冷却肉生产技术研究

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获奖名称：

科学技术进步奖

获奖区域：

湖南省

获奖等级：

三等奖

主要完成人：

马美湖; 高加月; 唐进明; 王进; 顾仁勇; 林亲录; 傅伟昌; 艾萍英; 何彬; 何厚云; 陈长龙

关键词：

技术;  研究;  技术研究;  生产;  冷却;  冷却肉;  生产技术; 

第一完成单位：

湖南农业大学

获奖时间：

2006

项目名称：

联系人：

马美湖

联系电话：

0731-4618053;4617207

电子邮件：

mmh00822@public.cs.hn.cn

邮编：

地址：

湖南省长沙市芙蓉区

合作完成单位：

单位电话：

0731-84618053;84617207

传真：

0731-84618098

网址：

推荐单位(专家)：

摘要：

为了给人们提供安全、优质的冷却肉这种新型的鲜肉消费形式，适应时代发展的趋势，课题组于1999年处向湖南省科技厅提出了冷却肉生产技术研究课题，得到了省科技管理部门的高度重视，当年就获得批准，并将此课题列为湖南省重点科技攻关项目。冷却肉的保鲜是涉及生产各环节的重大技术问题。自1999～2003年的五年研究中，以冷却肉保鲜和质量安全为突破点，开展了全方位的研究。 1、 延长冷却猪肉货架期纯天然复合性保鲜剂研究。搜集国内外鲜肉保鲜材料和自行设计天然物质，采用无机酸及其盐类、有机酸及其盐类以及氯化钠、葡萄糖、壳聚糖、二氧化氯、茶多酚、儿茶素、溶菌酶、Nisin、GNa液等20多种物质，进行40多种实验组合，经过初试、筛选实验、复配性实验、正交实验以及重复实验，开展筛选与配合、优化的研究，结合多种包装形式，研究出了以溶菌酶、Nisin、GNa液为主，配合山梨酸甲、有机酸等组成的三种分别适合于半真空保装（SVP）和托盘包装冷却肉的纯天然保鲜剂。这种大规模、多种天然物质优化组成的复合性纯天然冷却肉保鲜剂国内外罕见。 2、 提出了“减菌化工艺”理论，以此创建了国内外先进的冷却肉生产工艺。一般食品生产只注重严格控制条件和操作，避免产品或者原料遭到微生物的污染。但我们发现这还不能有效保证冷却肉的保鲜时间和质量问题。每步生产工艺不仅应避免微生物的污染，而且还尽量减少前面工艺已经污染的微生物，提出了“减菌化工艺”理论。根据“减菌化工艺”原理，确立了采用综合措施。具体结合保鲜效果研究，综合国内外多种生产工艺，科学应用栅栏技术原理，进行了7处重要创新，建立了明显提高冷却肉质量与品质，确保安全与保鲜效果的先进生产工艺，优点突出，生产效果超过了目前国际上先进的冷却肉生产工艺。改宰前90℃以上热水冲淋为温水冲淋：目前国内外采用90℃水冲淋，冲洗猪体，杀死体表细菌。但会造成体表的烫伤，影响外观质量，造成猪体热应激，影响肉的品质，导致分割后色泽变浅，影响保质期，造成汁液流失增多等。但采用40～50℃的温水，能达到同样的洗菌效果，不会出现上述问题。增加刺杀放血以后屠体的清水冲洗：这是现行工艺所没有的。由于胴体吊挂，容易洗掉残留的血液和污物以及胴体的清洁除菌，并确立了屠体清洗的压力、时间、方法等条件。