干法成熟牛肉品質及條件研究進展

彭安琪 ，孫德鵬 ，樸春香 ，劉祉琪 ，牟柏德 ，李官浩

1. 延邊大學融合學院（延吉 133000）；2. 延邊大學農學院（延吉 133000）；3. 延邊大學食品研究中心（延吉 133000）；4. 農業農村部延邊特色高品質牛肉精深加工創新重點實驗室，延邊大學（延吉 133000）；5. 東北寒區肉?？萍紕撔陆逃抗こ萄芯恐行?，延邊大學（延吉 133000）

隨著全球物質經濟的發展，人們對肉制品的需求大幅提升，注重營養價值的同時也追求風味品質。牛肉中含有豐富的蛋白質及少量的脂肪，氨基酸組成滿足人體需要，導致更多的消費者傾向于選擇牛肉，牛肉在肉類消費中的比重逐漸增加。2021年我國牛肉消費總量為981.0萬 t[1]，人均消費量僅低于豬肉。宰后牛肉在成熟后食用品質得到提升，肉在成熟過程中發生復雜且相互依賴的生理生化反應，從而對肉的最終質地和嫩度產生影響，成熟后的牛肉更嫩、更多汁，風味更加獨特。干法成熟和濕法成熟是常用的2種成熟方法，均可使宰后肉的嫩度和風味發生變化。濕法成熟是先將未處理的肉品進行真空包裝，然后放置在低溫環境下自然成熟[2]，真空包裝能夠有效阻擋與外界環境的接觸，從而有利于肉品的加工、運輸及貯藏，濕法成熟是國內外最常用的成熟方法[3]。干法成熟則是將牛肉胴體、次級牛肉或未包裝的原始肉塊掛在冷藏室中，并在受控的溫度、相對濕度和空氣流速下成熟數周甚至數月的過程[4]。研究者們發現干法成熟比濕法成熟能更好地改善肉的風味口感[5]。但與濕法成熟相比，干法成熟工藝成本較高，因為成熟損失率高、修剪損失大、污染風險高，而且對成熟條件和環境的要求也很高，同時也是一個非常耗時的過程。長時間成熟造成的質量損失和修剪損失，導致較高的生產成本，因此，更高的市售價格或導致對干法成熟產品的可持續性影響。近年來，澳大利亞、韓國以及日本等國家都對干法成熟肉表現出極大的興趣，干法成熟牛肉在國內外存在一個小眾市場——高級餐廳和牛排公司，消費者愿意為其獨特風味買單。為提高干法成熟過程中肉的風味品質及其出品率，應進一步優化成熟條件，更新成熟技術，讓消費者食用到更優質的牛肉產品。為此，對宰后牛肉干法成熟過程中的食用品質研究進行系統闡述，介紹部分干法成熟牛肉的技術參數，以期對生產和銷售干法成熟牛肉的公司或零售商有所幫助。

1 干法成熟牛肉食用品質

1.1 干法成熟

肉牛在經標準化屠宰后其胴體肌肉呈現僵直狀態，在達到最大限度后，其僵直現象緩慢解除，肉的質地變軟，趨于成熟，這一過程稱為解僵成熟[6-7]。干法成熟是指尸僵完全的肉不加任何包裝掛在發酵室中，并在一定的溫度、相對濕度和空氣流速下成熟數周甚至數月的過程[8]。牛肉在經干法成熟后嫩度及多汁性顯著提升，同時產生黃油、堅果和燒烤的獨特風味。在該過程中，肌肉組織中大分子物質糖類、蛋白質、脂肪在酶的作用下分解產生氨基酸、脂肪酸、核苷酸等呈味物質，這些物質能夠提升肉品的味道屬性[9]。隨著干法成熟時間的延長，肉品中與風味相關的揮發性化合物濃度也隨之增加[10]。

1.2 干法成熟牛肉的食用品質

評價牛肉食用品質的指標通常是色澤、風味、嫩度及多汁性。

1.2.1 色澤

色澤被認為是決定肉制品質量的重要參數，也是消費者選擇購買的質量標準。肉的顏色被認為與其新鮮度相關，肌肉中發生的變化可通過它的顏色直觀地反映出來，因此被給予很重要的地位。肉色的褐變是由于紅色的氧合肌紅蛋白氧化生成褐色的高鐵肌紅蛋白，高鐵肌紅蛋白還原酶又可將高鐵肌紅蛋白還原為肌紅蛋白，從而穩定肉色[11]。干法成熟由于水分的蒸發及與空氣的接觸氧化導致肉表皮顏色加深，這給肉類行業滿足消費者的期望帶來困難。研究者嘗試通過維生素E等抗氧化劑來抑制成熟肉中肌紅蛋白氧化的問題，進而改善肉品的色澤[12]。Jose等[13]發現，含有維生素E的樣品在干法成熟21 d后表面仍具有鮮艷的色澤，說明維生素E能夠較好穩定肉品的色澤。

