萬紅兵，祁興磊，李海鵬，王 歡，雷元華，張松山，謝 鵬，劉 璇，孫寶忠

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加熱溫度和時(shí)間對(duì)牛肉嫩度影響的主成分分析評(píng)價(jià)

萬紅兵1，祁興磊2，李海鵬1，王 歡1，雷元華1，張松山1，謝 鵬1，劉 璇1，孫寶忠1※

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193；2. 泌陽縣夏南?？萍奸_發(fā)有限公司，駐馬店 463700）

為研究加熱溫度及時(shí)間對(duì)不同部位牛肉嫩度的影響，該研究以夏南牛肩肉、外脊和米龍3個(gè)部位肉為例，分別代表牛胴體前、中、后軀部位肉，提出了一種基于主成分分析的高熟度牛肉嫩度綜合評(píng)價(jià)方法。利用剪切力測(cè)定法和質(zhì)構(gòu)剖面分析測(cè)定了6頭夏南牛3個(gè)部位（肩肉、外脊、米龍）4個(gè)加熱溫度（70、80、90、100 ℃）6個(gè)保溫時(shí)間（0、30、60、90、120、180 min）的剪切力值和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，對(duì)不同加熱處理牛肉的蒸煮損失、剪切力值、硬度、黏附性、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性等9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，從中提取了3個(gè)主成分，方差貢獻(xiàn)率分別為56.53%、24.43%、8.62%，分別代表牛肉的咀嚼特性、抗壓特性和剪切特性，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)89.58%，并建立了綜合評(píng)價(jià)模型。試驗(yàn)結(jié)果表明，在高熟度牛肉的評(píng)價(jià)過程中，以剪切力值作為主要載荷的第3主成分在肉品嫩度綜合評(píng)價(jià)中僅占很小的比例，并不能代表肉品嫩度的全部信息，因此不能把剪切力值作為高熟度牛肉嫩度評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)，在評(píng)價(jià)過程中應(yīng)綜合考慮與內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性等與肉品質(zhì)地相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)；加熱溫度和時(shí)間對(duì)牛肉嫩度綜合得分影響較大，當(dāng)肉塊中心溫度小于80 ℃時(shí)，隨著加熱時(shí)間的延長，牛肉嫩度綜合得分整體變化比較平穩(wěn)；而當(dāng)肉塊中心溫度高于80 ℃時(shí)，隨著加熱時(shí)間的延長，牛肉嫩度品質(zhì)綜合得分整體呈下降趨勢(shì)，且中心溫度越高，加熱時(shí)間越長，得分值越低。運(yùn)用主成分分析減少了牛肉嫩度品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，簡化評(píng)價(jià)流程，為高熟度牛肉嫩度評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

主成分分析；質(zhì)構(gòu)；溫度；牛肉；嫩度；評(píng)價(jià)

0 引 言

熱處理是肉品加工常用的一種方式，是把肉加熱到足以使蛋白質(zhì)變性的溫度[1]，使生肉轉(zhuǎn)化為可食用肉的重要途徑。肉品經(jīng)過加熱處理后，蛋白質(zhì)發(fā)生變性、部分降解，結(jié)構(gòu)發(fā)生極大的變化，這些變化極大地影響了肉品的色澤、風(fēng)味、嫩度等品質(zhì)[2-4]，其中嫩度的變化最引人關(guān)注。通常認(rèn)為溫度對(duì)嫩度同時(shí)具有硬化和嫩化兩方面的作用，一方面加熱先使肉質(zhì)變硬，達(dá)到足夠中心溫度后變嫩；另一方面，加熱處理導(dǎo)致膠原蛋白凝膠化，使肉質(zhì)變嫩，肌纖維和結(jié)締組織是肉的主要構(gòu)成部分，因此肉品的最終的嫩度取決于二者變化的凈效應(yīng)[5-7]。

