早勝牛肉質(zhì)構(gòu)特性分析及其應(yīng)用

赫欣睿，熱孜萬古力·賽買提，武中庸，車敏娜，陳士恩

（西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州730124）

早勝牛肉質(zhì)構(gòu)特性分析及其應(yīng)用

赫欣睿，熱孜萬古力·賽買提，武中庸，車敏娜，陳士恩＊

（西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州730124）

目的：確立早勝牛里脊肉的最佳質(zhì)構(gòu)測試條件并對早勝牛里脊肉品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評定.方法：通過單因素試驗(yàn)確立質(zhì)構(gòu)檢測的條件范圍，在最佳檢測范圍內(nèi)以主成分方法分析確定其最佳測定條件.在最佳測定條件下，檢測各指標(biāo)隨儲藏時(shí)間的變化.結(jié)果：最佳測定條件為形變量55%、速度50mm／min、初始力11N，綜合評價(jià)模型為Z＝0.57Z1＋0.23Z2＋0.20Z3.儲藏過程中各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)總體呈下降趨勢.結(jié)論：在最佳測定條件下，所得綜合評價(jià)模型能夠較好地反映早勝牛里脊肉的品質(zhì).

早勝牛；質(zhì)構(gòu)；主成分分析

早勝牛屬于我國五大黃牛品種之一秦川牛的優(yōu)秀類群，也是甘肅省惟一的大型黃牛品種［1］.早勝牛具有體格高大、結(jié)構(gòu)緊湊、肌肉豐滿、肉用性能好等特性，現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖的主導(dǎo)肉牛群體［2］.目前，有關(guān)早勝牛的研究大多集中在胚胎移植、育肥［3］及雜交改良［4－6］等方面，對肉品質(zhì)的研究報(bào)道較少.質(zhì)構(gòu)品質(zhì)是構(gòu)成肉制食品品質(zhì)的重要因素，是評價(jià)肉制品的重要依據(jù)［7］，因而肉品質(zhì)評價(jià)對于提高肉制品的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義.

感官評價(jià)因其簡單易行，可較真實(shí)反映不同品質(zhì)差異而在肉品質(zhì)評價(jià)中被廣泛應(yīng)用.但感官評價(jià)需專業(yè)人員操作且受外界因素影響較大，因此以儀器測定指標(biāo)來表現(xiàn)食品品質(zhì)，成為當(dāng)前食品開發(fā)的重要方面.質(zhì)地剖面分析法（Texture Profile Analysis，TPA）能夠?qū)⑹称焚|(zhì)地感官和力學(xué)、幾何性質(zhì)相結(jié)合而定義食品品質(zhì)，其可以作為食品感觀評價(jià)和儀器分析間的橋梁，從而可以用客觀數(shù)據(jù)來反映食品感官質(zhì)地信息，彌補(bǔ)感官評價(jià)的不足［8－9］.主成分分析能夠?qū)⒏呔S指標(biāo)進(jìn)行降維處理以簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，簡化后各指標(biāo)雖互不相關(guān)，但能綜合反映原指標(biāo).有關(guān)使用質(zhì)地多面剖析法及主成分分析法進(jìn)行早勝牛肉質(zhì)檢測的研究尚未見報(bào)道.本試驗(yàn)采用質(zhì)地多面剖析法從硬度（Hardness）、粘附性（Adhesiveness）、內(nèi)聚性（Cohesiveness）、彈性（Springiness）和咀嚼性（Chewiness）等方面分析早勝牛里脊肉的質(zhì)構(gòu)特性，確立最佳檢測條件，使用主成分分析方法得出最佳測定條件下的綜合評價(jià)模型，并檢測早勝牛里脊肉各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)隨時(shí)間的變化，以便能夠?yàn)樵鐒倥Ｈ庵破返拈_發(fā)利用提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料肉購自甘肅省寧縣早勝牛肉聯(lián)廠，5頭早勝牛（2.0～2.5歲，雌性）的里脊肉，宰后4℃條件于4h內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室，去除表面脂肪和結(jié)締組織，待用.TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀（STERLING VIRGINIA公司）.

