保障肉質的規模化生豬屠宰技術
1、 應激敏感型豬的宰后肌肉變化
肌肉的生物化學是肉質課題的基礎研究領域。豬應激敏感性的生物化學旨在揭示肌肉的生物化學變化與動物的應激敏感和肉質改善的關系。
豬被屠宰、放血后，肌肉失去了運動機能，血液循環停止了，氧的供給也隨之終止，肌肉不能再進行有氧氧化，糖元不能被徹底轉化成二氧化碳和水來獲取能量。但此時的肌纖維仍在消耗ATP，肌漿網繼續執行其鈣泵機能，所需的能量只有通過肌纖維的無氧酵解。無氧酵解的最終產物是乳酸，不可能再通過血液循環排除或在肝中再合成肝糖元，從而使肌纖維中乳酸聚積，導致肌肉pH值下降。隨著pH值下降，部分與無氧酵解有關的酶失去了活性。由于無氧酵解產生能量的效率非常低，ATP的分解速度大于其合成速度，導致肌肉中ATP的濃度下降，使肌漿網失去了結合鈣離子的能力，鈣離子開始進入肌漿，激活肌肉興奮-收縮耦聯，造成肌肉收縮。肌肉收縮消耗能量，又導致ATP濃度的進一步下降。當ATP濃度降低到屠宰時水平的10～20%時，肌動蛋白粗絲與肌球蛋白細絲之間形成僵硬的結合，導致僵尸化。鈣離子既是肌肉收縮的觸發劑，又是糖元酵解的激活劑，促使糖元酵解過程加速和加強，使肌肉中乳酸大量積聚，pH值急劇下降。pH值的下降和胴體溫度的升高，使肌肉中蛋白質變性，蛋白質分子發生了凝聚緊縮作用，導致肌肉蛋白溶解性消失，降低了肌肉系水力。酵解過程加速，導致肌肉中含氧量下降，肌紅蛋白減少，肉色變淺。
根據豬對應激敏感的遺傳特性，可將豬分為應激敏感豬和應激抵抗豬。但是無論敏感豬或者抵抗豬在受到一定的應激刺激以后都會發生肉質不良。可能是PSE，也可能是DFD。應激敏感豬在屠宰前和屠宰整個過程中的應激作用下，能量代謝增高，隨著放血時氧供給的終止，厭氧的糖酵解過程便加速。如果豬在屠宰前糖原儲備（特別是肌肉中）較高，在屠宰前的短時間內經受劇烈應激后，血液中兒茶酚類物質急劇增加，則會由于肌糖原快速分解而使乳酸產物聚積，死后第一分鐘就迅速酸化，pH值下降加快，形成PSE肉，作鮮肉消費時，由于外觀不好、熟肉率低而不受歡迎。如果屠宰前糖原儲存已經較低，例如，由于豬在屠宰前經受長時間的應激或饑餓狀態，肌糖原耗竭，肉不能發生正常酸化，屠宰后肌肉中pH值仍保持較高的水平，蛋白質變性程度低，水平滲出太少，就形成DFD肉，由于DFD含糖原水平高，較長期保存時容易變質。（RSE肉由于RN基因的效應引起，發生在漢普夏純種或含漢普夏血統的雜種豬中，產生酸肉，不適于腌制和加工。本文不作詳細討論）。我國豬肉以熱鮮肉形態消費為主，所以PSE肉對養豬生產者、屠宰商和豬肉零售商的危害最大。
2、 正常豬的應激生化反應與肉質