嫩度是影響消費(fèi)者對(duì)肉類品質(zhì)滿意度的最重要因素之一。加熱溫度和時(shí)間對(duì)嫩度的影響最為顯著，目前關(guān)于加熱溫度和時(shí)間對(duì)嫩度的影響在兔肉[8]、牛肉[6]、豬肉[9]、鴨肉[10]、雞肉[11]等不同肉類上都有報(bào)道。對(duì)于測(cè)定嫩度的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，文獻(xiàn)報(bào)道最多的是采用沃-布剪切力法（Warner-Bratzler shear force，WBSF）和質(zhì)構(gòu)剖面分析（texture profile analysis，TPA），其中，前者也是中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1180-2006、NY/T 1333-2007、NY/T 2793-2015推薦的肉嫩度測(cè)定方法。與沃-布剪切力法相比，TPA檢測(cè)的樣品更加接近于肉品消費(fèi)時(shí)的狀態(tài)，采用“二次壓縮”的模式，通過分析力量-時(shí)間曲線獲得包括硬度、彈性、黏附性、內(nèi)聚性、膠著性、回復(fù)性、咀嚼性等指標(biāo)。Caine等[12]通過研究TPA指標(biāo)和Warner-Bratzler剪切力值與感官嫩度、總體可接受度和結(jié)締組織含量的回歸關(guān)系發(fā)現(xiàn)，TPA指標(biāo)比Warner-Bratzler剪切力值能更好地詮釋嫩度。de Huidobro等[13]比較了Warner-Bratzler剪切力法和質(zhì)構(gòu)剖面分析在生肉和熟肉的嫩度評(píng)價(jià)效果，研究發(fā)現(xiàn)，通過TPA獲得的肉品嫩度相關(guān)指標(biāo)在熟肉感官評(píng)價(jià)中更具有代表性。

熟度（degree of doneness）是指肉類的烹調(diào)成熟度。肉品的熟度直接影響肉品的適口性和消費(fèi)者的接受程度。一般而言，西方國家居民肉類消費(fèi)以中等熟度（medium）的煎烤為主，而亞洲國家居民則偏愛燉煮和炒制的烹調(diào)方式[14]。由于受歷史和傳統(tǒng)農(nóng)耕文化的影響，中國居民牛肉烹調(diào)加工以燉煮為主，且肉塊中心溫度高于西餐肉品熟透（well-done，中心溫度：71 ℃）的標(biāo)準(zhǔn)[15]，屬于高熟度牛肉制品。燉煮是中國一種傳統(tǒng)的肉品加工方式，也是熟化和改善肉品品質(zhì)的重要手段，中國很多傳統(tǒng)牛肉菜肴，如醬牛肉、土豆燉牛肉等都是通過燉煮方式完成[16]。目前文獻(xiàn)報(bào)道中關(guān)于高熟度牛肉的嫩度客觀評(píng)價(jià)主要采用剪切力測(cè)定法。由于高熟度牛肉的煮制溫度（不明確）和中心溫度（>71 ℃）與剪切力測(cè)定法規(guī)定的煮制溫度（70～80 ℃）和中心溫度（70 ℃）不同，因此，通過該方法獲得的剪切力值能否代表牛肉嫩度，需要進(jìn)一步研究。目前關(guān)于高熟度牛肉的嫩度綜合評(píng)價(jià)報(bào)道較少。

夏南牛是中國自主培育的第一個(gè)專用肉牛品種，由法國夏洛萊牛（父本）和南陽牛（母本）雜交育成，具有適應(yīng)性強(qiáng)、生長發(fā)育快、產(chǎn)肉率高等特點(diǎn)，是“十一五”、“十二五”國家農(nóng)業(yè)部主推肉牛品種。本研究以6頭36月齡的夏南牛的肩肉、外脊和米龍肉為研究對(duì)象，分別代表牛胴體的前、中、后軀部位肉，加熱溫度從蛋白完全變性至沸騰溫度，即70～100 ℃，加熱時(shí)間0～180 min，探究牛肉嫩度在不同加熱溫度和時(shí)間條件下的變化，通過主成分分析法建立牛肉嫩度綜合評(píng)價(jià)模型，為高熟度牛肉的嫩度評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

樣品采集于2016年5月30日至2016年6月2日在河南恒都食品有限公司進(jìn)行。采集6頭36月齡的相同飼養(yǎng)方式的夏南牛，按照GB/T19477-2004《牛屠宰操作規(guī)程》、GB/T17238-2008《鮮、凍分割牛肉》相關(guān)要求進(jìn)行屠宰與分割[17-18]。牛經(jīng)屠宰放血后，將胴體移入冷卻間內(nèi)進(jìn)行冷卻。胴體之間的間距不應(yīng)小于10 cm。預(yù)冷間溫度在0～4 ℃之間，相對(duì)濕度在80%～95%。在36 h內(nèi)使胴體后腿部、肩胛部中心溫度降至7 ℃以下。然后取左半胴體肩肉、外脊和米龍3個(gè)部位，真空包裝后放入?28 ℃以下的冷庫中，使肉塊的中心溫度在48 h內(nèi)達(dá)到?18 ℃以下，最后由河南恒都食品有限公司的冷鏈物流車（?18 ℃以下）運(yùn)到北京畜牧獸醫(yī)研究所。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

