综述：关于牛肉热剔骨的综述：质量影响与发展中地区的传统实践

《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：A Review on Hot Boning of Beef: Quality Implications and Traditional Practices in Developing Regions

　　

本综述旨在探索与热剔骨（HB）相关的演变、科学基础和技术进步及其对牛肉品质、安全性和其他相关领域的影响。HB作为一种传统且古老的屠宰方法，因其后勤和财务优势（如降低能耗、简化加工过程和减少冷却成本）而日益受到关注。与传统冷剔骨相比，僵直前肌肉剥离常损害嫩度、颜色稳定性和持水力。研究人员研究了多种采后技术以应对这些问题，包括电刺激（ES）、湿式和干式成熟、化学和酶干预、脉冲电场（PEF）、高压加工（HPP）以及机械嫩化。其中，电刺激和改进的冷却策略在资源有限环境中最具可行性，而HPP和PEF等高成本技术仍受经济条件限制。此外，僵直前加工伴随的高温会引发微生物安全性问题，尤其在基础设施不足的地区。本综述强调了HB的功能优势与质量局限性之间的权衡，并突出了整合成本效益技术以增强其适用性的重要性。总体而言，结合适当干预措施的HB系统为平衡加工效率、肉品质和食品安全提供了可行策略，适用于发展中及工业化肉类行业。

1. 引言
牛肉胴体高效加工对确保肉品质、经济可行性和消费者满意度至关重要。热剔骨（HB）或僵直前加工是在冷却和尸僵发生前从胴体上剥离肌肉的过程，最初旨在降低牛肉加工中的能耗和运营成本。HB允许将胴体视为一组独立肌肉和切块，在屠宰后短时间内于僵直前状态剥离肌肉。新西兰是全球最早使用HB的国家；2006年约20%的牛肉产品通过热加工处理。在孟加拉国、巴基斯坦和埃塞俄比亚，肉类屠宰后未经冷却即以“热肉”形式销售，这反映了传统习俗而非商业化HB。HB的主要优势是使冷却和贮藏过程中的失重与汁液流失最小化，因为较高pH使肌肉蛋白更有效持水。僵直前肉因其加工特性、更高产量和更好脂肪乳化能力而更具优势，适用于生产肠类、肉饼、重组牛排等绞碎产品。然而，HB也存在嫩度降低（因肌节缩短）、形状损失和修整浪费等缺点。电刺激（ES）、冷却方式和功能添加剂等干预手段被研究用于减少冷收缩和硬度。HB肉表面可能受污染并在冷却过程中促进微生物生长。微生物检测表明，在1-14天冷藏期内，总活菌计数通常在3-6 log₁₀ CFU/cm²（或g），远低于腐败阈值。本综述探讨了HB牛肉研究中改善结果的要素和干预措施，重点关注其对嫩度及其他品质属性的影响，并涵盖生化与功能特性、与冷却及ES等技术的协同作用、在加工与增值产品中的应用，以及微生物问题。通过评估关键优势、局限性和技术干预，强调了重要的质量权衡，并识别出优化肉品质、安全性和加工效率的经济有效策略。

2. 热剔骨的历史背景与功能演变：从传统到现代创新
早期人类从植物性饮食转向肉类消费推动了对胴体加工的需求，肉类直接在猎杀点沿自然关节剥离，形成HB实践的基础。随着动物驯化和定居社会出现，即时剔骨和烟熏等保藏方法被用于维持肉品质。在古代和中世纪，即时剔骨在祭祀屠宰和行会体系中常见，随后应用盐渍、腌制、发酵等传统保藏技术。早期冷存方法（如冰库）减少腐败，但也揭示即时剔骨可能导致肉硬度增加，促使加工转向整胴体贮存后处理。19世纪末机械制冷的引入革新了肉类加工，冷藏贮存与运输逐渐取代传统HB，向冷剔骨（CB）体系转变。监管框架进一步强化了冷藏处理以控制微生物。死后肌肉生物学的科学进展将尸僵确立为影响嫩度的关键因素，控制冷却允许正常僵直发展和酶促蛋白水解，改善嫩度、风味和多汁性。20世纪中后期，消费者对嫩度与品质的需求进一步巩固了冷剔骨系统。然而，20世纪60年代起，对HB的经济与加工优势重新引发科学兴趣。1970年代ES的发展显著缓解了冷收缩问题，增强了HB在商业系统中的可行性。近期技术进步，如气调包装（MAP）、快速冷却和改进微生物监测，进一步提升了HB肉的安全性和品质，使其重新获得关注。