除應激敏感基因的效應外，屠宰中的高溫使得肌肉中的糖原和ATP迅速分解，大量產熱，正常豬的胴體也會上升到40～41℃，并可能持續1小時以上，這又加重了糖酵解，大量產生乳酸，pH值下降，水結合力驟降，肌紅蛋白變性，肉色變淡。生豬在屠宰前受到的應激使得腎上腺素大量分泌，大量消耗高能磷酸化合物ATP、磷酸肌酸，體溫升高，機體缺氧，糖酵解過程增強，產生大量乳酸，肌肉pH下降。因此，高溫和pH值下降是發生PSE肌肉的關鍵。當pH值下降到5.5時，達到肌動蛋白、肌球蛋白的等電點，發生凝固和收縮而成顆粒狀，使得游離水增多，造成肌肉保水力（又稱為系水力）下降；高溫促使肌膜變性崩解，肌肉內的水分容易滲出；這二者構成了PSE肌肉的滲水特征。高溫還使肌外膜的膠原纖維腫脹，組織脆弱，致密性下降，構成了PSE肌肉結構松軟易碎的特性；肌肉蛋白質包括肌紅蛋白變性和大量粉紅色肉汁的流失構成了PSE肌肉的粉紅色、灰白色以至蒼白色。
動物被宰殺后，肌肉組織在轉變為可食用肉的過程中將發生僵直，解僵及成熟等一系列變化。在正常情況下，宰后24小時豬肉的pH可降至5.8，這就是我們日常說的"排酸"。宰后胴體若不及時做出充分的冷卻處理，那么乳酸的積累會損害肉的品質。肌肉組織在死后僵直到最大程度并維持一段時間后，其僵直緩慢解除，肉的質地變軟，這一過程稱為解僵。在0℃～4℃環境溫度下，解僵時間豬需要2-3天。解僵后肌肉組織進入成熟階段。肉的成熟是指豬死后僵直完全的肉在冰點以上(肉的凍結點為-12℃)溫度條件下放置一定時間，使其僵直解除，肌肉變軟，持水力和風味得到很大改善的過程。在肉的解僵及成熟過程中起主要作用的是兩個酶系統，一個是存在肌漿中的鈣激活酶(calpain)系統，另一個是溶酶體酶系統(主要包括組織蛋白酶B、D、L)，這些酶可降解肌纖維蛋白質使肉組織結構變得松弛、柔軟、細嫩。冷卻肉在加工，流通，直至消費過程中需要2～4天的時間，這就使得肉組織經歷了解僵成熟過程，質地變得柔軟細嫩，滋味得以改善。
3、 生豬宰前處理與屠宰技術
從以上1、2兩點容易得知，肉質的好壞是遺傳和環境效應綜合作用的結果，國內外學者認為：影響豬肉質的豬場內和豬場外的因素各占50%。其中，遺傳因素包括品種、氟烷基因和RN基因等主效基因的效應，是豬肉質好壞的內因；環境因素包括宰前營養配方(維E、硒、鎂元素等)、應激因素（如氣溫變化、運輸、禁食等）、宰前處理(短期惡性應激和應激累積)和屠宰工藝（如擊暈、淋浴、胴體冷卻等），是豬肉質好壞的外因，也稱誘導因素。所以，通過對種豬的祖代純系肉質性狀的選育提高，肉質型終端父系的選用，如日本市場采用巴克夏種公豬，我國安徽省引進的美國肉質系杜洛克等選育種、雜交配套技術給生豬的肉質設定了上限。宰前營養配方、宰前處理和屠宰工藝這三個環節的目的是保障生豬優良肉質性狀的發揮。屠宰環節中影響肉質的關鍵控制點包括：待宰欄和趕豬通道設計、宰前休息時間、屠宰中的擊暈、放血方式及其時間、放血與擊暈時間間隔、燙毛池溫度和持續時間、開膛與內臟摘除時間、宰后熱胴體預冷操作、胴體懸掛冷卻熟化等。簡單地歸納起來說，就是屠宰場規劃、生產工藝設備選擇、生產線速度（Line Speed）設計、屠宰操作規范執行。
3.1 宰前處理技術
生豬的宰前處理技術直接影響豬受到應激的程度，從而產生肌肉代謝和肉質的差異。惡劣的環境因素誘發生豬在宰前發生應激綜合癥，宰后表現出劣質肉，這就是歐盟國家非常注意豬在集約化飼養條件下的動物福利的原因之一。豬從離開豬場到屠宰場的運輸過程是一個重要環節，季節氣候、宰前禁食等因素都會嚴重影響肉質，但這些操作都是由生豬供應商完成的，屠宰場無法控制。
