基于模糊數學法評價不同煮制溫度下新疆熏馬肉的品質

魏　健,陳　錚,徐澤權,郭守立,郭曉峰,王子榮,*

(1.新疆農業大學食品科學與藥學學院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農業大學動物科學學院,新疆烏魯木齊 830052)

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基于模糊數學法評價不同煮制溫度下新疆熏馬肉的品質

魏健1,陳錚1,徐澤權2,郭守立2,郭曉峰1,王子榮1,*

(1.新疆農業大學食品科學與藥學學院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農業大學動物科學學院,新疆烏魯木齊 830052)

目的:本實驗旨在研究不同煮制中心溫度對新疆熏馬肉熟化過程感官品質的影響,結合模糊數學感官綜合評價法確定最佳煮制溫度。方法:探究了當煮制中心溫度為60、65、70、75、80、85、90、95 ℃時熏馬肉的蒸煮損失、色澤、剪切力、質構特性的變化情況,采用模糊感官評定法對不同蒸煮溫度下肉樣進行綜合評定。結果:隨著中心溫度升高,蒸煮損失顯著增大(p<0.05)。a*、b*值呈先減后增的趨勢,L*先增后減,在70 ℃時,a*,b*達到最小值,L*達最大值。中心溫度升高,硬度顯著增大(p<0.05),彈性呈先增后減,黏聚性與咀嚼性呈先減后增的變化趨勢。煮制溫度與硬度、彈性黏聚性的相關系數分別為:0.957、-0.361、0.341,與咀嚼性相關性不顯著。模糊感官評定得分由高到低對應肉樣的中心溫度為:85>80>70>90>95>75>65>60 ℃。結論:不同煮制中心溫度對熏馬肉的感官品質影響顯著,可以通過控制中心溫度保證熏馬肉的感官品質,采用模糊數學法準確評價了在煮制中心溫度為85 ℃時,熏馬肉感官綜合得分最高。

煮制,熏馬肉,熟化,模糊數學,感官評價

馬肉含有人體必需的十幾種氨基酸及多種維生素,其不飽和脂肪酸、蛋白質含量均高于牛肉、羊肉、豬肉[1]。新疆熏馬肉是由馬肉經腌制、煙熏、蒸煮等工藝制作而成,雖然在熏制的過程中受熱,致使肉中部分蛋白受熱變性,但是在食用之前仍需加熱熟化處理[2]。研究表明熱處理是影響肉制品的風味、嫩度、蒸煮損失、蛋白結構等食用品質的重要因素[3]。有研究者認為,肉制品熱加工時可以通過中心溫度判斷肉的生熟,當肉制品的中心溫度達到68 ℃以上時,組織中分子間的作用力、分子內的作用力均明顯減弱,各項指標(風味形成、殺菌、口感)都達到了熟的程度[4]。熏馬肉在熟化的過程中口感、風味、色澤會發生一定變化,會影響熏馬肉的品質。

模糊數學法是研究和處理模糊現象的數學理論和方法[5-6]。該方法在食品感官評價過程中可將對食品感官模糊、抽象的評價中具有多因素制約的關系進行數學化、定量化[7]。可避免使用感官評分標準對食品進行評分時出現平均值離散程度大、評定者的主觀性強的弊端,并做出客觀、準確的評價[8]。建立有效反映不同屬性和強度的理想化評價模式[9]。

本文通過探究不同煮制中心溫度對熏馬肉熟化過程中感官品質相關指標的變化情況,同時結合模糊數學綜合評價法得出最佳煮制溫度,為熏馬肉產業化標準生產提供工藝參考,為探究熏馬肉不同煮制溫度下品質變化提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

熏馬肉(后腿肉)烏魯木齊市小巴依牧業。

TA-XT2i 型質構儀英國Stable Micro System公司;PL204-1C 天平梅特勒-托利多儀器上海有限公司;JZ-350色彩色差計深圳市金準儀器設備有限公司;11063中心測溫儀美國DeltaTrak;CH2082電磁爐廣東格蘭仕集團有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1樣品制備將熏馬肉經4 ℃解凍后,剔除脂肪與結締組織,將肉修整尺寸為4 cm×4 cm×5 cm長方體。置于室溫1 h,使每塊肉樣中心溫度一致。將肉樣裝入蒸煮袋放置沸水中,使用中心測溫儀測定肉樣中心溫度,分別在中心溫度達到60、65、70、75、80、85、90、95 ℃時立即取出,冷卻至室溫,用吸水紙吸干表面水分。將樣品放入自封袋中,在20 ℃水中冷卻20 min后備用,每個樣品進行3組平行實驗。實驗以只經熏制(熏制溫度60 ℃、時間6 h)的原料熏馬肉(Raw)作為對照組。加熱時間如表1。