3. 理解热剔骨：类型与温度范围
HB是在屠宰后数小时内、尸僵发生前从胴体上去除骨骼和脂肪的过程，无需昂贵的冷藏设施。它既被自给农户和小规模养殖户使用（因缺乏屠宰与保藏能力），也被商业加工商采用（因更高产量、更低能耗和更快周转）。不同国家已认识到HB的优势：减少冷却失重至少1.5%，降低真空包装切块的汁液流失0.1%-0.6%，并节约冷库空间、能源、搬运和运输成本。然而，HB面临物流和加工时机协调的挑战，并对肌肉品质产生不利影响，如降低嫩度。根据剔骨时的温度和时间条件，HB技术可分为传统型和现代型。现代HB进一步基于死后时机和肌肉温度分为两类，具体类型呈现于图示。

4. 热剔骨与消费者偏好的肉品质性状
消费者对肉品质的感知在连接畜牧生产与市场接受度中起关键作用。牛肉品质通常在购买和消费两个阶段评估：鲜亮的红色影响购买决策，而嫩度是决定整体满意度的关键因素。
4.1 颜色
鲜肉颜色是影响消费者购买决策的重要属性，主要受肌红蛋白氧化和氧合影响。四种主要肌红蛋白形式包括脱氧肌红蛋白（DMb，紫红色）、氧合肌红蛋白（OMb，亮红色）、碳氧肌红蛋白（COMb，樱桃红色）和正铁肌红蛋白（MMb，褐色）。HB牛肉因较高pH而增强持水性和功能特性，但颜色稳定性更复杂。较高pH可延迟MMb形成并暂时支持红色外观，但僵直前肌肉的较高代谢活动导致氧气消耗增加和颜色稳定性降低。相比之下，冷剔骨（CB）肉在冷却和代谢稳定后可能呈现更一致的颜色稳定性。这是HB系统在改善功能特性与维持视觉货架期之间的权衡。
4.2 嫩度
嫩度是影响消费者食用满意度的关键品质参数。HB肉在僵直前剥离时ATP水平仍高、肌肉温度高，导致过早收缩和不足的蛋白水解活性，易产生硬度。为克服这些限制，需加速僵直或增强死后蛋白水解。ES、化学增强、PEF、HPP、机械嫩化和死后成熟等干预措施已被广泛研究，其效果高度依赖于肌肉类型、加工条件及其与僵直前肌肉生理的相互作用。研究汇总表显示了旨在改善牛肉肌肉嫩度的各项研究结果。
4.2.1 电刺激（ES）
ES是增强HB牛肉嫩度研究最深入的技术之一。它通过加速死后糖酵解诱导快速僵直并降低ATP水平。在HB系统中，缺失骨骼约束的肌肉极易发生冷收缩，ES加速pH下降对控制过度收缩和保持嫩度至关重要。从高压电刺激（HVES）到中压电刺激（MVES）或恒流电刺激（CCES）的进步表明，激活μ-钙蛋白酶和m-钙蛋白酶等内源性蛋白酶可降解肌原纤维和细胞骨架蛋白，使肉更嫩。CCES在长胸最长肌（LTL）等糖酵解肌肉中有效促进僵直并增加钙蛋白酶活性，使HB LTL嫩度与CB肉相当。半膜肌（SM）对ES反应强烈，而腰大肌（PM）因固有长肌节和低收缩倾向，ES提供的嫩化利益有限。ES也影响颜色和风味，通过快速pH下降和纤维结构破坏改善颜色稳定性，并增强风味前体释放。
4.2.2 化学增强
化学嫩化是减少HB牛肉硬度的有效方法。氯化钙（CaCl₂）通过激活钙蛋白酶介导的蛋白水解显著降低剪切力。乳酸与CaCl₂组合可进一步降解肌原纤维蛋白。三聚磷酸钠（STP）通过抑制糖酵解、维持早期死后pH，改善HB腰最长肌和半膜肌的嫩度。有机酸处理通过酸致结缔组织破坏和肌原纤维蛋白膨胀，改善嫩度和持水性。
4.2.3 高压加工（HPP）与脉冲电场（PEF）
HPP和PEF作为非热物理技术，可在屠宰后立即应用，快速改变肌肉结构或增强酶可及性。HPP在175 MPa下对HB牛肉长胸最长肌处理1天后剪切力降低60%，相当于传统成熟28天的嫩度。压力通过破坏肌浆网膜提高胞质钙离子浓度，加速死后糖酵解，并激活钙蛋白酶和组织蛋白酶。PEF通过电穿孔释放钙离子激活钙蛋白酶，促进死后蛋白水解。但PEF对HB肌肉的响应高度肌肉依赖：在半膜肌中可降低21.6%剪切力，而在腰最长肌中可能增加剪切力。整体而言，PEF的效果取决于场强、频率、肌肉类型和僵直状态。
4.2.4 机械嫩化与滚揉
刀片嫩化、敲打、滚揉和水动力冲击波（HSW）等机械嫩化技术通过物理切断肌纤维和结缔组织降低结构阻力。刀片嫩化仅在结合湿式成熟时有效。滚揉程序可显著降低半腱肌的硬度。HSW在低于200 MPa压力下增强僵直前嫩度，约175 MPa可达到类似28天成熟的嫩度。
4.2.5 死后成熟
成熟是嫩化CB和HB牛肉的公认方法。短期湿式成熟（6-10天）可显著降低长胸肌的剪切力。在HB系统中，维持最佳贮藏温度（0-2°C）并限制早期快速冷却引起的冷收缩至关重要。干式成熟对嫩度提升有限，但可减少不良风味。长期成熟可能增加氧化不稳定性；湿式成熟为HB牛肉提供最可靠的嫩度提升。

