李升升 ， 靳義超

（1.青海大學(xué) 畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧 810016；2.青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧 810016；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州730070）

牦牛是主產(chǎn)于青藏高原海拔3 000 m以上，適應(yīng)高寒生態(tài)條件的物種。目前，世界范圍內(nèi)擁有牦牛1 500多萬頭，其中中國就擁有1 400多萬頭，占世界牦牛數(shù)量的90%以上，可見中國是牦牛生產(chǎn)大國[1]。牦牛生長于 “世界第三極”的高海拔、無污染地區(qū)，因此牦牛肉是天然綠色食品，而且牦牛肉具有肉質(zhì)鮮美、高蛋白、低脂肪的特點(diǎn)，使得牦牛肉極具開發(fā)價(jià)值[2]。然而，當(dāng)前牦牛肉的銷售還是以按重量銷售為主，沒有實(shí)現(xiàn)按質(zhì)論價(jià)，因此牦牛肉的品質(zhì)評(píng)價(jià)及精細(xì)化分割對(duì)牦牛產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效具有很大的促進(jìn)作用[3-5]。

目前，對(duì)于西門塔爾牛、秦川雜交牛、云南地方牛、黃牛等牛種的部位肉品質(zhì)進(jìn)行了研究[6-8]，且我國制定了適用于肉牛屠宰加工企業(yè)的牛胴體及鮮肉分割國家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T27643-2011和適用于我國黃牛和專用肉牛及其雜交后代的牛肉質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T676-2003。這些標(biāo)準(zhǔn)主要適用于肉牛，然而牦牛是集肉、乳、役用為一體的牛種，且生存環(huán)境特殊，為此這些標(biāo)準(zhǔn)是否適用于牦牛的分割分級(jí)，有待于進(jìn)一步驗(yàn)證和探討。主成分分析和聚類分析是研究者對(duì)多樣品多指標(biāo)的品質(zhì)分析廣泛采用的方法。主成分分析[9-10]是采用少量綜合指標(biāo)來代替原來多個(gè)指標(biāo)大部分信息的一種降維的分析方法，剔除不重要的部分，保留重要信息；聚類分析[11-13]是將研究對(duì)象關(guān)系更接近的合并為一類，能夠從樣品數(shù)據(jù)出發(fā)，自動(dòng)進(jìn)行分類，著重區(qū)分類別內(nèi)和類別間元素組成，明確分類界限，類別間重要性是等同的。

為此，本文作者結(jié)合當(dāng)前牦牛屠宰分割企業(yè)普遍采用的分割方法，以牦牛各部位分割肉的肉色、失水率、蒸煮損失、剪切力等食用品質(zhì)為基礎(chǔ)，通過方差分析、主成分分析和聚類分析對(duì)牦牛部位肉進(jìn)行品質(zhì)分析，以期為牦牛肉的品質(zhì)評(píng)價(jià)和精細(xì)分割提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料

選取相同放牧條件下4～5歲的青海環(huán)湖地區(qū)牦牛15頭進(jìn)行研究，平均活體質(zhì)量（240.04±17.88）kg，胴體質(zhì)量為（140.39±19.07） kg，宰后 2 h 內(nèi)采集肉樣。

1.2　儀器與設(shè)備

ADCI-60-C全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)，北京辰泰克儀器技術(shù)有限公司產(chǎn)品；C-LM3B數(shù)顯式肌肉嫩度儀，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院提供；HI98128型酸度計(jì)，意大利哈納儀器產(chǎn)品；HH-6電熱恒溫水浴鍋，上海比朗儀器有限公司產(chǎn)品；TP-3001中心溫度計(jì)，蘇州市滄浪區(qū)泰式電子經(jīng)營部產(chǎn)品；JM-B3003電子稱，諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；ATZ-8型臺(tái)秤，華鷹衡器有限公司產(chǎn)品。