增加了烫褪毛或剥皮后的净水冲洗：由于烫褪毛或剥皮的操作，增加了胴体的细菌污染。净水冲洗能够洗脱污染的细菌和尚未刮除的残毛以及污物。并确立；饿净水冲洗的几个条件。进行劈半后ClO_2消毒。该步极其关键，为重大革新。目前国内多利用乳酸、醋酸等有机酸对半胴体进行冲洗，达到冲洗消毒目的。但有机酸明显影响胴体肉的质量和味道，明显影响肉的色泽变化。采用ClO_2喷淋冲洗，消毒效果极好。确立了ClO_2浓度、常温、喷淋量、喷淋方式、喷头数、喷淋时间、孔径大小等参数。胴体第一种二段急速冷却模式为-18～-23℃，空气流速为1.5～3M/秒，2～4小时，表面温度迅速下降到0～2℃，并很快形成薄膜层，再用普通冷却间进行第二次冷却。第二次冷却的条件为0～2℃，8～10小时，一般空气流速，中心达到3～5℃时，即完成了胴体二段快速冷却，运到10～15℃的分割间进行分割剔骨。该模式急速冷却时间适中，冷却温度为常规冷库的温度，工厂不需建立特定的低温冷却间，只需进行适当的改造即可。生产成本相对较低。第二种模式为-28～-30℃，急速冷却1.5～2小时，胴体中心温度降到10～12℃时，再转入0～4℃冷却间保持6～8小时，待中心温度降到10℃以下时，运到10～15℃的分割间进行分割。该模式温度低，冷却时间短，能源消耗多，要特定冷却间，生产投入大。胴体二段急速冷却，使冷却肉的质量得到提高，表面干燥，外观良好，肉味佳。肉的表面形成薄膜，降低干耗40%～50%，汁液流失减少50%，生产效率提高等许多优点。浸渍或喷涂保鲜剂：直接浸渍或喷涂保鲜剂不仅具有抑菌的作用，而且洗菌、减菌效果。 3、 研究降低冷却猪肉初始菌数控制技术。应用“减菌化工艺”原理，进行了多工艺的研究，有效地减少了冷却肉包装前的初始菌数。因此，研究了冷却方式、冷却时间、冷却温度对初始菌数的影响，优选出最佳的生产工艺参数，使胴体得到快速有效的冷却，减少了宰后胴体表面微生物总数，研究了冷却肉生产流通过程中可能生产的危害，对危害进行分析和研究，找出了把危害降到较底水平的关键控制点。研究得出了冷却肉生产过程中初始菌数控制系统技术，提出了严格宰前检验、宰前温水冲淋、宰中胴体无菌水喷淋冲或ClO_2水喷淋、宰后胴体采用二级冷却、保鲜剂浸渍、净菌包装、严格控制关键控制点等综合措施。通过冷却肉保鲜效果测试比较，明显得出采用二段急速冷却工艺，冷却肉的初始菌数明显低于一次冷却法和热分割冷却肉。冷却肉包装前浸渍保鲜液的过程，具有明显的冲洗减菌作用；溶菌酶、Nisin等保鲜剂，具有很强的杀菌、溶菌、减菌作用。宰前猪体受到养殖、加工环境的污染，体表微生物较多，影响到加工后的胴体。通过宰前温水喷淋，可以洗脱大量的体表细菌。水的温度和冲淋时间是洗脱体表细菌的关键。但不能使用温度太高的热水，以免造成宰前应激，影响肉的品质。实验表明，以40～50℃的温水，连续冲淋20～30秒，水压2～3kg/cm^2，能够有效降低宰前生猪体表微生物数量。屠体在开膛、摘除内脏和后道修整等环节受到二次污染。采用控量ClO_2水喷淋，达到清洗体表、降低初始菌数的目的。实验得出，喷淋水压3～4kg/cm^2，能达到抑菌、灭菌的目的。ClO_2杀菌消毒剂是美国八十年代开发的新产品，可以灭杀一切微生物，包括细菌繁殖体、芽孢、真菌、分枝杆菌和肝炎病毒、各种传染病毒菌等。