1.2.2 嫩度

嫩度也是決定牛肉品質的重要指標之一，是影響消費者選擇購買與否的衡量指標[14]，該指標由外在及內在因素共同決定的。影響肉嫩度的外在因素主要是動物的品種、性別、年齡、飼養條件及宰后加工處理方式等，內在因素主要是組織蛋白酶活性、pH、溫度及肌纖維類型等[15]。干法成熟過程中，牛肉中的內源酶會使肉變得更嫩，成熟前期肉品的剪切力值隨著成熟時間的延長而降低，嫩度顯著提高。Kim等[16]將牛肉進行28 d的濕法成熟和干法成熟，結果發現干法成熟樣品的剪切力低于濕法成熟樣品，說明干法成熟更能改善牛肉的嫩度。但是也有研究者[17]將牛肉進行干法成熟35 d后發現，牛肉的感官評分和剪切力雖然持續改善，但在成熟14 d之后的改善效果顯著降低。張睿[18]對比干法和濕法成熟對牛肉品質的影響，研究結果顯示2種成熟方式均能提高牦牛西冷的嫩度值，且隨著成熟時間的延長而顯著改善。干法和濕法成熟相比，干法成熟后的樣品具有較低的蒸煮損失和較高的持水力，但兩者在色澤指標及消費者感官評價結果上無顯著差異。肉的最終嫩度取決于肌原纖維結構的改變和弱化的程度，并在很大程度上歸因于內源性的蛋白水解酶，特別是依賴于Ca2+的蛋白酶活性。

1.2.3 風味

風味品質作為消費者對于肉品質感官評價的關鍵性指標，決定著消費者是否愿意長期購買[19]。根據研究者[20]報道，干法成熟牛肉通常被描述帶有一種強烈的黃油、堅果和燒烤的獨特風味。風味物質是由風味前體物質發生Strecker降解、美拉德反應與脂質氧化等產生。肉中的風味前體物質主要有兩大類：水溶性物質和脂溶性物質。水溶性風味前體物質主要有蛋白質、游離氨基酸、多肽和核苷酸等；脂溶性物質有游離脂肪酸、甘油三酯和磷脂等[21]，可影響揮發性物質的形成，進而改變肉品最終的風味[22]。Mikami等[23]在研究牛肉干法和濕法成熟過程中的揮發性成分時發現，干法成熟樣品中的己醛（青草味、脂肪香）、3-甲基丁醛（堅果味）、1-辛烯-3-醇（蘑菇味）和3-羥基-2-丁酮（黃油味）含量顯著高于濕法成熟組，這也是干法成熟牛肉具有獨特風味的原因。在感官評價中，干法成熟樣品在某些味道屬性上比濕熟樣品得分更高，例如鮮味、黃油味和堅果味。大部分研究者認為干法成熟牛肉風味口感更佳，但也有部分研究結果顯示濕法成熟和干法成熟牛肉在風味上的評分是無顯著差異的[24]。干法成熟牛肉有更強的風味屬性可能是水分蒸發導致風味物質濃縮以及脂肪氧化分解產生大量揮發性風味物質。

1.2.4 多汁性

干法成熟過程中由于牛肉持水力的下降導致較高的汁液損失，但是干法成熟牛肉的多汁性評分仍高于濕法成熟[25]，且干法成熟后的肉在烹飪后仍然多汁。Li等[26]測定干法和濕法成熟牛肉的蒸煮損失，結果表明干法成熟組的蒸煮損失顯著低于濕法成熟處理組，說明干法成熟對牛肉的持水能力優于濕法成熟。Campbell等[27]的感官評定結果顯示牛排的多汁性評分隨著干法成熟時間的延長而升高，其中成熟27 d的牛排多汁性評分最高。Oh等[28]在研究牛肉表面電阻和霉菌分布關系中也提到干法成熟35 d的牛肉多汁性評分是隨著時間的延長而升高的，中成熟35 d的牛排多汁性評分最高。干法成熟牛肉多汁的原因可能是成熟過程中牛肉持水力下降導致水分釋放或者是水分流失導致脂肪聚集。