1.2 TPA測定條件

樣品去除脂肪和結(jié)締組織后切成1.0cm×1.0cm×1.0cm小丁，將其固定于質(zhì)構(gòu)儀上，對樣品進(jìn)行兩次壓縮，采用TPA模式測定.試驗(yàn)采用圓柱型探頭（直徑10mm），測試前探頭下降速度為120mm／min，測試速度為20～80mm／min，測試后探頭回程速度為120mm／min，測定間隔時(shí)間為5s；下壓比為25%～75%；起始力為3～13N.樣品測定在室溫條件下進(jìn)行，每個(gè)樣品進(jìn)行5次平行實(shí)驗(yàn)，取平均值.本實(shí)驗(yàn)中測定硬度（X1）、粘附性（X2）、內(nèi)聚性（X3）、彈性（X4）和咀嚼性（X5）共5個(gè)參數(shù).

1.3 各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)隨儲藏時(shí)間的變化規(guī)律

以4℃冰箱內(nèi)儲藏的早勝牛里脊肉為試驗(yàn)對象，分別檢測第1～6天的牛肉質(zhì)構(gòu)指標(biāo)：硬度、粘附性、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性隨時(shí)間的變化規(guī)律.每個(gè)樣品進(jìn)行5次平行實(shí)驗(yàn)，取平均值.

1.4 數(shù)據(jù)分析

方差分析、標(biāo)準(zhǔn)化評估、主成分分析均采用SPSS 19.0軟件.主成分值采用因子得分，提取累積貢獻(xiàn)超過85%的前幾個(gè)主成分.

2 結(jié)果與分析

2.1 牛肉質(zhì)地單因素試驗(yàn)分析

形變量實(shí)驗(yàn)中，各指標(biāo)值隨形變量的增加而增加，并于60%時(shí)達(dá)到最大，其后呈遞減趨勢，因此后續(xù)試驗(yàn)中選擇形變量45%、55%、65%作為代表性參考變量.測試速度試驗(yàn)中，試驗(yàn)設(shè)定速度為20～80 mm／min，截距5mm／min.各測試指標(biāo)值都呈鋸齒狀上升趨勢，65%時(shí)達(dá)最高值，隨后逐漸降低，80%時(shí)漸升.但各指標(biāo)值仍以65%時(shí)最大，故后續(xù)試驗(yàn)中選擇測試速度50mm／min、60mm／min、70mm／min為代表性參考變量.試驗(yàn)起始力設(shè)置為3～13N，各指標(biāo)值（除彈性外）于8N時(shí)均呈最大值，彈性在起始力11N時(shí)上升較顯著，因此后續(xù)試驗(yàn)中選擇起始力5N、8N、11N作為代表性參考變量.

2.2 主成分分析

2.2.1 各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)值及相關(guān)分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，將不同測試條件下早勝牛里脊肉相關(guān)的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)：硬度（X1）、粘附性（X2）、內(nèi)聚性（X3）、彈性（X4）和咀嚼性（X5）的試驗(yàn)結(jié)果見表1.計(jì)算早勝牛里脊肉TPA質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的皮爾遜積矩相關(guān)系［10］，可以得到如表2所示的相關(guān)系數(shù)矩陣.由表2中數(shù)據(jù)可知，大部分相關(guān)系數(shù)的絕對值均大于0.3，表明各個(gè)指標(biāo)間彼此存在著不同程度的相關(guān)性.但由于評價(jià)指標(biāo)較多，所得數(shù)據(jù)在一定程度上信息有所重疊，無法對早勝牛里脊肉的品質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，因此對早勝牛里脊肉質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行主成分分析，綜合反映原指標(biāo)［11－12］，從而對早勝牛里脊肉的食用品質(zhì)進(jìn)行評定.

