劉雪霏，游佳偉，程可欣，由夢嬌，劉登勇,2,

（1.渤海大學食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210095）

隨著我國經濟實力快速增長，居民生活水平不斷提升，飲食結構多樣性發(fā)生改變，人們對牛肉消費量越來越大，僅次于豬肉。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國牛肉消費量約為833萬 t，與上年相比增加了11.4%。

牛肉是高蛋白、低脂并富含礦物質和維生素的肉食品，其加工方法多種多樣，包括煎、烤、煮、燉等。牛肉經烤制加工后因其色澤誘人、風味獨特及外焦里嫩的口感深受廣大消費者喜愛。高溫烤制不僅可有效減少牛肉膠原蛋白的損失，還會導致肌鈣蛋白酶變性，使牛肉嫩度得到提升，與此同時還發(fā)生脂質氧化、美拉德反應，賦予牛肉獨特的風味[1]；因此，烤制屬于最佳的烹飪方式之一，其產品消費前景廣闊?？九Ｈ猱a品的品質與原料肉品質密切相關。Lawrence等[2]選擇不同部位牛肉原材料，在固定的加工方式與中心溫度條件下，發(fā)現(xiàn)其加工損失率存在差異。Pérez-Juan等[3]也在相同的加工條件下發(fā)現(xiàn)半膜肌與半腱肌的烤制品質存在差異，主要是原料肉部位存在差異所導致。Rhee等[4]研究發(fā)現(xiàn)在149 ℃烤制條件下，牛肉的股二頭肌比岡上肌、內收肌和半腱肌更利于烤制食用，主要是由于股二頭肌的蛋白降解程度更高，肌節(jié)長度更短，導致其嫩度較好、烹飪損失較低。Legako等[5]研究發(fā)現(xiàn)不同部位牛肉經統(tǒng)一烤制后的感官評分和揮發(fā)性物質含量存在顯著差異。郝婉名等[6]也發(fā)現(xiàn)不同部位牛肉的品質特性有顯著差異，不同特性部位的肉適宜的加工方式不同。綜上所述，不同部位肉的加工特性存在較大的差異，所適宜的加工方式也不同。然而目前關于牛肉烤制加工適宜性評價方法與評價體系建立方面的研究較少，不同部位牛肉烤制加工適宜性尚不清楚。

本實驗以牛肉上腦、腱子、辣椒條、黃瓜條、外脊、里脊、米龍和臀肉為研究對象，分析其烤制前營養(yǎng)品質、理化品質、加工品質及肌纖維特性和烤制后感官品質及烤制加工品質的差異，確定烤制加工的關鍵品質指標，構建烤制加工適宜性評價模型，篩選牛肉烤制加工的專用原料肉，為牛肉合理化和標準化加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選取飼養(yǎng)模式相同、健康無病、體質量相近、24 月齡左右、屠宰方式一致的6 頭西門塔爾雜交牛，宰后于0～4 ℃冷藏排酸48 h后，參照GB/T 27643—2011《牛胴體及鮮肉分割》分別取上腦、腱子、辣椒條、黃瓜條、外脊、里脊、米龍、臀肉8 個部位肉并剔除表面筋膜（其中黃瓜條為大黃瓜條、腱子為后腱子肉），置于－20 ℃冰箱中冷凍保藏，備用。

硫酸銅、硫酸鉀（均為分析純） 天津市光復科技發(fā)展有限公司；溴甲酚綠（分析純） 上海麥克林生化科技有限公司；甲基紅（分析純） 天津市化學試劑一廠；硼酸（分析純） 天津永晟精細化工有限公司；戊二醛、乙醇（均為分析純） 山東西亞化學工業(yè)有限公司；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、氯化鈉、石油醚（均為分析純） 福晨（天津）化學試劑有限公司；濃硫酸、濃鹽酸（均為分析純） 天津科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司；CR-400色差計 日本Konica Minolta公司；SER148/6全自動粗脂肪測定儀 意大利VELP公司；電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；S-4800冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡 日本日立公司；NB-HM3810電烤箱廈門建松電器有限公司；TA.XT plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉烤制加工

參考鄭祖林[7]的方法并結合預實驗結果。將不同部位牛肉樣品在4 ℃解凍24 h后，平行于肌纖維的方向切分成大小2 cm×2 cm×1.5 cm的肉塊，置于恒溫的烤箱中烤制，烤制溫度200 ℃、烤制時間10 min，烤制完后進行感官評價及指標的測定?？局七^程中不添加任何調味料。

