【刘博士谈冷链】肉品行业为什么需要冷链

肉品行业为什么需要冷链?

    全世界有1/3的xx品牌的产品在被中国人消费,也就是说,中国人已经有能力,有这个消费欲望享受{sjlx}的产品。在美国,所有的肉制品是{bfb}通过冷链运输的,而在中国,低温肉制品市场容量仅占肉类制品总产量的15~25%。所有行业人士及消费者共同关心的一个话题是,冷鲜肉为什么比热鲜肉更优质。那我们来看一下,肉为什么需要冷链。

    我们从两个方面来认识这个问题,一是冷,也就是温度。温度对于肉的安全有影响吗?温度对于肉的营养有影响吗?热鲜肉和冷鲜肉有什么区别?二是链,完整的冷链是怎样的呢?在肉的运输环节、收货环节,不同的操作环境会对肉的品质造成怎样的影响?另一方面,对于冷冻肉的处理,很多企业仍在延用冰块加棉被的方式,这样的保温方式会对肉的温度造成怎样的影响,由此导致的温度波动又会导致肉的品质发生怎样的变化呢?

    图1中展示的是日本的冷藏设备与食品安全所经历的变迁,1950年的日本处于战败后刚开始重建的阶段,那一年的食物中毒死亡人数为332人,相对应的当时的冷藏设备(包括冷库、冷藏柜、冷藏运输设备等)使用率几乎为0%,而当来到90年代的时候,食品中毒的死亡人数已经降低到个位数,此时的冷藏设备使用率也一直升高,在2005年时,已经接近{bfb}。

在日本,即使是小学门口的水果出售,也是使用冰块进行保温,这一点可以反应出在日冷藏的概念已经深入人心了。对比我国,2008年,我国的食物中毒死亡人数大概在250人左右,相当于日本1960年的水平,相应的,我国的冷藏设备使用率在15~20%,也与当时的日本处于同一水平。可以预测到的是,如果我国的冷藏设备使用率达到{bfb},那么我国的食品安全事件也将得到很有效的控制。

1 日本在55年内食品中毒死亡人数与冷藏设备使用率的关系 

    我们以猪肉为例来说明温度对肉品安全的影响。首先要问的就是,健康的猪身上有微生物吗?事实上,健康的猪与人一样,具有自身的免疫系统,当外界的病原菌入侵的时候,能通过自身的免疫系统杀死这部分的微生物,而当我们的抗体不起作用是,我们会感冒发烧,这时候我们的体内是具有病原菌的。同理,对于健康的猪,只有在他的呼吸道、消化系统、皮毛中,才存在大量的微生物。猪在宰杀时,经过了放血、分割等过程,会引入大量微生物,同时,在之后的加工、运输、贮藏各个环节中,都可能引入新的微生物,所以说,在我们购买的猪肉中是有微生物的。微生物具有很强的生长繁殖能力,我们常说的食品安全也与微生物有着密不可分的联系,只要微生物在生长,就对食品的安全有影响。

微生物具有很强的生长繁殖能力。图2中展示的是在-2℃、4℃、10℃三个温度下,随贮藏时间延长,猪肉中微生物的生长情况。可以看到,随着贮藏时间的延长,微生物的数量呈现曲线增长的趋势,三个贮藏温度下,猪肉的起始微生物数量和腐败后的{zd0}微生物菌群数大体一致,不同仅仅是微生物的生长速度。在-2℃下,微生物的生长速度是相对平缓的,而10℃下的生长速度却非常快。以第5天的微生物数量为例进行分析,-2℃下的微生物数量为103个,而10℃下为107个,是前者的一万倍。可以说,控制微生物生长最主要的因素是控制温度。

2 随贮藏时间的延长,不同温度下猪肉中微生物的生长情况 

    温度升高,食品中腐败菌和病原菌的菌数增多,温度在-26~-10℃时,微生物几乎不生长,这也是很多食品在此温度下能长期保存的原因;在-10~3℃这一温度区间,微生物的生长十分缓慢,主要是食品腐败菌在生长,如:大肠菌群、乳酸菌、xx胞菌、热死环丝菌等。食品腐败菌是导致食品腐败变坏的主要微生物,食品色泽、质地等的变化就是由食品腐败菌导致的;当温度达到3℃以上时,除了腐败菌外,一部分病原菌菌开始大量生长,如:肉毒杆菌、沙门氏菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌等:

肉毒杆菌属于xxx,在真空包装的食品中容易生长,是一种强烈的神经毒素,虽然对于缓解面部痉挛、美容去皱有一定的效果,却对大脑的神经系统有很严重的影响,容易导致肉的头晕、无力、视力模糊、咀嚼无力、张口伸舌困难头颈无力、垂头等。

    李斯特菌是冷藏食品中的主要生长菌,该菌怕热不怕冷:4℃仍可生长繁殖,-20℃可存活一年,但58~59℃下只需10分钟就可以杀灭。在上海,冷菜的熟制正是为了防止李斯特菌的污染。李斯特菌容易导致人的败血症、脑膜炎、孕妇流产、死胎、关节肿大等,严重者甚至死亡。2008年,加拿大枫叶食品厂由于肉品被李斯特菌污染,导致了12人死亡,而早在1999年美国食品中毒事件,就因为李斯特菌导致了14人死亡,97人患病,6名妇女流产,可以说,李斯特菌对食品安全的危害已经十分严重,也因此,引起了国内外人们对它的广泛关注。

沙门氏菌感染经常引发的疾病就是急性肠胃炎,而金黄色葡萄球菌是人类化脓感染中最常见的病原菌,它通过作用机体的抗体,降低人体的抵抗能力而引发相关疾病,可引起局部化脓感染,也可引起肺炎、伪膜性肠炎、心包炎等,甚至败血症、脓毒症等全身感染。美国疾病控制中心报告,近年来该菌引起的感染占第二位,由该菌引起的食物中毒占整个xx性食物中毒的33%,加拿大45%。

    当温度每升高6ºC时,xx的生长速度翻倍,货架期缩短一半!可以说,温度是控制腐败菌和病原菌生长的关键点。

    在人们大力推崇素食的今天,肉品的消费量仍然没有降低,这也说明了肉品对于人们的不可获缺。新鲜肉的主要营养成分有蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质成分(钙、镁、钾、钠、锌、铁等)、浸出物等。对比欧美与我国的饮食结构,我们发现,欧美人更多的选择了食用肉食,特别是牛肉和鸡肉,这二者的蛋白质含量比猪肉还要略高一些,在20%左右,而猪肉的蛋白质含量在16%左右,可以说蛋白质是肉制品中最主要的营养成分,那温度会对蛋白质造成怎样的影响呢。

    温度为什么会对蛋白质造成影响呢?一个完整的蛋白质在微生物的作用下,会首先发生脱氨、脱羧的作用,产生二级产物,包括吲哚、甲基吲哚等使猪肉具有臭味的成分和酚类、腐胺、尸胺、酪胺、组胺、色胺等有毒物质,在进一步分解生成硫化氢、甲烷、硫醇、氨和二氧化碳等具有不良味道的物质。所以我们常常有一种体会是说,我们吃的越营养,排出的废物味道越臭,这正是因为肠道微生物对蛋白质的分解作用。蛋白质的降解不仅会导致蛋白质含量的降低,而且会产生大量具有腐臭味且发粘的有害物质导致肉品腐烂。可以看到,与蛋白质降解关系最为密切的是微生物,而微生物的生长繁殖又与温度有着密不可分的联系。当温度升高时,微生物对蛋白质的分解作用加快,蛋白质的腐烂损失速度加快,反之亦然。

    温度不仅对蛋白质有着显著的影响,对脂肪也有一定的影响。我们发现,当猪肉腐烂的时候,它的脂肪部分是黄色的,这是因为脂肪发生了氧化和酸败,不饱和脂肪酸在空气中被氧化,生成过氧化物,过氧化物进一步氧化或分解,生成有臭味的低级醛、酮、羧酸。(也许有人会说,脂肪含量不是越低越好吗,其实不然,像低密度脂肪酸对于人体的心脑血管疾病有很好的抑制作用。)而脂肪的氧化酸败过程需要有酶的催化作用,而酶的活性与温度有着密切的关系。降低温度能降低酶的活性,从而降低脂肪的氧化酸败速率。