5. 冷却类型对胴体与热剔骨牛肉的影响
冷却作业占屠宰场总能耗的34%。HB通过去除骨骼及不可食部分减少冷却体积，降低能耗和冷却时间。然而，HB肉初始温度高（>20°C），利于病原菌生长。快速冷却需将肉温降至7°C以下，但可能引起冷收缩致嫩度下降。不同冷却制度用于防止肌肉收缩并保持品质。急冻冷却（blast chilling）在-10°C至-3°C下快速降低深部肌温，增强微生物安全，但需严格控制以免冷收缩。慢速冷却在早期死后维持较高温度，允许尸僵正常发展，防止冷收缩。表面冷冻空气冷却在肌肉表面形成薄冰层，减少水分损失并保持形状。延迟冷却将胴体在10-16°C下保持3-7小时后再转移至常规冷却，有助于防止冷收缩。快速冷却采用两阶段方法，先-8°C冷却后温度平衡，可减少胴体失重、提高微生物安全性和生产效率。极速冷却（-30°C至-20°C）形成细小均一冰晶，减缓死后糖酵解，降低冷收缩风险，但解冻后可能增加汁液流失。空气冷却（0-4°C）对氧化稳定性和感官特性无负面影响。浸没冷却通过冷水或盐水快速降低核心温度至7°C，改善嫩度和减少表面脱水。冷却方法的选择取决于肌肉位置、可用技术和生产能力。

6. 电刺激与热剔骨
本节将ES作为过程级干预手段应用于僵直前胴体，以应对HB相关的生化与结构问题。HB在屠宰后约1小时、冷却前移除切割肉块，此时肌肉易发生肌节缩短致肉硬。ES通过加速死后糖酵解，使pH在数小时内降至6.0以下，允许早期冷却而不引起严重收缩。ES还通过增强酶活性、钙离子释放和物理纤维破坏促进嫩化。高压电刺激（HVES）广泛应用于牛肉胴体，但安全问题和运营成本催生了低压ES（LVES）、中压ES（MVES）和恒流ES（CCES）等新技术。CCES可自动适应各胴体，改善颜色、嫩度和风味轮廓。总体而言，HB与ES及磷酸盐注射等增强技术结合，可在不牺牲可接受性的前提下实现更有效的肉类加工。