JR-1針式溫度計(jì)，廣州樂亭電子有限公司；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro System公司；BS214D型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；HH-4型可調(diào)恒溫?cái)?shù)顯水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將冷凍的樣品放到0～4 ℃的環(huán)境中緩慢解凍，待肉樣完全解凍后，去除樣品表面的結(jié)締組織、脂肪和肌膜，使其表面平整，將解凍后的肉樣切成約6 cm×3 cm×3 cm大小的肉塊，放入塑料蒸煮袋中并在室溫下平衡0.5 h，然后分別放入70、80、90、100 ℃水浴中進(jìn)行加熱，當(dāng)肉品中心溫度達(dá)到70、80、90、100 ℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，分別在0、30、60、90、120、180 min取樣，倒出袋中的汁液，并立即將樣品放入流動(dòng)水中冷卻30 min，然后將樣品放在0～4 ℃冰箱中過夜備用。每個(gè)處理做3組平行試驗(yàn)，取其平均值。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 蒸煮損失（1）的測(cè)定

參考《肉的食用品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)方法》（NY/T 2793-2015）相關(guān)內(nèi)容[19]。肉塊加熱前后的質(zhì)量損失占其原質(zhì)量的百分比即為蒸煮損失。

1.4.2 剪切力值（2）測(cè)定

參考《肉嫩度的測(cè)定剪切力測(cè)定法》（NY/T 1180-2006）相關(guān)內(nèi)容[20]。將不同加熱處理的牛肉樣品順著肌纖維方向切成1 cm×1 cm×3 cm的小條，利用TA.XY Plus型質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定條件：探頭型號(hào)：HDP/BSW探頭，測(cè)前速度：1.0 mm/s，測(cè)中速度：1.0 mm/s，測(cè)后速度：10.0mm/s，時(shí)間間隔：5 s。

1.4.3 質(zhì)構(gòu)剖面分析

將不同加熱處理的樣品切成1 cm×1 cm×1 cm的肉塊，使用TA.XY Plus型質(zhì)構(gòu)儀，加載P/75探頭，以“二次壓縮”模式進(jìn)行測(cè)定，其中，壓縮比75%，測(cè)前速度：2.0 mm/s，測(cè)中速度：1.0 mm/s，測(cè)后速度：1.0 mm/s，觸發(fā)力：0.000 5 N，時(shí)間間隔：5 s。通過分析力量-時(shí)間曲線獲得硬度（hardness，3）、黏附性（adhesiveness，4）、彈性（springiness，5）、內(nèi)聚性（cohesiveness，6）、膠著性（gumminess，7）、咀嚼性（chewiness，8）和回復(fù)性（resilience，9）共7個(gè)TPA參數(shù)[12]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)分析采用SAS9.1統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行主成分分析，計(jì)算相關(guān)矩陣，特征值，累積方差貢獻(xiàn)率及主成分綜合得分等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加熱處理牛肉嫩度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)及相關(guān)分析

將試驗(yàn)測(cè)定的蒸煮損失（1）、剪切力值（2）、硬度（3）、黏附性（4）、彈性（5）、內(nèi)聚性（6）、膠著性（7）、咀嚼性（8）和回復(fù)性（9）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表1。

由表1可見，不同加熱處理牛肉的剪切力值和質(zhì)構(gòu)分析指標(biāo)之間存在豐富的變異，變異系數(shù)絕對(duì)值范圍為9.896 5～57.660 7%，平均變異系數(shù)為7.506 4%，其中，黏附性（4）的變異系數(shù)最高，達(dá)?57.660 7%，其變化范圍為?13.225 0～?1.438 0，說明數(shù)據(jù)的離散程度較大，這可能與在不同的加熱處理?xiàng)l件下，肌肉中的肌原纖維蛋白受熱發(fā)生變性、聚集和凝膠等一系列變化有關(guān)；彈性（5）的變異系數(shù)最低，達(dá)9.896 5%。各指標(biāo)的變異系數(shù)由大到小的順序?yàn)轲じ叫裕?）>咀嚼性（8）>膠著性（7）>硬度（3）>回復(fù)性（9）>剪切力值（2）>內(nèi)聚性（6）>蒸煮損失（1）>彈性（5）。比較各指標(biāo)中位數(shù)和平均值可見，除黏附性（X）外，其他8個(gè)指標(biāo)的中位數(shù)接近平均值，說明離散型數(shù)據(jù)點(diǎn)較少，數(shù)據(jù)相對(duì)集中，需要對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。