    肉的鲜味是肉制品受消费者喜爱的重要原因之一。肉的鲜味成分主要来自于核苷酸、氨基酸、酰胺、有机酸、糖类、脂肪等前体物质。这些前体物质容易受到微生物的分解而降低,或者被氧化,同时产生有害的代谢产物。而微生物的生长受到温度的影响。因此,在低温贮藏条件下,更容易保留肉的鲜味成分。

    肉的色泽主要由肌红蛋白和血红蛋白决定,血红蛋白主要存在于血液中,而肌红蛋白主要存在于肌肉中,它的状态决定了肉的颜色。未切割的猪肉颜色为暗紫色,这正是因为肌红蛋白的作用。肉在切割开后,切面与空气中的氧气接触,被氧化成氧合肌红蛋白,呈现出鲜红的色泽,而当猪肉放置较长的时间后,被进一步氧化成高铁肌红蛋白,则呈现不良的褐色。可以看到,肉的颜色主要是由于氧化引起的。在低温下,氧分子的活化能力被大大消弱,从而保护了肉的色泽:16℃下肉的鲜红色保持不到2d;4℃下鲜红色可保持5d以上,而0℃下可保持肉10d以上不变色。     

    首先,让我们来了解下,猪在死亡后,肉体发生了怎样的变化。猪的饲料中,有两种糖原成分,肌糖原贮藏在肌肉中,肝糖原贮藏在肝脏中。糖原的分解能产生ATP,为猪的活动提供能量。当猪被宰杀后,氧气的供给停止了,这时肌肉出现无氧呼吸,肌糖原产生乳酸。活的猪,体内的pH值在7.0~7.2,而死后降低到5.4~5.6,正是乳酸的作用。当pH值降低是,猪体内同时发生了相应的变化,如,蛋白质会凝固,肌纤维收缩,肉的伸展性消失,肉体变为僵硬状态。其硬度是原来的10-40倍。此时的猪肉被称为夹气肉,不易烧烂,吃口既不香也不鲜,也不利于消化吸收,不宜食用。随着贮藏时间的继续延长,糖元继续分解,氨基酸、肽类等风味物质不断形成,肌肉纤维间的液体渗回肌浆,肉质变得有弹性、风味提高,完成肉的后熟过程,这时候的肉被认作为最宜食用的,肉的pH值重新回升。再接下来,蛋白质等进一步被分解,加上xx繁殖,使肉尸发粘、发绿,产生腐胺、尸胺、组胺、硫化氢、吲哚、硫醇、粪臭素等臭味物质,肉进入腐败变质阶段,此时由于大量酸性物质的产生,导致pH值又开始出现下降。

    当被问到为什么大家更多的选择热气肉,答案是:热气肉新鲜啊。事实上,热气肉真的是新鲜的猪肉吗?热气肉又是哪一阶段的肉呢?猪在宰杀后体温在38℃左右,热气肉的温度始终在30℃以上,从宰后到成熟经历约10小时,在此期间,由于持续高温的作用,腐败菌和病原菌大量生长,导致人们很多时候购买到的猪肉已经开始腐烂变质,这时的猪肉还没有达到成熟,因此我们吃到的猪肉并不新鲜。相反,持续高温不仅对热鲜肉的食用安全有一定影响,而且会导致肉营养成分的损失,风味和色泽的降低以及有害代谢产物生成。再来看冷鲜肉,冷鲜肉是指对屠宰后的猪肉胴体迅速进行冷却处理,并在后续的加工、流通和销售过程中始终保持-1~4℃范围内的生鲜肉。这时候的微生物生长非常缓慢,也就是说他的品质在低温的环境下经历了死后僵直和肉的成熟,风味物质和营养物质不断形成,可是微生物并没有大量生长。总的来说,冷鲜肉比热气肉更有营养、xxx。

    图3所展示的是一条典型的、完整的冷链。猪肉在宰杀后经过冷藏、加工、冷藏或冻藏、长途运输后,一部分进入配送中心,经过短途运输后被送入冷库,一部分直接被送至冷库,之后进入超市的陈列柜,{zh1}进行家庭的配送。