2 干法成熟牛肉相關參數

肉品干法成熟時要考慮的主要因素有成熟時間、成熟溫度、相對濕度和空氣流速。所有這些因素都必須被密切觀察和協調，才能獲得具有最佳嫩度和風味的優質產品。

2.1 時間

對于干法成熟的時間長短研究者的意見并不統一，成熟時間太短達不到預期的品質效果，成熟時間太長則會造成高昂的成本。成熟時間隨著其他成熟條件變化而變化，成熟溫度高，空氣流速快的話，成熟時間會相應地縮短。大部分研究者研究干法成熟的時間都在21~90 d范圍內，這與其樣品大小有關。有研究者表明干法成熟的最佳成熟時間為21 d，與成熟21 d相比，成熟28 d似乎不會顯著增加干法成熟獨特的風味成分[17]。據Lepper-Blilie等[29]報道，牛肉的整體風味隨著干法成熟時間的延長而有所改善，分析原因可能是成熟過程中的水分蒸發使肉中的風味前體物質含量升高。根據Smith等[30]報道，與所有其他成熟期相比，21 d成熟的牛肉獲得的風味評分最高，任何超過21 d的牛肉樣品風味評分都較為接近。Oh等[28]的研究表明成熟28 d后的各項感官評價分數并沒有顯著增加，這可能是由于在長時間的干法成熟過程中，不適宜的由微生物生長、脂肪酸敗和異味吸附產生的不良味道，降低消費者的偏好。不同研究的干法成熟時間都不一致，這可能和成熟期間的其他參數條件及環境有關。

2.2 溫度

有關干法成熟文獻主要報道的最佳溫度為0~4 ℃，成熟溫度對干法成熟至關重要，如果成熟環境溫度較高，酶活性增強，酶促反應速度增加，降解蛋白質生成多肽，同時水解脂肪產生脂肪酸，從而提高風味和口感。然而，較高的溫度也會促進細菌的快速生長，引起腐敗，產生不良氣味。如果成熟時的溫度低于肉類的冷凍溫度，則涉及成熟的酶促反應過程將會減慢，不能分解脂肪、蛋白質等風味前體物質。成熟通常在冰點以上的低溫下進行，而不同于常見的冷凍肉類的儲藏溫度。因此，長期成熟的理想溫度是0~4 ℃。據澳大利亞肉類工業服務中心報道，牛肉要達到與5 ℃下成熟2周的相同嫩度水平，需要在0.5 ℃的條件下成熟約4周的時間，無論選擇哪種溫度，嫩度的改善率在成熟的早期階段都是最高的，并隨著時間的推移而降低。Ha等[31]的試驗中使用梯度溫濕度對牛肉進行60 d的干法成熟，1~20 d選擇2 ℃，65%的相對濕度，21~40 d選擇2 ℃，75%的相對濕度，41~60 d選擇4 ℃，85%的相對濕度，該方法對干法牛肉的風味改善更加明顯。環境溫度在0~4 ℃可使牛肉在穩定成熟，但溫度的穩定性也十分重要，因此干法成熟牛肉需要一個較為密閉保溫的空間，能有效地減少能耗。

2.3 相對濕度

空氣中相對濕度的控制在干法成熟過程中起著至關重要的作用，因為：如果濕度太高，微生物就會滋生，從而使肉品腐敗；如果濕度太低又會限制有益菌的生長，而且低濕度會使肉品風干過快，成熟損失更高[32]。環境濕度通過改變樣品的水分含量進而影響肉品質，比較不同相對濕度水平對干法成熟牛肉影響的研究有限，已報道的相關研究基本上都采用65%~85%的濕度范圍。Cho等[33]研究發現，干法成熟40 d相對濕度65%~75%條件下的牛肉除了水分要顯著低于相對濕度85%組的肉品之外，嫩度、風味、多汁性評分和肉品總體可接受程度中前者得分較高。

2.4 空氣流速

肉品所在的發酵室內應該有足夠的空氣流量，可以提供全方位和一定速度的循環空氣。如果沒有足夠的空氣流量，肉品就很難釋放必要的水分以完成干法成熟的過程。但是如果空氣流速大，肉品水分蒸發過快，就會增加最終產品的修剪損失。為防止肉品變質，肉的各個部分必須保證有一定空隙，以便在每個部分之間允許有效和可控的氣流通過。相關研究表明[34]，成熟的空氣流量0.5~2 m/s是干法成熟牛肉的常用的工藝參數，既抑制微生物污染，又改善成熟后肉品的嫩度，達到嫩化的目的，同時使肉品更加美味。Lee等[35]以0，2.5和5 m/s的空氣流速對牛臀肉進行干法成熟28 d，研究不同風速對牛臀品質的影響，結果表明，不同的空氣流速會影響牛肉外表皮上的微生物組成，進而影響感官品質。

