要进一步研究。
 

　　

　　图8 不同温度下牛肉 pH值随贮藏时间的变化

　　TVB-N是指动物性食品由于酶和细菌的作用，蛋白质分解产生的氨和胺类等碱性含氮物质。TVB-N是表征肉品新鲜程度的标志性指标，其含量越高，腐败味就越浓。如图9所示，随着贮藏时间的延长，不同温度下牛肉中TVB-N的含量均逐渐增加。4℃条件下牛肉中TVB-N含量增加最快，贮藏至第12d时，4℃贮藏的牛肉TVB-N值为20.87mg/100g，属于变质肉（≥20mg/100g），而－2.5℃和0℃的分别为8.20mg/100 g和12.26mg/100g，仍为一级鲜肉（≤15mg/100g）。贮藏至18d时，－2.5℃的TVB-N含量为12.10mg/100 g，仍然为一级鲜肉，而0℃的增长到20.39mg/100g，已为变质肉。在第24d时，－2.5℃牛肉的TVB-N值为15.39mg/100g，尚属于二级鲜肉（≤20mg/100g）。

　　

　　图9 不同温度下牛肉 TVB-N值随贮藏时间的变化

　　2.8 不同温度对牛肉贮藏过程中菌落总数的影响

　　牛肉的菌落总数是鲜肉腐败程度的重要指标。牛肉在保鲜过程中，随着贮藏时间的延长，各实验组牛肉的菌落总数总体呈上升趋势（如表3所示）。

　　表3 不同温度下牛肉微生物菌落总数随贮藏时间的变化

　　注：同一列的不同字母表示不同处理间差异显著( p ＜ 0. 05) 。

　　在贮藏时间相同的条件下，－2.5℃条件下的牛肉的微生物菌落总数最小。根据相关标准，一级鲜肉为5.0×10⁴CFU/g以下，二级鲜肉为5.0×104～5.0×10⁶CFU/g，变质肉为5.0×10⁶CFU/g以上。第9d时，4℃牛肉的菌落总数为5.1×10⁶CFU/g，已经超过二级鲜肉标准，而且经感官评价，其颜色、气味等已无法接受。 在第12d时，4℃牛肉的菌落总数为5.30×10⁶CFU/g，属于变质肉；－2.5℃、0℃的分别为3.30×10⁴CFU/g和4.50×10⁴CFU/g，均为一级鲜肉。在第18d时，0℃牛肉的菌落总数为5.50×10⁶CFU/g，为变质肉；4℃的为2.50×10⁷CFU/g，属于极度腐败，而－2.5℃牛肉的为2.67×10⁵CFU/g，属于二级鲜肉。在第24d时，0℃牛肉的微生物菌落总数为2.10×10⁷CFU/g，属于极度腐败；－2.5℃牛肉的为2.30×10⁶CFU/g，属于二级鲜肉。

　　适宜的低温可以有效控制鲜肉贮藏流通过程中的微生物繁殖，抑制腐败程度。冰温技术既能有效保持鲜肉的品质，又克服了冷冻鲜肉解冻后的质构劣变和汁液损失，成为近年来研究热点，也是对实践中冷鲜肉0～4℃流通的技术升级。冰温保鲜的关键技术之一是温度控制的精准性，需要从制冷设施方面来保证。本文在鲜牛后臀肉的冰温带0～－3.5℃中选取－2.5℃冰温和0℃、4℃，在三种温度条件下贮藏排酸后的鲜牛肉，定期测定牛肉出汁率、TPA指标、色泽、pH、挥发性盐基氮（TVB-N）、微生物菌落总数等品质指标，研究结果表明：牛肉在0℃、4℃下贮藏各品质指标变化幅度大，保鲜期分别只有15d、8d；而精准冰温－2.5℃贮藏样品有更低的出水率，挥发性盐基氮（TVB-N）、菌落总数、色泽等指标明显优于0℃、4℃下贮藏的样品，贮藏保鲜24d时，牛肉的微生物菌落总数为2.2×10⁶CFU/g，TVB-N含量为15.39mg/100g，符合国家二级鲜肉标准，pH值为5.59，符合国家一级鲜肉标准，而且牛肉失水率较低，色泽鲜红，无腐败异味出现，说明鲜牛后臀肉在－2.5℃精准冰温条件下可有效保鲜24d。

　　本研究所使用的冰温库温度波动较小，为±0.3℃，高于目前很多冷藏设施的±（0.5～1.0）℃，稳定性能满足冰温保鲜的需要。目前国内外研究均表明冰温对鲜肉的保鲜效果明显，但不同研究所得到的贮藏保鲜时间有所不同，例如－1.5℃结合二氧化碳包装可以将牛肉保鲜17周、－1.5±1℃结合10%O₂+70%CO₂ +20%N₂可以保鲜牛肉28d、0～－4.56℃的冰温范围结合45%O₂+35%CO₂+20%N₂可以将加入盐和糖调节冰点的牛肉保鲜32d，这些研究结果牛肉的贮藏保鲜时间都长于本文研究结果，主要原因是牛肉保鲜时间除了与温度有关以外，还与屠宰过程中腐败微生物控制、其它配套保鲜技术措施（冷却速度、包装气体成分等）的合理应用有关，本研究的主要目的是研究精准温度的影响，对配套工艺参数未进行设计和研究。

　　需要指出的是，采用感官评分、pH、TVB-N值、菌落总数等指标评判牛肉腐败程度时，有不一致的情况，可能是不同种类肉、肉的不同部位、取样与测试方法等不一致所致，但反映牛肉新鲜程度的整体趋势并没有出现区别，综合考虑，本研究中以感官评价作为最主要指标判断牛肉的贮藏保鲜时间。为了进一步延长鲜牛肉的贮藏保鲜时间、有效保持鲜牛肉品质，尚需进一步研究冰温技术与其它技术的协调效果。