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.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(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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運用逐步回歸方法建立牛肉感官品質預測模型

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.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(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與理化指標之間的相關性,并利用測定的理化指標建立感官品質的預測模型,該文采集9頭牛的背最長肌、臀股二頭肌、股直肌、股外側肌、股中間肌和三角牛霖得到54份樣品。通過消費者感官評定和測定樣品理化指標,分析了牛肉理化指標與感官評定值的線性關系,大部分理化指標均與感官評定值呈顯著或極顯著(p<0.05或p<0.01)的相關關系。最后以牛肉理化指標為自變量,感官指標為因變量進行逐步回歸分析,分別得到了具有統(tǒng)計意義的牛肉感官嫩度、多汁性、風味和總體評價的預測方程,方程決定系數(shù)(R2)分別為0.55、0.37、0.68和0.36。通過預測模型,理化指標可以較好的描述牛肉感官特性。

牛肉,感官品質,理化指標,逐步回歸,模型

牛肉品質包括食用品質、營養(yǎng)品質、加工品質、安全品質和人文品質,其中,食用品質的優(yōu)劣是決定牛肉商品價值的最重要因素,也是消費者購買牛肉時的重要參考依據(jù)。食用品質直接由品嘗食物時的主觀感覺決定,因而又稱為感官性狀,主要包括嫩度、多汁性和風味[1]。感官評定是評定牛肉食用品質最常用的方法,它可以對牛肉的質構和風味進行全面系統(tǒng)的評價[2],但是感官評定結果受主觀因素影響較大,存在較大的誤差[3],因此大量的專家學者試圖研究客觀的評定方法。通過測定畜肉理化性質能夠對畜肉品質進行評定,但是僅僅依靠理化指標并不能完全反映感官評價。因為感官評價是一個復雜的過程,而儀器只能檢測肉的部分食用品質指標[4]。因此,需要找到兩者之間的關系,以便使用客觀的方法來預測牛肉的感官性狀。

嫩度、多汁性和風味被認為是決定牛肉適口性和接受性的重要指標,同時還會影響消費者的購買意向[5]。目前,消費者的感官評定實驗主要針對牛肉的嫩度進行研究,相關性的分析結果表明感官嫩度和剪切力之間的相關程度在不同測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關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)風味和多汁性是僅次于嫩度的食用品質,當嫩度達到可接受水平時,風味是另一個影響消費者滿意度的因素?，F(xiàn)有的研究主要分析風味、多汁性與脂肪、蛋白質等營養(yǎng)指標的相關性,但是關于牛肉理化指標預測和描述牛肉感官風味和多汁性的研究還未見報道。

本研究將牛肉理化指標和消費者感官評價相結合,并利用更合理的統(tǒng)計方法構建牛肉感官品質預測模型,從而達到提高模型預測效果、增加消費者滿意度的目的。

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20個月的育肥。按照GB/19477-2004《牛屠宰操作規(guī)程》[11]進行屠宰劈半,在4 ℃條件下成熟3 d。為了使樣本的理化指標差異較大,取每頭牛左半胴體背最長肌、三角牛霖、臀股二頭肌、股直肌、股外側肌和股中間肌進行研究,樣品真空包裝后迅速冷凍,并在-20 ℃冷庫中儲存等待使用。樣品分析前,在4 ℃條件下解凍24 h,進行各項指標的檢測和感官品評。

TA.XT Plus型質構儀英國Stable Micro System公司;YYW-2 型應變式控制式無側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 針式溫度計廣州樂享電子有限公司;GH-820 平扒爐廣州市新粵海西廚設備廠;DZ-500/2S型真空包裝機山東省諸城市正泰機械有限責任公司。