以72個(gè)樣本的9個(gè)品質(zhì)指標(biāo)構(gòu)成的72×9矩陣，采用SAS9.1軟件中的CORR過程將測(cè)定結(jié)果進(jìn)行皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)計(jì)算，結(jié)果見表2。

表1 不同加熱處理牛肉嫩度指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)

表2 相關(guān)矩陣

注：**在0.01水平上顯著相關(guān)，*在0.05水平上顯著相關(guān)。

Note: **,*show the correlation at 0.01 and 0.05 level, respectively.

表2可見，在70～100 ℃，0～180 min的加熱過程中，牛肉嫩度指標(biāo)之間共有27對(duì)相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平上，其中，蒸煮損失（1）與黏附性（4）呈極顯著正相關(guān)（<0.01），而與內(nèi)聚性（6）、膠著性（7）、回復(fù)性（9）之間呈極顯著負(fù)相關(guān)（<0.01）；剪切力（2）與硬度（3）、膠著性（7）、咀嚼性（8）之間呈極顯著正相關(guān)（<0.01）；硬度（3）與內(nèi)聚性（6）、膠著性（7）、咀嚼性（8）、回復(fù)性（9）之間呈極顯著正相關(guān)（<0.01）；黏附性（4）與彈性（5）之間呈極顯著正相關(guān)（<0.01）；內(nèi)聚性（6）與膠著性（7）、咀嚼性（8）、回復(fù)性（9）之間呈極顯著正相關(guān)（<0.01）；膠著性（7）與咀嚼性（8）、回復(fù)性（9）之間呈極顯著正相關(guān)（<0.01）；咀嚼性（8）與回復(fù)性（9）之間呈極顯著正相關(guān)（<0.01）。由于各指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性，直接進(jìn)行嫩度評(píng)價(jià)會(huì)產(chǎn)生信息重疊，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果出現(xiàn)偏差，因此，需要用主成分分析法將眾多具有一定相關(guān)性的指標(biāo)重新組合成一組新的互相無關(guān)聯(lián)的綜合指標(biāo)，再用新的綜合指標(biāo)對(duì)不同加熱處理的牛肉進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，才能提高評(píng)價(jià)的可靠性。

在加熱的過程中，肉品嫩度的變化主要與肌原纖維蛋白和結(jié)締組織的變性和收縮有關(guān)，不同的蛋白質(zhì)具有不同的變性溫度，其中，肌球蛋白為50～60 ℃；膠原蛋白為60～70 ℃；肌動(dòng)蛋白為70～80 ℃，這些蛋白的變性影響著肉品嫩度的變化[21-23]。加熱終點(diǎn)溫度（70～80 ℃）是影響肉品嫩度的關(guān)鍵溫度范圍。當(dāng)肉品溫度達(dá)到70 ℃時(shí)，肌球蛋白已完全變性，肌動(dòng)蛋白開始變性，當(dāng)溫度達(dá)到80 ℃，肌動(dòng)蛋白基本完全變性[24-25]，在此溫度區(qū)間，延長加熱時(shí)間，對(duì)肉品嫩度的影響起主要作用是肌纖維蛋白的收縮和膠原蛋白溶解性增大，使肉品的水分含量下降，肉品硬度增大，細(xì)胞間結(jié)合力增大，黏附性變小，膠著性和咀嚼性略有下降。繼續(xù)加熱，當(dāng)肉品溫度在90～100 ℃，肌肉蛋白質(zhì)完全變性，隨著溫度的升高，汁液流失加劇，蒸煮損失增大，尤其是當(dāng)肉塊中心溫度達(dá)到100 ℃，隨著加熱時(shí)間的延長，肌肉組織結(jié)構(gòu)完整性的破壞程度加劇，變性的肌肉蛋白發(fā)生部分裂解，肌節(jié)長度減小，細(xì)胞間作用力逐漸減小[26-27]，從而改善肉品嫩度，使硬度減小，黏附性增大，彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性減小。

