董 超,張 麗,謝 鵬,張松山,李海鵬,黃彩燕,馬紀(jì)兵,孫寶忠,*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;2.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)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,國(guó)人生活水平逐漸提高,人們對(duì)肉及肉制品的需求也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)[1]。近年來(lái),更多的兒童出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)缺乏或營(yíng)養(yǎng)過(guò)度等癥狀[2]。牛肉因其富含蛋白質(zhì)、Fe、K、Zn、Mg、VB12、肉毒堿、肌氨酸,且是亞油酸的低脂肪來(lái)源,能夠補(bǔ)充兒童生長(zhǎng)發(fā)育所需的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)被人們列為日常健美飲食[3]。目前,市場(chǎng)上出現(xiàn)眾多品牌的兒童牛排,例如:潮香村兒童牛排、伊賽兒童牛排、福成兒童牛排、頂諾兒童牛排等。但經(jīng)過(guò)前期調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),兒童牛排尚未有統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致不同品牌兒童牛排品質(zhì)之間存在較大差異[4]。鑒于兒童處在生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期,對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求與成人不同,兒童牛排應(yīng)當(dāng)與普通牛排有一定區(qū)別。因此,篩選市售兒童牛排品質(zhì)差異的主要影響指標(biāo),對(duì)兒童牛排質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、提高兒童牛排品質(zhì)的一致性、優(yōu)化兒童牛排加工工藝具有重要意義。

目前,主要針對(duì)普通牛排的研究較多,但是關(guān)于兒童牛排的研究尚未見報(bào)道。普通牛排的研究主要集中在加工工藝、風(fēng)味及烹調(diào)工藝等方面,因此,結(jié)合普通牛排研究情況對(duì)比市售兒童牛排的品質(zhì)狀況,來(lái)確定兒童牛排的品質(zhì)差異性指標(biāo)。有學(xué)者研究表明:嫩度和多汁性是影響牛排感官評(píng)價(jià)和消費(fèi)者接受程度的一個(gè)重要指標(biāo)[5]。王春曉等[6]對(duì)市售預(yù)制牛排質(zhì)量特征進(jìn)行研究,結(jié)果表明,不同部位牛排的主要品質(zhì)指標(biāo)存在差異,且不同指標(biāo)間樣品的變異幅度也不盡相同。宋曉[7]對(duì)牛排肉色改善技術(shù)進(jìn)行研究,李雪蕊[5]、夏軍軍[8]、Kerth C[9]、Nuora A[10]等分別對(duì)牛排保水性、嫩化、風(fēng)味及多汁性等進(jìn)行研究,并對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。郎玉苗[11]、Kerth C等[12]研究了熟制溫度以及切割方式對(duì)煎制牛排食用品質(zhì)的影響,結(jié)果顯示牛排的剪切力、蒸煮損失、硬度和咀嚼性隨熟制溫度的升高而增加(p<0.05)。目前,主成分分析已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各類食品的質(zhì)量評(píng)價(jià),羅天林等[13]利用主成分分析對(duì)真空包裝牛肉品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),陳夢(mèng)音等[14]研究了基于主成分和聚類分析的曲拉品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià),而運(yùn)用主成分分析對(duì)兒童牛排品質(zhì)差異指標(biāo)進(jìn)行篩選及利用聚類分析對(duì)兒童牛排樣品分類及綜合評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。

本研究為了使研究對(duì)象具有廣泛的代表性,故選擇北京市8家大型超市采集17種品牌、51份兒童牛排樣品,對(duì)其食用品質(zhì)(色澤、嫩度)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(水分、蛋白質(zhì)、脂肪、pH)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定與分析,以期為提高兒童牛排品質(zhì)一致性、優(yōu)化兒童牛排加工工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

兒童牛排 購(gòu)買于北京市4家大型超市,17種品牌,每種品牌3份,共51份(均為原味重組兒童牛排),-18 ℃冷庫(kù)貯藏待測(cè)。

KDY-9820型凱氏定氮儀 北京市通潤(rùn)源機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司;CR-400/410型色彩色差計(jì)(D65光源) 北京科美潤(rùn)達(dá)儀器設(shè)備有限公司;HI99163N型便攜式肉類pH計(jì) 意大利HANNA公司;YP2002型電子天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司;BS200S-WEI型電子天平 北京賽多利斯天平有限公司;TA.XT.plus物性測(cè)試儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水分含量的測(cè)定 參照GB/T 9695.15-2008《肉與肉制品:水分含量測(cè)定》,采用直接干燥法進(jìn)行水分的測(cè)定。