7. 热剔骨肉微生物学
微生物生长和化学反应是影响肉货架期的主要因素。HB肉初始温度高（20-35°C）为嗜温腐败菌和病原菌提供有利环境，且高水分活度（a_w）和增大表面积进一步增加污染风险。抗菌素耐药菌株（如沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌和产志贺毒素大肠杆菌）的全球兴起强化了对允许病原菌增殖的加工条件的监管。预测微生物学的进展提供了定量风险评估框架，通过整合温度、a_w和pH的联合效应，提高病原菌行为预测准确性。栅栏技术概念通过组合多种抑制因子（如降低a_w、MAP、有机酸喷洒和快速冷却）管理HB微生物风险。研究表明，乳酸或热水去污染处理结合快速冷却可显著降低初始菌载量并延长真空包装HB产品的货架期。微生物学表征显示，HB牛肉的总需氧菌计数通常在2.0-3.5 log₁₀ CFU/cm²范围内，不同研究因采样和计数方法存在变异。

8. 热剔骨牛肉在产品开发中的应用
HB肉在僵直前的生化状态使其具有优越的持水性和蛋白溶解性，比僵直后冷剔骨肉产生更高加工产量。僵直前肉具有增强的乳化能力和盐溶性蛋白（肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白）的可提取性。氯化钠可部分提取肌原纤维蛋白，引起肌原纤维肿胀，HB肉通常导致更高加工产量。控制肌肉收缩性和pH对加工商在经济和产品质量方面均有益。HB肉广泛应用于香肠、牛肉饼、重组牛肉和预烤烤肉等增值产品，具有更高pH、WHC、乳化能力和感官可接受性。然而，也存在脂质氧化、颜色变浅和需要精确盐水配方的限制。现代方法如HPP可增强嫩度和货架期，而冷冻保护剂或卡拉胶可改善低脂产品质地。

9. 发展中国家的传统实践与随之而来的肉品质
发展中国家的牛肉加工系统与工业化地区存在显著差异。在南亚和东南亚，加工以传统和松散监管为主。孟加拉国屠宰常在简陋环境中进行，缺乏冷却设施和兽医监督，微生物污染严重。巴基斯坦国内消费肉通过松散渠道加工，无冷藏。撒哈拉以南非洲国家（埃塞俄比亚、肯尼亚、尼日利亚、坦桑尼亚等）普遍存在卫生差、缺乏冷却设施和高微生物载量问题。拉丁美洲市场多元化，零售牛肉中大肠菌群、大肠杆菌、沙门氏菌和李斯特菌常超标，超市和传统肉铺均存在污染。中东地区（伊朗、摩洛哥）存在工人知识差距和卫生控制不足。传统加工条件直接影响嫩度、持水性、颜色稳定性和货架期：缺乏控制冷却导致僵直发展不当，高微生物负荷带来公共健康风险。消费者购买决策主要基于视觉属性（颜色和新鲜度）和对肉铺的信任，而非客观品质指标。针对性干预措施（卫生培训、改进屠宰场基础设施和实施GHP）已显示出显著改善潜力。弥合传统与现代加工系统之间的差距对改善肉品质和食品安全至关重要。

10. 结论
HB是当今牛肉行业一种有前景但复杂的策略，尽管具有能效、加工速度和胴体利用率等公认优势，但相较于冷剔骨存在嫩度、颜色稳定性和微生物安全性方面的固有挑战。然而，ES、成熟方法、化学和机械干预以及非热技术（HPP和PEF）的发展提供了可行解决方案。采用这些创新需要评估基础设施、成本和文化实践，尤其在传统屠宰普遍的发展中国家。HB成功应用依赖于将这些干预措施整合到可持续和可扩展系统中，并辅以严格卫生标准和消费者驱动的质量保证。鉴于其在全球多种肉类行业中日益增长的重要性，HB应作为可持续和高效牛肉加工未来讨论中必须考虑的方法。