田曉靜,劉元林,蒙秋柏,王彩霞,陳士恩,*,劉根娣(.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730030; .四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 6504)

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多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)風(fēng)干牛肉品質(zhì)的研究

田曉靜1,劉元林1,蒙秋柏1,王彩霞2,陳士恩1,*,劉根娣1
(1.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730030; 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 625014)

為綜合評(píng)價(jià)不同風(fēng)干牛肉的品質(zhì)差異,從營養(yǎng)、滋味、口感、色澤、安全的角度對(duì)四種風(fēng)干牛肉進(jìn)行分析。多重比較分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):四種風(fēng)干牛肉的L*差異不顯著,脂肪含量、嫩度、a*和b*部分樣品間差異顯著,其余指標(biāo)(pH、氯化鈉含量、總酸)間均存在顯著差異(p<0.05)。主成分分析可以實(shí)現(xiàn)多指標(biāo)(13個(gè)參數(shù))的降維,降維后前兩個(gè)主成分就可有效區(qū)分不同風(fēng)干牛肉,其區(qū)分結(jié)果圖中樣品點(diǎn)隨鈉含量、總酸等指標(biāo)呈規(guī)律性分布,且表征風(fēng)味、口感、常量成分、色澤等參數(shù)分布在loading圖中不同區(qū)域。聚類分析實(shí)現(xiàn)了不同種類樣品正確聚類。結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法,從營養(yǎng)、滋味、色澤、安全等角度可以實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)干牛肉品質(zhì)的綜合分析與檢測(cè)。

風(fēng)干牛肉,品質(zhì)評(píng)價(jià),多指標(biāo),主成分分析,聚類分析

近年來,隨著畜牧業(yè)政策的不斷更新,我國牛肉產(chǎn)量比重逐年增加,據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì),2015年我國肉類總產(chǎn)量達(dá)8625萬噸,其中牛肉產(chǎn)量為700萬噸[1]。但我國肉類多以原料肉的形式消費(fèi),精深加工產(chǎn)品少。風(fēng)干肉制品是我國內(nèi)蒙、西藏等西北地區(qū)的一種特色肉制品,深受消費(fèi)者喜愛。在風(fēng)干肉的加工過程中,微生物的生長(zhǎng)繁殖和胞外酶的共同作用導(dǎo)致其主要滋味物質(zhì)間的差異,從而影響風(fēng)干牛肉的風(fēng)味;加工環(huán)境、加工過程等方面隨意性較大致使產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、安全性無法保障等問題。

現(xiàn)有關(guān)于風(fēng)干肉的研究主要集中在加工工藝改良[2-3],從嫩度[4]、保水性、色澤[5]、腌制技術(shù)[6]以及感官品質(zhì)等的影響從而改善傳統(tǒng)風(fēng)干肉的品質(zhì)[7],并從氨基酸的滋味分析[8]、揮發(fā)性氣味物質(zhì)的氣味分析[9-10]、對(duì)其營養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)[11]、質(zhì)地特性的口感分析[12]、微生物[13]、理化分析和感官分析[14-15]等方面對(duì)風(fēng)干肉的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在數(shù)據(jù)分析時(shí),方差分析對(duì)比不同工藝、品種等風(fēng)干肉不同指標(biāo)間的差異,多元統(tǒng)計(jì)分析方法綜合多參數(shù)進(jìn)行綜合分析,建立不同參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系,如風(fēng)干牦牛肉風(fēng)味與營養(yǎng)品質(zhì)特性之間的相關(guān)關(guān)系及采用主成分分析和相關(guān)分析[16]。

表1 樣品信息Table 1 Profile of sample information

本文通過研究不同風(fēng)干牛肉營養(yǎng)、滋味、口感、色澤、安全相關(guān)品質(zhì),采用多重比較分析不同參數(shù)間的差異性,采用主成分分析綜合多指標(biāo)信息,降低數(shù)據(jù)維度直觀、快速、綜合地反映風(fēng)干牛肉品質(zhì);聚類分析挖掘數(shù)據(jù)不同風(fēng)干牛肉樣品內(nèi)在聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同樣品的判別歸類,以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)干牛肉品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