2.2 主成分分析

采用SAS9.1軟件中的PRINCOMP對(duì)72個(gè)樣本的9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，計(jì)算特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量、方差貢獻(xiàn)率，根據(jù)主成分累積貢獻(xiàn)率≥85%的標(biāo)準(zhǔn)，確定主成分個(gè)數(shù)和各主成分的得分函數(shù)，結(jié)果詳見表3，表4。

表3 相關(guān)矩陣的特征值

表3可見，第1主成分對(duì)總方差的貢獻(xiàn)率為56.53%，第2主成分對(duì)總方差的貢獻(xiàn)率為24.43%，第3主成分對(duì)總方差貢獻(xiàn)率為8.62%，3個(gè)主成分的方差累積貢獻(xiàn)率為89.58%，基本上包含了原所有指標(biāo)的全部信息，且各主成分之間相互獨(dú)立，因此，將不同加熱處理牛肉嫩度評(píng)定的主成分?jǐn)?shù)確定為3。

表4可見，第1主成分主要受硬度（3）、內(nèi)聚性（6）、膠著性（7）、咀嚼性（8）和回復(fù)性（9）的正向影響，其貢獻(xiàn)率大小為7>8>3>9>6，將其定義為牛肉的咀嚼特性；第2主成分主要受黏附性（4）和彈性（5）的正向影響，其貢獻(xiàn)率大小為5>4，因其主要與牛肉咀嚼過程中的形變有關(guān)，故將其定義為牛肉的抗壓特性；第3主成分主要受剪切力值（2）的負(fù)向影響，主要反映牛肉的質(zhì)地，將其定義為牛肉的剪切特性。根據(jù)各主成分對(duì)應(yīng)的特征向量，可以確定主成分（Z、Z、Z）與牛肉嫩度指標(biāo)間的線性關(guān)系表達(dá)式，具體如下：

1=?0.270 01+0.304 32+0.399 73?0.103 64?0.042 95

+0.394 36+0.430 57+0.403 68+0.398 09（1）

2=0.450 81+0.235 22+0.212 13+0.524 34+0.552 15

?0.115 56+0.111 27+0.25748?0.15799（2）

3=0.136 71?0.655 62?0.015 83+0.524 04?0.144 95

+0.353 96+0.043 77?0.024 48+0.357 79（3）

以3個(gè)主成分1、2、3做線性組合，并以每個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)建立綜合評(píng)價(jià)函數(shù)：

=0.565 31+0.244 32+0.086 2Z（4）

式中為牛肉嫩度的綜合得分。

表4 特征向量

2.3 不同加熱處理牛肉嫩度綜合評(píng)價(jià)

將原始變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，代入上述公式，計(jì)算不同加熱處理牛肉嫩度的主成分得分、綜合得分及排名，結(jié)果見表5、圖1。

表5 不同加熱處理牛肉嫩度綜合評(píng)價(jià)得分

由表5可見，在第1主成分（咀嚼特性）和第2主成分（抗壓特性）得分中，米龍部位的得分排名均靠前，其中，當(dāng)肉品在100 ℃水浴加熱至其幾何中心溫度剛達(dá)到100 ℃時(shí)，米龍的咀嚼特性和抗壓特性得分排名第一；在第3主成分（剪切特性）得分中，肩肉部位的得分排名靠前，其中，當(dāng)肉品在80 ℃水浴加熱至其幾何中心溫度剛達(dá)到80 ℃時(shí)，肩肉剪切特性得分排名第一；在綜合得分中，米龍部位的得分排名靠前，其中，當(dāng)肉品在100 ℃水浴加熱過程至其幾何中心溫度剛達(dá)到100 ℃時(shí)，米龍的綜合得分排名第一。