杀菌机理是ClO_2对细胞壁有较强的吸附穿透力，有效地氧化细胞内含琉基的酶，快速抑制微生物蛋白质的合成。ClO_2消毒能力很强，不会像氯气生成对人体有害的有机卤化物和三卤甲烷（致癌物质），能有效的破坏酚、硫化物、氰化物等有害物质。经过美国FDA和美国环境保护署(ERA)长期试验论证，确认是杀菌、消毒、除臭的理想药剂，WHO已确认是一种公认的最理想的高效强力广谱杀菌剂，广泛应用于饮用水、啤酒制造、食品加工、泳池水循环、器具洗涤、食品包装容器等众多领域的杀菌、消毒、防腐、保鲜、抗霉、破氰、破酚等。杀菌快速持久、安全无毒、无害、广谱高效、无二次污染、不受PH值影响，消毒后的食品可直接食用。 4、 攻克了冷却肉的护色技术。研究冷却肉的保鲜效果，首先重视色泽等感官指标，其次理化和微生物指标。因感官指标决定产品的商品价值。即使各项指标在标准之内，而色泽等感官指标恶化，不能作为商品出售。本研究采用保鲜剂中的Gna液、溶菌酶、抗坏血酸、速冻与冷却温度及SVP包装、托盘包装等多种综合措施，效果良好。研究证明Gna液能够有效地维持冷却肉色泽的稳定；配方中的Na^+、Cl^-对稳定肉的黏度、汁液渗出、弹性等许多方面都具有效果。溶菌酶对肉色稳定有一定的效果。抗坏血酸使肉中的肌红蛋白（Mb）和血红蛋白(Hb)避免氧化，保持肉色的稳定。宰前胴体急速冷却，有效地快速降低了胴体肉的温度，延缓肉中的酶促反应，抑制微生物的活动，有效地延长了肉色稳定或持久。包装是影响肉色的重要方面。真空包装使冷却肉保鲜30天以上，但使颜色发暗和肉汁大量流出。创建的SVP（半真空包装）形式，有效延长冷却肉的保质期，有利于肉色的保持，还能进行大块冷却肉的包装及其肉色的保持。因此，本研究课题通过采用纯天然保鲜剂，实行急速降温与冷却工艺，结合SVP或托盘包装形式，找到了冷却肉保鲜、护色、工艺、包装最佳组合和配比。研究结果，SVP形式包装冷却肉26～30天，托盘包装16～20天，肉色稳定，商品价值良好。 5、 有效地控制了冷却肉保鲜过程中汁液的流失。控制汁液流失是冷却肉保鲜研究的重要内容。实验发现同真空状态、保鲜液种类、浸渍方法、沥水时间、沥水设备等都有很大关系。通过采用减少宰前应激反应、急速冷却工艺、预冷温度、合适的包装形式、喷浸保鲜剂、沥水时间、装箱方式等综合措施，取得比较明显的效果，将冷却肉汁液流失率3～7%降低到1～2%左右（SVP）包装，托盘包装冷却肉的汁液流出在18天以后才出现，效果明显。保鲜试验表明，宰前导致应激，冷却肉的品质下降，肉色变浅，组织结构松散，保鲜期间汁液流失较多。减少宰前应激反应，如惊恐、骚扰、高温度的热水喷淋等，有利于减少肉汁的流失。冷却肉保鲜时汁液流失，同保藏中肉的持水性关系密切。保鲜实验发现，冷却肉生产中的预冷工艺与保鲜效果的比较，急速冷却工艺缩短了冷却时间，尽可能快地降低了肉中的水分活度，缩小了肉中细胞之中的间隙，在一定程度上控制了肉汁的流失。包装形式同汁液的流失高度相关。半真空包装形式（SVP）减少了肉汁的流失，又适合大块状冷却肉的包装。通过试验，纯天然冷却肉保鲜剂的喷浸，有效地阻止了肉汁的流出。