風(fēng)干牛肉 共4種,均為市售風(fēng)干牛肉,購自京東網(wǎng),樣品的詳細(xì)信息見表1。

Color Reader CR-10型色差計(jì) 日本柯尼卡美能達(dá)公司;C-LM3B型號(hào)肌肉嫩度儀 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院;SXT-06索氏提取器 上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司;D-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;SHA-C型往復(fù)式水浴恒溫震蕩器 江蘇正基儀器有限公司;ML-1.8-4型可調(diào)式電熱板 北京科偉永興儀器有限公司;V-5000型可見分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司;PH-240A型干燥箱 上海恒科學(xué)儀器有限公司;TT-2型組織搗碎機(jī) 江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;PHS-3C型數(shù)顯酸度計(jì) 杭州雷磁分析儀器廠;FA2004N型電子天平 青島揚(yáng)中儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 色度檢測(cè)用樣品切為4 cm×5 cm×5 cm塊狀;其它指標(biāo)所需樣品均用TT-2組織搗碎機(jī)粉碎,保鮮膜密封后置于干燥、陰涼、通風(fēng)的環(huán)境待用。

1.2.2 氯化鈉測(cè)定 采用間接滴定法[18]測(cè)定肉樣的氯化鈉含量,重復(fù)檢測(cè)3次,以其平均值進(jìn)行后續(xù)分析。

1.2.3 pH測(cè)定 稱取10 g粉碎的風(fēng)干牛肉樣品,置于250 mL三角瓶中,加入10倍于待測(cè)樣品質(zhì)量的0.1 mol/L氯化鉀溶液,在搖床上恒溫(6 ℃)振蕩30 min后過濾,取濾液用酸度計(jì)測(cè)定pH[17],重復(fù)檢測(cè)3次,以其平均值進(jìn)行后續(xù)分析。

1.2.4 總酸測(cè)定 采用直接滴定法[20]測(cè)定總酸,稱取至少200 g的樣品加入等量煮沸過的水一起放入組織搗碎機(jī)中一起搗碎,用快速濾紙過濾,取30 mL的濾液加入60 mL的水及0.2 mL 1%酚酞試劑,用0.05%氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色30 s不褪色,重復(fù)檢測(cè)3次,以其平均值進(jìn)行后續(xù)分析。

1.2.5 脂肪測(cè)定 稱取2.00～5.00 g粉碎的樣品移入濾紙筒,將濾紙筒放入脂肪瓶?jī)?nèi),連接已恒重好的接收瓶后,用索氏提取法測(cè)定脂肪含量[19],重復(fù)檢測(cè)3次,以其平均值進(jìn)行后續(xù)分析。

1.2.6 亞硝酸鹽測(cè)定 采用分光光度法[21]測(cè)定肉樣的亞硝酸鹽含量,重復(fù)檢測(cè)3次,以其平均值進(jìn)行后續(xù)分析。采用分光光度法檢測(cè)亞硝酸鹽含量時(shí),當(dāng)亞硝酸鈉的含量為0～12.5 mg/kg,亞硝酸鈉含量與吸光度值間線性關(guān)系良好,其線性回歸方程為y=0.0271x-0.0021(R2=0.9936)。

1.2.7 色度值測(cè)定 采用色差計(jì)對(duì)風(fēng)干牛肉樣品進(jìn)行檢測(cè),重復(fù)3次,獲得其L*、a*、b*值的平均值。

1.2.8 嫩度縱向值測(cè)定 采用肌肉嫩度計(jì)對(duì)風(fēng)干牛肉樣品進(jìn)行檢測(cè),縱向重復(fù)切3次,分別獲得其平均值。

1.2.9 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

1.2.9.1 主成分分析 采用Duncan氏法研究不同風(fēng)干牛肉各指標(biāo)間的差異;多指標(biāo)信息在某種程度上存在信息的重疊,具有一定的相關(guān)性,而主成分分析(Principle component analysis,PCA)在力求數(shù)據(jù)信息丟失最少的原則下,對(duì)高維的變量空間降維,即以各指標(biāo)的少數(shù)幾個(gè)線性組合構(gòu)成的綜合指標(biāo)盡可能多地保留原來指標(biāo)的信息。通過主成分分析將反映風(fēng)干牛肉品質(zhì)的色澤、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)、安全品質(zhì)參數(shù)的高維信息降低到一個(gè)較易辨識(shí)的低維空間,根據(jù)其主成分得分由圖形直觀地獲得各樣品的信息[22]。

1.2.9.2 聚類分析(Cluster Analysis,CA) 是一個(gè)將數(shù)據(jù)集劃分為若干組或類的過程,并使得同一個(gè)組內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)象具有較高的相似度,而不同組中的數(shù)據(jù)對(duì)象是不相似的;其目的在于通過把原來的對(duì)象集合分成相似的組或簇,來獲得某種內(nèi)在的數(shù)據(jù)規(guī)律。