表1 不同條件下TPA測定結(jié)果

表2 品質(zhì)性狀間的相關(guān)系數(shù)

2.2.2 主成分篩選及其貢獻(xiàn)率

采用SPSS 19.0對表1中各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，可得相關(guān)矩陣的特征值及方差貢獻(xiàn)率，其結(jié)果見表3.表3描述了主成分初始值對原有變量的總體描述情況.第一主成分（Z1）的方差貢獻(xiàn)率為48.948%，第二主成分（Z2）的方差貢獻(xiàn)率為25.150%，第三主成分（Z3）的方差貢獻(xiàn)率為17.873%，三者累積方差貢獻(xiàn)率大于90%，其值可達(dá)91.971%.三個(gè)主成分包含了樣品中的絕大多數(shù)信息，因而可以用3個(gè)主成分來代替原來的5個(gè)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)來評價(jià)早勝牛里脊肉的質(zhì)構(gòu)特性.

表3 相關(guān)矩陣的特征值與方差貢獻(xiàn)率

2.2.3 主成分載荷分析及其表達(dá)式

主成分載荷能夠反映各個(gè)指標(biāo)對于主成分貢獻(xiàn)率的大小，第一、第二和第三主成分載荷見表4.由表4可知，第一主成分Z1上具有較大載荷的是：咀嚼性（X5）、彈性（X4）、內(nèi)聚性（X4）.第二主成分Z2上具有較大載荷的是：硬度（X1）、粘附性（X2）.第三主成分Z3上具有較大載荷的是：彈性（X4）、粘附性（X2）.各主成分也主要反映了具有較大載荷的指標(biāo)信息.對于肉質(zhì)來說，抗壓力與硬度呈正相關(guān)，其斷裂所需變形量越大，粘聚性就越大，恢復(fù)形變的速度就越快，彈性也就越大，咀嚼所需的能量也越高［13］.

表4 主成分載荷矩陣

根據(jù)“主成分相應(yīng)特征值的平方根與特征向量乘積為載荷量［14］”的原則，可以構(gòu)建主成分與早勝牛里脊肉各品質(zhì)指標(biāo)之間的線性關(guān)系式，各線性關(guān)系式如下：

以3個(gè)主成分Z1、Z2、Z3與其方差貢獻(xiàn)率構(gòu)建出早勝牛里脊肉品質(zhì)的綜合評價(jià)模型Z.Z是主成分Z1、Z2、Z3的線性組合，即Z＝0.53Z1＋0.27Z2＋0.20Z3

根據(jù)綜合評價(jià)模型，在形變量55%、速度50mm／min、初始力11N條件下，綜合得分最高，其值可達(dá)1.34.

2.3 儲藏過程中各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的變化

2.3.1 硬度隨儲藏時(shí)間的變化

硬度是描述與食品變形或穿透產(chǎn)品所需的與力有關(guān)的質(zhì)地特性，是食品保持形狀的內(nèi)部結(jié)合力.肌肉的硬度決定了肉的商品價(jià)值，其值的大小受結(jié)締組織含量的影響［15］.如圖1可知：早勝牛里脊肉貯藏1～5天時(shí)，肉的硬度隨貯藏時(shí)間的增加而減??；當(dāng)含水率小于21.5%時(shí)，含水率與硬度間呈一定正相關(guān)性［16］.Rahman［17］等指出硬度變化可能與蛋白質(zhì)的變性有關(guān).試驗(yàn)中，肉水分蒸發(fā)導(dǎo)致干耗，造成保水性改變，這對于肉的硬度具有一定的影響.第5天后，硬度有所回升，其可能與蛋白質(zhì)的變性有關(guān).

圖1 硬度隨儲藏時(shí)間的變化

2.3.2 粘附性隨儲藏時(shí)間的變化

粘附性能夠反映探頭因樣品的粘附作用而消耗的功.由圖2可知：粘附性呈減少趨勢，增加交替變化，但其變化范圍較小.其可能原因?yàn)椋弘S時(shí)間增加，微生物分解蛋白質(zhì)所形成的多肽與水形成粘液附在肉的表面.試驗(yàn)中，粘液對探頭的粘著作用影響了肉本身的粘附力，所以肉在貯藏過程中，粘附力的變化趨勢較緩.