1.2.2 pH的測(cè)定 使用HI99163N型便攜式肉類pH計(jì),用蒸餾水沖洗探頭并用濾紙吸干其表面水分,然后隨機(jī)選取肉樣3個(gè)不同部位,將pH計(jì)刀頭插入肉中進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果以3次測(cè)定的平均值表示。

1.2.3 色度的測(cè)定 參考周玉春等[15]方法進(jìn)行測(cè)定。將樣品肉橫著肌纖維的方向切開,使切面在空氣中氧合30 min,用色差儀測(cè)定亮度(L*)值、紅度(a*)值和黃度(b*)值,色差儀使用前經(jīng)校正板標(biāo)準(zhǔn)化,預(yù)熱30 min,之后將鏡頭垂直置于肉面上,鏡口緊扣肉樣切面按下攝像按鈕,色度參數(shù)即自動(dòng)存入微機(jī)。由于肉面顏色隨位置而異,故在肉面改變位置重復(fù)3 次測(cè)量,取平均值。

1.2.4 剪切力的測(cè)定 對(duì)Pivotto[16]和王兆明[17]描述的方法稍作修改。將牛排沿著肌肉纖維的方向切成1 cm×1 cm×1 cm的小塊,利用TA.XT.Plus物性儀,選用HDP/BS刀具,沿肌纖維縱向切割,測(cè)定剪切力值。測(cè)量參數(shù)為:測(cè)前速度1.50 mm/sec,測(cè)中速度1.50 mm/sec,測(cè)后速度10.00 mm/sec,觸發(fā)力10 g,下壓距離是10.0 mm,每秒采集數(shù)據(jù)200個(gè),單位以kgf表示。每個(gè)樣品測(cè)6次平行。

1.2.5 脂肪含量的測(cè)定 按照GB/T 9695.7-2008《肉與肉制品:總脂肪含量測(cè)定》方法測(cè)定。

1.2.6 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定 按照GB/T 9695.11-2008《肉與肉制品:氮含量測(cè)定》方法測(cè)定。

1.2.7 蒸煮損失的測(cè)定 參照李苗云[18]的方法,樣品低溫解凍,用濾紙吸干表面水分,在80 ℃的溫度下水浴加熱至中心溫度為70 ℃,再次用濾紙吸干表面水分,分別稱量蒸煮前后牛肉質(zhì)量,記為W1、W2,按公式(1)計(jì)算蒸煮損失。

式(1)

式中:W1為蒸煮前牛肉質(zhì)量(g);W2為蒸煮后牛肉質(zhì)量(g)。

1.2.8 壓榨損失的測(cè)定 采用加壓濾紙法測(cè)定,對(duì)賈小翠[19]的方法進(jìn)行改進(jìn),將牛排切成(10±1) g大小,利用TA.XT.Plus物性儀對(duì)肉樣施加35 kg的壓力,保持5 min,加壓結(jié)束后,準(zhǔn)確稱量加壓前后肉樣的質(zhì)量,分別記為W3、W4,按照公式(2)計(jì)算壓榨損失。

式(2)

式中:W3為壓前牛肉質(zhì)量(g);W4為壓后牛肉質(zhì)量(g)。

1.2.9 彈性和硬度的測(cè)定 參考張馨木[20]的方法,將肉樣切成5 cm×4 cm×3 cm大小并剔除脂肪及筋膜后放入蒸煮袋,于80 ℃水浴鍋中加熱,待肉樣中心溫度達(dá)到70 ℃后取出,冷卻至室溫,然后用不銹鋼刀沿與肌纖維平行方向?qū)悠沸拚麨槊娣e1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的試樣待測(cè)。利用 TA.XT.Plus物性儀,測(cè)定條件:應(yīng)用“TPA模式”,采用P/50探頭,預(yù)壓力:0.07 N,間隔時(shí)間為6 s,測(cè)試速度為4 mm/s,壓縮行程為10 mm。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)6次。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoftoffice Excel 2007及IBM SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用IBM SPSS 19.0進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 市售兒童牛排品質(zhì)描述性分析