沒有任何應激因子象溫度一樣對肉質產生廣泛的影響，在炎熱氣候季節，豬由于不能迅速排出體內熱量，從而導致肌肉溫度升高，這將加速呼吸頻率和代謝反應，增加PSE肉發生的頻率。韓國研究人員發現PSE肉發生頻率與月份有關，7～9月份PSE肉頻率顯著高于月份。我國（張偉力）、日本也取得了相似結果。
宰前的豬群控制，從宰前休息處趕到擊暈處的方法和應激控制對肉質的影響是非常值得注意的。生豬達到屠宰場后，卸車坡度應小于20℃，坡道為非光滑表面。豬宰前休息2～4小時，休息面積為每頭0.5～0.6平方米（運輸時每頭豬所需面積為0.41平方米），15頭編成一組。擊暈前淋浴，通風良好，注意溫、濕度與氣候的關系和調節。屠宰場內的豬欄到擊暈地點之間距離應盡可能近，路盡量直，有照明裝置。趕豬每組以15頭以下為宜。用趕豬板驅豬，工作人員穿著暗色（深藍或黑色）衣服較好，且不能用電刺激物趕豬，宜用響鞭。這個環節的技術控制主要*待宰間、趕豬通道的設計和員工科學培訓來保證。
3.2 屠宰技術
生豬規模化屠宰過程包括電擊暈、放血、燙毛、吊掛輸送、開膛、摘內臟、劈半冷卻、冷藏排酸熟化、分割等。其中擊暈方式、放血操作和影響肌肉內溫度的有關環節是屠宰工藝中保障肉質的最關鍵因素。
⑴ 擊暈：在生豬屠宰過程中，宰前的擊暈操作是為了動物宰殺時保證工人安全、使動物在無意識時放血保障動物福利，是減輕勞動強度和適應屠宰線速度的有效措施(歐美等國家是法律的規定)。致暈在科學地進行操作時，本身對胴體和肉的質量只有極小的影響。然而，它仍然可以通過骨碎、血濺和誘導PSE肉而影響豬的肉質。豬的擊暈方式主要有電擊暈和CO2致暈，以電擊暈較普遍。國外Barton-Gade和Nielsen(1979)、我國錢輝躍(1997)和倪德斌等(1998)報導了擊暈方式對豬肉質的影響，電擊暈在實際應用中有其優點，也存在一定弊端，如電壓大小，時間長短和電擊部位的掌握都會影響肉產品質量。電壓過小或時間過短時會出現反復電擊才能致暈的現象；當電壓過高或時間過長時，出血不暢，肉中出現充血或血濺，甚至導致骨折等胴體損傷。科學研究表明，對上市屠宰豬來說，要使其立即致暈的電流最少需要1.25安培 (Hoenderken 1982, Gregory 1988)，這種電流下電擊必須持續1秒。歐盟(1991)推薦的電流略大。為了保證操作安全和減少出血不暢的機會，采用低壓高頻電擊儀效果最好，技術數據為：75～85V、2400～3000Hz、電流1.25安培，電擊持續時間為2～3秒，擊頭頸部或從頭到背。丹麥自1971年起，采用電擊暈方式，電壓為70～80伏，2400～3000Hz，但從1985年起，改用68%CO2擊暈。CO2方式致暈的生豬應先吊掛后放血，能最大程度地減少PSE肉發生，但致暈失敗的比例較大。CO2致暈法能減少骨碎和肌肉淤血(Larsen, 1982)，然而，致暈過程引起動物的痛苦時間較長。