1.3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

宰前禁食12 h，按清真屠宰方式宰殺，每頭牦牛經(jīng)宰殺放血，去頭、蹄、內(nèi)臟，剝皮，劈分的流程進(jìn)行屠宰處理。參照GB/T27643-2001、NY/T676-2003和青海企業(yè)普遍采用的胴體分割方法進(jìn)行分割，采集板腱、前腱、牛蹍、霖肉、脖肉、針扒、黃瓜條、眼肉、西冷、上腦、里脊、三角肌、燴扒、辣椒條、金錢腱、尾龍扒、牛腩17個(gè)部位的分割肉，真空包裝后在4℃條件下儲(chǔ)藏2 d，測(cè)定肉色、失水率、蒸煮損失、剪切力等品質(zhì)指標(biāo)。

1.4　肉色

從肉樣上切取0.5 cm厚的薄片，在空氣中暴露30 min，在切面上選取3個(gè)點(diǎn)，用色差計(jì)測(cè)定肉色，結(jié)果以 L*（亮度）、a*（紅色度）、b*（黃色度）來表示，取3次測(cè)定結(jié)果的平均值。

1.5　蒸煮損失

通過質(zhì)量法測(cè)定蒸煮損失，取肉樣100 g左右，裝入蒸煮袋中在80℃水浴中熟制，直至其中心溫度達(dá)到70℃，取出肉樣，擦干表面水分，根據(jù)熟制前后肉塊的質(zhì)量計(jì)算蒸煮損失。

1.6　失水率

通過加壓質(zhì)量法測(cè)定失水率，切取長×寬×高為2.0 cm×1.5 cm×1.0 cm的肉塊，在高度方向上施加1.14×106Pa的壓強(qiáng)，維持壓力5 min，然后釋放壓力，根據(jù)加壓前后肉塊質(zhì)量計(jì)算失水率。

1.7　剪切力

將蒸煮后的肉樣，沿肌纖維方向用直徑1.27 cm采樣器平行取3個(gè)肉柱，然后用肌肉嫩度儀測(cè)定肉樣的剪切力值，每個(gè)樣品3個(gè)平行，結(jié)果取平均值。

1.8　統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS19.0進(jìn)行方差分析、主成分分析和聚類分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　方差分析

牦牛17個(gè)部位肉品質(zhì)特征如表1所示，對(duì)牦牛17個(gè)部位肉的色度、持水能力、剪切力指標(biāo)采用S-N-K法進(jìn)行多重比較，結(jié)果表明各指標(biāo)均達(dá)到極顯著差異（p＜0.01）。從L*值和剪切力的角度看各部位肉可分為7個(gè)組；從失水率來看可分為4個(gè)組；從b*值來看可分為3個(gè)組；從a*值和蒸煮損失來看可分為2個(gè)組。

表1　牦牛各部位肉品質(zhì)特性Table 1　Quality traits of cuts from yak carcass

2.2　主成分分析

主成分分析是將多指標(biāo)簡化為少量綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，用少數(shù)變量盡可能多的反映原來變量的信息，同時(shí)保證原信息損失少且變量數(shù)目盡可能少的分析方法。按照如下方法建立評(píng)估模型，設(shè) X=（X1，X2，…，Xp）′是 p 維隨機(jī)變量，它的線性變化如下：

采用新變量PC1代替原來p個(gè)變量X1，X2，…，Xp，PC1應(yīng)盡可能多的反映原變量信息，如果第一主成分不足以代表原變量的絕大部分信息，考慮引入第二主成分PC2，依次類推。在實(shí)際應(yīng)用中主成分不會(huì)取p個(gè)，通常m（m＜p）個(gè)主成分。主成分個(gè)數(shù)根據(jù)各個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率來最終判定。