水分含量的多少影響肉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、感官品質(zhì),如嫩度和多汁性等。水分含量低,牛排口感差,水分過(guò)高,牛排易被細(xì)菌、霉菌污染,引起肉的腐敗變質(zhì)[6]。pH是肉質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一,直接影響牛排的適口性、貨架期及肉色等相關(guān)指標(biāo)[21]。牛排肉色是商品中給人印象最直觀的體現(xiàn),它直接影響到消費(fèi)者的購(gòu)買欲望。剪切力高低是評(píng)價(jià)牛排嫩度的重要指標(biāo),而嫩度是牛肉最重要的品質(zhì)特性。所以對(duì)兒童牛排樣品的食用品質(zhì)(色澤、嫩度)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(水分、蛋白質(zhì)、脂肪、pH)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定與分析,51份樣品的各指標(biāo)的分布情況見表1。

表1 市售兒童牛排品質(zhì)描述性統(tǒng)計(jì)Table 1 Descriptive statistics of commercially available Children’s steak quality

對(duì)市售17種品牌兒童牛排數(shù)據(jù)差異分析結(jié)果見表1。其中a*值、b*值、脂肪含量、蒸煮損失、壓榨損失、剪切力、硬度、彈性等指標(biāo)的變異系數(shù)均大于10%,這說(shuō)明市售不同品牌的兒童牛排多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)差異較大。這與王春曉等[6]研究結(jié)果一致。比較均值和中位數(shù)發(fā)現(xiàn),水分含量、蒸煮損失、壓榨損失、剪切力、彈性等指標(biāo)的中位數(shù)接近平均數(shù),說(shuō)明這些數(shù)據(jù)的離群點(diǎn)較少。以上結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)所選用的兒童牛排各指標(biāo)測(cè)定值均在接受范圍內(nèi),離群點(diǎn)較少,兒童牛排特異性差異較大,具有一定的廣泛性和代表性。

2.2 市售兒童牛排品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由相關(guān)性分析(表2)可知,17種市售不同品牌的兒童牛排的12項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)之間均存在不同程度的相關(guān)性,且部分指標(biāo)間的相關(guān)性顯著。本實(shí)驗(yàn)涉及指標(biāo)在信息上存在重疊,證明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可應(yīng)用主成分分析法進(jìn)行降維分析。

表2 市售兒童牛排品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients among quality indexes of commercially available Children’s steak

2.3 市售兒童牛排品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

2.3.1 主成分提取 本研究采用主成分分析對(duì)市售兒童牛排的12項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析,結(jié)果見表3。

表3 市售兒童牛排品質(zhì)主成分因子提取Table 3 Extraction of principal component factors of the quality of commercially available children’s steak

如表3所示,主成分PC1方差貢獻(xiàn)率為30.112%,主成分PC2方差貢獻(xiàn)率為24.236%,主成分PC3方差貢獻(xiàn)率為14.694%,主成分PC4方差貢獻(xiàn)率為8.652%,前四個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到77.693%。張文彤[22]在《IBM SPSS數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)崙?zhàn)案例精粹》中說(shuō)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到50%就可以酌情接受。為了統(tǒng)計(jì)方便,本研究指定選取方差貢獻(xiàn)率最大的前兩個(gè)主成分(累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到54.348%)進(jìn)行討論分析。

2.3.2 因子載荷 因子載荷的大小能夠表示原有變量在降維后,在構(gòu)成的綜合變量中的貢獻(xiàn)率大小,因此,可以通過(guò)因子載荷圖來(lái)確定與主成分密切相關(guān)的主要原變量,不同品牌市售兒童牛排品質(zhì)指標(biāo)的前2個(gè)主成分的因子載荷圖見圖1。

圖1 各原始指標(biāo)在主成分上的載荷Fig.1 Original index in the principal component load factor

由圖1可知,pH、脂肪、彈性、L*、a*、b*值在主成分PC 1上具有較高的載荷,說(shuō)明相關(guān)性極高。而在主成分PC2上,蒸煮損失、壓榨損失、剪切力、硬度、蛋白等指標(biāo)載荷較高、說(shuō)明主成分PC2數(shù)值的大小主要受控于這些指標(biāo)。