圖1 不同加熱處理對(duì)牛肉嫩度綜合得分的影響

由圖1可見，在不同的加熱溫度下，隨著加熱時(shí)間的延長，肉品受溫度的影響不同，從而在嫩度綜合得分上的表現(xiàn)不同。在70℃和80 ℃水浴中，3個(gè)部位肉的嫩度綜合得分變化比較平穩(wěn)；在90 ℃水浴中加熱，3個(gè)部位肉的嫩度綜合得分呈緩慢下降的趨勢(shì)；與70 ℃、80 ℃、90 ℃加熱溫度相比，肩肉、外脊和米龍?jiān)?00 ℃水浴中加熱，其嫩度綜合得分均呈迅速下降的趨勢(shì)，其中以米龍部位肉的降幅最大，變化區(qū)間為：1.537 8～?1.381 1，下降幅度為2.908 9。引起上述變化的原因可能與肉品蛋白的變性溫度有關(guān)。在肉品蛋白中，肌動(dòng)蛋白是熱穩(wěn)定性最高的蛋白，開始變性溫度為71 ℃，到83 ℃時(shí)完全變性[28]。隨著肉塊中心溫度的升高，肉品中的蛋白質(zhì)發(fā)生了不同程度的變性，當(dāng)肉塊中心溫度達(dá)到70～80 ℃時(shí)，肉品中的蛋白接近于完全變性，此時(shí)保持溫度不變，延長加熱時(shí)間，溫度對(duì)蛋白的影響作用還繼續(xù)存在，但作用效果趨于緩和；相反當(dāng)肉塊中心溫度達(dá)到90～100 ℃，溫度高于肌肉蛋白變性溫度，肉品中的蛋白已完全變性，在此溫度處理下，隨著加熱時(shí)間的延長，肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)變得模糊，肌節(jié)長度縮短，肌肉逐步降解，肌纖維結(jié)構(gòu)受到破壞；肌束膜和肌內(nèi)膜的完整性也受到破壞，出現(xiàn)顆?；?；膠原蛋白發(fā)生凝膠化[29-31]，在上述蛋白變化的綜合影響下牛肉的嫩度綜合得分減小，且加熱溫度越高，作用效果越劇烈。

3 討 論

冷凍和解凍是肉品工業(yè)中重要的操作工序。為了減少冷凍對(duì)肉品嫩度帶來的不良影響，目前各大屠宰場采用的操作方法是將分割肉塊放到?28 ℃以下冷庫內(nèi)，使肉塊中心溫度在48 h內(nèi)降到?18 ℃以下[18]。但對(duì)于冷凍牛肉的解凍目前尚無標(biāo)準(zhǔn)可供參考，解凍是凍結(jié)的逆過程，但又不是簡單的逆過程，解凍方法的好壞決定了肉類在解凍中汁液流失的多少和品質(zhì)的劣變程度，也直接關(guān)系肉類工業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。對(duì)于解凍效果的一般要求是均勻解凍，以半解凍狀態(tài)為好；盡量減少解凍時(shí)的汁液流失率；保持解凍后原料肉的良好色澤等。肉品經(jīng)冷凍和解凍操作后，其剪切力值一般會(huì)增大、嫩度降低、口感變差，科研人員通過測(cè)定肉的剪切力值變化發(fā)現(xiàn)，肉在冷凍和解凍后剪切力值有所上升[32-33]，但也有研究人員認(rèn)為，新鮮肉與解凍肉在嫩度上沒有差異[34-35]。本研究所采用的牛肉樣品在河南恒都食品有限公司采集后統(tǒng)一進(jìn)行冷凍，然后利用該公司的冷鏈物流車（?18 ℃以下）運(yùn)到北京畜牧獸醫(yī)研究所；試驗(yàn)開展之前將凍牛肉樣品采用統(tǒng)一的解凍工序進(jìn)行完全解凍，因此，對(duì)于冷凍和解凍對(duì)肉品嫩度的影響在本研究中不作重點(diǎn)研究內(nèi)容。

加熱是把肉加熱到足以使蛋白質(zhì)變性的溫度，是使肉由不可食狀態(tài)變成可食狀態(tài)的重要手段。在加熱的過程中，肉品嫩度的變化主要與肌原纖維蛋白和結(jié)締組織的變性和收縮有關(guān)。不同的蛋白質(zhì)具有不同的變性溫度，其中，肌球蛋白為50～60 ℃；膠原蛋白為60～70 ℃；肌動(dòng)蛋白為70～80 ℃，這些蛋白的變性影響著肉品嫩度的變化[21-23]。當(dāng)肉品幾何中心溫度達(dá)到80 ℃時(shí)，不再繼續(xù)加熱，肉品中的絕大部分蛋白已經(jīng)完全變性；另一方面，同種動(dòng)物的肌肉部位不同，肌纖維粗細(xì)、結(jié)締組織的含量也不同[36-37]，因此，加熱溫度和時(shí)間對(duì)其影響也不同。與外脊、米龍相比，肩肉位于牛的前肩胛部，前腿的上部，主要起承重作用，肌肉組織內(nèi)含有較多的結(jié)締組織，因此，當(dāng)其加熱至幾何中心溫度達(dá)80 ℃時(shí)，不再繼續(xù)加熱，在變性的結(jié)締組織和肌原纖維蛋白的雙重作用下，剪切特性表現(xiàn)突出，在第3主成分得分排名第一，與上述理論分析相一致。