⑵ 放血：任何擊暈方式都會造成神經系統的激動、恐懼、機械或電刺激而使荷爾蒙到血液中。荷爾蒙的效果會造成肉中PSE的產生。所以，一定要保證電擊暈后10秒內開始放血，CO2法應在60稱內開始放血，以使屠體盡快釋放熱量。放血方式（懸掛或水平）取決于擊暈方式，電擊暈后的豬一般采用水平放血方式，操作簡便，使荷爾蒙的作用時間較短。如果懸掛放血，會產生肌肉收縮，該過程會消耗能量并加速厭氧的糖酵解，反而促進PSE肉發生。如果是水平放血，胴體在肌肉已經完全松弛后被放到管軌上，減少了能量消耗和PSE肉的發生。水平放血對肉的質量有明顯的改善作用，其關鍵是減少了電擊暈到刺殺放血的時間。水平放血的缺點是因工藝和占地引起的成本大大增加，需增加一個鏈式皮帶或板式輸送機；懸掛放血需要一個升降機和管軌。二氧化碳擊暈后，可以在懸掛位置上放血，這樣可以有效克服水平屠宰的缺點。因為擊暈到放血的時間應在10秒左右或以內，如果是二氧化碳擊暈，因為胴體的提升并懸掛放血，這個時間要多一倍。所以，電擊暈后8秒內刺殺放血、二氧化碳擊暈后20秒放血是可行的。現行的屠宰場多采用普通刺刀放血，必須掌握好部位，如刺穿心臟造成豬致死，易導致放血不全，放血持續時間一般為6～10分鐘；如果為了豬血再利用和放血完全，最好采用真空放血刀。
⑶ 燙毛/打毛：燙毛/打毛工藝一方面通過影響肌肉內溫度而影響肉質，另一方面是生豬個體之間交*污染的最大的機會，從而直接影響肉的衛生質量。在屠宰過程中，如果豬皮要留下來食用，那么就要燙毛和打毛。燙毛是指胴體的熱水處理或蒸汽處理，目的是容易從毛囊中除去豬鬃。燙毛水溫控制在60℃～63℃，時間5～8分鐘，氣溫較低時，溫度調至63℃～65℃。
屠宰場的燙毛池有不同的規格，主要依屠宰量來定，池內的循環系統設有一個或幾個熱水或蒸汽入口，利用蒸汽灌射對水進行直接或間接加熱，豬通過燙毛池被手動或自動地輸送，自動輸送有浸泡式輸送或傾斜式輸送帶，大型屠宰廠采用拉送式傳送帶。許多屠宰場的燙毛池在設計上不合理，大大延長了豬在池中的時間，造成肌肉溫度偏高，導致PSE肉比例驟增。水溫在60℃時細菌數目要比水溫低于60℃時少得多，監測并保持燙毛水的溫度一定在60℃以上不但能讓生產線操作更加流暢，還能減少污染，但豬肺仍不宜被食用。由于衛生不佳，燙毛池以外的其它方法已經出現，其中一個方法是燙毛過程中在把豬懸掛，從持續噴淋的熱水的隧道中完成。放血以后，豬通過一個軌道被輸送。
以上燙毛方式造成污水循環、交*污染胴體的衛生問題無法得到解決。有條件的屠宰場，特別是致力于生產冷卻肉和肉品加工的公司，應采用最新型的燙毛技術：冷凝式蒸氣燙毛機，把經過鞭洗裝置預清洗后的豬體輸送到冷凝蒸氣燙毛裝置。冷凝蒸氣燙毛與傳統燙毛方式相比有下列優點：①良好的屠宰衛生②燙毛過程的藝術化設計③無毒無害的燙毛介質（沒有除泡劑等添加劑）④如屠宰傳送帶中斷可停止燙毛（蒸汽提供可在任何時間被停止）⑤易清洗。