圖2 粘附性隨儲藏時(shí)間的變化

2.3.3 內(nèi)聚性隨儲藏時(shí)間的變化

內(nèi)聚性反映的是食物在被咀嚼時(shí)抗損并保持其完整的性質(zhì).它也能夠間接反映細(xì)胞間結(jié)合力的大?。?8］.如圖2所示，內(nèi)聚性隨貯藏時(shí)間增加而呈先減后增再減的趨勢，但其總體變化范圍不大.試驗(yàn)中內(nèi)聚性變化范圍較小，可能原因是試驗(yàn)中細(xì)胞內(nèi)部結(jié)合鍵的強(qiáng)度變化不大，使得測試所得內(nèi)聚性的值變化不大.

圖3 內(nèi)聚性隨儲藏時(shí)間的變化

2.3.4 咀嚼性隨儲藏時(shí)間的變化

咀嚼性是指將固體食品咀嚼到可吞咽時(shí)做功的大小.其在數(shù)值上等于硬度、內(nèi)聚性和彈性三者的乘積.如圖4所示，咀嚼性隨貯藏時(shí)間的增加呈先增后減的趨勢.有學(xué)者研究認(rèn)為硬度與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)，咀嚼性隨著含水率的下降而下降.

圖4 咀嚼性隨儲藏時(shí)間的變化

2.3.5 彈性隨儲藏時(shí)間的變化

肉類中富含的豐富蛋白質(zhì)能夠與水化層形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其對于外力具有一定抵抗能力，這種抵抗力即表現(xiàn)為肉的彈性.肉制品中的蛋白質(zhì)在加工儲藏過程中的物理化學(xué)性質(zhì)變化能夠影響其彈性.如圖5所示，彈性隨儲藏時(shí)間的增加總體呈遞減趨勢.Salwa［19］認(rèn)為，一定限度下，樣品中的含水率對于其彈性影響較大，含水率和彈性呈正相關(guān).試驗(yàn)中可能由于水分蒸發(fā)使得保水性發(fā)生變化，影響肉的彈性.

圖5 彈性隨儲藏時(shí)間的變化

3 結(jié)論

早勝牛體格高大、肉質(zhì)性能較好，是甘肅省特有牛種.試驗(yàn)中運(yùn)用主成分分析方法對早勝牛里脊肉5個(gè)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，確定了早勝牛里脊肉的最佳測定條件 .其最佳測定條件為形變量55%、速度50mm／min、初始力11N.并提取了三個(gè)主成分Z1、Z2、Z3，綜合評價(jià)模型為Z＝0.60Z1＋0.24Z2＋0.16Z3.3個(gè)主成分能夠作為早勝牛里脊肉的質(zhì)構(gòu)綜合評價(jià)指標(biāo)，綜合評價(jià)模型可以用來評價(jià)早勝牛里脊肉的品質(zhì).在最佳測定條件下測定了早勝牛里脊肉各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)隨時(shí)間的變化，儲藏過程中各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)總體呈下降趨勢.

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Application and Beef Texture Properties Analysis of Zaosheng Cattle

HE Xin-rui，REZIWANGULI Saimaiti，WU Zhong－yong，CHE Min-na，CHEN Shi-en＊
（College of Life Science and Engineering，Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730124）

Objective In order to establish optimal texture evaluation conditions and assess comprehensively the tenderloin quality indicators of Zaosheng cattle.Methods The the texture detection range of conditions was built by single factor test.The optimum conditions was established within optimal detection range by principal component analysis.Each index varition during the storage time was detected under optimum condition.Results The optimum conditions was 11Nstarting force conditions，55%deformation，50mm／min speed.The comprehensive evaluation equation was Z＝0.57Z1＋0.23Z2＋0.20Z3.All texture indexes showed a downward trend during storage.Conclusion The comprehensive evaluation model could exhibit better the tenderloin quality of Zaoshen cattle under optimum conditions.

Zaosheng cattle；Texture；Principal components analysis

TS251.52

A

1009-2102（2016）03-0052-06

2016-08-20

教育部動物醫(yī)學(xué)生物工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（IRT13091）；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD29B05）.

赫欣睿（1991—），女，遼寧遼陽人，碩士研究生，主要從事食品安全與質(zhì)量控制研究.