嫩度是牛肉的主要食用品質(zhì)之一，是消費(fèi)者評(píng)定牛肉品質(zhì)的常用指標(biāo)，嫩度評(píng)價(jià)是牛肉食用品質(zhì)研究的重要內(nèi)容。嫩度作為人們感官鑒評(píng)的復(fù)雜感覺，至今還未有單一或多變量的儀器指標(biāo)可完全表示。對(duì)于嫩度測(cè)定的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，剪切力測(cè)定法和質(zhì)構(gòu)剖面分析法是文獻(xiàn)報(bào)道中常用的嫩度客觀評(píng)定方法，但是評(píng)價(jià)過程涉及指標(biāo)較多，且各指標(biāo)之間存在復(fù)雜的相關(guān)性，信息上有重疊，因此可以采用主成分分析法對(duì)牛肉制品嫩度進(jìn)行評(píng)價(jià)，目前主成分分析法已在肉品科學(xué)研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[38-42]。本研究利用SAS9.1軟件中的PRINCOMP模塊，分析了不同溫度和時(shí)間處理肩肉、外脊和米龍3個(gè)部位肉的剪切力值和質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)，有效提取了前3個(gè)主成分，方差貢獻(xiàn)率分別為56.53%、24.43%、8.62%，分別代表牛肉的咀嚼特性、抗壓特性和剪切特性。目前很多文獻(xiàn)以肉品剪切力值的大小來評(píng)價(jià)肉品的嫩度，但本研究發(fā)現(xiàn)，在高熟度牛肉的評(píng)價(jià)過程中，以剪切力值作為主要載荷的第3主成分在肉品嫩度綜合評(píng)價(jià)中僅占很小的比例，并不能代表肉品嫩度的全部信息，因此不能把剪切力值作為高熟度牛肉嫩度評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)，在評(píng)價(jià)過程中應(yīng)綜合考慮與肉品質(zhì)地相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，另外，本研究只是針對(duì)肉類客觀評(píng)定指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析，綜合評(píng)價(jià)得分和消費(fèi)者感官評(píng)價(jià)之間的相關(guān)性有待深入研究，進(jìn)一步完善和提高評(píng)價(jià)模型的實(shí)際應(yīng)用效果，為高熟度牛肉的嫩度評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

4 結(jié) 論

本文分析了不同溫度和時(shí)間處理的肩肉、外脊和米龍3個(gè)部位肉的剪切力值和質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)，并對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了主成分分析，建立了綜合評(píng)價(jià)模型，結(jié)果如下：

1）通過主成分分析提取了前3個(gè)主成分，累積方差貢獻(xiàn)率為89.58%，分別代表牛肉的咀嚼特性、抗壓特性和剪切特性；通過線性組合，以每個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)建立綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，得到高熟度牛肉嫩度綜合評(píng)價(jià)模型。

2）利用所建立的綜合評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)不同加熱溫度及時(shí)間處理的夏南牛肩肉、外脊和米龍3個(gè)部位的食用品質(zhì)，結(jié)果表明，加熱溫度和時(shí)間對(duì)不同部位牛肉的嫩度的影響不同，其中，在第1主成分（咀嚼特性）和第2主成分（抗壓特性）得分中，米龍部位的得分排名均靠前，其中，當(dāng)肉品在100 ℃水浴加熱至其幾何中心溫度剛達(dá)到100 ℃時(shí)，米龍的咀嚼特性和抗壓特性得分排名第一；在第3主成分（剪切特性）得分中，肩肉部位的得分排名靠前，其中，當(dāng)肉品在80 ℃水浴加熱至其幾何中心溫度剛達(dá)到80 ℃時(shí)，肩肉剪切特性得分排名第一；在綜合得分中，米龍部位的得分排名靠前，其中，當(dāng)肉品在100 ℃水浴加熱過程至其幾何中心溫度剛達(dá)到100 ℃時(shí)，米龍的綜合得分排名第一。

