王勇峰,郎玉苗,豐永紅,李　敬,張文華,李海鵬,謝　鵬,張松山,孫寶忠,*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;2.寧夏夏華清真肉食品有限公司,寧夏中衛(wèi) 755000)

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運(yùn)用逐步回歸方法建立牛肉感官品質(zhì)預(yù)測(cè)模型

王勇峰1,郎玉苗1,豐永紅1,李敬1,張文華2,李海鵬1,謝鵬1,張松山1,孫寶忠1,*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;2.寧夏夏華清真肉食品有限公司,寧夏中衛(wèi) 755000)

為分析牛肉感官品質(zhì)與理化指標(biāo)之間的相關(guān)性,并利用測(cè)定的理化指標(biāo)建立感官品質(zhì)的預(yù)測(cè)模型,該文采集9頭牛的背最長(zhǎng)肌、臀股二頭肌、股直肌、股外側(cè)肌、股中間肌和三角牛霖得到54份樣品。通過(guò)消費(fèi)者感官評(píng)定和測(cè)定樣品理化指標(biāo),分析了牛肉理化指標(biāo)與感官評(píng)定值的線性關(guān)系,大部分理化指標(biāo)均與感官評(píng)定值呈顯著或極顯著(p<0.05或p<0.01)的相關(guān)關(guān)系。最后以牛肉理化指標(biāo)為自變量,感官指標(biāo)為因變量進(jìn)行逐步回歸分析,分別得到了具有統(tǒng)計(jì)意義的牛肉感官嫩度、多汁性、風(fēng)味和總體評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)方程,方程決定系數(shù)(R2)分別為0.55、0.37、0.68和0.36。通過(guò)預(yù)測(cè)模型,理化指標(biāo)可以較好的描述牛肉感官特性。

牛肉,感官品質(zhì),理化指標(biāo),逐步回歸,模型

牛肉品質(zhì)包括食用品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、安全品質(zhì)和人文品質(zhì),其中,食用品質(zhì)的優(yōu)劣是決定牛肉商品價(jià)值的最重要因素,也是消費(fèi)者購(gòu)買牛肉時(shí)的重要參考依據(jù)。食用品質(zhì)直接由品嘗食物時(shí)的主觀感覺(jué)決定,因而又稱為感官性狀,主要包括嫩度、多汁性和風(fēng)味[1]。感官評(píng)定是評(píng)定牛肉食用品質(zhì)最常用的方法,它可以對(duì)牛肉的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味進(jìn)行全面系統(tǒng)的評(píng)價(jià)[2],但是感官評(píng)定結(jié)果受主觀因素影響較大,存在較大的誤差[3],因此大量的專家學(xué)者試圖研究客觀的評(píng)定方法。通過(guò)測(cè)定畜肉理化性質(zhì)能夠?qū)π笕馄焚|(zhì)進(jìn)行評(píng)定,但是僅僅依靠理化指標(biāo)并不能完全反映感官評(píng)價(jià)。因?yàn)楦泄僭u(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,而儀器只能檢測(cè)肉的部分食用品質(zhì)指標(biāo)[4]。因此,需要找到兩者之間的關(guān)系,以便使用客觀的方法來(lái)預(yù)測(cè)牛肉的感官性狀。

嫩度、多汁性和風(fēng)味被認(rèn)為是決定牛肉適口性和接受性的重要指標(biāo),同時(shí)還會(huì)影響消費(fèi)者的購(gòu)買意向[5]。目前,消費(fèi)者的感官評(píng)定實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)牛肉的嫩度進(jìn)行研究,相關(guān)性的分析結(jié)果表明感官嫩度和剪切力之間的相關(guān)程度在不同測(cè)定方式和樣品種類間差異較大(r=-0.37～-0.84)[6-9],很多研究基于這種相關(guān)關(guān)系建立了感官嫩度和剪切力的聯(lián)系。但是Corbin等[10]研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)味和多汁性是僅次于嫩度的食用品質(zhì),當(dāng)嫩度達(dá)到可接受水平時(shí),風(fēng)味是另一個(gè)影響消費(fèi)者滿意度的因素?，F(xiàn)有的研究主要分析風(fēng)味、多汁性與脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的相關(guān)性,但是關(guān)于牛肉理化指標(biāo)預(yù)測(cè)和描述牛肉感官風(fēng)味和多汁性的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