3 干法成熟技術的局限性

干法成熟是一個耗時且高成本的過程，較長時間的成熟對牛肉品質的改善效果也會降低。制約著干法成熟發展的主要原因有：一是由于成熟過程中過多的汁液損失和修剪損導致較低的出品率，提高產品的市售價格；二是由于干法成熟的牛肉未進行任何包裝密封處理，為防止空氣中的雜菌污染，對環境的要比濕法成熟更加嚴格。

3.1 成熟損失

干法成熟未經包裝放置在低溫環境中，水分含量的流失導致肉樣收縮，質量下降，增加成品的成熟損失。Parrish等[36]的研究表明，在干法成熟14 d或21 d的樣品中，肉品收縮現象最明顯，然而在真空包裝袋中成熟同樣時間的產品，很少出現收縮現象甚至沒有。在干法牛肉成熟14 d時，胴體的質量損失達5%，隨著成熟天數的增加，失重率逐漸增加。在成熟的第21天，肉品會失去10%的質量，經過30 d的成熟，肉品已經具備干法成熟肉的風味和質地，但此時肉品的失重率達到15%，成熟90 d時，牛肉的質量下降30%，經過120 d的成熟，牛肉的質量共損失35%，此時肉品有一種很不愉快的味道。此外，由于溫度、空氣流速和冷卻室的相對濕度的不同，也會導致不同程度的成熟損失[32]。

3.2 修剪損失

隨著干法成熟時間的延長，肉品的修剪損失也隨之增加，肉的表層呈現類似牛肉干的質地，這一部分通常被切除，余下的肉在嫩度和風味上都有很大的改善。Smith等[30]發現，28和35 d干法成熟的牛肉出品率最低（63.5%和61.7%），表皮廢肉產出率最高（24.2%和22.8%），且隨成熟時間的延長而增加。根據Degeer等[17]的報道，與無骨產品相比，帶骨肉品在質量和修剪損失方面更具有經濟優勢，因為去除肉品的骨頭會加劇水分的流失。此外，受肌肉類型的影響，有薄脂肪覆蓋的胴體比有厚脂肪覆蓋的會失去更多水分，因為脂肪在一定程度上可以保護肉品不脫水。大部分研究者選擇去除干法成熟牛肉的表皮，但最近的研究[37]表明，成熟后的表皮可作為其他食品配料進行加工，大幅提高干法成熟的經濟效應。

3.3 雜菌污染

隨著干法成熟時間的延長，肉的表面會發現肉眼可見的微生物（圖1），其中某些微生物所產生的蛋白酶和脂肪酶能夠滲透到肉中，進而分解蛋白質和脂肪，使牛肉具有更好的嫩度和口感，但由于不加任何包裝及保護措施暴露于環境中增加雜菌污染的風險[38-39]，因此干法成熟后的肉制品必須進行微生物鑒定，以保證其安全性。Mikami等[23]研究顯示，在牛肉干法成熟35 d的外表皮和內部都檢出大腸菌群，但35 d樣品的內部大腸菌群總數顯著低于表皮。為避免雜菌污染，對干法成熟期間的環境需加以嚴格控制，在進行干法成熟之前需要對環境進行消殺處理。

4 結語

從已報道研究來看，干法成熟牛肉常用條件：0~4 ℃，65%~85%相對濕度及1~2 m/s的風速成熟21~28 d。在此條件下牛肉的嫩度、風味和多汁性等品質都有所提高，對產品適口性的改善所帶來的經濟效益也足以抵消成熟過程中的所出現的質量損失。但是干法成熟技術還存在很多局限性，這意味著可以繼續優化成熟方案，尋找更多有利于干法成熟的方法，如梯度溫濕度成熟，涂抹微生物發酵劑、黃油等以加快成熟時間，降低成熟成本，做出令消費者更滿意的產品。隨著對干法成熟肉需求的增加，干法成熟肉品可為工業化生產和進出口銷售開發新市場。干法成熟牛肉不應只出現在高檔餐廳成為高消費的標志，在提升品質的同時也應讓干法成熟牛肉走進大眾市場，成為每個家庭餐桌上的美食。