畜禽屠宰后体温一般在40 ℃，为了延长保质期、保持肉品的质地和风味，胴体的宰后降温处理尤为重要。传统的肉牛屠宰企业中，肉牛屠宰后胴体吊挂在生产线，随后进入冷却排酸间（0～4 ℃）降温并进行成熟，成熟过程中肌原纤维蛋白降解，嫩度随之得到一定的改善。然而这种冷却方式存在能耗高、干耗严重、微生物超标的问题，使肉类行业面临严重的经济和质量安全隐患。针对此问题，早在十几年前，基于肌肉在宰后5 h内冷却至0～-1 ℃的原理，肉类行业提出了超快速冷却（UFC）（-20～-30 ℃）的降温方法。UFC可以使肌肉在较短时间内达到目标温度，缩短停留在冷却间的时间，使产品快速运输到消费者手中，并且可以延长牛肉的货架期，最终创造更好的经济效益。综合考虑到经济因素，UFC比传统的低温冷却更有优势。
目前可以确定，胴体经UFC处理后其表面会形成一层浆结面，显著降低冷却干耗，但对肉品质的影响仍存在争议。研究表明，僵直前UFC处理在嫩度改善方面表现出很大的嫩化潜力。与UFC相比，超快速冷浆（UFF）处理在极短时间内将温度降至更低的水平，既保留了僵直前快速降温从而降低冷却干耗的优点，同时也可能有效避免冷收缩而引起的牛肉增韧。并且较低的冷浆中心温度会形成冰晶，从而对肌纤维造成更大的破坏，这对改善肉的嫩度有积极的作用。
山东农业大学食品科学与工程学院的王会振、李继强、张一敏*等拟探究牛肉在僵直前经UFF处理（-30 ℃条件下将中心温度降至-10 ℃，然后在（0±2）℃下保存至宰后24 h）对牛肉嫩度的影响，旨在为UFF技术在牛肉生产中的应用提供新的理论依据，推动肉类加工行业的科技进步和产品升级。
1 冷却方式对宰后早期牛肉中心温度的影响
由图1可知，冷却方式对牛背最长肌的中心温度下降有显著影响（
P＜0.05）。UFF和UFC在宰后4 h内分别达到了所设定的目标中心温度，符合预期。并且UFC在宰后5 h内中心温度降至0 ℃以下，这个结果符合UFC的定义。与UFF和UFC相比，CC组样品温度下降较慢，在宰后6 h，样品冷却到12 ℃左右。到达目标温度以后，在（0±2）℃的环境中，UFF组样品温度逐渐升高，但到宰后24 h UFF组样品的中心温度仍在牛肉冰点（-1.6 ℃左右）以下。
2 冷却方式对宰后早期牛肉pH值的影响
如表1所示，宰后早期牛肉的pH值受到冷却方式及宰后时间的交互作用影响显著（
P＜0.05）。动物屠宰后，由于氧气供应停止，肌肉组织转向无氧糖酵解成为主要的能量来源。这一过程中产生的乳酸和氢离子 （H ＋ ） 在肉内逐渐累积，最终导致pH值下降。宰后0.5 h，3 个组（UFF、UFC、CC）两两之间pH值差异不显著（
P＞0.05），然而，随着宰后时间的延长，不同处理组之间的pH值差异逐渐变得显著（
P＜0.05）。pH值下降的速率与宰后糖酵解的速率密切相关。UFF处理显著减缓了宰后肌肉pH值的下降速率。这可能是因为快速冷浆形成的低温环境抑制了与糖酵解相关的酶活性，从而减慢了乳酸和其他代谢产物的生成速率，进而影响了pH值的变化。Sikes、Vieira等的研究中也发现低温显著减缓了宰后肌肉pH值下降的速率。在宰后48 h，各处理组之间的差异基本消失，这表明尽管UFF处理减缓了牛肉宰后早期pH值的下降速率，但不影响其极限pH值。
3 冷却方式对贮藏期牛肉剪切力的影响
