基于因子分析法構建白切羊肉貯藏過程中的品質評價模型

陳輝　吳亮亮　羅瑞明

摘 要：以經過清真屠宰的寧夏灘羊肉為食材制備寧夏傳統冷拼菜肴白切羊肉為研究對象，將新鮮灘羊后腿肉煮制得到成品，分割成小塊后真空包裝，在90 ℃條件下殺菌30 min，隨后分別置于0～5、10～15、20～25 ℃的溫度下貯藏，在貯藏0、10、20、30、40、50、60 d時對產品的理化指標和微生物指標進行測定。結果表明：隨著貯藏時間的延長，系水力、剪切力、亮度值（L*）整體呈現下降趨勢，且貯藏溫度越高，指標的波動越大，說明低溫貯藏有利于產品品質的維持。再利用因子分析法分析測定結果可知，前2 個因子的累積貢獻率已大于85%，根據各指標與因子的相關性，將這2 個因子劃分為物理因子和化學因子，最后由因子得分可知，不同貯藏溫度和貯藏時間對產品的理化因子影響不同，總體來說貯藏溫度越低、貯藏時間越短、越有利于產品的保藏，且0～5 ℃溫度下貯藏的產品品質最佳。

關鍵詞：灘羊；白切羊肉；因子分析；理化指標；微生物指標

寧夏灘羊屬于短脂尾羊，是我國珍貴的乳肉兼用品種。其肉質細膩，腥膻味小，脂肪分布均勻，含脂率低，礦物質元素種類豐富，可謂羊肉中的精品[1-2]。白切羊肉，是寧夏傳統冷拼菜肴，深受穆斯林群眾喜愛。肉制品熟制后其品質變化與貯藏條件之間的相互關系是肉類研究領域的重大研究課題。肉的品質是其物理特性與化學特性的綜合體現，主要從色澤、pH值、嫩度、保水性、滋氣味等方面進行評定[3]。剪切力的大小反映了肉品嫩度的大小，同時嫩度反映著肉中多種蛋白質的結構特性[4]。揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）是肉生鮮程度的重要指標，其產生主要是由于酶和細菌的作用，導致蛋白質分解產生氨及胺類等堿性含氮物質[5]。硫代巴比妥酸反應物質（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值是反映肉品脂肪氧化程度的重要指標，由于不同種類肉制品中脂肪的種類和含量不同，因此各種肉制品具有獨特的風味[6-7]。于海等[8]通過對中式香腸加工及貯藏中脂肪氧化對其品質特性的影響研究發現，貯藏過程中，脂肪中的磷脂和游離脂肪酸變化顯著，且與氧化程度顯著相關。

目前，關于禽肉、豬肉、魚類的品質研究的報道很多，而對于灘羊肉品質研究的報道較少。本研究擬通過對不同貯藏溫度與貯藏時間下白切羊肉的色澤、嫩度、保水性、滋氣味等變化特性進行研究，旨在了解不同貯藏溫度下進行貯藏的白切羊肉的色澤、嫩度、保水性和滋氣味隨時間的變化規律，為正確評價白切羊肉的食用品質提供可靠的參考數據。由于指標的多樣性，往往很難清晰表現灘羊肉在貯藏過程中的品質變化，同時各指標之間往往密切相關，使得觀測者得到的數據反映的信息有重疊。再加上評價指標之間的相關性會引起權重的倚偏，為了避免指標之間的共線性，便于進一步分析問題的本質。本實驗采用因子分析法，利用降維的思想，將原來的多個指標合成為相互獨立的少數幾個能充分反映灘羊肉制品總體品質變化的指標，從而達到從口感、風味、營養價值等方面綜合考察產品品質的目的[9-14]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

灘羊后腿肉 寧夏鹽池縣大夏牧場清真食品有限公司；

食鹽、白砂糖、生姜、大蔥、香辛料購置于寧陽店。

PCA平板計數培養基 上海銘睿生物科技有限公司；

真空包裝袋 蘇州順昌包裝制品有限公司；氧化鎂、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠、三氯乙酸 天津大茂化學試劑有限公司；鹽酸（體積分數為37%） 國藥化學試劑有限公司；TBA溶液 自制。

1.2 儀器與設備

F2-Standard型便攜式pH計、AL204型電子天平

梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；CR-10型色

差計 北京精密科學儀器有限公司；TA.XT Express型質構儀 英國Stable Micro System公司；UDK159型自動凱式定氮儀 意大利Velp公司；CD-138A型冰箱、BSW-1000V型超凈工作臺 蘇州市百神科技網絡系統有限公司；HWS-28型恒溫水浴鍋 北京方源實驗設