1.3.2 原料肉理化品質指標測定

1.3.2 .1 蛋白質、脂肪、水分質量分數(shù)的測定

原料肉中蛋白質量分數(shù)根據(jù)GB/T 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[8]進行測定，脂肪質量分數(shù)根據(jù)GB/T 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[9]進行測定，水分質量分數(shù)參考GB/T 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[10]進行測定。

1.3.2 .2 pH值的測定

參考張中會等[11]的方法測定原料肉pH值。

1.3.2.3 肉色的測定

用色差計直接測定原料肉亮度L*值、紅度a*值、黃度b*值。

1.3.2 .4 保水性的測定

原料肉蒸煮損失率測定：用濾紙吸干肉樣表面水分后稱質量，記為m1/g，置于蒸煮袋中并排出其中多余的空氣，使肉塊與蒸煮袋緊貼，封閉袋口后，將肉浸沒在72 ℃水浴鍋中煮至中心溫度70 ℃時，取出用流水冷卻至室溫，吸干表面水分后稱質量，記為m2/g，蒸煮損失率計算如式（1）所示。

原料肉持水率測定：參考吳朝朝等[12]的方法略作修改。將肉樣切成5 cm×1 cm×1 cm的長條狀并稱質量，記為m1/g，用紗布進行包裹，再用3 層濾紙包夾，用5 kg大小均勻的力加壓并保持2 min后稱質量，記為m2/g，持水率計算如式（2）所示。

1.3.2 .5 肌纖維直徑與密度的測定

參考Palka[13]的方法進行測定。采用Image-Pro Plus 6.0軟件測量肌纖維直徑與密度，選視野中任意3 組肌纖維數(shù)據(jù)取平均值。

1.3.2 .6 凝膠特性的測定

肌原纖維蛋白的提取參考Jiang Xinjing等[14]的方法。肌原纖維蛋白熱誘導凝膠的制備參考Xia Xiufang等[15]的方法。

凝膠質構分析：選擇P/0.5R探頭，測試參數(shù)：測試前速率1.0 mm/s、測試速率0.5 mm/s、測試后速率1.0 mm/s、壓縮比50%、引發(fā)力5 g。

凝膠保水性的測定：參考Zhang Ziye等[16]的方法。

1.3.3 牛肉烤制加工特性指標的測定

1.3.3 .1 出品率的測定

將切好的肉塊用食品級吸水紙擦干表面水分后稱質量，記為m1/g，放入烤箱烤制，完成后取出稱質量，記為m2/g，并根據(jù)公式（3）計算其出品率。實驗重復6 次，結果取其平均值。

1.3.3 .2 剪切力的測定

將樣品切成10 mm×10 mm×10 mm的肉塊，用TA.XT plus質構儀 HDP/BSW探頭垂直剪切肉樣。測試參數(shù)：測前速率2 mm/s、測中速率1.0 mm/s、測后速率10 mm/s、測定距離15 mm、時間間隔5 s。實驗重復6 次，結果取其平均值。

1.3.3 .3 質構特性測定

將樣品切成10 mm×10 mm×10 mm的肉塊，用TA.XT plus質構儀進行剖面測定。測試參數(shù)：探頭類型P50、測前速率2.00 mm/s、測中速率1.00 mm/s、測后速率1.00 mm/s、壓縮比50%、2 次下壓間隔時間5.0 s、負載力5.0 g、觸發(fā)類型auto、數(shù)據(jù)收集率200 pps。實驗重復6 次，結果取平均值。

1.3.3 .4 感官評價

參考Oury[17]和Liu Huan[18]等的方法，選擇喜歡食用烤肉、身體健康、敏感度高、不吸煙且就讀于本校食品專業(yè)的9 名研究生組成感官評價小組。實驗在感官評價室進行，可容納12 名感官評價員，且相互之間不受影響，每個位置有獨立的白色燈光，室內無異味，溫度保持在20～25 ℃之間。嚴格按照GB/T 16291.1—2012《感官分析 選拔、培訓與管理評價員一般導則 第1部分：優(yōu)選評價員》[19]中的要求對感官評價員進行教學和培訓，達標后方可進行正式實驗?？九Ｈ飧泄僭u價得分從最優(yōu)到最差為10～1 分。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗各指標沒有特殊說明的均測定3 次平行，結果取平均值。實驗涉及不同量綱、不同單位、不同作用效果指標，為了便于加工適宜性綜合評價，對各指標進行正向化與標準化處理。運用極差變換法將指標正向化、標準化[20]。參考張文霖[21]的方法，用主成分分析確定關鍵指標權重。實驗數(shù)據(jù)用Excel軟件進行處理，結果以平均值±標準差表示，用SPSS Statistics 19.0軟件進行單因素方差分析、相關性分析、聚類分析以及主成分分析，采用Duncan多重比較進行差異顯著性檢驗，顯著性水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 不同部位牛肉品質指標分析結果