1.2實驗方法

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

1.2.2感官評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,通過電平扒爐加熱。牛排中心溫度通過JR-1針式溫度計進行記錄。電平扒爐溫度維持在210 ℃,直到中心溫度達到72 ℃為止[17]。煎好后的牛排,保存在鋁箔內(nèi),直到感官評定前再取出。牛排切成2.25 cm3(1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm)左右大小的肉塊,每次感官評定的牛排都隨機的進行編號。本次實驗總共有110名消費者參與,消費者被分為10組(11人/組),平均每個樣品由11名消費者進行評價,每名消費者評價5個樣品。品評代碼根據(jù)計算機隨機編碼,樣品采用正五邊形擺放,評定完一個樣品后為每位消費者提供純凈水清理口腔[18]。所有的消費者對煎制牛排進行嫩度、多汁性、滋味、殘渣量、總體可受性的評定,本次評定采用9分標度法[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)計分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,對感官評價平均值與儀器測定結果進行方差分析;計算感官評價指標與皮爾遜(Pearson)相關系數(shù);分析得到牛肉感官評價總分,并計算出感官評價指標與儀器參數(shù)之間線性相關性方程,通過決定性系數(shù)R2來確定回歸方程的相關顯著性和實用性。其中,預測方程的因變量別為感官測定得到的多汁性、嫩度、風味、殘渣量和總體可接受性,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。

2　結果與分析

2.1牛肉理化指標、感官評定結果

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

2.2牛肉感官指標之間相關性分析

牛肉各感官評價指標之間的Person相關系數(shù)見表2,各個感官指標之間均極顯著正相關(p<0.01)。嫩度與多汁性、風味、總體評價的相關系數(shù)均大于0.8,其中多汁性和總體評價的相關性最強,相關系數(shù)為0.95,其次是嫩度和風味。Behrends等[20]研究了美國牛后臀肉的質量等級和腌制方式對消費者滿意度的影響,風味和總體評價相關性最強,相關系數(shù)為0.87,其次是嫩度和多汁性。Thompson[21]對3613塊差異性外脊樣本的嫩度、多汁性、風味、總體可受性和脂肪含量研究結果顯示,嫩度、多汁性、風味和總體可受性之間顯著相關(相關系數(shù)r≥ 0.86),且各指標均與肌間脂肪含量顯著相關(p<0.05)。本實驗感官指標之間的相關性結果與Thompson的研究結果一致,但其相關系數(shù)高于本實驗的結果,造成感官評定指標之間相關性的差異可能是中西方消費者對牛肉感官指標的嗜好性不同造成的。

表1　牛肉理化指標、感官測定數(shù)據(jù)統(tǒng)計量(n=50)

表2　感官評定指標之間的皮爾遜相關系數(shù)

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

2.3牛肉理化指標之間的相關性分析

表3　牛肉理化指標的相關性分析

牛肉各理化評價指標之間的Person相關系數(shù)見表3,脂肪、持水力、蛋白質、pH均與剪切力極顯著相關(p<0.01),其中pH與剪切力的相關性最強,相關系數(shù)為0.72,其次為持水力和蛋白質,相關系數(shù)分別為0.60和0.53。水分、蛋白質、剪切力和脂肪之間具有較強的負相關性(p<0.01),其中水分與脂肪的相關性最強,相關系數(shù)為-0.88。一般認為,脂肪含量與水分呈負相關性[22-23]。Liang等[24]也得出脂肪和水分、剪切力具有顯著的負相關性(p<0.05),其中脂肪和水分相關系數(shù)為-0.83(弱于本實驗的-0.88),脂肪與剪切力的相關系數(shù)為-0.54(強于本實驗的-0.42)。Ueda等[25]也得出了相似的結論,他研究了脂肪沉積對日本和牛肉品質的影響,得出脂肪含量和水分含量的相關系數(shù)為-0.97,強于本實驗的-0.88。這可能是由于實驗中所取牛肉樣品差異造成的。

2.4牛肉理化指標和感官評定指標之間的相關性分析

感官評定與理化指標之間的相關性結果見表4。感官評定與理化指標之間具有一定相關性,特別是剪切力和感官評定的嫩度(r=-0.65,p<0.01)、風味(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)之間達到了極顯著負相關。脂肪和感官評定的嫩度(r=0.59,p<0.01)、風味(r=0.73,p<0.01)、總體可接受性(r=0.55,p<0.01)之間達到了極顯著正相關。一般來說,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性[26],剪切力與感官嫩度具有負相關性[17]。Okumura等[27]研究了日本黑牛背最長肌脂肪含量對感官特性的影響,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,但是對風味沒有影響。本實驗多汁性和總體可受性的結果與Okumura等[27]人的結果一致,但是本實驗中脂肪與風味呈較強的正相關性(r=0.73,p<0.01),說明脂肪含量的增加能提高風味,這可能是由于中國和日本消費者的喜好差異引起的。