保鲜剂喷浸以后，经沥水干燥，形成一层无形膜，其次是保鲜剂的大分子物质，在肉的表面阻止肉汁的流失，保鲜剂中的Gna液能增强冷却肉的保水性，阻止汁液流出。保鲜试验发现，冷藏温度的高低，明显影响冷却肉的肉汁流出。经保鲜比较，0～7℃，肉的变化加快，汁液流失增多，而温度稳定在0～4℃，在生产、贮藏、流通过程中，能保持较低的汁液流失率。托盘包装时，保鲜液浓度配比、浸渍时间为3～5秒，沥水时间为5分钟，pH值为4.5～5.8，汁液渗出量最少。 6、 创建出了冷却肉的SVP包装新方法。国内外冷却肉生产中，包装技术和包装材料的研究一直是一个重要内容。充气气调和改善气氛包装设备投资巨大，不便于冷却肉的运输与贮藏，本研究主要选用国内易得的材料。根据冷却肉生产工艺参数、包装形式、控制汁液流失、保持肉色等综合因素，创造了半真空（SVP）包装形式，既有利于延长保鲜时间，又能保持肉色，还能明显减少汁液的流出，投资省，简单易行，既适合于分割小块冷却肉，又适合分割大块冷却肉的包装。SVP包装（适度真空包装），由于抽出了部分含氧的空气，又不经过热收缩过程，同收缩贴膜包装相比也具有明显的优点。 7、 冷却肉嫩化保鲜综合技术取得突破性进展。经过系统研究，得出以溶菌酶、NiSin、Gna液等纯天然保鲜材料为主的保鲜剂，经过多次的复配性和正交设计实验，研究不同材料的配合和配比与优化，采用科学合理工艺流程，结合有效的包装形式，取得突破性进展。设计40多个试验组，经7项感观指标（色泽、粘度、弹性、气味、汁液渗出量、系水力、煮沸后肉汤状况等）、5项理化指标（挥发性盐基氮（TVB-N）、酸价、pH值、挥发性脂肪酸、H_2S试验等）、3项微生物指标（细菌总数、大肠菌群、致病菌）等大量指标的测试，半真空包装（SVP）保鲜期达到26～30天，托盘包装保鲜达到16～21天，有效地延长了肉品的保鲜时间，肉色稳定，商品状态很好。经过法定部门检测，各项指标均符合国家指标。经过多级实验证明，半真空包装（SVP）Gna-Nisin-lysozyme保鲜液的配制为NaCl 180g、葡萄糖45g、Nisin 0.5g、溶菌酶0.5g，蒸馏水1000ml，用柠檬酸调pH值为4.5，保鲜期为26～30天。经L9（34）正交试验，半真空包装（SVP）较优的保鲜剂配方为A3B2C3D2，即Nisin浓度为2.5‰，溶菌酶浓度为2.5‰，三梨酸钾浓度为2‰，用乳酸调pH值至4.5，有效保鲜时间达到30天左右。托盘L9（34）正交保鲜试验得出，溶菌酶和Gna的配合使用在托盘包装条件下，要好于Nisin、Gna的配合使用效果，在有氧气的状况下，Gna液能发挥较好的效果。在托盘包装条件下，Nisin、溶菌酶、Gna的共同使用，对抑制细菌的生长繁殖有重要的作用。溶菌酶、Nisin、Gna液用于托盘包装冷却肉保鲜适合组成为A3B2C2D2，即Gna液采用100%，Nisin2500ppm，溶菌酶2500ppm，用乳酸调pH值至4.5，可以保鲜21～24天。 8、 溶菌酶提取技术的研究。为解决溶菌酶从国外进口的状况，减少应用成本，对鸡蛋溶菌酶提取进行了研究。主要研究提取工艺、影响提取过程中酶活性的因素、影响提取过程中酶纯度的因素、影响提取过程中酶产量的因素究，对比研究了亲和柱层析和有机溶剂抽提等几种方法的优劣以及对溶菌酶的溶菌能力进行了对比实验研究。