牛肉嫩度常以剪切力衡量，嫩度作为消费者评价牛肉食用品质的重要指标，直接影响消费者的消费意愿。如图2所示，牛肉的剪切力受冷却方式和成熟时间的交互作用影响显著（
P＜0.05）。不同冷却方式处理后的牛肉初始剪切力存在显著差异。其中，UFF组表现出最佳的初始嫩度，而UFC组的样品剪切力也显著低于CC组（
P＜0.05），显示出较好的嫩度。随着贮藏时间的延长，在贮藏14 d时，各处理组样品的嫩度均得到显著改善，特别是UFF肌肉嫩度表现最佳。肌肉产生“冷收缩”的典型特征在成熟期间其嫩度不会得到有效改善，而本实验中各组样品的嫩度在成熟期间均得到了很好的改善。因此从剪切力的角度来看，UFF处理并未导致“冷收缩”的发生进而未使牛肉变韧。相反，UFF处理不仅有效提升了牛肉的初始嫩度，而且在成熟期间也展现出了良好的嫩化潜力。
4 冷却方式对贮藏期牛肉汁液损失率的影响
如表2、3所示，贮藏损失率分别受冷却方式和贮藏时间这两个主效应影响显著（
P＜0.05），蒸煮损失率仅受冷却方式主效应影响显著。随着贮藏时间的延长，各组的贮藏损失率均逐渐增加，CC组贮藏损失率显著低于UFC和UFF（
P＜0.05）。Neto等同样发现在贮藏期间（14 d），经UFC处理后的牛肉贮藏损失率较CC组有所增加。可能是由于冷却温度过低导致蛋白质发生变性，使其与水结合能力下降，从而在贮藏过程中具有较高的汁液损失。此外经UFF处理后，牛肉肌纤维结构被破坏，从而导致肌纤维与结缔组织之间的空间也被破坏，造成水分更容易流失。
蒸煮损失是指在烹饪过程中由于水分和可溶性物质从肉中流失而导致的质量降低，它与肉的持水能力和烹饪方法密切相关。UFF组的蒸煮损失率显著低于CC和UFC组（
P＜0.05）。Sikes等的研究也发现UFC处理可降低牛肉的蒸煮损失（
P＜0.05）。蒸煮损失主要源于肌肉中的不易流动水，其主要存在于肌原纤维蛋白网络，因此骨架蛋白的降解是影响肌肉蒸煮损失的重要因素。骨架蛋白的降解使肌原纤维中的容水空间增加，从而保留了更多的水分。陈明等通过相关性分析发现，贮藏损失和蒸煮损失呈显著负相关（
P＜0.05），说明贮藏损失越大，蒸煮损失越小。本研究中UFF组蒸煮损失最低，可能是其骨架蛋白发生了更大程度的降解，这在本研究中也得到了证实。
5 冷却方式对牛肉肌节长度的影响
牛肉正常的肌节长度约为2.0 μm，根据Marsh等的研究，当肌节长度缩短超过20%时会导致肉品增韧。如图3所示，各处理组的肌节均发生一定程度的收缩，UFC组的肌节长度最长，而CC组最短（
P＜0.05），但均长于1.6 μm，收缩程度均未达到肌节长度的20%。
牛肉嫩度与肌节长度密切相关。然而在本研究中，宰后48 h UFC和UFF组的肌节长度差异不显著，但在贮藏1 d时，UFF样品的剪切力显著低于UFC样品（
P＜0.05），这表明在本研究中肌节长度仅是影响牛肉嫩度的一方面原因，并没有对牛肉嫩度起决定性作用。Sikes等对牛背最长肌进行了CC、延迟冷却和UFC处理，发现宰后2 d时各组间的肌节长度差异并不显著，但是UFC处理后的样品嫩度最佳。以上结果表明，牛肉经UFF和UFC处理后，不会导致肌节的剧烈缩短，肌节长度对嫩度的影响也并没有发挥关键作用。
6 冷却方式对牛肉MFI的影响