2.1.1 不同部位原料肉理化指標分析結果

由表1可知，上腦、腱子、黃瓜條和外脊的蛋白質量分數(shù)顯著高于其他4 個部位（P＜0.05），其中黃瓜條的蛋白質量分數(shù)最高，辣椒條最低；腱子的脂肪質量分數(shù)顯著低于其他部位（P＜0.05），里脊的脂肪質量分數(shù)最高；腱子的蛋白-脂肪質量比顯著高于其他部位（P＜0.05），里脊的蛋白-脂肪質量比最低；上腦、腱子、辣椒條、黃瓜條和米龍的水分質量分數(shù)高于其他部位，其中辣椒條的水分質量分數(shù)最高。不同部位肉在化學組成上的差異會引起肉品色澤、嫩度、風味等食用品質的不同，其中腱子肉表現(xiàn)出高蛋白、低脂肪、高水分的特點。不同部位牛肉的pH值均在5.5～6.0之間，其中辣椒條最高，上腦最低，導致差異的原因可能是不同部位肉糖原含量及酵解速率不同。這與李娜等[22]的研究結果相似。

表1 不同部位原料肉理化品質差異Table 1 Difference in physicochemical quality of different beef cuts

2.1.2 不同部位原料肉色澤差異

由表2可知，不同部位牛肉的L*值、a*值和b*值存在較大的差異，其中黃瓜條的L*值和b*值顯著高于其他部位（P＜0.05），腱子和臀肉的a*值顯著高于其他部位（P＜0.05）。不同部位間L*值存在差異，可能是肌肉表面纖維結構不同導致對光的散射特性不同所造成，a*值的差異性可能是不同部位牛肉間的肌肉氧合肌紅蛋白含量存在差異所致，b*值的差異性可能是不同部位牛肉的高鐵肌紅蛋白含量存在差異所致[23]。

表2 不同部位原料肉色澤差異Table 2 Differences in color parameters of different beef cuts

2.1.3 不同部位原料肉保水性差異

保水能力對肌肉的食用品質、營養(yǎng)流失及產品出品率有顯著影響，也可間接反映肉的品質。由圖1可知，腱子和里脊的蒸煮損失率顯著低于其他部位（P＜0.05），上腦、腱子、黃瓜條和里脊的持水率顯著高于其他部位（P＜0.05），說明上腦、腱子和里脊的保水能力較好，肉質較好，這與程婷婷等[24]的研究結果相似。

圖1 不同部位原料肉保水性差異Fig.1 Difference in water-holding capacity of different beef cuts

2.1.4 不同部位原料肉肌纖維特性差異

肌纖維特性，尤其是嫩度，對肉的食用品質至關重要[25]。由表3可知，腱子和黃瓜條的肌纖維直徑顯著高于其他部位（P＜0.05），腱子和臀肉的肌纖維密度顯著高于其他部位（P＜0.05）。不同部位間肌纖維直徑差異主要是不同部位間運動量的差異所導致，一般而言運動量越大，肌纖維越粗。Crouse等[26]研究表明肌纖維特性直接決定肉的嫩度和咀嚼性，其中肌纖維密度越大、直徑越小，肉質越細嫩多汁。本研究與解祥學等[27]的研究結果類似。

表3 不同部位原料肉肌纖維特性差異Table 3 Difference in muscle fiber characteristics of different beef cuts

2.1.5 不同部位原料肉凝膠特性差異

肉的凝膠特性是由蛋白質分子交聯(lián)形成的三維空間網絡結構所產生，對水分、脂肪、風味物質等具有良好的保持作用，能夠影響產品的外觀、出品率、保水性以及質地等。由表4可知，上腦凝膠硬度、凝膠膠著性和凝膠咀嚼性顯著低于其他部位（P＜0.05），其凝膠保水性顯著高于其他部位（P＜0.05）。不同部位肉凝膠特性的差異主要是肌纖維類型不同和相關內源酶的活力不同等因素所造成的，相關研究表明肌原纖維蛋白含量越高，凝膠保水性越好，形成的凝膠網絡結構越均勻[28]。其中上腦的凝膠硬度最低，其保水性最好，說明上腦具有較好的凝膠品質。