表1　不同處理組加熱所需時間Table 1　The boiling time for smoked horsemeat to reach different desired core temperature

1.2.2蒸煮損失率的測定參照Li[10]的方法,煮制前擦干肉樣表面水分并稱重m1,煮制后冷卻至室溫,擦干表面水分稱重m2。蒸煮損失率的計算公式為:

1.2.3色澤測定將肉樣切開暴露于空氣中15 min讓其充分曝光[11],取剖面中心、四周各兩個點,使用校正后的色差計測量L*(亮度值)、a*(紅度值)、b*(黃度值),每個肉樣重復3組平行實驗。

1.2.4剪切力測定測定方法參照王春青[12]的方法,肉樣處理時刀切方向與熏馬肉肌肉纖維方向一致,修整為長×寬×高為4 cm×1 cm×1 cm肉塊,利用TA-XT2i Puls型質構儀HOT dog模式進行測定。測定條件:探頭型號為HDP/BSW,測前速度1.0 mm/s,測中速度1.0 mm/s,測后速度10.0 mm/s,時間間隔5 s,每個肉樣重復3組平行實驗。

1.2.5質構測定質構的測定采用質構剖面分析(texture profile analysis,TPA)模式[13],使用P50型圓柱形探頭,測試前速率2 mm/s,測試中速率1 mm/s,測試后速率2 mm/s,壓縮程度為75%,引發力5 g,停留時間2 s,每個肉樣重復3組平行實驗。

1.2.6感官評定方法的建立參照Braghieri[14]的方法并略作改動,所有待評價樣品用刀垂直于肌肉纖維方向切成約3 cm×3 cm×0.2 cm肉片置于隨機編號的餐盤中,并編號1～8每個餐盤對應煮制溫度肉樣。挑選畜產品加工專業教師、研究生10人(5男5女)經培訓組成感官評定小組,要求評定員在感官評定前12 h內不食用刺激性食物,不飲酒,不吸煙。評定過程禁止相互討論,評定完一個樣品后用純凈水漱口,10 min后進行下一個肉樣評定。評定人員對樣品的口感、風味、組織形態、色澤四個因素參考感官評定標準表,按照等級評定出優、良、中、差,感官評定標準見表2。

1.2.7模糊數學模型的建立以口感、風味、組織形態、色澤為因素集U,即U={口感u1、風味u2、組織形態u3、色澤u4}。以優、良、中、差為評語集V,即V={優v1、良v2、中v3、差v4}。采用二元對比決定法得到權重集A,選定不同年齡段、專業評定員10人,將因素集中的各個因素兩兩比較,重要因素得1分,次要因素得0分,相同因素比較得1分[15]。各項指標的總得分與總分100的比重即為權重。

1.2.8模糊矩陣的建立和模糊變換感官評定員對樣品的每個因素確定等級,統計各個因素在每個等級中的票數分布。將各等級的票數除以總評定人數(10人),按各因素及四個評語得分人數排列,可得樣品的質量評價模糊關系矩陣R[16]。采用模糊數學的方法處理熏馬肉的綜合評定結果,將權重向量A與模糊關系矩陣R合成,即Y=A×R。則對第j號樣品評價結果為Yj=A×Rj(j取1～8)。每個肉樣對應的模糊矩陣綜合評分由綜合評分法Hj計算[17]。綜合評分公式如下:

表2　熏馬肉感官評定標準表Table 2　Sensory evaluation standard of smoked horsemeat

表4　不同中心溫度熏馬肉感官評定票數分布Table 4　Different core temperatures of smoked horsemeat sensory evaluation distribution of votes

注:v1:優;v2:良;v3:中;v4:差。

1.3數據分析

所有測得數據采用Excel統計,使用SPSS 20.0軟件進行均值方差分析,相關性分析利用皮爾遜線性相關性分析,圖示均使用Origin8.5 pro進行繪圖分析。

2　結果與分析

2.1熏馬肉評價因素權重分布

由表3可知,權重向量A的設定為:A={0.3、0.3、0.21、0.19},即根據歸一化原則,權重向量A中的元素{a1、a2、a3、a4}總和為1。

2.2感官評定模糊矩陣建立結果

由表4感官評定票數分布情況,可得到8個模糊評判矩陣R1-R8:

用矩陣乘法計算樣品對各類的綜合隸屬度為Y=A×R,可得肉樣感官質量綜合評判的結果向量如下:

y1=0.31×0.5+0.31×0.2+0.18×0.2+0.2×0.4=0.333;

y2=0.31×0.3+0.31×0.5+0.18×0.5+0.2×0.4=0.418;

y3=0.31×0+0.31×0.3+0.18×0.3+0.2×0.2=0.187;

y4=0.31×0.2+0.31×0+0.18×0+0.2×0=0.062;

同理可得:

Y2={0.22,0.487,0.242,0.05}

Y3={0.105,0.326,0.48,0.089}

Y4={0.217,0.458,0.287,0.038}

Y5={0.08,0.391,0.409,0.12}

Y6={0.031,0.258,0.56,0.15}

Y7={0.258,0.244,0.222,0.276}

Y8={0.229,0.311,0.207,0.253}

各個矩陣綜合評分為:

H1=1×0.333+2×0.418+3×0.187+4×0.062=1.978;

H2=1×0.220+2×0.478+3×0.242+4×0.051=2.124;

H3=1×0.105+2×0.326+3×0.480+4×0.089=2.553;

H4=1×0.217+2×0.458+3×0.287+4×0.038=2.146;

H5=1×0.080+2×0.391+3×0.409+4×0.120=2.569;

H6=1×0.031+2×0.258+3×0.560+4×0.151=2.831;

H7=1×0.258+2×0.244+3×0.222+4×0.276=2.516;

H8=1×0.229+2×0.311+3×0.207+4×0.253=2.484;

通過模糊綜合評分得出感官得分情況由高到低的順序為:H6>H5>H3>H7>H8>H4>H2>H1。該評分與其對應肉樣的煮制中心溫度為:85>80>70>90>95>75>65>60 ℃,即煮制中心溫度為85 ℃時的肉樣口感、風味、組織形態、色澤綜合得分最佳,而60 ℃時肉樣的綜合得分最低。評定小組在綜合評定后,對各個肉樣描述表現為:中心溫度為60、65 ℃的肉樣風味評價較好,但是組織形態較為緊密,色澤表現為鮮紅色未能達到熟肉的標準,而90、95 ℃時的肉樣在咀嚼時較為松散,煙熏味、肉香味較淡,肉色偏暗。70～80 ℃的肉樣咀嚼時較為費力,存在“不爛”的現象。

2.3煮制中心溫度對蒸煮損失的影響

蒸煮損失是肉樣的系水力的重要指標,肉類在加熱熟化過程中會伴隨著汁液流失,從而影響肉樣的質量。流失的水分當中包括肉品中的自由水分、肌纖維細胞中溶出的少量脂肪、肌漿蛋白、熱溶性膠原蛋白、彈性蛋白、肌漿汁液等。

不同溫度下熏馬肉蒸煮損失變化如圖1,中心溫度為60～95 ℃之間時,隨著溫度的升高,蒸煮損失由15.52%增加到41.32%。在肉樣中心溫度為65～70 ℃間的蒸煮損失增長率最為顯著,為42.38%,60～65 ℃與70～75 ℃之間,蒸煮損失無顯著差異(p>0.05);在70～95 ℃時,蒸煮損失顯著增加(p<0.05);在65～70、75～80 ℃蒸煮損失隨著溫度升高顯著增加,說明此階段系水力水平變化最大,這可能與肌原纖維蛋白熱變性的程度有關。中心溫度為85 ℃時與80、90 ℃時肉樣蒸煮損失差異不顯著(p>0.05),當中心溫度達到95 ℃時蒸煮損失達到最大值。

圖1　中心溫度對熏馬肉蒸煮損失的影響Fig.1　Effect of core temperature on the cooking loss of smoked horsemeat注:圖中不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

在65～75 ℃溫度范圍內,蒸煮損失增加主要是肌肉纖維熱收縮,使得肉中的自由水分與肌纖維細胞中變性的肌漿蛋白一同流出[18]。在75～85 ℃之間,蒸煮損失的增加則與肌球蛋白和肌動蛋白的變性,以及可溶性膠原蛋白受熱形成明膠流出肉組織有關。Akta等在對牛肉的研究表明,膠原蛋白變性溫度為69.2 ℃,隨著溫度升高,膠原蛋白的空間結構被破壞,細胞汁液和其他小分子成分溶出[19]。