表4　理化指標和感官評定指標之間的皮爾遜相關系數(shù)

Destefanis等[6]對牛肉消費者感官評價和剪切力之間的關系進行了研究,得出嫩度和剪切力之間存在極顯著負相關性,其相關系數(shù)為-0.72。Sullivan和Calkins[28]得出嫩度和剪切力之間的相關系數(shù)為-0.84,這比本實驗得出的相關性要強(-0.84和-0.65)。造成感官評定的嫩度和剪切力之間相關系數(shù)差異的原因很多,例如,參與感官評價的消費者人數(shù)和專業(yè)程度、選取的部位肉、烹飪方式等。

2.5牛肉理化指標間多重共線性診斷

通過理化指標間的相關性分析發(fā)現(xiàn)各個指標間相關程度較高,部分指標之間的相關系數(shù)達到了極顯著水平(p<0.01)。有的指標之間Pearson相關系數(shù)絕對值大于0.70,脂肪、水分、蛋白質均與剪切力間存在較強的相關關系,這說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作為自變量,自變量間如果存在較高的多重共線性就會造成變量的顯著性檢驗失去意義、模型的預測功能失效等問題[29]。這樣就不滿足回歸分析的基本前提,因此在進行回歸分析之間必須進行多重共線性診斷。通過嘗試性的回歸分析計算出各自變量的方差膨脹因子,脂肪、水分、剪切力、pH、蛋白質、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。一般認為方差膨脹因子大于10表示有共線性[29],可見理化指標之間不存在共線性,可以直接進行回歸分析。

2.6牛肉感官評定指標的逐步回歸分析預測模型

表5　牛肉理化指標對感官指標的逐步回歸分析

注:a.剪切力;b.脂肪;c.持水力;d.蛋白質;e.蒸煮損失。

以測定的牛肉理化指標作為自變量,感官指標作為因變量,進行逐步回歸分析,變量入選和刪除顯著水平均為0.05,回歸分析結果如表5。感官嫩度、多汁性、風味和總體評價經(jīng)過篩選得到最優(yōu)回歸模型,經(jīng)顯著性檢驗均具有統(tǒng)計學意義(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]對我國四個品種育肥牛(和?！留斘鼽S牛,魯西黃牛,和?！燎卮ㄅ?和牛×延邊牛)的五個等級的育肥牛肉品質和感官評定進行了分析,得出牛肉剪切力與消費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)。而本實驗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)計分析的方法差異造成的。風味的回歸系數(shù)最高(R2=0.68),預測效果較好,這主要是使用了合理的統(tǒng)計方法以及考慮了脂肪、蛋白質等影響風味的因素。在多汁性和總體評價方面,回歸方程的決定系數(shù)僅為0.37和0.36,預測效果較差。這可能與目前評定肉質的理化指標有關,這些指標不能完全反映感官評價的多汁性和總體評價,預測模型的準確度還需要進一步的提高。

3　結論

牛肉感官評價指標和理化指標之間具有良好的相關性,其中剪切力、脂肪、水分、蛋白質與感官指標均具有極顯著相關性(p<0.01),相關系數(shù)絕對值為0.42～0.74,證明了牛肉理化指標和消費者評定值之間線性關系的存在。將測定得到的7項理化指標作為自變量引入回歸模型進行逐步回歸分析,構建了具有統(tǒng)計意義的感官嫩度、多汁性、風味和總體可接受性的預測模型(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0.68的感官風味模型將肉類感官性狀預測模型的預測效果提高到一個新的水平,并證明可以通過統(tǒng)計方法的優(yōu)化來構建客觀、精確、便捷的肉類感官性狀評價體系。

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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，主要從事肉品質量與安全，E-mail：baozhongsun@163.com。

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(肉牛牦牛)產(chǎn)業(yè)技術體系資助項目(CARS-38)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)13-0067-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.005