本研究中對(duì)牦牛17個(gè)部位肉的6項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表2。從表中可見在本試驗(yàn)中的第一主成分方差貢獻(xiàn)率僅為35.11%，不足以概括大部分信息，所以不能只提取第一主成分。參考國內(nèi)外學(xué)者的分析方法[14]選擇累積方差貢獻(xiàn)率不低于某一閾值來確定主成分?jǐn)?shù)目，本試驗(yàn)考察特征值λ≥1的主成分，提取3個(gè)主成分因子其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)76.87%，綜合了牦牛部位肉的大部分信息。

表2　主成分分析解釋總變量Table 2　Total variance explained of principal component analysis

主成分的載荷矩陣旋轉(zhuǎn)之后載荷系數(shù)更接近1或者更接近0，這樣得到的主成分能夠更好的解釋和命名變量。由表3可知主成分PC1、PC2和PC3的模型表達(dá)式為：

表3　主成分分析旋轉(zhuǎn)后的成分載荷矩陣Table 3　Rotated component matrix of principal component analysis

第一主成分PC1主要綜合了失水率、蒸煮損失和剪切力的信息，其中失水率和蒸煮損失反映牦牛肉持水性的指標(biāo)在第一主成分上呈正向分布，剪切力呈負(fù)向分布，即在PC1坐標(biāo)正向，PC1越大，牦牛肉的失水率和蒸煮損失越大，剪切力越小，PC1可命名為適口性指標(biāo)。第二主成分PC2主要綜合了L*值和b*值的信息，L*值代表了亮暗，L*值為正向指標(biāo)，即在PC2正向坐標(biāo)上值越大，L*值越大，牦牛肉色越亮，PC2可命名為亮度指標(biāo)。第三主成分PC3主要綜合了a*值，a*值代表了紅綠顏色，a*值為負(fù)向指標(biāo)，即在PC3負(fù)向坐標(biāo)上值越大，a*值越大，牦牛肉顏色越紅，PC3可命名為紅度指標(biāo)。PC2和PC3也可綜合稱為色度指標(biāo)。

本研究中第一主成分PC1、第二主成分PC2分別包含了原來信息量的35.11%和25.13%。研究者普遍采用PCA得分圖反映樣品與指標(biāo)間的關(guān)系，由圖1能夠直觀的看出里脊的PC1得分為-0.18，其他部位肉的PC1得分范圍在0.07～0.81之間，這與里脊肉與其他肉相比剪切力最小，失水率和蒸煮損失最大是一致的；前腱、牛蹍和眼肉的得PC2分范圍在-0.02～-0.09之間，均為負(fù)值，而其他部位肉塊的PC2得分范圍在0.19～0.82之間，均為正值，這與前腱、牛蹍和眼肉的L*值和b*值的指標(biāo)非常接近是一致的；辣椒條和燴扒的PC3得分分別為-0.53和-0.01，而其他部位肉的PC3得分范圍在0.02～0.72之間，辣椒條的PC3值與燴扒的PC3值相比相差很大，表明PC3可明顯的將辣椒條與其他肉分開。

圖1　主成分因子得分Fig.1　Factor score of principal component analysis

2.3　聚類分析

在解決實(shí)際問題過程中，將多樣本對(duì)象分類時(shí)，選擇單因素分類不足以全面綜合的描述其差別，因此需要考慮多方面因素進(jìn)行分類，聚類分析就是結(jié)合研究對(duì)象或者指標(biāo)的諸多特性進(jìn)行分類的方法。聚類分析是將樣品按照品質(zhì)特性相似程度逐漸聚合在一起，相似度最大的優(yōu)先聚合在一起，最后按照類別的綜合性質(zhì)進(jìn)行多個(gè)品種或指標(biāo)的聚合，從而完成聚類的分析方法。本試驗(yàn)對(duì)17個(gè)部位牦牛肉采用中位數(shù)聚類法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。從聚類分析譜系圖來看，當(dāng)類間距離=15時(shí)，17個(gè)樣品分為五類。第一類聚集了前腱、眼肉、牛蹍、針扒、金錢腱、脖肉、三角肌、尾龍扒、西冷9個(gè)樣品，這一類聚集了亮度值相近的一類肉，這與PC1和PC3的主成分得分圖基本一致；第二類聚集了板腱、上腦、燴扒、霖肉、里脊、黃瓜條6個(gè)樣品，這一類聚集了持水能力和剪切力相近的一類肉，同時(shí)也是主要來自于牦牛胴體的后軀的肉，這2類與PC2和PC3主成分得分圖一致。牛腩、板腱和辣椒條各自聚為一類，最后又聚到前2類中。整體來看，聚類的結(jié)果就是把各部位肉分為前后胴體2大部分的肉，且后部胴體在持水能力和剪切力方面優(yōu)于前部胴體。

