張德權 陳麗 侯成立



摘 要:肉類工業是第一大食品產業和國民經濟支柱產業。生鮮肉占肉與肉制品生產與消費量的80%,而貯藏是生鮮肉消費最重要的環節,低溫貯藏是生鮮肉貯藏的較優方法之一。根據貯藏溫度不同,生鮮肉的貯藏可分為冷藏、冰溫、超冰溫、微凍、凍結/凍藏等,但一直以來概念混淆不清、溫度范圍模糊,影響了肉類生產和行業的規范運行。本文綜述低溫貯藏中冷藏、冰溫、超冰溫、微凍、凍結/凍藏的術語,旨在明晰其貯藏溫度范圍,為后續研究和生產提供參考。
關鍵詞:生鮮肉;貯藏;低溫;術語;溫度范圍
Review on Storage Temperature Terms for Fresh Meat
ZHANG Dequan, CHEN Li, HOU Chengli
(Key Laboratory of Agro-Products Quality and Safety Control in Storage and Transport Process, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)
Abstract: The meat industry has developed into the largest sector of the food industry and a pillar industry of the national economy. Fresh meat account for 80% of the total production and consumption of meat and meat products, and storage is the most important link of fresh meat consumption. Low temperature storage is one of the best methods for fresh meat storage. According to different storage temperatures, fresh meat storage fall into cold storage, ice temperature storage, supercooling storage, partial freezing, frozen storage, etc. However, the concepts are always confused with each other and the temperature ranges are ambiguously defined, adversely affecting meat production and regulated operation of the meat industry. In the present review, we summarize these storage terms and clarify the storage temperature ranges, with the aim to provide references for future research and production.
Keywords: fresh meat; storage; low temperature; terms; temperature ranges
DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20201118-267
中圖分類號:TS251.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼:A 文章編號:1001-8123(2021)05-0044-06
引文格式:
張德權, 陳麗, 侯成立. 生鮮肉貯藏溫度術語淺析[J]. 肉類研究, 2021, 35(5): 44-49. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20201118-267.? ? http://www.rlyj.net.cn
ZHANG Dequan, CHEN Li, HOU Chengli. Review on storage temperature terms for fresh meat[J]. Meat Research, 2021, 35(5): 44-49. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20201118-267.? ? http://www.rlyj.net.cn
我國肉類總產量一直占世界總產量的1/4左右,連續30 年位居世界首位[1]。根據國家統計局數據,2020年我國肉類總產量7 639 萬t,其中,豬肉產量4 113 萬t、牛肉產量672 萬t、羊肉產量492 萬t、禽肉產量2 361 萬t[2]。在我國肉與肉制品消費過程中,生鮮肉占我國肉類生產與消費量的80%左右[3],除即殺即食的熱鮮肉外,2019年全國鮮、冷藏肉產量為2 817.5 萬t[4],是生鮮肉生產和消費的主體。
生鮮肉被認為是最易腐爛的食物之一,在肉類生產的各個環節,如屠宰、分割、加工、貯藏、運輸及消費過程中,生鮮肉因其豐富的營養成分極易受到微生物污染和其他環境因素的影響,從而導致腐敗變質、變味、變色等[5]。微生物的滋生是影響生鮮肉貨架期的重要因素,其在很大程度上受到貯藏溫度的影響[6]。貯藏溫度選擇不當會促進微生物生長和生鮮肉劣變,使某些生鮮肉在幾小時或幾天內腐敗,嚴重影響貨架期[7];而在適溫下貯藏的生鮮肉貨架期可以維持數天或數周,冷凍肉甚至可以持續數月或數年[8]。
低溫貯藏是生鮮肉貯藏的最好方法之一,在低溫條件下肌肉代謝酶活力下降,微生物生長繁殖的速率降低,且低溫貯藏不會引起動物組織的根本變化,卻能延緩由組織酶、氧以及熱和光的作用而產生的化學和生物學變化過程,防止生鮮肉表面和內部的變質,從而達到保鮮效果。動物在屠宰時不可避免會受到微生物污染,若在較好衛生條件下進行屠宰,細菌總數為102~103 CFU/g,但在國內大多數屠宰場,由于屠宰車間環境、刀具、工人習慣等因素的影響,分割肉品初始菌落總數平均為103 CFU/g[9],在初始菌數相對較高的情況下,低溫貯藏尤為重要。在低溫條件下,微生物生長速率隨溫度下降而降低,許立興等[10]通過比較-3 ℃微凍和-1 ℃冰溫對羊肉品質的影響發現,與-1 ℃冰溫相比,-3 ℃微凍能很好地控制羊肉微生物菌落總數和總揮發性鹽基氮含量,所以生鮮肉應盡可能在低溫條件下進行貯藏。
國內外關于生鮮肉貯藏溫度的研究很多,且已證實低溫在生鮮肉貯藏保鮮中的關鍵作用,尤其在延長生鮮肉貨架期、提高肉品品質方面[11-13]作用顯著。低溫貯藏涉及冷藏、冰溫、超冰溫、微凍、凍結/凍藏等,但文獻、標準中的術語概念不盡一致,溫度范圍相互交叉,導致在應用過程中區間混亂,影響行業內交流和規范。因此,本文基于生鮮肉的凍結曲線,詳細闡述冷藏、冰溫、超冰溫、微凍、凍結/凍藏等術語和溫度范圍,明確其在生鮮肉貯藏中的溫度區間,為生鮮肉實際生產提供指導。
1 生鮮肉凍結曲線關鍵溫度點分析
食品凍結過程中,食品中心溫度隨時間推移的變化曲線稱為食品的凍結曲線。水分是肉類原料中含量最多的組成成分,占總量的65%~80%[14],在生鮮肉冷凍過程中,凍結的主要為水。但肉中還有蛋白質、脂肪、碳水化合物和無機成分,且肌肉中水分存在結合水、不易流動水和自由水3 種形式,因此,肌肉的凍結曲線與水相似,但又存在差異。如圖1所示,以牛肉凍結曲線為例,肉品凍結過程分為4 個階段。第1階段是abc段,肉品從初溫降到過冷點的過程,在此過程中肉品沒有發生凍結,肉品的溫度持續下降;第2階段是cd段,當肉品的溫度降到c點,肉品中的水開始結晶,發生固相轉變,釋放出冰的熔化潛熱,使溫度回升到冰點,這種低于正常凍結點發生結晶的現象稱為過冷現象;第3階段是de段,肉品中的純水由外向內凍結成冰的結晶,在水不斷凍結并釋放潛熱的一段時間內,溫度保持相對恒定,該階段為最大冰晶生成區,穿越最大冰晶生成區的時間與食品的凍結
