不同部位西门塔尔杂交黄牛肉干品质差异分析

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　　摘 要：为研究不同部位牛肉品质的差异，选取西门塔尔杂交黄牛的臀肉、肩肉、黄瓜条、米龙、霖肉5 个部位，通过测定出品率、嫩度、风味、色泽和感官品质等指标，探讨部位对黄牛肉干品质的影响规律。结果表明：以米龙制备的黄牛肉干出品率、水分含量和水分活度均显著高于其他部位黄牛肉干（P<0.05），且核磁共振信号强度较大;黄牛肉干的亮度值表现为肩肉>黄瓜条>米龙>霖肉>臀肉，以米龙制备的黄牛肉干的红度值（5.76）和黄度值（10.23）均为最大;以黄瓜条和米龙制备的黄牛肉干挥发性风味差异较小，以肩肉制备的黄牛肉干挥发性风味与其他4 个部位黄牛肉干差异较大;根据主成分分析和聚类分析得出各指标权重，出品率权重较大，以米龙制备的黄牛肉干出品率最高，因此米龙较适合加工成牛肉干。
　　关键词：胴体部位;牛肉干;品质特征;主成分分析;聚类分析
　　Abstract： The quality difference of beef jerky porcessed from rump， shoulder， silverside， topside and knuckle meat from Simmental hybrid yellow cattle was investigated by comparsing product yield， tenderness， flavor， color and sensory quality. Results showed that the product yield， moiture content and water activity of topside jerky were significantly higher compared to the other meat cuts （P < 0.05）， and the nuclear magnetic resonance signal was stronger. The brightness values （L*） of the beef jerky products were ranked as follows： shoulder > silverside > topside > rump， while topside jerky showed the highest redness （a*， 5.76） and yellowness （b *， 10.23） values. The volatile flavor composition of silverside jerky differed little from that of topside jerky， whereas the volatile flavor composition of shoulder jerky was greatlt different from that of the other jerky products. The weight of the product yield was greater than that of the other parameters， as indicated by principal component analysis and cluster analysis. Topside jerky exhibted the highest product yield. Accodingly， topside was suitable for processing beef jerky.
　　Keywords： carcass part; beef jerky; quality; principal component analysis; cluster analysis
　　中图分类号：TS251.5                                       文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2020）02-0007-06