圖2　聚類分析圖Fig.2　Dendrogram of Hierarchical cluster analysis

3　結(jié)語

國內(nèi)外的學(xué)者研究表明，嫩度[15-18]是牛肉品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，嫩度的形成不僅與宰前肉品的年齡、部位、營養(yǎng)狀況相關(guān)，還與宰后尸僵、成熟、熱處理等因素相關(guān)[19-20]。同時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)胴體分割的問題也有研究，Kukowski[21]和Jeremiah[22]在消費(fèi)者嗜好性調(diào)查中發(fā)現(xiàn)中部胴體肉塊具有更好的嫩度適口性。也有專家對(duì)部位肉的品質(zhì)形成進(jìn)行了深入的研究，Dubost等[23]研究了不同部位肌肉內(nèi)部結(jié)締組織結(jié)構(gòu)和組成與其肉質(zhì)的關(guān)系，表明當(dāng)結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育程度較差時(shí)，后部胴體也可獲得較好的嫩度。牦牛是生長海拔3 000 m以上的物種，其生活條件惡劣，其整體發(fā)育情況較差，尤其是脂肪含量較黃牛等牛肉都低，充分說明牦牛肉的品質(zhì)與分割有不同于黃牛之處。從傳統(tǒng)肉牛屠宰分割產(chǎn)業(yè)來看，上腦、西冷、眼肉是典型的高檔部位，而對(duì)于牦牛，這3個(gè)部位肉的嫩度均較差、失水率和蒸煮損失較大，與高檔部位肉塊的品質(zhì)有較大差異。反而是黃瓜條、尾龍扒、三角肌、霖肉等部位肉具有較好的嫩度?？梢姡瑢?duì)于牦牛而言，品質(zhì)較好的肉塊與傳統(tǒng)肉牛的分割方式還是有一定的差異。

本研究中對(duì)青海環(huán)湖地區(qū)的15頭牦牛胴體的17個(gè)部位肉的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明牦牛17個(gè)部位肉的色度、持水能力、剪切力指標(biāo)均達(dá)到極顯著差異（p＜0.01）。主成分分析提取了3個(gè)主成分反映原變量的76.87%的信息，主成分得分圖直觀的得到各部位肉與主成分之間的關(guān)系。明確區(qū)分出了里脊、前腱、牛蹍和眼肉，辣椒條與其他部位肉。聚類結(jié)果把牦牛胴體各部位肉分為前后2大部分的肉，且后部胴體品質(zhì)優(yōu)于前部胴體。本研究中對(duì)牦牛部位肉從色度、持水能力和剪切力3方面進(jìn)行了分析，表明牦牛后部胴體肉優(yōu)于前部胴體，為牦牛肉品的分割和開發(fā)提供了理論支持，然而并沒有從營養(yǎng)品質(zhì)和消費(fèi)者偏好等方面進(jìn)行分析，因此對(duì)于牦牛部位肉的品質(zhì)評(píng)價(jià)和分割有一定的指導(dǎo)意義，但還需要深入的研究為牦牛肉的精細(xì)化分割提供理論依據(jù)。

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