品質密切相關;第4階段是ef段,殘留水分繼續凍結成冰,和己經成冰的部分進一步降溫至凍結終溫的過程[15-19]。
1.1 冰點/凍結點
廣義上,冰點是指水的凝固點,即水由液態變為固態的溫度,肉品的冰點也稱凍結點,低于0 ℃。
GB/T 18517—2012《制冷術語》[20]標準中對凍結和凍結點進行了定義:凍結是指將物品溫度降低到凍結點以下的過程;凍結點是指當除去熱量后,液體將要凍結的溫度(通常在標準大氣壓下)。肉品的冰點常用降溫法測定,將生鮮肉放入恒溫冰箱,采用溫度記錄儀每隔30~60 s采集肉品中心溫度,用所得的溫度和時間繪制降溫曲線。在降溫曲線上,溫度反彈上升結束后,開始趨于穩定時的起始凍結溫度或穩定時的平衡凍結溫度為冰點溫度[21]。因此,肉品的冰點/凍結點即圖1中d點對應的溫度。
不同食品的內部成分含量不同,冰點溫度各不相同。關于畜禽肉冰點的研究結果顯示:牛和羊各部位肉冰點均為-1.4~-1.7 ℃[22],豬肉冰點為
-0.9 ℃[23],雞各部位肉冰點為-1.1~-1.4 ℃[22],鴨胸肉的冰點為-1.5 ℃[24]。
1.2 過冷點
某些情況下組織溫度雖在冰點以下,但不發生凍結,即組織的過冷現象。在致冷因素的持續作用下,當達到某種溫度時,過冷狀態瓦解,凍結迅速發生,此溫度即為組織的過冷點[18]。樣品在凍結過程中,降到某一溫度時開始釋放潛熱,樣品溫度上升至冰點后開始逐漸降低,通過采集被測樣品的降溫凍結曲線來觀察被測樣品的降溫過程和相應的過冷點、冰點及整個相變過程。因此,肉品的過冷點即圖1中c點對應的溫度。
You等[25]通過凍結曲線確定了牛肉的過冷點為
-4 ℃,Mok等[26]確定了雞胸肉的過冷點為-3.1 ℃,Wang Zhaoming等[27]確定了兔肉過冷點為(-3.5±0.5) ℃。但環境溫度不同會影響肉品的過冷點,許立興等[23]在環境溫度分別為-5、-4、-3 ℃時監測豬肉的凍結曲線發現,豬肉的過冷點分別為-4、-3.8、-3.2 ℃。
2 肉品貯藏溫度術語解析
低溫貯藏能保持肉品品質和狀態,在生鮮肉貯藏中被廣泛應用。在實際應用中因采用的溫度不同,肉品低溫貯藏可分為冷藏、冰溫、超冰溫、微凍、凍結/凍藏等。
2.1 冷藏
不同的標準分別對冷藏術語進行了定義,對于肉品冷藏,通常指冷卻后的肉品在冷藏溫度下貯藏,但對冷藏溫度尚未形成一致的表述。由表1可知,不同標準對冷藏術語的定義雖然上限不清,但下限均為冰點/凍結點。在《肉類工業手冊》[32]中也提到,使產品深處的溫度降低到0~1 ℃、在0 ℃左右貯藏的方法稱為冷卻貯藏。肉品在冷卻狀態下冷藏的時間取決于冷藏環境的溫度和相對濕度,根據國際制冷學會第四屆委員會推薦冷卻肉的冷藏條件(表2)和相關標準中關于冷藏的定義,可以確定冷藏的溫度下限應該為肉品的冰點/凍結點溫度。
目前,關于肉品冷藏的研究中,肉品冷藏溫度的上限均為4 ℃。趙娟紅[37]研究冰溫(-2 ℃)及冷藏(4 ℃)條件下豬肉品質及蛋白質變化規律;袁先群等[38]
研究0~4、7~11 ℃貯藏溫度下牛肉品質的變化;Natalello等[39]研究不同飼喂條件下的羊肉在4 ℃冷卻24 h后的氧化穩定性;Wang Zhaoming等[27]比較兔肉在(4±1) ℃冷藏、-2 ℃冰溫、(-3.5±0.5) ℃超冰溫條件下亞鐵肌紅蛋白、脂質和蛋白質氧化之間的相互關系。GB/T 24616—2019《冷藏、冷凍食品物流包裝、標志、運輸和儲存》[30]中冷藏食品的溫度上限雖然為8 ℃,但其包括所有食品,經查閱部分水果蔬菜的冷藏溫度上限可提高到8 ℃,而肉品為4 ℃。從表3關于冷卻肉/冷鮮肉術語的定義中也可以看出,冷卻肉的貯藏溫度上限均為4 ℃。綜上,建議肉品冷藏溫度上限為4 ℃,即肉品冷藏溫度范圍為冰點/凍結點溫度約4 ℃,見圖2。