表4 不同部位原料肉凝膠特性差異Table 4 Difference in gel properties of different beef cuts

2.2 不同部位牛肉烤制加工特性指標分析結果

由表5可知，不同部位原料肉烤制后的品質存在差異。其中上腦和腱子的出品率最高，辣椒條和臀肉的出品率最低；而上腦、外脊和里脊烤制后的硬度、膠著性和咀嚼性的差異較小且顯著低于其他部位（P＜0.05），黏聚性和回復性沒有顯著性差異，且都比其他部位低；此外，上腦和里脊的剪切力顯著低于其他部位（P＜0.05），說明上腦和里脊烤制后的嫩度較好，而腱子烤制后的剪切力最高，肉質較硬。

表5 不同部位原料肉烤制質構品質和出品率差異Table 5 Difference in texture properties and yield of roast beef from different cuts

牛肉烤制后的色澤直接影響消費者的食欲，可通過色澤快速評判其品質。如表6所示，不同部位牛肉烤制后表面色差存在差異。其中黃瓜條和米龍烤制后的L*值、b*值顯著高于其他部位（P＜0.05），腱子和里脊最低，黃瓜條烤制后的a*值顯著高于其他部位（P＜0.05），可能是不同部位牛肉烤制后肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白含量及狀態(tài)不同所導致[29]。

表6 不同部位烤牛肉表皮色澤差異Table 6 Difference in skin color of roast beef from different cuts

如表7所示，不同部位牛肉烤制后的外觀、顏色、嫩度、多汁性和總體接受性存在較大的差異，其中部位對烤牛肉的氣味和滋味沒有顯著性影響（P＞0.05），而上腦和黃瓜條烤制后的外觀和顏色評分最高，上腦、黃瓜條、外脊和里脊的多汁性評分最高，上腦和里脊烤制后的嫩度及總體可接受性評分最高。牛肉烤制后的嫩度與其整體感官屬性密切相關，可能是烤牛肉品質的決定性因素，這與Dikeman等[30]的研究結果一致。

表7 不同部位烤牛肉感官評分差異Table 7 Difference in sensory evaluation of roast beef from different cuts

2.3 不同部位牛肉烤制加工適宜性分析結果

2.3.1 不同部位牛肉品質指標數(shù)據(jù)分析結果

為了篩選出牛肉烤制加工適宜性關鍵指標，需對所有指標進行變異系數(shù)計算和分析，以消除量綱不同的問題，各品質指標的變異系數(shù)計算結果如表8所示，不同部位肉間其品質指標變異程度存在較大的差異，其中蛋白質量分數(shù)、水分質量分數(shù)、pH值、持水率、凝膠彈性、出品率、彈性及黏聚性的變異系數(shù)小于7%，說明部位因素對其影響程度較小。

表8 不同部位原料肉和烤制牛肉品質指標的統(tǒng)計分析結果Table 8 Statistical analysis of quality indexes of raw meat and roast beef from different cuts

2.3.2 不同部位牛肉烤制加工品質指標主成分分析結果

烤制加工品質指標主成分分析結果如表9所示，不同部位牛肉烤制加工品質指標主要分為6 個主成分，特征值均大于1，累積方差貢獻率為97.588%，可反映大部分結果的信息。按照主成分分析的結果，計算各品質指標的權重，以進行后續(xù)聚類分析。

表9 牛肉烤制加工品質指標主成分分析Table 9 Principal component analysis of quality indices of roast beef

2.3.3 不同部位牛肉烤制加工品質指標聚類分析結果

將牛肉烤制加工品質指標進行聚類分析，結果如圖2所示，按上述主成分分析結果，以各品質指標的權重、相關性分析結果和變異系數(shù)作為篩選關鍵品質指標的依據(jù)，將所有指標聚成6 類。