以不同風(fēng)干牛肉樣品的營養(yǎng)、滋味、口感、色澤、安全相關(guān)指標(biāo),采用多重比較分析不同風(fēng)干牛肉指標(biāo)間的差異,采用主成分分析和聚類分析綜合多項(xiàng)指標(biāo)將4種風(fēng)干牛肉的差異直觀化。

表2 不同風(fēng)干牛肉理化指標(biāo)結(jié)果Table 2 Results of physical and chemical indexes of air died beef

注:同行數(shù)據(jù)上標(biāo)小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 8.0軟件(美國SAS軟件公司)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖由Origin 8.0軟件(美國OriginLab公司)繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果對(duì)比分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了KE、YM、CY、HR風(fēng)干牛肉樣的氯化鈉、pH、脂肪、總酸、亞硝酸鹽、色差、嫩度9項(xiàng)理化指標(biāo),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行指標(biāo)對(duì)比分析,如表2所示。

在肉品加工過程中,食鹽對(duì)肉制品的色澤、質(zhì)地、滋味、風(fēng)味各方面的影響起著非常重要的作用[25-26]。目前對(duì)風(fēng)干牛肉的研究成果表明,食鹽含量過高對(duì)脂肪水解酶以及抗氧化酶表現(xiàn)為抑制作用。在傳統(tǒng)干腌肉制品中食鹽含量都比較高,在加工過程中一般都會(huì)對(duì)各種內(nèi)源酶起抑制性作用,不利于蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的分解氧化[27]。對(duì)四種風(fēng)干牛肉的原始信息及檢測(cè)結(jié)果可見,樣品YM中氯化鈉及鈉含量最高,其次為KE、CY和HR,這與實(shí)際口感一致。

pH可以直接反映糖元酵解的強(qiáng)度,不僅直接影響肉的適口性、嫩度、烹煮損失和貨架時(shí)間,還與牛肉系水力和肉色等顯著相關(guān),是肉品質(zhì)最為重要的指標(biāo)之一[23]。表2中四種風(fēng)干牛肉的pH在5.7～6.1之間,且彼此差異顯著,其中風(fēng)干牛肉HR的pH最高,其次為CY、YM和KE。

總酸是影響肉樣風(fēng)味的重要因素之一,但是又受到加工工藝(如輔料的組成與配比等)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同品種風(fēng)干牛肉的總酸值存在較大的差異,風(fēng)干牛KE的總酸值最高,風(fēng)干牛肉YM總酸值最低。

在肉制品中,脂肪不僅賦予產(chǎn)品特殊風(fēng)味、優(yōu)良質(zhì)地以及良好的感官特性,而且也是人體能量、必需脂肪酸和脂溶性維生素的主要來源,肉制品多汁、滑爽的口感以及良好的彈性及切片性均與肉制品中較高的脂肪含量有關(guān),脂肪對(duì)肉制品的風(fēng)味也有重要作用,這不僅表現(xiàn)在脂肪自身的風(fēng)味,還表現(xiàn)在對(duì)其他香料釋放的影響上[24]。風(fēng)干牛肉YM和KE中脂肪含量顯著高于CY和HR。

在肉制品加工中,亞硝酸鹽作為護(hù)色劑和防腐劑添加至肉中,賦予肉制品特有的紅色,同時(shí)能改善肉制品的組織結(jié)構(gòu),抑制肉毒梭狀芽抱桿菌的生長(zhǎng);同時(shí)肉制品在加工和貯存過程中,會(huì)添加及生成一定量的亞硝酸鹽[28]。過量殘留會(huì)對(duì)消費(fèi)者健康帶來影響。GB2760-2015[29]中發(fā)酵肉制品類亞硝酸鹽最大使用量為0.15 g/kg,以亞硝酸鈉計(jì)殘留量≤30 mg/kg。表2中可見,四種風(fēng)干牛肉樣中亞硝酸鹽含量在0.5～4.4 mg/kg之間波動(dòng),均在規(guī)定范圍內(nèi),其中,YM、CY和HR三種肉樣中亞硝酸鹽含量較少,KE肉樣中亞硝酸鹽含量最多。

肉與肉制品的顏色是肉類制品生物化學(xué)和微生物學(xué)變化的外部表現(xiàn),雖不影響肉的滋味,但直觀反映肉制品的優(yōu)劣,是影響消費(fèi)者購買欲望的重要因素[30]。對(duì)四種風(fēng)干牛肉的色度進(jìn)行了檢測(cè)分析,發(fā)現(xiàn)四種風(fēng)干牛肉的L*差異不顯著,YM和CY的a*值和b*顯著高于KE和HR。色澤的差異主要是與發(fā)酵過程中水分的損失、鹽分的遷移及脂肪的氧化等因素有關(guān)[31-32]。