2.4煮制中心溫度對色澤的影響

肉制品的色澤是人們較為直觀的評定肉質優劣的標準。由圖2可知,L*在受熱過程中先顯著增大(p<0.05),到70 ℃時達到最大值,在70～85 ℃間顯著下降(p<0.05);隨著溫度增加a*、b*均呈現顯著降低(p<0.05),在70 ℃達到最低值,在70～85 ℃間顯著增加(p<0.05),在85～95 ℃間L*、a*、b*變化均不顯著(p>0.05)。

圖2　中心溫度對熏馬肉色澤的影響Fig.2　Effect of core temperature on the color of smoked horsemeat

在70 ℃時a*、b*達到最小值,L*達到值最大。L*越大,視覺上表示肉越白,反之表現為顏色較暗。a*越小說明肉色由鮮紅程度減小,b*決定著肉色的飽和度。肉的L*值增加是由于肌肉球蛋白的構象被破壞,亞鐵血紅素氧化被取代所致[20]。亞鐵肌紅蛋白受熱氧化后變成高鐵肌紅蛋白可能會使a*值下降[21]。由表4色澤得分情況可以看出,中心溫度為60、65 ℃時肉樣色澤評語為“優”的人員分別為4人和3人,說明a*為9.5～10.0、b*為6.1～6.7、L*為30.6～35.9的區間段內熏馬肉的色澤較受歡迎,70～75 ℃時肉樣視覺表現為較白。在中心溫度為90、95 ℃時肉樣色澤評語為“差”的均有4人,此時a*為8.9～9.1、b*為6.3～6.4、L*為25.3～25.5。

表5　中心溫度對于熏馬肉質構的影響Table 5　Effect of core temperature on the texture profile analysis of smoked horsemeat

注:均值±標準誤差,同列中標不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.5煮制中心溫度對剪切力的影響

剪切力值是反映肉的嫩度最常用的指標之一[12]。由圖3可以看出,肉樣在煮制溫度不斷升高的過程中,剪切力呈現先增后減的趨勢,與原料肉相比,在60～70 ℃之間剪切力顯著增加(p<0.05),剪切力在70 ℃時達到最大值,在70～85 ℃之間剪切力顯著下降,85～90 ℃剪切力無顯著變化(p>0.05)。

圖3　中心溫度對熏馬肉剪切力的影響Fig.3　Effect of core temperature on the shear force of smoked horsemeat注:圖中不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

肉在加熱過程中隨著溫度的不斷升高,剪切力值總體上呈現先升后降的趨勢[22]。本實驗結果剪切力值隨溫度升高呈現先增后減的趨勢,在70 ℃時達到最大值,該變化趨勢與李海研究結論一致[23]。該結果還表明加熱后肉樣剪切力值顯著大于原料肉的剪切力,這可能與肉樣肌原纖維數量變化有關。同時有學者認為,在煮制過程中汁液流失較多,不同溫度下剪切力的變化與肌纖維蛋白的變性有關[24]。加熱處理能使肌原纖維蛋白中的肌球蛋白、肌動球蛋白的分子結構發生改變,巰基被暴露出并被氧化成較為穩定的二硫鍵,二硫鍵的聚合穩定性會使蛋白質結構更緊密。因此,肌原纖維蛋白凝聚收縮,使肌肉失去水分導致剪切力增大[25]。通過感官綜合評定可知,剪切力越小,肉樣口感較嫩,有5人評定60 ℃時肉樣為“優”,4人評定90 ℃肉樣為“優”即剪切力在6035.22～6774.51 g范圍內較受歡迎。

2.6煮制中心溫度對質構特性的影響

質構剖面分析(texture profile analysis,TPA)可用于測定肉與肉制品的質地特性,TPA測定是通過模擬人在咀嚼食物的過程相關力學指標,主要測定硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性等指標,其中咀嚼性是硬度、彈性和粘聚性的綜合表現[26]。

由表5可以看出不同溫度下肉樣的硬度與原料肉相比顯著增加(p<0.05)。彈性隨著溫度的升高呈現先升后降的趨勢,當溫度達到70 ℃時達到最大值(p<0.05)。黏聚性、咀嚼性均隨著溫度升高呈現先降后升的趨勢(p<0.05),在70 ℃時達到最小值。但在80 ℃時咀嚼性與原料肉差異不顯著(p>0.05);通過表6可知,加熱溫度與硬度、黏聚性相關系數分別為r=0.957、r=0.341,與彈性相關系數為r=-0.361,與咀嚼性無顯著相關性(p>0.05)。