2.2 冰溫
冰溫保鮮技術最早是由山根昭美博士在梨的保鮮研究中發現的,隨后提出了冰溫保鮮技術,并定義“冰溫帶”是指0 ℃以下、冰點以上的溫度區域,該溫度介于冷藏和微凍之間,簡稱冰溫[40]。隨著低溫生物學的研究發展,0 ℃到組織凍結點之間的區域備受關注,被稱為冰溫帶,在此溫度帶,組織的狀態是將凍而未凍,保持鮮活,但各種理化變化速率處于最低狀態,從而使得食品的原有品質得以保持,不會產生冷凍食品在解凍時表現的汁液大量流失和組織凍結損傷的情況[41-42]。
GB/T 18517—2012《制冷術語》[20]中關于冰溫的定義為,0 ℃到生物體內部溶液開始發生相變(凍結點)時的溫度區域,在此溫域可以維持其細胞的活體狀態。NY/T 1401—2007《荔枝冰溫貯藏》[43]中關于冰溫的定義為,從0 ℃以下起至各生物組織即將開始結冰時為止的溫度。由此可以確定,不管是動物還是植物,冰溫貯藏的溫度范圍均為0 ℃以下、冰點以上的溫度區域,見圖2。從溫度范圍的界定來看,冷藏的溫度范圍(冰點/凍結點約4 ℃)涵蓋冰溫的溫度范圍(冰點/凍結點約0 ℃),因此,冰溫屬冷藏的一部分。
2.3 超冰溫
超冰溫保鮮技術是一種將食品貯藏在冰點以下并保證食品不發生凍結的一種新的貯藏技術。超冰溫技術要求食品的溫度降到冰點后并不會立即發生凍結,當溫度繼續降低至某一點時,跨越了一個能量柵欄,冰晶才會成核。超冰溫保鮮技術在肉品保鮮中具有明顯的效果,尤其是在肉品色澤保持上,這在Gill[44]、Cyprian[45]等的研究中均得到了確證。但一般來說,食品會很快速地通過超冰溫帶發生凍結,所以超冰溫溫域很難達到。目前常采用物理場輔助技術來降低食品的過冷點來保持其非凍結狀態,如靜電場可對極性水分子施加力矩作用,破壞其在分子簇中的平衡狀態,從而降低過冷點溫度[46];磁場會影響氫鍵的強度,削弱分子簇內的氫鍵,減小分子簇尺寸,從而延緩結晶[47]。已有研究顯示,脈沖電場和核磁聯合處理可防止雞胸肉突然形成冰核[26],在-4 ℃條件下牛肉可保持過冷狀態達14 d,且其新鮮度與貯藏初期無顯著差異[25]。
目前尚未在國家或行業標準中發現超冰溫的定義,但是在本領域研究中有對此的描述。許立興等[23]的研究中提到,超冰溫技術是一種將食品貯藏在冰點以下、過冷點以上的一種新的貯藏技術。荊紅彭[48]的研究中描述超冰溫技術為將食品的內部溫度控制在冰點和過冷點之間,且食品內部沒有冰晶生成的一種貯藏新技術。Stonehouse等[49]的綜述中指出,過冷是將食品的溫度降低到凍結點以下而不發生相變(形成冰晶)。由此可見,生鮮肉超冰溫貯藏的溫度范圍為冰點以下、過冷點以上的溫度區域,見圖2。
2.4 微凍
微凍保鮮技術于1920年提出[50],20世紀60年代廣泛應用于水產品保鮮。微凍保鮮的基本原理是利用低溫來抑制微生物的繁殖及酶的活力,在微凍溫度下貯藏,食品內的部分水分發生凍結。由于水的性質發生了變化,改變了微生物細胞的生理生化反應,某些不適應的細菌開始死亡,大部分嗜冷菌雖未死亡,但其活動也受到了抑制,幾乎不能繁殖。因此,微凍貯藏能使肉品在較長時間內保持鮮度而不發生腐敗變質。