嫩度直觀反映肉在食用時(shí)的口感,也直接影響肉的食用價(jià)值和商品價(jià)值,是消費(fèi)者評(píng)判肉質(zhì)優(yōu)劣最常用的指標(biāo)。表2中給出風(fēng)干牛肉嫩度值較大,這主要是風(fēng)干牛肉加工過程中水分會(huì)大量丟失及一系列生理生化反應(yīng)引起的。將測(cè)得的數(shù)據(jù)與品嘗時(shí)的口感相結(jié)合,YM和HR嫩度優(yōu)于其他肉樣,其更易于咀嚼且汁液比較豐富。不同風(fēng)干牛肉質(zhì)地特性變化與加工過程中水分含量及蛋白質(zhì)的狀態(tài)均有關(guān)系[33]。

本研究中所檢測(cè)樣品的蛋白質(zhì)含量高于黨欣[30]所研究的哈薩克風(fēng)干牛肉樣品,而低于高媛[6]所研究的風(fēng)干牦牛肉樣品;其脂肪含量與哈薩克風(fēng)干肉相近[30],而低于風(fēng)干牦牛肉[6];其pH也在現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的范圍內(nèi);表征嫩度的剪切力與耿兄[34]報(bào)道的略有不同,有高有低,這與肉樣中水分、脂肪含量有較大關(guān)系;對(duì)于肉色,本研究中肉樣的L*與史曉[35]報(bào)道的接近,而紅值高于其報(bào)道的數(shù)據(jù)。不同產(chǎn)品原料、工藝等的差別導(dǎo)致其口感和風(fēng)味的不同。

2.2 主成分分析結(jié)果

以理化指標(biāo)(X1～X9)和樣品原始信息(蛋白質(zhì)X10、脂肪X11、碳水化合物X12、鈉X13)作為輸入,采用SAS v8統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行主成分分析,以前兩個(gè)主成分得分繪圖,PCA結(jié)果見圖1。如圖1所示,以上述指標(biāo)作為變量時(shí),第1主成分58.11%,第2主成分21.37%,總貢獻(xiàn)率達(dá)到79.48%,代表了原始數(shù)據(jù)大部分信息,實(shí)現(xiàn)了不同組樣品彼此區(qū)分;其中鈉含量較高的YM位于圖中第一象限,沿著順時(shí)針方向其他三個(gè)樣品中的氯化鈉含量逐步降低;而總酸的分布規(guī)律與此正相反,即從第一象限開始,沿著逆時(shí)針方向,總酸逐漸升高;對(duì)亞硝酸鹽,第四象限中的KE樣品含量最高;對(duì)pH,在PC1<0時(shí),其值較高;而脂肪則是在PC1>0時(shí)含量較高;在y=x直線周圍,則屬于a*和b*數(shù)值較高的范圍。

圖1 不同風(fēng)干牛肉的主成分分析結(jié)果Fig.1 Results of PCA for air dried beef

圖2給出了不同風(fēng)干牛肉的各因子loading圖,第一主成分中X11和X10(蛋白質(zhì)和脂肪)載荷因子較大,代表了風(fēng)干牛肉的營養(yǎng)品質(zhì);第二主成分X3、X9、X6(總酸、嫩度和L*)載荷因子較大,代表了風(fēng)干牛肉的滋味、質(zhì)地和色澤;這與高媛等[6]對(duì)風(fēng)干牦牛肉的中感官剖面評(píng)價(jià)的結(jié)果相類似,但也有區(qū)別,主要表現(xiàn)在第一、第二主成分的順序有所不同,且本研究中肉色的載荷因子也較大。

各參數(shù)的相對(duì)重要性可由圖獲得,各參數(shù)點(diǎn)均與(0,0)點(diǎn)較遠(yuǎn),所占權(quán)重也都較大,其中X1和X13較為接近,分布在第一象限右側(cè),代表咸味的氯化鈉含量和鈉的含量,可由一個(gè)代替;X4和X11雖較為接近,代表消費(fèi)時(shí)和包裝前脂肪含量,兩者存在一定差異,故不能相互代替;X3(pH)和X2(總酸)均可作為酸味的表征參數(shù),但卻有差別,兩者分布在相反的方向;以碳水化合物含量表征的甜味X12分布在第二象限中間;代表亮度的X6和代表嫩度的X9分別分布在縱坐標(biāo)的正負(fù)區(qū)域,呈相反分布,呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;表征安全品質(zhì)的亞硝酸鹽含量X5居于第四象限,與其他指標(biāo)明顯區(qū)分。不同風(fēng)味、口感、常量成分、色澤等參數(shù)分布在不同的區(qū)域。