2.3.3 市售兒童牛排樣品主成分得分 計(jì)算樣品得分后,將主成分PC1與PC2作為X軸與Y軸,在二維坐標(biāo)系內(nèi)繪制樣品得分分布圖,見圖2。蒸煮損失、壓榨損失、剪切力、硬度、蛋白物理意義廣泛、該指標(biāo)群能夠較全面反映樣品信息,由圖2可知,根據(jù)樣品在主成分PC2上分值大小,所有樣品可被分為三類,該三類樣品在品質(zhì)上存在較大差異。陳夢(mèng)音等[14]研究報(bào)道,運(yùn)用主成分分析評(píng)價(jià)藏區(qū)曲拉品質(zhì),根據(jù)其篩選的主成分繪制的樣品分布圖中,8個(gè)地區(qū)的曲拉樣品分布比較分散,說(shuō)明8個(gè)地區(qū)曲拉樣品的品質(zhì)具有差異性。

圖2 由主成分得分繪制的樣品得分分布圖Fig.2 The sample score distribution drawn by principal component scores

2.4 市售兒童牛排樣品的聚類分析

為驗(yàn)證主成分分析結(jié)果的可靠性,根據(jù)品質(zhì)指標(biāo)的主成分,本研究采用聚類分析法進(jìn)一步加以驗(yàn)證。對(duì)上述17種品牌,51份市售兒童牛排樣品進(jìn)行分類,以期達(dá)到客觀、公正、綜合地評(píng)價(jià)市售兒童牛排品質(zhì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖3。由圖3可知,在歐氏距離2.5時(shí),實(shí)驗(yàn)所有樣品可被分為三類,其中,第1類包括14個(gè)品牌,42份市售兒童牛排樣品,占總體的82.35%左右;第2類包括2個(gè)品牌,6份市售兒童牛排樣品,占總體的11.76%左右;第3類包括1個(gè)品牌,3份市售兒童牛排樣品,占總體的5.89%左右。楊生保等[23]利用聚類分析方法將77份番茄樣品分成3大類,分類結(jié)果表明3類番茄均有差異性及各品種獨(dú)特性,公麗艷等[24]利用聚類分析將評(píng)價(jià)蘋果品質(zhì)的17個(gè)品質(zhì)指標(biāo)分為5類。其分類結(jié)果與主成分分析法提取的主成分結(jié)果相一致。說(shuō)明本研究結(jié)果可靠。

圖3 系統(tǒng)聚類分析圖Fig.3 Dendrogram of duster analysis

2.5 兒童牛排品質(zhì)指標(biāo)的方差分析

運(yùn)用聚類分析將17種品牌,51份市售兒童牛排樣品分為3大類,現(xiàn)將各類的品質(zhì)指標(biāo)間差異性及獨(dú)特性進(jìn)行方差分析。其分析結(jié)果見表4。

表4 各類市售兒童牛排品質(zhì)指標(biāo)方差分析Table 4 Analysis of variance of quality factors for the groups of commercially available Children’s steak classified by cluster analysis

由表4可知,各類牛排品質(zhì)指標(biāo)的部分指標(biāo)間存在顯著差異(p<005)。a*值、b*值、蛋白質(zhì)含量、蒸煮損失前兩類兒童牛排與第三類差異均顯著(p<005);三類牛排間剪切力值差異均顯著(p<005);硬度與彈性第一類與二、三類牛排差異均顯著(p<005)。此結(jié)果與主成分分析結(jié)果相一致。

3 結(jié)論

對(duì)市售17種兒童牛排51份樣品的12項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,表明兒童牛排的食用品質(zhì)(色澤、嫩度、pH、蒸煮損失、壓榨損失)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(水分、蛋白質(zhì)、脂肪)之間均存在不同程度的相關(guān)性。

主成分分析和聚類分析對(duì)51份市售兒童牛排樣品品質(zhì)綜合評(píng)價(jià),結(jié)果表明51份樣品被分為3類,3類樣品的差異主要體現(xiàn)在保水性和嫩度上,故有望統(tǒng)一牛排的保水性和嫩度,從而提高兒童牛排品質(zhì)一致性。