備廠；YX-18LD手提式壓力蒸汽滅菌鍋 北京市永光明醫療儀器有限公司；TD5Z型臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；SPX-250B-Z型生化培養箱 廣東省醫療器械廠；

HQ-QL-861型旋渦混合器 金壇市華龍實驗儀器廠；

TU-1810S型紫外-可見分光光度計 上海精科儀器有限

公司；DZ-400/2L真空包裝機 上海兆發機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 白切羊肉制備

工藝流程：原料肉清洗→分割→腌制→預煮→蒸煮→冷卻→真空包裝→柔性殺菌→成品→貯藏

操作要點：1）分割：將羊肉去骨，剔除肌膜與筋腱（便于后期剪切力的測試）后，切成2 cm×2 cm×2 cm左右的肉塊（便于入味）。2）腌制：采用濕腌法進行腌制。加入食鹽、蔥姜、花椒，腌制溫度控制在20 ℃，腌制時間6 h，每隔10 min攪拌1 次。3）預煮：在沸水中預煮10 min以除去腥味，不斷除去表面漂浮的泡沫。4）蒸煮：預煮結束后再以文火煮制1 h，煮制時添加料包。5）冷卻與真空包裝：這2 個步驟需在無菌環境下完成（超凈工作臺），以減少二次污染。6）柔性殺菌：采用溫度90 ℃、時間30 min的殺菌條件。7）貯藏：將肉樣分別置于0～5、10～15、20～25 ℃的溫度下進行貯藏。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 系水力的測定

將肉樣取出后，稱取肉樣5 g左右置于離心管，1500 r/min離心30 min，取出后用濾紙吸去肉樣表面滲出的水分后稱質量[9，15]，按式（1）計算系水力。

（1）

式中：m0為離心前肉樣的質量/g；m1為離心后肉樣的質量/g。

1.3.2.2 亮度值（L*）的測定

利用色差計對每個樣本的L*進行測定。在使用色差計之前，先對其進行校正，校正時選用配套的白板進行白板校正。根據肉的形狀選點測量，使測量點在肉樣上均勻分布，所選點的位置并不影響測量值[9，10，16]。本實驗選取3個點，每個點連續測量3 次，取測量結果的平均值作為該肉樣的測定值。L*=100為白，L*=0為暗；L*越大，色澤越白。

1.3.2.3 剪切力的測定

將不同貯藏時間與溫度下的灘羊肉制品切成2 cm×2 cm×2 cm的樣品（剔除筋腱與結締組織），切面要平整。型號為NXL-500的物性測定儀所使用的探頭為HDP/WBV，剪切速率為2 mm/s，位移為25 mm。然后用物性測定儀垂直纖維方向測定每個肉樣的剪切力，單位為g，每組重復3 次。

1.3.2.4 pH值的測定

按照GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品 pH測定》[17]中規定方法測定。

1.3.2.5 TVB-N值的測定

按照GB/T 5009.44—2003《肉與肉制品 衛生標準的分析方法》中的半微量定氮法測定。利用弱堿性試劑氧化鎂，使試樣中堿性含氮物質游離而被蒸餾出來，用硼酸吸收，再用標準酸滴定，按式（2）計算含氮量。

（2）

式中：X為樣品中揮發性鹽基氮的含量/（mg/100 g）；V1為滴定試樣時所需鹽酸標準溶液體

積/mL；V2為滴定空白時所需鹽酸標準溶液體積/mL；c為鹽酸標準溶液濃度/（mol/L）；m為試樣質量/g；V為試樣分解液蒸餾用體積/mL；V為樣液總體積/mL；14為與1.00 mL鹽酸標準滴定溶液（cHCl=1.000 mol/L）相當的氮的質量/mg。

1.3.2.6 TBARs值的側定

采用白艷紅[18]的測定方法，樣品在組織搗碎機中均質，取搗碎的肉樣10 g，加入50 mL體積分數為7.5%的三氯乙酸（含體積分數為0.1%乙二胺四乙酸），振搖30 min，雙層濾紙過濾2次，取5 mL上清液加入5 mL 0.02 mol/L的TBA溶液，90℃水浴中保溫40 min，取出冷卻1 h，1600 r/min離心5 min，上清液中加入5 mL氯仿振搖，靜置分層后取上清液，分別在532 nm和600 nm波長處測吸光度，分別記作A532 nm、A600 nm，按式（3）計算TBARs值。

（3）

1.3.2.7 菌落總數的測定

按照GB 47892—2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數測定》[19]中規定方法測定不同貯藏溫度和貯藏時間下白切羊肉的菌落總數。