圖2 不同風(fēng)干牛肉的loading分析結(jié)果Fig.2 Results of loading analysis for air dried beef

2.3 聚類分析結(jié)果

以上述理化指標(biāo)(X1～X13)為輸入,采用SAS v8進(jìn)行聚類分析,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,D=2.9102時(shí),四種不同風(fēng)干牛肉分別聚類,實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)干牛肉樣品的區(qū)分;當(dāng)D=4.6605時(shí),四種風(fēng)干牛肉聚集為兩大類,第一類KE和YM,其鈉含量較高,第二類CY和HR,其鈉含量較低,由此可以將風(fēng)干牛肉分按照其鈉含量進(jìn)行細(xì)分;當(dāng)D=6.0219時(shí),四種風(fēng)干牛肉聚為一大類。聚類分析可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同品質(zhì)風(fēng)干牛肉的區(qū)分。

圖3 不同風(fēng)干牛肉的聚類分析結(jié)果Fig.3 Results of CA for air dried beef

3 結(jié)論

為研究不同風(fēng)干牛肉的品質(zhì)差異,從營養(yǎng)、滋味、口感、色澤、安全的角度對(duì)四種風(fēng)干牛肉進(jìn)行了分析,結(jié)合多重比較分析和多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)多指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果發(fā)現(xiàn):對(duì)四種不同風(fēng)干牛肉,L*差異不顯著,脂肪含量、嫩度、a*和b*部分樣品間差異顯著,其余指標(biāo)間均存在顯著差異;主成分分析可以實(shí)現(xiàn)多指標(biāo)(13個(gè)參數(shù))的降維,降維后的綜合指標(biāo)可有效區(qū)分不同風(fēng)干牛肉,且表征營養(yǎng)、滋味、口感、色澤、安全的角度等參數(shù)分布在loading圖中不同區(qū)域;聚類分析依據(jù)樣品間的內(nèi)在相似性,將不同種類樣品正確聚類。

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Study on the comprehensive evaluation of air dried beef quality with multiple variables

TIAN Xiao-jing1,LIU Yuan-lin1,MENG Qiu-bai1,WANG Cai-xia2,CHEN Shi-en1,*,LIU Gen-di1

(1.College of life Science and Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou 730030,China; 2.College of Food Science,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China)

For comprehensive evaluation of air dried beef with different quality,samples of four kinds of air dried beef were analyzed in the view of nutrition,taste,colour and safety indexes. By Duncan test,the differences among samples were analyzed,the results indicated that no significant difference were found forL*among four samples,significant differences were found for parameters of fat content,tenderness,a*andb*for two or three samples,and significant differences were found for parameters of pH value,NaCl content and content of total acid for four samples(p<0.05). The dimension of indexes was reduced from 13 to 2 by method of principal component analysis. Four air dried beef samples were discriminated by principal component analysis,with sample scatter plot changing with sodium content,total acid and other indicators. In the loading plot,nutrition,taste,colour and safety indexes distributed in different areas. Four air dried beef samples were clustered into different groups accoding to the sample information. Combined with statistical analysis method,the quality of air dried beef samples were evaluated in the view of nutrition,taste,colour and safety.

air dried beef;quality evaluation;multiple variables;principal component analysis;cluster analysis

2016-12-12

田曉靜(1982-)，女，博士，副教授，研究方向：食品安全與檢測(cè)分析，E-mail:smile_tian@yeah.net。

*通訊作者:陳士恩(1964-)，大學(xué)本科，教授，主要從事食品安全與品質(zhì)控制方面的研究，E-mail:chshien@163.com。

西北民族大學(xué)引進(jìn)人才科研項(xiàng)目資助(xbmuyjrc201408)；國家科技支撐子項(xiàng)目(2015BAD29B05)；西北民族大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(zyz2012073)；甘肅省科技計(jì)劃資助(1504WKCA094)；西北民族大學(xué)生命科學(xué)眾創(chuàng)空間扶持項(xiàng)目(中央高校科研創(chuàng)新項(xiàng)目資助)。

TS251.7

A

1002-0306(2017)14-0006-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.002