本研究將牛肉理化指標(biāo)和消費(fèi)者感官評(píng)價(jià)相結(jié)合,并利用更合理的統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建牛肉感官品質(zhì)預(yù)測(cè)模型,從而達(dá)到提高模型預(yù)測(cè)效果、增加消費(fèi)者滿意度的目的。

1　材料及方法

1.1材料與儀器

選取9頭健康的安格斯×秦川雜交牛,年齡為26～28月齡,經(jīng)過(guò)20個(gè)月的育肥。按照GB/19477-2004《牛屠宰操作規(guī)程》[11]進(jìn)行屠宰劈半,在4 ℃條件下成熟3 d。為了使樣本的理化指標(biāo)差異較大,取每頭牛左半胴體背最長(zhǎng)肌、三角牛霖、臀股二頭肌、股直肌、股外側(cè)肌和股中間肌進(jìn)行研究,樣品真空包裝后迅速冷凍,并在-20 ℃冷庫(kù)中儲(chǔ)存等待使用。樣品分析前,在4 ℃條件下解凍24 h,進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)和感官品評(píng)。

TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀英國(guó)Stable Micro System公司;YYW-2 型應(yīng)變式控制式無(wú)側(cè)限壓力儀南京土壤儀器廠有限公司;HH-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司;JR-1 針式溫度計(jì)廣州樂(lè)享電子有限公司;GH-820 平扒爐廣州市新粵海西廚設(shè)備廠;DZ-500/2S型真空包裝機(jī)山東省諸城市正泰機(jī)械有限責(zé)任公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1理化指標(biāo)的測(cè)定持水力:按照NY/T 1333-1007《畜禽肉質(zhì)的測(cè)定》[12]中壓力法失水率的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定;pH:pH計(jì)校準(zhǔn)后插入肉樣中進(jìn)行測(cè)定,取三次平行測(cè)定的均值作為該肉樣的pH;蒸煮損失測(cè)定:取約200 g的肉塊,精確稱重計(jì)作W1;用熱收縮膜真空包裝后于80 ℃下蒸煮熟制,直至中心溫度達(dá)到70 ℃,解開(kāi)包裝,待冷卻晾干后,稱重計(jì)作W2,蒸煮損失:蒸煮損失(%)=(W1-W2)/W1×100;剪切力:按照NY/T 1180-2006《肉嫩度的測(cè)定 剪切力測(cè)定法》[13]進(jìn)行測(cè)定;蛋白質(zhì):按照 GB/T 5009.5-2003《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[14]進(jìn)行測(cè)定;脂肪:按照GB/T 9695.7-2008《肉與肉制品 總脂肪含量測(cè)定》[15]進(jìn)行測(cè)定;水分:按照GB/T 9695.15-2008《肉與肉制品 水分含量測(cè)定》[16]進(jìn)行測(cè)定;樣品間變異系數(shù):CV(%)=(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值)×100。

1.2.2感官評(píng)定每塊采集的部位肉分別從前中后,取下3塊1.27 cm厚的牛排,通過(guò)電平扒爐加熱。牛排中心溫度通過(guò)JR-1針式溫度計(jì)進(jìn)行記錄。電平扒爐溫度維持在210 ℃,直到中心溫度達(dá)到72 ℃為止[17]。煎好后的牛排,保存在鋁箔內(nèi),直到感官評(píng)定前再取出。牛排切成2.25 cm3(1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm)左右大小的肉塊,每次感官評(píng)定的牛排都隨機(jī)的進(jìn)行編號(hào)。本次實(shí)驗(yàn)總共有110名消費(fèi)者參與,消費(fèi)者被分為10組(11人/組),平均每個(gè)樣品由11名消費(fèi)者進(jìn)行評(píng)價(jià),每名消費(fèi)者評(píng)價(jià)5個(gè)樣品。品評(píng)代碼根據(jù)計(jì)算機(jī)隨機(jī)編碼,樣品采用正五邊形擺放,評(píng)定完一個(gè)樣品后為每位消費(fèi)者提供純凈水清理口腔[18]。所有的消費(fèi)者對(duì)煎制牛排進(jìn)行嫩度、多汁性、滋味、殘?jiān)?、總體可受性的評(píng)定,本次評(píng)定采用9分標(biāo)度法[19](1=極不喜歡,2=非常不喜歡,3=很不喜歡,4=比較不喜歡,5=一般,6=比較喜歡,7=很喜歡,8=非常喜歡,9=極喜歡)。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.2統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)感官評(píng)價(jià)平均值與儀器測(cè)定結(jié)果進(jìn)行方差分析;計(jì)算感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù);分析得到牛肉感官評(píng)價(jià)總分,并計(jì)算出感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與儀器參數(shù)之間線性相關(guān)性方程,通過(guò)決定性系數(shù)R2來(lái)確定回歸方程的相關(guān)顯著性和實(shí)用性。其中,預(yù)測(cè)方程的因變量別為感官測(cè)定得到的多汁性、嫩度、風(fēng)味、殘?jiān)亢涂傮w可接受性,自變量分別為肌內(nèi)脂肪、水分含量、剪切力、持水力和蛋白質(zhì)。