得出比较好的溶菌酶提取工艺条件与技术是将卵清以缓冲液稀释到一定程度后通过树脂柱，以氯化钠等溶液洗脱和脱盐后再经低温真空干燥等手段提取的溶菌酶，产量、纯度、活力高，达到进口溶菌酶的质量水平，生产成本低，可实现规模生产，形成新的产业。 9、 研究建立了冷却肉生产中HACCP质量控制体系。HACCP正成为食品企业重要的质量控制体系。在冷却肉生产刚刚起步。本课题在工厂日宰100头以上大批量生产情况下，根据HACCP的基本原则和制定步骤，进行冷却肉生产过程中的危害分析和微生物污染状况测定，尤其对屠宰线主要设备设施污染、操作工人手带菌、胴体污染、分割、剔骨和包装过程中污染等测定，摸清了机械、人员、空气、冲洗水、水池等在生产过程中带菌及对肉质的污染情况，确定了生产与流通过程中关键控制点（CCP），制定了控制措施及纠偏方法。为制定HACCP管理系统，指导冷却肉的生产实践，提供了有价值的材料。 10、建立了猪冷却肉屠宰中ISO9000 质量保证体系。ISO900共有20个要素，仅过程控制涉及的主要活动有过程策划、过程实施、过程监控、过程评审、过程改进、作业程序和实施环境控制、设备控制、技能控制等。在生猪购进、电击晕、刺杀放血、烫毛褪毛、剥皮、开膛去内脏、劈半、胴体修整、冷却入库、分割与修整工艺、冷却（冻结）以及宰前检验规程活猪收购标准、包装物验证规程、宰后检验规程等制定了详细的作业指导书，制定了每步的操作方法、极限值和每步的纠偏措施，确保生猪在屠宰、分割的质量，有利冷却肉生产。 11、研究制定了国内第一部冷却肉生产操作技术规程。从生猪的检验、屠宰、刺杀放血、烫褪毛（剥皮）、去内脏、胴体整理、急冻、分割剔骨、保鲜处理、包装、冷却、运输、销售等各个环节的操作规程与要求，对冷却肉生产的全过程中的各个环节，制定了集体的技术规程，作为冷却肉生产制定产品标准、提高生产质量、培训操作工人、规范操作过程、建立质量控制体系极有参考价值的依据，为我国开展冷却肉的生产提供了重要的参考材料。 12、制定了国内第一部安全优质冷却猪肉质量标准。经大量的调查研究，查阅国内外大量文献，尤其是国外的相关标准，结合我国实际情况，就冷却猪肉的感官指标、理化指标、微生物指标、多种兽药残留量以及各种质量指标检验与规则、包装贮运等制定了相应的规定与方法，为我国制定冷却肉标准作了有益探讨，提供了参考材料。 13、首次制定了国内第一部安全优质冷却猪肉原料肉生产技术规程。对养殖厂址选择、防疫要求、设备设施、消毒规定、品种质量、兽药使用与停药、饲料添加剂等，提出了明确的要求。内容全面丰富、指标合理、项目科学，为我国制定相关的规程提供了材料。 14、建立了安全无公害冷却肉原料基地和批量生产工厂。项目实施初期，投入1000万元以上资金，新增和利用原有土地70多亩，建造20000多平方米集约化猪舍，引进了国际上优良的杜洛克、长白、大约克等瘦肉型良种种猪1100多头，形成了年出栏20000多头育肥猪的建设规模。每月3次接受湖南省商品进出口检验检疫局对瘦肉精、农残、重金属的检验，为优质冷却肉的生产提供了优质的原料保证。项目初期参与单位收购了湘西吉首一肉联厂，作为项目的研究和试生产基地。