質構特性同時決定了口感及組織形態,實驗中黏聚性、咀嚼性均呈現先降后升的趨勢,在70 ℃時達到最小值。本實驗結果與蘇偉研究一致[27],可能由于溫度不斷升高,肌纖維蛋白逐漸變性凝固,且隨著加熱溫度的不斷升高,肌纖維變得緊縮、密實,從而使硬度不斷增加。影響硬度的主要因素有水分含量、蛋白質含量、脂肪含量以及膠類物質等。加熱過程中溫度會影響肌原纖維蛋白的二級結構以及肌原纖維蛋白的流變性、質構特性[28]。彈性在70 ℃時達到最大值,繼續升高溫度彈性降低,一方面可能是由于熱溶性膠原蛋白變性,形成了明膠物質,另一方面是由于肌原纖維蛋白吸水溶脹所致,本結果與吳兵研究結論一致[29]。粘聚性反映食物在破裂前可以達到的變形程度,黏聚性在70 ℃時達到最低,說明該溫度下肉樣結構具有酥松、易碎裂等特點[13]。咀嚼性表示將食物咀嚼至可吞咽狀態時所需做的功,是對硬度、彈性、黏聚性的綜合表現[30]。

表6　中心溫度對熏馬肉質構特性的相關性分析Table 6　Correlation analysis between core temperature and texture properties of smoked horsemeat

注:**表示在0.01 水平(雙側)上顯著相關,*表示在0.05 水平(雙側)上顯著相關。

3　結論

本實驗結合模糊感官評定法確定口感、風味、組織形態、色澤為感官因素,采用二次比較法得出權重向量A={0.3、0.3、0.21、0.19},綜合評分最高的肉樣煮制中心溫度為85 ℃,煮制時間為17.3 min時肉樣綜合評分最高為H6=2.831。通過相關與感官評定相關指標測定得出,在煮制過程中隨著中心溫度升高,蒸煮損失逐漸增大;在色澤測定中中心溫度為70 ℃時a*、b*值達到最小、L*值最大;剪切力值在70 ℃時達到最大值;質構特性中硬度與中心溫度極顯著正相關,彈性與中心溫度顯著負相關,黏聚性與溫度顯著正相關。

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Quality evaluation of different boiling core temperature of Xinjiang smoked horsemeat based on fuzzy mathematic method

WEI Jian1,CHEN Zheng1,XU Ze-quan2,GUO Shou-li2,GUO Xiao-feng1,WANG Zi-rong1,*

(1.College of food science and pharmacy,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China;2.College of Animal Science,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China)

Purpose:The objective of this study was to research the effects of core temperature of boiling on the sensory quality of Xinjiang smoked horsemeat,to determine the optimum boiling temperature by fuzzy mathematic sensory evaluation. Methods:Changes in cooking loss,color,shear force,texture analysis,of the smoked horsemeat under the boiling core temperatures 60,65,70,75,80,85,90 and 95 ℃ were determined. By using fuzzy mathematic sensory evaluation method for different cooking temperature of meat samples for a comprehensive assessment. Results:With the core temperature rising,the cooking loss significantly increased(p<0.05). Colora*andb*tend to decreased firstly and then increased,whileL*first increasesd and then decreasesd,a*andb*reached the minimum andL*reached the maximum when the temperature was 70 ℃. As the temperature increasesd the hardness significantly increased(p<0.05).However,the springiness was decreased after the first increased,cohesiveness and chewiness showed a tendency to decreased firstly and then increased.Core temperature and hardness,springiness,cohesiveness significantly associated,correlation coefficients were:0.957,-0.361,0.341.The scores of fuzzy mathematic sensory evaluation order correspond to core temperature as follows:85>80>70>90>95>75>65>60 ℃. Conclusion:The results showed that:Different boiled core temperature had significantly influenced on smoked horse meat quality,through controlled the core temperature to ensure the smoked horse meat quality. The boiled core temperature was 85 ℃,the score of fuzzy mathematic sensory evaluation of smoked horsemeat was the highest,accurately evaluated by fuzzy mathematics method.

boiling;smoked horsemeat;ripening;fuzzy mathematics;sensory evaluation

2016-01-14

魏健(1993-)，男，碩士研究生，研究方向：農畜產品質量安全控制，E-mail:Weijianfood@163.com。

王子榮(1963-)，男，博士，教授，研究方向：動物生產與農畜產品質量控制，E-mail:wangzirong212@126.com。

國家科技支撐計劃項目“北方特色醬鹵熏菜肴加工關鍵技術及產業化”(2014BAD04B00)。

TS251.8

A

1002-0306(2016)15-0134-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.018