2　結(jié)果與分析

2.1牛肉理化指標(biāo)、感官評(píng)定結(jié)果

牛肉理化指標(biāo)與感官評(píng)定數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1,理化指標(biāo)中脂肪表現(xiàn)出最大的變異程度(CV=0.70),pH的變異程度最小(CV=0.036);感官評(píng)定分析中嫩度和風(fēng)味分別具有最大和最小的變異系數(shù)(CV=0.21和CV=0.18);而感官評(píng)定各指標(biāo)的變異程度相差不大(CV=0.18～0.21),牛肉各理化指標(biāo)的變異程度相差較大(CV=0.036～0.70)，這從一個(gè)側(cè)面反映了人類感官和儀器在靈敏性上的差異。

2.2牛肉感官指標(biāo)之間相關(guān)性分析

牛肉各感官評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的Person相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2,各個(gè)感官指標(biāo)之間均極顯著正相關(guān)(p<0.01)。嫩度與多汁性、風(fēng)味、總體評(píng)價(jià)的相關(guān)系數(shù)均大于0.8,其中多汁性和總體評(píng)價(jià)的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為0.95,其次是嫩度和風(fēng)味。Behrends等[20]研究了美國(guó)牛后臀肉的質(zhì)量等級(jí)和腌制方式對(duì)消費(fèi)者滿意度的影響,風(fēng)味和總體評(píng)價(jià)相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為0.87,其次是嫩度和多汁性。Thompson[21]對(duì)3613塊差異性外脊樣本的嫩度、多汁性、風(fēng)味、總體可受性和脂肪含量研究結(jié)果顯示,嫩度、多汁性、風(fēng)味和總體可受性之間顯著相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r≥ 0.86),且各指標(biāo)均與肌間脂肪含量顯著相關(guān)(p<0.05)。本實(shí)驗(yàn)感官指標(biāo)之間的相關(guān)性結(jié)果與Thompson的研究結(jié)果一致,但其相關(guān)系數(shù)高于本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,造成感官評(píng)定指標(biāo)之間相關(guān)性的差異可能是中西方消費(fèi)者對(duì)牛肉感官指標(biāo)的嗜好性不同造成的。

表1　牛肉理化指標(biāo)、感官測(cè)定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量(n=50)

表2　感官評(píng)定指標(biāo)之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)

注:**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān),*在0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，表3、表4同。

2.3牛肉理化指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

表3　牛肉理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

牛肉各理化評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的Person相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3,脂肪、持水力、蛋白質(zhì)、pH均與剪切力極顯著相關(guān)(p<0.01),其中pH與剪切力的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為0.72,其次為持水力和蛋白質(zhì),相關(guān)系數(shù)分別為0.60和0.53。水分、蛋白質(zhì)、剪切力和脂肪之間具有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性(p<0.01),其中水分與脂肪的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為-0.88。一般認(rèn)為,脂肪含量與水分呈負(fù)相關(guān)性[22-23]。Liang等[24]也得出脂肪和水分、剪切力具有顯著的負(fù)相關(guān)性(p<0.05),其中脂肪和水分相關(guān)系數(shù)為-0.83(弱于本實(shí)驗(yàn)的-0.88),脂肪與剪切力的相關(guān)系數(shù)為-0.54(強(qiáng)于本實(shí)驗(yàn)的-0.42)。Ueda等[25]也得出了相似的結(jié)論,他研究了脂肪沉積對(duì)日本和牛肉品質(zhì)的影響,得出脂肪含量和水分含量的相關(guān)系數(shù)為-0.97,強(qiáng)于本實(shí)驗(yàn)的-0.88。這可能是由于實(shí)驗(yàn)中所取牛肉樣品差異造成的。