MFI作为嫩度的评价重要标志，通过反映肌原纤维中大分子蛋白质的断裂程度可以评估肌肉嫩化的情况。动物在屠宰后，随着特定酶对肌动蛋白、肌球蛋白等结构蛋白的降解，肌原纤维逐渐断裂成更小的片段，导致MFI升高。如图4所示，牛肉MFI受冷却方式和宰后时间的交互作用影响显著（
P＜0.05）。各处理组的MFI都随宰后时间的延长而增加，并且宰后3、10、24 h UFF组的MFI均为最高，CC组的MFI最低（
P＜0.05）。这可能是由于UFF处理引起了细胞内环境的变化，如pH值和离子浓度的改变，进而激活了特定的蛋白酶（如钙蛋白酶和组织蛋白酶），导致肌动蛋白和肌球蛋白等结构蛋白降解。此外，UFF处理过程中形成的冰晶也可能对牛肉肌原纤维造成物理破坏，从而使MFI提升。MFI的结果也解释了UFF相较于UFC和CC剪切力更低的原因。
7 冷却方式对牛肉肌原纤维蛋白粒径的影响
肌原纤维蛋白粒径是指肌原纤维中蛋白质颗粒的具体大小。测定牛肉肌原纤维蛋白粒径是评估肌原纤维蛋白降解和肉质嫩化情况的一个有效方法。在本研究中，冷却方式和宰后时间的交互作用对肌原纤维蛋白粒径影响显著（
P＜0.05）。如图5所示，各处理组的肌原纤维蛋白粒径随宰后时间的延长而逐渐减小，在宰后3 h，各处理组间出现显著差异（
P＜0.05）。并且在宰后3、10、24 h，UFF组的肌原纤维蛋白粒径显著低于UFC和CC组（
P＜0.05），其中CC组显示出最大的粒径（
P＜0.05）。这一结果说明UFF有效地促进了蛋白质的降解过程，使得肌原纤维中的蛋白质颗粒更为细小，这与MFI的结果相印证，进一步证明了UFF处理能有效提升肉质嫩度。
8 冷却方式对牛肉宰后早期肌纤维形态的影响
由图6可见，在宰后初期（0.5 h），未经处理的牛背最长肌显示出紧密有序的肌纤维排列，肌原纤维之间的间隙较小，细胞结构完整。在宰后3 h，样品随着中心温度的降低，“空腔”结构变得明显，并且可以观察到少部分肌细胞结构被破坏。这表明UFF处理和UFC处理可能对肌细胞造成了一定程度的微观结构变化。与此形成鲜明对比的是，CC组样品的细胞形态仍保持完整，显示出较少的结构破坏。在宰后24 h，CC组样品中的肌细胞结构依然保持完整，仅观察到部分肌原纤维之间的间距有所增大。这表明在CC条件下，肌肉微观结构的变化相对轻微。与CC组宰后3 h的样品相比，UFC组样品的“空腔”结构仅少量增加，而UFF组样品中“空腔”结构的数量显著增加，并且这些“空腔”结构较大。这一结果表明UFF处理对肌细胞结构的破坏程度相较于CC宰后3 h进一步加剧。
通过上述结果可以明显看出，随着冷却中心温度的降低和宰后时间的延长，肌细胞微观结构所受的影响逐渐加剧，导致更为严重的肌细胞损伤。这一现象与Sikes等的研究结果相吻合，在对UFC处理的牛肉进行观察时，同样发现了肌细胞内部形成明显的“空腔”结构。这表明宰后早期（24 h内）超快冷浆处理可以对肌细胞结构造成严重的物理损伤，这可能是导致UFF组样品初始嫩度较好的原因之一。此外，UFF处理还破坏了肌纤维与结缔组织之间的空间结构，增加了细胞质的疏水性。这一结果解释了UFF组贮藏损失较高的原因。
9 冷却方式对牛肉肌原纤维蛋白降解的影响
9.1 冷却方式对肌间线蛋白降解的影响