打毛/刨毛過程最容易影響屠宰線生產的速度，國內通常不能把打毛與生產線流水操作協調好。打毛機通常有單軸和雙軸兩種，在大型屠宰場里，設計成連續流動的打毛機產量可高達每小時1000頭豬。胴體橫向輸送到打毛機上同時用鋼制刮刀或橡膠打毛機器按其縱軸方向旋轉打毛。可見，溫度和持續時間對燙毛和打毛過程有著重要的影響。燙毛/打毛后需對豬體表進行噴淋沖洗再開膛。
⑷ 胴體預冷、冷卻排酸和電刺激：燙毛過程(60～65℃熱水5～8分鐘)使屠體肌肉溫度上升，促進肌糖原酵解導致PSE肉發生比例增高。在美國，PSE肉發生率變化范圍從冬天的2%到春天氣溫突然升高時的30%。Barton(1979)等報導，宰后45分鐘，肌內溫度高于38.5℃的，PSE肉發生率達66.84%，低于38.5℃的，PSE肉發生率為15.79%。由此可見，宰后迅速冷凍以降低胴體和肌肉內溫度，可有效減少肉的PSE特性。
從豬肉的銷售終端來看，目前市場上的豬肉類型有熱鮮肉、冷凍肉和冷卻肉（又叫冰鮮肉）。熱鮮肉和冷凍肉雖各具優點，但也存在著明顯的不足之處，而冷卻肉既吸收了熱鮮肉和冷凍肉的優點，又排除了二者的缺陷。冷卻肉是將剛屠宰的豬胴體吊掛在冷卻室內，迅速使其冷卻到最厚處的深層溫度達0℃～4℃，并在此溫度下貯藏、運輸和銷售。熱鮮肉是指清晨宰殺清早上市，還保持著一定溫度的豬肉，肉質新鮮，原滋原味。但由于肌肉組織內部氧氣供應停止，糖原酵解產生乳酸，肌肉的pH值下降；同時在無氧條件下1分子糖原僅產生3分子ATP，ATP數量急劇減少，肌肉收縮無法解除，在這種僵直過程中產生出一定的熱量，使屠體溫度上升到40℃～42℃，為微生物的生長繁殖提供了適宜的溫度、營養和充足的水分條件。冷凍肉是指置于零下18℃的生長環境中凍結并保存的豬肉，肉組織呈凍強狀態，抑制了微生物的生長繁殖，比較衛生安全。但肌肉中的水分在冷凍時體積會增加9%，細胞壁必將被凍裂，在解凍過度中，細胞的汁液會滲漏出來，造成汁液損失，肉的營養物質和風味物質發生劣質變化。冷卻肉在分割、剔骨直至銷售過程中始終處于0℃～4℃溫度控制下，大多數微生物的生長繁殖被抑制，肉毒桿菌和金黃色葡萄球菌等致病菌已不分泌毒素，確保了肉的安全衛生，可以大大減少定點屠宰的現場二次污染；而且冷卻肉經歷了24小時充分解僵和熟化過程，肉的酸度下降至理想的范圍，所以冷卻肉又稱為排酸肉；成熟的肌肉組織纖維結構發生變化，使烹調后口感、味道更佳，便于消化吸收。
目前，豬胴體冷卻工藝從理論上分為三種：①快速冷卻(quick chilling)；②急速冷卻(shock chilling)；③超急速冷卻(very quick intensive chilling)。
豬胴體冷卻工藝指導性參數[引自張子平(2002)](見表1)