2.4牛肉理化指標(biāo)和感官評(píng)定指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

感官評(píng)定與理化指標(biāo)之間的相關(guān)性結(jié)果見(jiàn)表4。感官評(píng)定與理化指標(biāo)之間具有一定相關(guān)性,特別是剪切力和感官評(píng)定的嫩度(r=-0.65,p<0.01)、風(fēng)味(r=-0.55,p<0.01)、多汁性(r=-0.48,p<0.01)、總可接受性體(r=-0.46,p<0.01)之間達(dá)到了極顯著負(fù)相關(guān)。脂肪和感官評(píng)定的嫩度(r=0.59,p<0.01)、風(fēng)味(r=0.73,p<0.01)、總體可接受性(r=0.55,p<0.01)之間達(dá)到了極顯著正相關(guān)。一般來(lái)說(shuō),牛肉的理化成分影響其感官特性,如肌內(nèi)脂肪與牛肉的適口性具有正相關(guān)性[26],剪切力與感官嫩度具有負(fù)相關(guān)性[17]。Okumura等[27]研究了日本黑牛背最長(zhǎng)肌脂肪含量對(duì)感官特性的影響,其得出隨著脂肪含量的增加,牛肉的多汁性和總體可受性也隨之提高,但是對(duì)風(fēng)味沒(méi)有影響。本實(shí)驗(yàn)多汁性和總體可受性的結(jié)果與Okumura等[27]人的結(jié)果一致,但是本實(shí)驗(yàn)中脂肪與風(fēng)味呈較強(qiáng)的正相關(guān)性(r=0.73,p<0.01),說(shuō)明脂肪含量的增加能提高風(fēng)味,這可能是由于中國(guó)和日本消費(fèi)者的喜好差異引起的。

表4　理化指標(biāo)和感官評(píng)定指標(biāo)之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)

Destefanis等[6]對(duì)牛肉消費(fèi)者感官評(píng)價(jià)和剪切力之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,得出嫩度和剪切力之間存在極顯著負(fù)相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)為-0.72。Sullivan和Calkins[28]得出嫩度和剪切力之間的相關(guān)系數(shù)為-0.84,這比本實(shí)驗(yàn)得出的相關(guān)性要強(qiáng)(-0.84和-0.65)。造成感官評(píng)定的嫩度和剪切力之間相關(guān)系數(shù)差異的原因很多,例如,參與感官評(píng)價(jià)的消費(fèi)者人數(shù)和專業(yè)程度、選取的部位肉、烹飪方式等。

2.5牛肉理化指標(biāo)間多重共線性診斷

通過(guò)理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)各個(gè)指標(biāo)間相關(guān)程度較高,部分指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。有的指標(biāo)之間Pearson相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.70,脂肪、水分、蛋白質(zhì)均與剪切力間存在較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系,這說(shuō)明各變量之間可能存在多重共線性。由于下一步的回歸分析將上述牛肉理化指標(biāo)作為自變量,自變量間如果存在較高的多重共線性就會(huì)造成變量的顯著性檢驗(yàn)失去意義、模型的預(yù)測(cè)功能失效等問(wèn)題[29]。這樣就不滿足回歸分析的基本前提,因此在進(jìn)行回歸分析之間必須進(jìn)行多重共線性診斷。通過(guò)嘗試性的回歸分析計(jì)算出各自變量的方差膨脹因子,脂肪、水分、剪切力、pH、蛋白質(zhì)、持水力、蒸煮損失的方差膨脹因子分別為7.97931、4.85987、2.60945、3.14133、3.36606、3.01863、1.62517。一般認(rèn)為方差膨脹因子大于10表示有共線性[29],可見(jiàn)理化指標(biāo)之間不存在共線性,可以直接進(jìn)行回歸分析。