肌间线蛋白是指位于肌原纤维内的关键结构蛋白，在肌肉的收缩和舒张中起着重要作用。宰后随着特定蛋白酶的活性增加，导致肌间线蛋白逐渐降解，这使得肌原纤维结构变得松散，从而显著改善肉的嫩度。因此，肌间线蛋白的降解程度可作为评估牛肉嫩度的重要指标。如图7所示，宰后24 h内，随着宰后时间的延长，3 个处理组的肌间线蛋白完整条带的相对光密度呈现逐渐降低的趋势。UFF组的肌间线蛋白完整条带相对光密度最低，表明其降解程度最为显著；其次为UFC组，CC组的相对光密度最高（
P＜0.05）。肌间线蛋白为-钙蛋白酶的主要降解底物，UFF处理通过延缓宰后pH值的下降速度，维持了较高的pH值环境，这也提高了-钙蛋白酶的活性。因此，UFF组的肌间线蛋白降解程度显著增加。这一实验结果进一步证实，UFF处理能够有效促进宰后牛肉中肌间线蛋白的降解，使得肌肉纤维更加松散，有助于改善嫩度。
9.2 冷却方式对肌钙蛋白-T降解的影响
肌钙蛋白-T位于肌原纤维细肌丝上，与原肌球蛋白结合，形成肌钙蛋白复合体的一部分，在调节肌肉收缩与舒张中起着关键作用。牛肉宰后随着时间的延长，肌钙蛋白-T逐渐降解，这一过程导致细丝结构的弱化，从而影响牛肉嫩度。本研究中肌钙蛋白-T完整条带的相对光密度受冷却方式和宰后时间的交互作用影响显著（
P＜0.05）。由图8可知，随着宰后时间的延长，各组样品的肌钙蛋白-T条带逐渐变浅，其中UFF样品条带的相对光密度下降最快，表明其肌钙蛋白-T的降解最为显著；其次是UFC样品，而CC样品降解速度最慢。较高的降解程度意味着肌原纤维结构弱化更为明显，从而提升了肉质的嫩度。这一结果进一步证实了不同冷却处理方式对肌钙蛋白-T降解的影响，其中UFF处理能够更有效地促进肌钙蛋白-T的降解，有助于提升牛肉的嫩度。
9.3 冷却方式对
-钙蛋白酶降解的影响-钙蛋白酶是一种特异性降解蛋白的酶，主要作用于肌原纤维蛋白。它通过选择性地降解关键结构蛋白，如肌动蛋白和肌球蛋白，从而提高肌肉的嫩度，在肉品嫩化过程中发挥重要作用。-钙蛋白酶的激活过程伴随着自溶的发生，其80 kDa的条带首先自溶并出现78 kDa的降解条带，在变为78 kDa之后，该亚基仍然保持其蛋白水解活性，能够继续参与细胞内的蛋白质降解过程，参与牛肉的嫩化过程。如图9所示，在宰后10 h UFF中观察到-钙蛋白酶的自溶现象，出现了78 kDa的降解条带，表明其80 kDa的原始条带开始降解。而在UFC中，78 kDa的降解条带在宰后24 h才被观察到。值得注意的是，在宰后早期（24 h内），CC组-钙蛋白酶的80 kDa条带保持较为完整，未出现自溶条带。以上结果表明，UFF样品中-钙蛋白酶更早地被激活，参与宰后牛肉的嫩化过程，其次是UFC。这可能是由于宰后初期UFF组中较高的pH值条件为-钙蛋白酶发挥水解活性提供了适宜的环境。并且Yan Tongjing等的研究发现，羊肉经UFC处理后-钙蛋白酶较CC组更早发生自溶。本研究中UFF组-钙蛋白酶的早期激活和自溶也与宰后1 d时UFF组牛肉嫩度最佳相印证。
结论
本研究通过设定不同的冷却方式（UFF、UFC、CC）探究僵直前背最长肌嫩度变化及其机理，通过对贮藏期间牛肉品质变化以及宰后早期肌细胞微观结构变化进行分析，部分解释僵直前UFF对牛肉背最长肌嫩度的影响机制。结果表明，UFF处理显著改善了牛肉的嫩度。经UFF处理的牛肉没有发生因为温度急剧下降而引起“冷收缩”和“解浆收缩”产生的肌肉增韧现象，相反，由于UFF提供的较低的环境温度减缓了牛肉pH值的下降，维持了较高的pH值环境。这不仅增强了