　　在我国，牛肉是第二大肉类食品[1]，牛肉胆固醇及脂肪含量较低、肉质较嫩[2]，加工制备的牛肉干风味优良、营养健康、含有人体所需蛋白质，深受消费者喜爱[3-4]。中国西门塔尔牛以生长速率快、胴体产肉率高、脂肪少且分布均匀而闻名，是中国的重要牛品种之一[5]。牛肉干中含有人体需要的多种矿物质和氨基酸，具有耐咀嚼、保质期较长的特性。目前，牛肉干加工技术研究已经涉及很多方面。胡铁军等[6]研究添加钙盐嫩化、机械嫩化及干燥工艺改进方法，改善了以后臀肉制备黄牛肉干的感官品质;李疆等[7]采用德氏乳杆菌和肉糖葡萄球菌混合菌株作为发酵剂，制得的牛肉干风味、色泽、安全性明显提高;占习娟[8]、田成[9]等研究鱼腥草牛肉干的加工工艺，制得的牛肉干具有营养价值高、不需要添加防腐剂等特点;华晶忠等[10]研究发酵牛肉干与传统牛肉干贮藏期间表面色泽和氧化稳定性的变化;张艳平[11]以蒙古牛后腿肉作为原料肉，运用真空干燥及中温烤制技术替代传统风干方法，制得的牛肉干剪切力相对较小。
　　国内大量研究表明，牛品种和牛肉部位对于牛肉宰后成熟嫩化程度影响很大，牛肉品质也存在差异[9-11]。不同部位牛肉的成分差异较大，如蛋白质和脂肪含量差异较大，最后加工得到的产品风味差异也比较明显[12]。近几年，很多学者对不同部位牛肉加工制成的牛肉制品感官和嫩度等品质进行研究。崔树和[13]、王勇峰[14]等分别研究延边黄牛和新疆褐牛不同部位肉的品质特性。关于西门塔尔杂交黄牛肉部位与肉品质的关系研究报道较少。本研究以西门塔尔杂交黄牛为研究对象，选取5 个部位肉（肩肉、霖肉、米龙、黄瓜条及臀肉），测定风味和嫩度等指标，运用方差分析、主成分分析和聚类分析得出部位与肉品質间的关系，以期为不同部位牛肉加工适宜性研究提供参考。 　　1 材料与方法
　　1.1 材料与试剂
　　雄性西门塔尔杂交黄牛（西门塔尔牛×南阳黄牛，6 岁龄）来自宁夏夏华肉食品股份有限公司，宰后72 h分割不同部位肉（臀肉、霖肉、肩肉、黄瓜条、米龙）。食盐、酱油、白砂糖、料酒、生姜 市售;乙醚（分析纯） 天津市科密欧化学试剂有限公司。
　　1.2 仪器与设备
　　CR-5色彩色差仪    日本柯尼卡-美能达有限公司;沃-布剪切仪 美国Bonine Electric公司;4TE水分活度测定仪 康宝贝莱科技有限公司;4TE全自动智能水分测定仪 常州市幸运电子设备有限公司;IPC-810B核磁共振成像仪 苏州纽迈分析仪器股份有限公司;PEN3电子鼻 德国Airsense公司;INOSE电子舌 上海瑞玢国际贸易有限公司;5-3000N扫描电子显微镜 日本日立精密仪器有限公司;BPJ-9156A精密鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司;LGJ-10D冷冻干燥机 北京松源华兴科技发展有限公司。
　　1.3 方法
　　1.3.1 牛肉干制作工艺流程
　　原料选择整理→初煮切块→制备汤料→复煮→烘烤→冷却→真空包装→成品
　　操作要点：1）原料选择整理：原料肉除去硬筋、淋巴腺等，清水中浸泡1 h，洗净沥干;2）初煮切块：煮制过程添加少量鲜姜块，肉块冷却10 min后，切成长2～3 cm、宽0.4～0.6 cm;3）复煮：汤料配方：食盐1.0%（以牛肉质量为基准，下同）、酱油3.0%、白砂糖4.0%、生姜0.4%、料酒1.0%、花椒0.6%、茴香0.6%、八角0.6%、肉蔻0.6%、陈皮0.6%，依次将酱油、花椒、茴香、八角、肉蔻、陈皮、生姜加入铁锅中，再将白砂糖、食盐、料酒加入铁锅中搅拌均匀，小火收汁;4）烘烤：置于63 ℃烘箱内烘烤2 h，30 min翻面1 次;5）真空包装：冷却至室温，进行真空包装，0～4 ℃贮藏。
　　1.3.2 出品率测定
　　参考Sindelar等[15]的方法。出品率按下式计算。
　　式中：m1为成品质量/g;m2为原料肉质量/g。
　　1.3.3 色差测定
　　参考Yang等[16]的方法，略作修改。用色差计分别测定样品表面和横截面颜色。先用黑板校正，再用白板进行测量校准，分别获得亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）3 种反射颜色参数，每组样品重复测定3 次。
　　1.3.4 剪切力测定
　　参考Silva等[17]的方法，略作修改。使用沃-布剪切仪测定牛肉干剪切力。将牛肉干沿着肌原纤维方向修整成4 cm×1 cm的肉条，重复测定10 次。
　　1.3.5 水分含量及水分活度测定
　　水分含量：参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[18]。水分活度：参考李龙祥等[19]的方法，将肉样搅碎，每次称量1.00 g，在水分活度仪中测定。每组样品重复测定3 次。
　　1.3.6 水分迁移情况测定
　　参考Han Minyi等[20]的方法，略作修改。将牛肉干修剪为2.0 cm×0.5 cm×0.5 cm大小，保鲜膜包裹后放置于样品管底部，每个肉样平行测定3 次，核磁共振成像仪测试参数设定为：磁体温度32 ℃，采样频率200 kHz，质子共振频率22 MHz，射频延时0.080 ms，偏移频率777.097 kHz，累加次数16，回波时间0.249 ms，回波个数1 000，使用PQ001-18 mm探头测定牛肉干的横向弛豫时间T2。