后兩種方法是階段式冷卻法，即在第一階段采用低于肉凍結點的溫度和較高的風速，時間1～1.5小時。第二階段即轉入0～5℃冷卻間，經過16～20小時，使胴體溫度均衡并最終降至7℃以下。兩階段冷卻法更有利于抑制微生物的生長繁殖。從安全衛生和經濟角度考慮，宰后胴體冷卻降溫的速度越快，越有利于抑制微生物的生長繁殖；冷卻時間越短，重量損失越小。胴體在冷卻過程中重量損失程度取決于兩個因素：其一是肉組織結構狀況，這與品種、飼養條件以及宰前受刺激程度有關。其二是冷卻工藝，若制冷壓縮機功率過小，冷卻間單位時間內空氣交換次數過少，則胴體冷卻時間就越長，也就是冷卻降溫曲線越平坦，胴體的重量損失就越大。但過度追求冷卻速度，使肉組織發生凍結，將影響到冷卻肉的品質。超急速冷卻工藝有著降溫快，胴體失重少，有利于抑制微生物的生長繁殖和提高冷卻肉品質等優點，它代表著當前豬胴體冷卻工藝的國際先進水平。但急速或超急速冷卻易造成胴體提早僵直而影響豬肉嫩度，根據牛肉生產原理，有學者發現對宰后胴體進行電刺激可以消耗剩余的肌糖原，減少嫩度損失。
4、 討論：屠宰場的市場化運作
以肉品科學為基礎，采用最佳的宰前輸送條件、科學的待宰處理（豬群編制、待宰圈的設計、宰前休息時間設定、合理的趕豬通道和照明、驅趕方式和員工培訓）、低壓或氣體擊暈（擊暈不能致死，擊暈方式的合適選擇）、科學放血（懸掛或水平法，盡快放血，預留足夠的放血時間）、低污染燙毛（無交*污染，不燙傷器官，適當的燙毛溫度和時間）、打毛（機器的選擇，適當的打毛時間）、胴體冷卻裝置與合適時間等技術，根據屠宰設計容量確定生產流水線速度，協調各技術環節進行工藝設計，加強技術和操作人員培訓確保科學屠宰工藝的落實，可以大大提高勞動生產效率、保障豬的肉質和提高產品的衛生質量。
年屠宰量100萬頭的屠宰場，按25元/頭屠宰加工費收取，年總收入2500萬元。但現行的屠宰場要么設計不科學，造成豬的肉質大幅度下降和勞動生產效率不高，要么全面引進國外整套設備，投入資金過大，引起收費過高，這兩者都容易導致屠宰場不能滿負荷運轉。有些屠宰場還持有電擊暈是造成PSE肉的主要原因的觀點，取消宰前擊暈程序；也有的屠宰場要么過度地節省生產成本，胴體不進行預冷或快速冷卻，造成肌肉內溫度高引起的劣質肉PSE比例上升；要么直接做出冷卻肉的生產計劃，造成消費市場難以一下子接受如此大量的豬肉產品，銷路不暢和成本過高導致投資失敗。筆者認為，從保障肉質和提高效率的角度，學習國外先進的屠宰工藝設計，適當引進關鍵設備，第一步以預冷后的熱鮮肉為主，逐步過渡到第二步冷卻肉生產和銷售，是現今屠宰業投資的著眼點，也是屠宰場產業化運作的第一大環節。
由于我國的生豬流通和屠宰是由農業部、商業部、經貿部等協同管理，不象歐美國家全部歸屬農業部管轄，所以，生豬飼養、流通和屠宰加工往往協調得不夠順利。國外的生豬收購政策采用一定的估計胴體瘦肉率范圍進行定價，因為消費者需要的是高質量的瘦肉產品，而過高瘦肉率的豬易產生PSS應激綜合癥和不同程度的PSE肉，我國目前一方面存在肥肉太多的培育品種、內二元雜等豬進入屠宰場，它們一定程度是添加瘦肉精的根源；另一方面存在瘦肉率過高的三元雜瘦肉型豬，在屠宰工藝不科學的情況下極易引起肉質變差。所以，我認為，推薦瘦肉率為60~65%的范圍，并對商品豬的一致性作出要求，個體按瘦肉率、胴體重的進行定價收購，對于瘦肉率較低、胴體重太小的豬進行折價收購；對瘦肉率過高和胴體重超標的個體進行保守地加價收購(加價幅度低于60%～65%)。