-钙蛋白酶的活性，还促进了关键结构蛋白的早期降解，进一步提升了嫩度。此外，低温环境对肌细胞以及肌原纤维造成了一定程度的破坏，促进了MFI的提高，这也是嫩度提升的重要原因。尽管UFF在贮藏过程中降低了蒸煮损失，但也一定程度上增加了牛肉的贮藏损失，然而，鉴于其在提升肉品品质方面的显著优势，UFF仍然是一种极具潜力的宰后处理方法。因此，对热剔骨的背最长肌进行僵直前UFF处理是一种有效的策略，能够将牛肉嫩化进程提前至僵直前阶段，不仅避免了传统快速冷却导致的冷收缩问题，还在改善牛肉嫩度的同时减少干耗损失并缩短了冷却成熟的时间。这种加工处理技术不仅可以提高牛肉的品质，还可以在多个方面降低牛肉成熟的成本，为改善牛肉品质和牛肉嫩度调控技术提供新的思路，具有潜在的应用价值。
第一作者：
王会振 硕士研究生
山东农业大学食品科学与工程学院
王会振，男，中共党员，山东农业大学硕士生。在学习方面，研究生期间成绩排名专业第四，占专业前8%。连续两年获得校级一等学业奖学金。在工作方面，始终保持严谨认真的态度，积极做好为学院为班级服务的工作。研究生期间，作为班级班长能够处理好同学之间的关系，带领班级有一个和谐融洽的氛围；作为研究生会主席，与老师、各部长积极交流沟通，成功组织策划了十几场院级活动，并且获得了“优秀研究生干部”的称号。目前已发表英文会议论文1 篇，SCI一区文章1 篇 已录用。
通信作者：
张一敏 教 授
山东农业大学食品科学与工程学院
张一敏，女，山东农业大学教授、博士生导师。国家肉牛牦牛产业技术体系-质量安全与营养品质评价岗位科学家，泰山学者青年专家，山东省优秀青年基金获得者，山东省高等学校优秀青年创新团队——牛肉品质控制创新团队带头人。美国犹他州立大学、澳大利亚初级产业部红肉研究中心访问学者。中国畜产品加工研究会理事、青年委员会委员；全国畜牧业标准化技术委员会牛业及奶业标准化工作组委员、全国畜牧屠宰质量标准创新中心委员。目前主要从事肉品科学领域的教学与科研工作，研发了一系列肉类产品和生鲜肉品质与安全控制技术，主持承担与澳大利亚国际合作项目、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发专项子课题等项目15 项；发表SCI/EI收录论文160 篇。获得中国产学研合作创新奖、山东省高等学校科学技术奖一等奖等奖励4 项，出版中英文专著及教材7 部，申获发明专利15 件，其中美国发明专利1 件。
本文《僵直前期超快速冷浆对牛肉贮藏期嫩度的影响》来源于《食品科学》2025年46卷第18期291-299页，作者：王会振，李继强，朱立贤，毛衍伟，梁荣蓉，冯元顺，郝剑刚，张新军，张一敏*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250218-076。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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