项目主要承担单位2001年就进行国内外冷却肉市场的调查，成立集团下属的肉类科学研究所，2003年开展产品的试销，已签订引资一亿元协议，并签订销售协议，进行生产车间设计改造，开展大批量生产。 15、对冷却猪肉保鲜期间的生物学品质变化和保鲜材料的特性获得多项理论发现保鲜材料的特性的发现：Nisin抑制细菌的生长繁殖确有效果，但只有18～21天的时间，如同其它成分配合使用，效果更好。Nisin对大肠杆菌、脂肪酸败的抑制作用明显。尤其在贮藏的后期对抑制脂肪的酸败发挥重要作用。溶菌酶减缓细菌总数的增殖优于Nisin，且感观指标、挥发性盐基氮的变化也要慢于Nisin。Gna液维持冷却肉感官指标的稳定具有较好的效果，抑菌效果一般。有机酸的低pH值本身就有抑菌效果，并降低了保鲜剂的pH值，充分发挥了保鲜剂的抑菌作用。实验得出，有机酸抑制大肠菌的增殖有明显的效果。但易使感官指标上较早出现腐败症状，恶化肉色和出现异味，提高酸价。有机酸中含硫，易分解产生SO_2，致使很快出现H_2S试验阳性。感官和物理品质的变化发现：真空包装时感观指标的变化要快于理化和微生物指标的变化，主要是受真空隔氧的影响。冷却肉保鲜时食用和商品价值，重要性依次是感观、理化、微生物指标。感官指标不仅变化时间早于理化和微生物指标，而且是重要的商品特性。同时试验发现了，冷却肉冷藏贮存期间蒸煮损失、系水力、pH值、气味、汁液渗出量以及有关参数的变化规律。 推广应用前景与措施 一、推广应用前景 早在二十世纪中叶，国外一些发达国家就已开始研究与推广冷却肉。时至今日，这些国家不仅拥有了科学的加工工艺和流通技术，而且具有完善有效的质量控制体系，在他们的超级市场里展售的基本上是冷却肉。而我国居民仍旧习惯于购买凌晨宰杀、清早上市、还保持着一定温度的“热鲜肉”。同时，市场上还存在着很大比率的冷冻肉。随着我国经济的发展，人民的生活水平与方式也逐步得到提高，新鲜畜禽肉类多以直接销售和冷冻保存后销售的传统方式，既不能防蚊蝇、风沙，又影响肉“鲜”的质量，大大缩短食用时间和货架期，同时也不卫生、不经济，容易造成严重的污染，这同我国快速发展的城市现代化商业很不适应，亦迫切需要一种适合我国国情的廉价、有效、安全、方便的鲜肉保鲜保存新方法，既适应我国的肉类工业市场的发展需要，又满足人民食用鲜肉的市场消费需求，同时为肉类超市销售提供一种全新的保鲜保质和产品新的销售包装形式。因此，本课题研究的冷却肉生产技术全套内容，包括延长冷却猪肉货架期的纯天然保鲜剂、提出的“减菌化工艺”理论，创立的安全、优质冷却肉生产工艺、冷却肉初始菌数控制技术、护色技术、控制冷却肉汁液流失技术以及创建出的冷却肉的SVP包装新方法、嫩化保鲜综合技术都将得到广泛的应用。研究建立的冷却肉生产中HACCP质量控制体系、猪冷却肉屠宰中ISO9000 质量保证体系、冷却肉生产操作技术规程、安全优质冷却猪肉质量标准和优质冷却猪肉原料肉生产技术规程也有广泛的借鉴价值。 二、推广应用措施 由于我国政府和消费者已经十分注重肉食品的安全性，国内长期适应热鲜肉销售的农贸市场也开始逐步向超市发展，热鲜肉的销售在逐步萎缩，冷却肉这种新的消费形式在快速的发展。因此，本课题所研究出的这些技术必将被明智的生产企业所采用。如果加大冷却肉的规范性生产力度，更进一步注重冷却肉的质量，该成果推广应用的速度将会更加快速。