　　1.3.7 扫描电子显微镜观察
　　将2.0 cm×2.0 cm×0.7 cm肉样置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL乙醚溶液浸泡30 min，取出晾置30 min，除去肉样表面残留的乙醚溶液。将肉样放入自封袋中，在-40 ℃冰箱中冷冻12 h，将冷冻好的肉样放入冷冻干燥机中冷冻干燥24 h后取出;将冷冻干燥后的肉样顺着肌纤维方向修整为2.0 cm×1.0 cm×0.7 cm的块型，取切面较平整的肉样固定、喷金，放置于扫描电子显微镜下观察。
　　1.3.8 风味测定
　　电子鼻测定：参照田晓静[21]的方法，略作改动。将10 g搅碎肉样采用3 层保鲜膜密封于250 mL锥形瓶内，40 ℃水浴5 min后进行检测。软件清洗键清洗时间110 s，调零传感器时间10 s，待测样品放置时间5 s，分析采样时间80 s。
　　电子舌测定：参照田晓静[21]的方法，略作修改。将15 g搅碎肉样置于250 mL锥形瓶内，加入150 mL蒸馏水，50 ℃水浴20 min;将上清液倒入离心管中，4 ℃、5 000 r/min离心15 min，过滤除去滤渣，将上清液倒入专用的小烧杯中进行检测。共测定4 个平行样。
　　1.3.9 感官评定
　　牛肉干感官指标主要包括表皮色泽、外观、滋味、香味、嫩度及总体可接受性。请6 名有经验的食品专业人员采用9 点评分法[22]分别进行打分：9 分为一等好，8 分为二等好，7 分为三等好，6 分为四等好，5 分为一般，4 分为一般偏下，3 分为一等差，2 分为二等差，1 分为最差。1.4 数据处理
　　实验数据均表示为平均值±标准差，采用Excel 16.0、SPSS 20.0、Image-Pro Plus 6.0软件对数据进行处理，包括品质指标主成分分析和聚类分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同部位黄牛肉干的出品率
　　由表2可知，西门塔尔杂交黄牛肉干米龙与霖肉出品率存在显著性差异（P<0.05），米龙出品率显著高于霖肉出品率（P<0.05），肩肉、臀肉、黄瓜条、米龙出品率整体呈上升趋势，但差异不显著。不同部位黄牛肉干出品率大小为米龙>黄瓜条>臀肉>肩肉>霖肉。因此，加工工艺相同的条件下，以米龙制備的黄牛肉干保水性较高，肉质较软，出品率较高[24]。 　　肉的颜色是最直接的肉质性状，是影响消费者购买的重要因素。由表3可知，5 个部位黄牛肉干的L*、a*、b*差异均不显著。以肩肉制备的黄牛肉干L*高于其他部位肉，不同部位肉制备的黄牛肉干L*差异可能与黄牛肉干表面纤维结构排列不同导致对光的散射特性不同有关[25]。
　　以米龙制备的黄牛肉干a*明显高于其他部位肉，不同部位肉制备的黄牛肉干a*差异由不同部位肌肉中氧合肌红蛋白含量不同导致[25]。以米龙制备的黄牛肉干b*明显高于其他部位肉，不同部位制备的黄牛肉干b*差异与不同部位肌肉中高铁肌红蛋白含量差异有关[25]。
　　2.3 不同部位黄牛肉干的剪切力
　　剪切力指标可作为肉制品嫩度的判断依据[26-27]，剪切力越大，嫩度越小。牛蕾[28]研究中国西门塔尔牛肉干时发现，各部位牛肉干剪切力大小为中部<前肢<后肢。李娜等[29]
　　研究得出，不同部位黃牛肉嫩度变化不大，云南黄牛肉的剪切力均小于4.5 kg，不同部位间的嫩度差异性也较小;刘笑笑[30]在关于延边黄牛的研究中发现类似规律。
　　由表4可知，西门塔尔杂交黄牛米龙、黄瓜条、臀肉、霖肉、肩肉制备的黄牛肉干剪切力整体呈上升趋势。因此，加工工艺相同的条件下，以米龙制备的黄牛肉干剪切力较小，嫩度较好。
　　2.4 不同部位黄牛肉干的水分含量和水分活度
　　水分活度反映食品中水分的存在状态、食品质量变化及微生物繁殖对水分的利用程度。水分含量影响食品的感官性状、食品中其他组分的平衡和食品保质期。因此，研究水分含量和水分活度对黄牛肉干货架期有实际意义。
　　由表5可知，5 个部位黄牛肉干水分含量存在显著差异（P<0.05），表现为米龙>臀肉>黄瓜条>肩肉>霖肉，以米龙制备的黄牛肉干水分含量明显高于以其他部位肉制备的黄牛肉干，以霖肉制备的黄牛肉干水分含量明显小于以其他部位肉制备的黄牛肉干，水分含量最低（36.81%），这与徐玉玲等[31]研究不同部位雪花牛肉的水分含量结果一致。西门塔尔杂交黄牛肉干水分活度表现为米龙>臀肉>黄瓜条>肩肉>霖肉，与米龙的剪切力较小结果一致。
　　2.5 不同部位黄牛肉干的水分迁移情况