微凍保鮮是將食品的中心溫度維持在其凍結點之下1~2 ℃,此時食品保持輕微冷凍狀態,未凍結部分占70%~95%[51]。胡玥等[52]指出,在微凍條件下,肉品中5%~30%的水分被凍結,并且能在肉品表面形成1~3 mm的冰層。Yang Lan等[53]的研究中指出,微凍用于描述食物貯藏在凍結點到凍結點以下1~2 ℃的過程,可以更好保持食品質量,并將大多數食品的貨架期延長至少1.5~4 倍。孫圳[54]描述微凍是指在生物體冰點(凍結點)和冰點以下1~2 ℃的溫度帶輕度冷凍貯藏,也叫部分冷凍和過冷卻冷藏。由此可知,微凍貯藏的前提是食品發生了凍結,形成了冰晶。生鮮肉在冰點不發生凍結,繼續降溫至過冷點形成冰晶后迅速凍結,具有明顯的過冷現象,因此生鮮肉微凍貯藏的溫度上限為過冷點。微凍要保持肉品部分凍結而非全部凍結,通過對文獻中的微凍溫度進行梳理,發現其因畜禽品種差異而不同,多集中在-2~-5 ℃,因此不能明確界定其下限,基于文獻中的描述,推薦生鮮肉微凍貯藏的溫度下限為低于過冷點2 ℃。
2.5 凍結/凍藏
食品凍結可使食品中大部分甚至全部水分形成冰晶體,使微生物的生長受到抑制,適當的低溫和凍結速率還會促使微生物死亡;酶的活力在低溫和失去反應介質的作用下大大降低;脂肪酸敗、維生素分解等作用在凍藏時也會減緩[55]。因此,凍藏能夠延緩食品腐敗,而不能完全終止腐敗。
食品凍藏是采用緩凍/速凍方法先將食品凍結,而后再在能保持食品凍結狀態的溫度下貯藏的保藏方法[56]。彭歡歡[57]指出,凍藏是將食品中心溫度降至-15 ℃以下,使其發生凍結,并保持在-18 ℃及以下溫度貯藏。何雪瑩[58]的研究中提到,凍藏保鮮方法是利用低溫將肉品的中心溫度降至-15 ℃以下,體內組織的水分絕大部分凍結。Muela等[59]研究表明,-30、-40、-75 ℃ 3 種貯藏溫度在貨架期內并未對羔羊肉品質造成顯著影響。由此可見,肉品的凍結/凍藏保鮮的溫度上限為-15 ℃,不設下限,見圖2。
生鮮肉貯藏溫度在-15 ℃以下時,通常還有3 個溫度值得注意:一是-35 ℃,即速凍庫溫度。
SB/T 11073—2013《速凍食品術語》[60]中速凍的定義為將被凍產品迅速通過最大冰晶區,使其熱中心溫度達到-18 ℃及以下的凍結過程。一般肉類速凍庫的溫度為-15~-35 ℃,但當肉類中心溫度達到-18 ℃后會轉移至冷凍庫凍藏。二是-78.5 ℃,即干冰(固態二氧化碳)的熔點,升華的溫度。干冰不會融化成水,較冰水冷藏更清潔、干凈,對食物沒用破壞作用,在高檔水產、肉品冷凍冷藏中發揮重要作用。三是-196.56 ℃,即液氮(液態的氮氣)的溫度。生鮮肉經液氮快速冷卻,可在較長時間內保持生鮮肉的品質,又能保證生鮮肉的衛生安全,在研究層面應用較多。
3 結 論
本文詳細闡述了生鮮肉低溫貯藏中冷藏、冰溫、超冰溫、微凍、凍結/凍藏的概念及貯藏溫度范圍,結合現有標準、文獻報道和生產實際,明確了上述貯藏方式的概念和溫度范圍,其中肉類冷藏溫度范圍為冰點/凍結點溫度到4 ℃;冰溫貯藏的溫度范圍為0 ℃以下、冰點以上;超冰溫貯藏的溫度范圍為冰點以下、過冷點以上;微凍貯藏的溫度上限為過冷點,溫度下限為低于過冷點2 ℃;凍結/凍藏的溫度上限為-15 ℃。生鮮肉貯藏溫度概念和范圍的進一步明晰,有助于肉類企業的發展和肉類行業的規范。
隨著人們生活水平的提高和肉品加工技術的進步,消費者越來越多地關注生鮮肉的品質,而生鮮肉低溫貯藏領域有2 個方向值得進一步關注:一是適貯溫度的選擇和新型貯藏技術的研發,如冰溫/超冰溫保鮮技術、物理場輔助保鮮技術、亞過冷貯藏技術、電場輔助冷凍/解凍技術等,為提高生鮮肉品質、延長生鮮肉貨架期提供新的手段;二是低溫貯藏范疇由倉儲向全程冷鏈物流的快速轉變,尤其在非洲豬瘟、新冠肺炎疫情等多重影響下,生鮮肉的供應和安全備受關注,國家出臺了系列政策,要求“從調豬到調肉”、鼓勵“北肉南調”和“最后一公里”,這為生鮮肉冷鏈物流運輸業的快速發展提供了契機,加之國家全面啟動農產品倉儲保鮮冷鏈物流設施建設工程,將加速肉品全程冷鏈物流建設,為規范低溫貯藏、流通,減少貯運損耗提供切實保障。
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