    在中国,全程冷链控制的猪肉已经在超市中有销售,但数量并不多,大部分的猪肉销售还xx独立于这些操作之外,直接从屠宰后就进入了菜场销售。

之前我们提到的温度对肉品安全、营养的影响,总结起来说,主要是指温度影响了微生物的生长,导致食品的安全性受到威胁,同时,温度影响了蛋白质、脂肪的分解速度,导致了食品的营养物质流失,同时降低了猪肉体内的很多生化反应速度,从而很好的保护了肉制品的营养。

 

    完整的冷链要求整条供应链温度保持一致。在中国,很多食品并非通过冷链运输,而仅仅是在超市中采用冷藏柜销售,很多人对这种现象不屑一顾,那么,当链断裂时,对食品的安全和营养又将带去怎样的影响呢?我们发现,当冷链断裂,温度升高时,微生物出现快速生长的现象,直接导致微生物总菌数的提高,即便之后继续采用冷链,由于微生物基数的提高,会使得微生物的总数很难降低。同样的,食品品质的变化也是不可逆的,颜色和风味等品质一旦发生变化,就不会再回到之前的状态。

我们来看以下的案例分析:

4.1 运输环节冷链断裂案例分析

    中国的低温运输很多的是采用保温车,而非冷藏车。以夏天的猪肉运输为例,冷鲜肉收货温度为4℃,保温车内温度与环境温度均处于38℃的环境下。该保温车一共配送50家门店 ,假设每次卸货时间为10分钟,共用时11个小时。每次卸货时,车门敞开,会有热气进入,当达到第50家门店时,冷鲜肉的温度高达10℃。

    冷链的断裂使得猪肉的温度从4℃上升到了10℃,温度的升高导致微生物生长速度翻倍,微生物大量生长,同时,TVB-N值(挥发性盐基氮)升高(新鲜度下降),肌苷酸含量降低(鲜味下降),肉色也开始变暗。

4.2 收货环节冷链断裂案例分析

    目前,很多生鲜供应商送货至零售超市门店,在装卸货时都没有采用无缝衔接,而是在露天环境温度下操作,门店会对生鲜食品进行测温、抽检、和检测车厢温度等收货检测环节,通常需要20~30分钟,这段时间生鲜食品就是暴露在露天的环境温度下进行的。同样,这段时间也会发生温度的波动,从而导致肉品质的变化。

4.3 冷冻肉反复冻融案例分析

    猪的肌肉组织由肌纤维构成,多条肌纤维平行排列组成肌纤维束,并由结缔组织的肌束膜包围,形成初级肌束、次级肌束,从而形成我们看到的肌肉形态。我们知道肉品中含有大量的水分,占到猪肉重量的70%,那这些水分在肉品中是怎样分布的呢?一部分水份与蛋白质紧密结合,它的冰点达到-40℃,在普通的冷冻条件下是不会结冰的。另一部分水份存在于肌肉细胞中,冰点在-1℃左右,第三部分水份游离在细胞间,被称为游离水,我们在烹饪肉品时,发现肉出现缩水现象,正是这部分水份的流失。当肉在冻结时,首先是游离水被冻结成冰,形成一定的冰晶结构,反复冻融过程会使得规则的冰洁结构变成不规则的形状,从而刺伤结缔组织细胞,使肌纤维失去保护。    

    我们将猪肉样品切成2 mm×5 mm的肉块,在电镜下进行观察,通过对横、纵切面的分析可以发现,发现新鲜猪肉的肌纤维组织结构是非常完整而规律的,而当经过一次冷冻-解冻后,肌纤维的组织结构已经受到了严重的损伤,导致肌纤维中的营养成分的流失、肉的保水性下降、嫩度下降,同时由于结缔组织膜对肌纤维保护作用的丧失,会导致脂肪氧化速率加快、色泽变差等。

总的来说,反复冷冻-解冻过程会对猪肉品质、营养带来极大的伤害。也许有人会问,那零度以下的波动,会对猪肉品质造成影响吗?黄鸿兵等人模拟了-22℃~-10℃的温度波动对肉品质的影响,相关研究结果如下图所示:

 

图1 肉样在经过不同冷冻温度波动处理后的冰晶形态分析

    通过测量冰晶的面积和直径发现,可以发现,温度波动越快,冰晶面积越大。冰晶的扩大,意味着对肌纤维的破坏作用变大,肌肉的营养成分损失的越多,肌肉的品质下降的越多。

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