2.6牛肉感官評(píng)定指標(biāo)的逐步回歸分析預(yù)測(cè)模型

表5　牛肉理化指標(biāo)對(duì)感官指標(biāo)的逐步回歸分析

注:a.剪切力;b.脂肪;c.持水力;d.蛋白質(zhì);e.蒸煮損失。

以測(cè)定的牛肉理化指標(biāo)作為自變量,感官指標(biāo)作為因變量,進(jìn)行逐步回歸分析,變量入選和刪除顯著水平均為0.05,回歸分析結(jié)果如表5。感官嫩度、多汁性、風(fēng)味和總體評(píng)價(jià)經(jīng)過(guò)篩選得到最優(yōu)回歸模型,經(jīng)顯著性檢驗(yàn)均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)。方程決定系數(shù)R2分別為0.55、0.37、0.68、0.36。羅欣等[30]對(duì)我國(guó)四個(gè)品種育肥牛(和?！留斘鼽S牛,魯西黃牛,和牛×秦川牛,和?！裂舆吪?的五個(gè)等級(jí)的育肥牛肉品質(zhì)和感官評(píng)定進(jìn)行了分析,得出牛肉剪切力與消費(fèi)者嫩度之間的線性回歸方程為嫩度=9.24-0.0008×剪切力(R2=0.67)。而本實(shí)驗(yàn)中嫩度回歸方程的決定系數(shù)為0.55,這可能是采用的樣品以及統(tǒng)計(jì)分析的方法差異造成的。風(fēng)味的回歸系數(shù)最高(R2=0.68),預(yù)測(cè)效果較好,這主要是使用了合理的統(tǒng)計(jì)方法以及考慮了脂肪、蛋白質(zhì)等影響風(fēng)味的因素。在多汁性和總體評(píng)價(jià)方面,回歸方程的決定系數(shù)僅為0.37和0.36,預(yù)測(cè)效果較差。這可能與目前評(píng)定肉質(zhì)的理化指標(biāo)有關(guān),這些指標(biāo)不能完全反映感官評(píng)價(jià)的多汁性和總體評(píng)價(jià),預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確度還需要進(jìn)一步的提高。

3　結(jié)論

牛肉感官評(píng)價(jià)指標(biāo)和理化指標(biāo)之間具有良好的相關(guān)性,其中剪切力、脂肪、水分、蛋白質(zhì)與感官指標(biāo)均具有極顯著相關(guān)性(p<0.01),相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值為0.42～0.74,證明了牛肉理化指標(biāo)和消費(fèi)者評(píng)定值之間線性關(guān)系的存在。將測(cè)定得到的7項(xiàng)理化指標(biāo)作為自變量引入回歸模型進(jìn)行逐步回歸分析,構(gòu)建了具有統(tǒng)計(jì)意義的感官嫩度、多汁性、風(fēng)味和總體可接受性的預(yù)測(cè)模型(p<0.05),方程決定系數(shù)R2分別為0.55、0.37、0.68和0.36。其中決定系數(shù)達(dá)0.68的感官風(fēng)味模型將肉類感官性狀預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效果提高到一個(gè)新的水平,并證明可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法的優(yōu)化來(lái)構(gòu)建客觀、精確、便捷的肉類感官性狀評(píng)價(jià)體系。

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Beef sensory qualities prediction based on stepwise regression method

WANG Yong-feng1,LANG Yu-miao1,FENG Yong-hong1,LI Jing1,ZHANG Wen-hua2,LI Hai-peng1,XIE Peng1,ZHANG Song-shan1,SUN Bao-zhong1,*

(1.Institute of Animal Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China;2.XiaHua Muslem Meat Food Co.,Ltd.,Ningxia,Zhongwei 755000,China)

The aim of this study was to analyze the correlation between sensory qualities and physiochemical properties of beef,and to establish validate model for predict sensory quality. Longissimus doris,rectus femoralis,biceps femoralis,vastus lateralis,vastus intermedius and tritip muscle from 9 cows(total 54 samples)were selected and consumer sensory evaluation and physiochemical properties were measured. Linear relationship between physiochemical properties and sensory evaluation were analyzed. The results showed that most of the physiochemical properties were significantly or marked significantly correlated(p<0.05 orp<0.01)with sensory evaluation. Stepwise regression analysis was used to generate prediction equations with the data of physiochemical traits as independent variables respectively and the data of sensory analysis as dependent variable. The prediction equations of sensory tenderness,juiciness,flavor and overall liking were of significance in statistics and the determination coefficients were 0.55,0.37,0.68 and 0.36,respectively. The sensory qualities of beef could be well described by the validate model.

beef;sensory qualities;physiochemical properties;stepwise regression;model

2016-01-08

王勇峰(1990-)，男，碩士研究生，研究方向:畜產(chǎn)品加工，E-mail：wangyongfeng90@163.com。

孫寶忠(1964-)，男，博士，研究員，主要從事肉品質(zhì)量與安全，E-mail：baozhongsun@163.com。

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(肉牛牦牛)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目(CARS-38)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)13-0067-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.005