圖2 牛肉烤制加工品質指標的系統(tǒng)聚類譜系圖Fig.2 Dendrogram for quality indices of roast beef

第一類指標中，彈性和pH值的權重較小，且變異系數(shù)較小，因此刪除這兩項指標。黏聚性和凝膠彈性、凝膠黏聚性的變異系數(shù)較小，因此刪除這兩項指標。如表10所示，脂肪質量分數(shù)與回復性和肌纖維密度顯著相關，相關系數(shù)分別為－0.839、－0.789，因此用脂肪質量分數(shù)代表回復性和肌纖維密度。凝膠硬度與凝膠膠著性、凝膠咀嚼性極顯著相關，相關系數(shù)分別為0.979、0.973，故選取脂肪質量分數(shù)、凝膠硬度作為第一類代表指標。第二類指標a*值的變異系數(shù)較小，而b*值的變異系數(shù)和權重均較大，故選取b*值作為第二類代表性指標。第三類指標L*烤值和b*烤值極顯著相關，相關系數(shù)為0.914，故L*烤值可以代表b*烤值，但L*烤值的權重較小，因此刪除該指標。蒸煮損失率的權重較小，L*值變異系數(shù)較低，因此刪除該類指標。第四類指標肌纖維直徑和a*烤值的權重和變異系數(shù)均較大，因此選取肌纖維直徑和a*烤值作為第四類代表性指標。第五類指標持水率、出品率、水分質量分數(shù)和蛋白質量分數(shù)的變異系數(shù)較小，因此刪除這4 種指標，凝膠保水性的權重較小，因此刪除該類指標。第六類指標剪切力與硬度、膠著性、咀嚼性和蛋白-脂肪質量比極顯著相關，相關系數(shù)分別為0.967、0.972、0.966、0.880，因此用剪切力代表硬度、膠著性、咀嚼性和蛋白-脂肪質量比，且剪切力的變異系數(shù)和權重均較大，故剪切力作為第六類代表性指標。

表10 不同部位牛肉烤制加工品質指標相關性分析Table 10 Correlation analysis of quality indexes of roast beef from different cuts

通過上述相關性分析、主成分分析、聚類分析的結果，最終篩選脂肪質量分數(shù)、凝膠硬度、b*值、肌纖維直徑、a*烤值、剪切力作為烤牛肉的關鍵品質指標，其權重大小如表11所示。

表11 烤牛肉關鍵品質指標權重Table 11 Weight of key quality indicators of roast beef

2.3.4 不同部位烤牛肉綜合品質評價以及烤制適宜性分析結果

通過正向化與標準化處理影響烤牛肉關鍵品質后，根據(jù)公式Y＝－0.138 9X1+0.114 3X2+0.355 9X3+0.262 2X4+0.240 3X5+0.166 2X6計算牛肉烤制加工綜合品質得分。由綜合品質評價得分Y和K-means聚類分析得出不同部位牛肉烤制加工適宜性，結果如表12所示。Y不小于0.83為適宜烤制食用，Y在0.36～0.83為較適宜烤制食用，Y在0.36及以下為不適宜烤制食用。

表12 烤牛肉綜合品質評價得分K-means聚類分析結果Table 12 K-means cluster analysis of comprehensive quality evaluation scores of roast beef from different cuts

2.3.5 不同部位烤牛肉綜合品質評價方程的驗證結果

對不同部位烤牛肉感官評價的總體可接受性得分進行標準化后，以烤牛肉的綜合品質結果為自變量，感官總體可接受性為因變量，建立線性回歸模型，如表13所示。驗證回歸模型y＝1.633 7x－0.243 1（R2＝0.831 9），其中決定系數(shù)大于0.8，說明不同部位烤牛肉綜合品質評價模型可以準確地預測感官評價總體可接受性，可較好地反映牛肉烤制加工適宜性。

表13 不同部位烤牛肉綜合品質評價與感官評價總體可接受性對比Table 13 Overall acceptability and comprehensive quality evaluation scores of roast beef from different cuts

3 結 論

通過綜合品質分析后，最終篩選出6 項烤牛肉的關鍵指標，分別為脂肪質量分數(shù)、凝膠硬度、肌纖維直徑、剪切力、原料肉黃度b*值和牛肉烤制后的紅度a*值。建立了烤牛肉綜合品質評價方程Y＝－0.138 9X1+0.114 3X2+0.355 9X3+0.262 2X4+0.240 3X5+0.166 2X6（X1～X6分別代表脂肪質量分數(shù)、凝膠硬度、肌纖維直徑、剪切力、原料肉黃度b*值、烤肉紅度a*值）。其中上腦適宜烤制食用，黃瓜條、外脊、里脊和米龍較適宜烤制食用，腱子、辣椒條和臀肉不適宜烤制食用。