　　利用低场核磁共振质子弛豫行为可以研究牛肉干水分分布及变化情况，也可以分析脂肪和蛋白质的变化状态等[32]。由图1可知，横向弛豫时间T2分布主要有3 个峰，分别表示结合水（T2b）（0.01～10 ms）、不易流动水（T21）（10～100 ms）和自由水（T22）（100～1 000 ms）。以米龙制备的黄牛肉干水分含量较高，核磁共振信号强度较大，以黄瓜条制备的黄牛肉干水分含量较低，信号强度较小。横向弛豫时间T2b变化很小，可能是由于这部分水与肉中部分蛋白质紧密结合，横向弛豫时间T21变化较大，可能是由于这部分水中的氢质子与大分子物质之间的相互作用较小，自由水含量较高，牛肉干保水性较差。
　　2.6 不同部位黄牛肉干扫描电子显微镜观察结果
　　肌纤维是肉的重要组成部分，肌纤维的粗细对肉嫩度有很大影响，肌纤维越细，肉质越嫩;肌纤维越粗，肉质越老。通过扫描电子显微镜观察不同部位黄牛肉干的微观结构对探究不同部位黄牛肉干品质特征具有重要意义。
　　肉制品的微观结构与其品质紧密相关，如保水性和嫩度等。由图2和表6可知，在高倍电子显微镜下放大500 倍后，以米龙制备的黄牛肉干肌纤维排列紧密且整齐，肌纤维直径最小（P<0.05），为35.43 μm，以霖肉和黄瓜条制备的黄牛肉干肌纤维发生明显变化，出现断裂现象，以肩肉和臀肉制备的黄牛肉干肌纤维断裂严重且杂乱无章，肌纤维结构之间有缝隙和空洞，出现肌纤维小片化现象。以臀肉制备的黄牛肉干肌纤维直径最大，为56.01 μm，5 个部位黄牛肉干的肌纤维直径具有显著差异（P<0.05）。随着肌纤维直径增大，牛肉干的剪切力呈线性增加，嫩度降低，这与赵改名等[33]研究结果一致。
　　2.7 不同部位黄牛肉干电子鼻分析结果
　　由图3可知，主成分1的贡献率为96.41%，主成分2的贡献率为2.56%，总贡献率为98.97%，说明2 个主成分足以反映样品的电子鼻分析结果，并且可以用于不同部位黄牛肉干的区分。以黄瓜条和米龙制备的黄牛肉干在主成分1方向上距离较近，以肩肉和霖肉制备的黄牛肉干在主成分2方向上距离较近，以霖肉和臀肉制备的黄牛肉干距离最远，表明二者之间挥发性风味差异相对较大。
　　由图4可知：主成分1的贡献率为80.15%，主成分2的贡献率为11.45%，总贡献率为91.60%;以米龙和黄瓜条制备的黄牛肉干距离较近且有交叉，表明二者之间风味差异性较小;以臀肉和霖肉制备的黄牛肉干距离较近，表明二者之间风味差异性较小;以肩肉制备的黄牛肉干距离其他4 个样品均最远，说明以肩肉制备的黄牛肉干风味物质与其他4 个样品差异性较大。
　　2.9 不同部位黄牛肉干感官评分
　　由表7可知，5 个部位黄牛肉干表皮色泽和滋味评分存在显著差异（P<0.05），而外观、香味、嫩度、总体可接受性评分差异不显著。以霖肉制备的黄牛肉干总体可接受性评分最高，而以黄瓜条制备的黄牛肉干总体可接受性评分最低。
　　2.10 不同部位黄牛肉干品质指标主成分分析
　　主成分分析中因子载荷值可以反映样品色泽、水分活度等指标对主成分载荷的相对大小和影响的方向，数值反映影响的程度，正负代表影响的方向[34]。
　　由表8可知，不同部位黄牛肉干品质指标前3 个主成分特征根均大于1，累计贡献率达到88.370%，反映了大部分结果信息，因此选取前3 个主成分进行分析。按主成分分析结果分别计算各指标的权重，b*在7 个指标中权重最大，权重较大的为a*和出品率。
　　2.11 不同部位黄牛肉干品质指标聚类分析
　　根据表8中7 个指标的累计方差贡献率、方差贡献率、特征根，可将7 个指标聚为3 大类，最后筛选出最关键的指标[35]。 　　由圖5可知，根据聚类分析结果，将黄牛肉干7 个品质指标分为三大类。第1类品质指标中a*在不同部位黄牛肉干之间变异系数较小，b*权重较大且与水分活度相关，因此将该指标删去;选取权重大的b*替代第1类指标中的a*和水分活度。第2类品质指标中剪切力权重较小，为-0.039，因此该类指标删去。第3类品质指标中L*与水分活度相关且权重较小，因此将L*指标删去;出品率权重较大，可以替代L*和水分含量。根据2.1和2.2节结果，以米龙制备的黄牛肉干出品率和b*最高，因此米龙较适合制备成干制品。
　　3 结 论
　　研究西门塔尔杂交黄牛的5 个部位（肩肉、臀肉、米龙、黄瓜条、霖肉）与黄牛肉干品质的相关性，结果表明：主成分分析和聚类分析结果表明，出品率和b*权重较大，可以替代其他品质指标;以米龙制备的黄牛肉干出品率显著较高（P<0.05），达到36.92%，b*为10.23。考虑到消费者的消费水平和喜爱程度以及企业成本，米龙最适合加工成干制品。这为米龙制备牛肉干工业化生产提供了理论依据，也为不同部位牛肉应用于牛肉制品加工提供了参考。
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