3）通過比較加熱（70～100 ℃，0～180 min）處理牛肉嫩度的綜合得分，研究發(fā)現(xiàn)，以80 ℃為界線，當(dāng)肉塊中心溫度小于80 ℃時(shí)，隨著加熱時(shí)間的延長，牛肉嫩度品質(zhì)綜合得分整體變化比較平穩(wěn)；而當(dāng)肉塊中心溫度高于80 ℃時(shí)，隨著加熱時(shí)間的延長，牛肉嫩度品質(zhì)綜合得分整體呈下降趨勢(shì)，中心溫度越高，保持時(shí)間越長，得分值越低。

本研究建立了高熟度牛肉嫩度綜合評(píng)價(jià)模型，后續(xù)工作應(yīng)結(jié)合消費(fèi)者感官評(píng)價(jià)對(duì)模型進(jìn)行完善和提高。

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Evaluation of effects of heating temperature and time on tenderness of beef based on principal component analysis

Wan Hongbing1, Qi Xinglei2, Li Haipeng1, Wang Huan1, Lei Yuanhua1, Zhang Songshan1, Xie Peng1, Liu Xuan1, Sun Baozhong1※

(1.100193,;2.463700,)

Thermal processing of meat is an essential step in meat industry, which turns raw meat into edible meat. Beef with high degree of doneness is the main form of beef consumption in China. In order to solve the problem that the cooking temperature and central temperature of beef with high degree of doneness are not consistent with the shear force method (NY/T 1180-2006), in this study, a comprehensive evaluation method of tenderness of beef with high degree of doneness was proposed based on principal component analysis (PCA), taking 3 parts of Xianan cattle i.e. shoulder, strip loin and topside as examples, representing the meat of front, middle and hindquarters of cattle, respectively. Nine texture indices including cooking loss, shear force, hardness, adhesiveness, springiness, cohesiveness, gumminess, chewiness and resilience were studied by PCA to evaluate the tenderness quality of the shoulder, strip loin, and topside parts of 6 Xianan cattle, treated at different temperatures (70, 80, 90 and 100 ℃) and time (0, 30, 60, 90, 120 and 180 min) by using SAS (statistical analysis system) software. Three principal components were extracted, and the contribution rates of variance were 56.53%, 24.43%, 8.62% respectively, which represented the mastication, compression and shear characteristics of beef, respectively. The cumulative contribution rate of variance was 89.58%, and a comprehensive evaluation model was established. The results showed that the third principal component with shear force as the main load accounted for only a small proportion in the comprehensive evaluation of meat tenderness, which did not represent all the information of meat tenderness in the tenderness evaluation process of beef with high degree of doneness. Therefore, the shear force should not be regarded as the main variable for evaluating the tenderness of beef with high degree of doneness. The indices related to the texture of meat should be comprehensively considered in the evaluation process. The comprehensive score results showed that the heating temperature and time significantly affected the comprehensive score. When the center temperature of meat was less than 80 ℃, with the extension of time, the score of beef tenderness was stable, and when the center temperature was more than 80 ℃, the score decreased. And for the same meat, the higher the center temperature, the longer the duration, the lower the score. The use of PCA can reduce the number of texture indices, and make the evaluation process simplified, and it provides theoretical reference for the tenderness evaluation of beef with high degree of doneness.

principal component analysis; texture; temperature; beef; tenderness; evaluation

萬紅兵，祁興磊，李海鵬，王 歡，雷元華，張松山，謝 鵬，劉 璇，孫寶忠. 加熱溫度和時(shí)間對(duì)牛肉嫩度影響的主成分分析評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(13)：303－310. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.037 http://www.tcsae.org

Wan Hongbing, Qi Xinglei, Li Haipeng, Wang Huan, Lei Yuanhua, Zhang Songshan, Xie Peng, Liu Xuan, Sun Baozhong. Evaluation of effects of heating temperature and time on tenderness of beef based on principal component analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(13): 303－310. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.037 http://www.tcsae.org

2018-04-17

2018-05-28

國家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-37）

萬紅兵，河北省邯鄲人，博士生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程安全控制。Email：wanhongbing2014@sohu.com

孫寶忠，河北省保定人，博士，研究員，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品質(zhì)量與安全。Email：baozhongsun@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.037

TS251.5

A

1002-6819(2018)-13-0303-08