1.4 數據處理

所有實驗數據用Origin8.0進行繪圖，SPSS 21.0軟件進行方差分析（Ducans法進行多重比較）和因子分析。上述實驗進行3次重復，結果采用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 貯藏溫度對白切羊肉品質的影響

2.1.1 不同貯藏溫度條件下白切羊肉系水力的變化

由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，白切羊肉的系水力整體呈現下降趨勢；且隨著貯藏溫度的升高，系水力下降趨勢差異顯著（P<0.05）。究其原因，一方面是因為溫度升高，酶活力增強，肌原纖維蛋白溶解量增大，導致肌肉空間組織結構變大，結合水滲出[9，15]；另一方面，產品在貯藏越接近保質期時，由于細菌大量繁殖，導致肌肉組織進一步松懈，出現大量小孔，大量水分丟失[12，14，20]，從而導致肉制品系水力的下降。同時還可以看出，在0～5 ℃的貯藏條件下，樣品的系水力在40 d時開始出現明顯下降（P<0.05），而在10～15 ℃的貯藏溫度下，系水力下降時間提前到了第20天，這說明低溫利于產品系水力的維持。

2.1.2 不同貯藏溫度條件下白切羊肉L*的變化

由表1可知，白切羊肉的L*隨著貯藏時間的延長總體呈現出先增大后減小的趨勢，且10～15、20～25 ℃條件下貯藏產品L*的波動幅度要大于貯藏在0～5 ℃溫度下時L*的波動。這說明溫度越低，L*的波動幅度越小。究其原因，是因為較低溫度下貯藏時，酶活力較弱，細菌繁殖速率也較慢，則產品L*的波動幅度小。在貯藏早期，肌細胞內部的水分滲出，造成L*的增大，但隨著貯藏時間的延長，滲水量持續增大，細菌活動頻繁，最終導致L*的下降[9-10，21]。

2.1.3 不同貯藏溫度條件下白切羊肉剪切力的變化

剪切力反映肌肉嫩度，其值越小，表明肌肉嫩度越大。由圖2可知，白切羊肉的剪切力整體呈現下降態勢，且隨著貯藏溫度的升高，剪切力的下降趨勢愈發明顯；同時，在0～5 ℃和10～15 ℃條件下，產品隨著貯藏時間的延長，剪切力先緩慢下降后急劇下降。造成這一結果的原因，一方面是貯藏過程中肌原纖維蛋白降解和結締組織弱化，且隨著貯藏時間的延長，微生物活動加劇，使得肌動球蛋白脫水收縮，形成松散的彈性聚合物，從而造成剪切力急劇下降；另一方面，貯藏溫度的升高，使得酶活力增強，加劇了微生物的生長繁殖，從而促進了蛋白質的分解，使得剪切力的下降幅度增大。

2.1.4 不同貯藏溫度條件下白切羊肉pH值的變化

由圖3可知，在貯藏溫度為0～5 ℃時，隨著貯藏時間的延長，白切羊肉的pH值先緩慢下降后緩慢上升；在貯藏溫度為10～15 ℃和20～25 ℃時，隨著貯藏時間的延長，產品pH值的變化也呈先下降后上升趨勢，但變化幅度明顯增大，且貯藏溫度越高，波動越明顯。分析其變化原因，有以下兩點：首先，低溫貯藏環境下，微生物生長繁殖受到抑制，其分解糖類等有機物的能力較弱，產酸能力也較弱，因此pH值的下降也較緩慢。當貯藏溫度升高時，微生物的生長繁殖加快，其分解代謝旺盛，產酸能力增強，則pH值的變化幅度增大；其次，在貯藏初期，微生物的分解代謝使得產品中的營養物質被大量消耗，同時產物中有大量混合酸，使得pH值下降。在貯藏后期，伴隨著營養物質的消耗，微生物產酸能力下降，同時由于蛋白質的分解產物中存在著大量的氨及胺類等堿性含氮物質，從而使得pH值呈上升態勢[12，14]。

2.1.5 不同貯藏溫度條件下白切羊肉TBARs值

肉類食品脂質氧化程度常用硫代巴比妥酸法進行測定，TBARs值反映的是動物性油脂中不飽和脂肪酸氧化分解產生的衍生物和硫代巴比妥酸反應的結果。TBARs值的大小表示氧化程度的高低，其值越大表示其氧化程度越高[8]。

由圖4可知，當產品在低溫下貯藏時，其TBARs值的變化不顯著，但當溫度升高時，產品TBARs值的波動幅度增大，這說明低溫貯藏可以減緩脂肪氧化的進行；同時可以看出，貯藏在10～15 ℃、20～25 ℃條件下時，產品的TBARs值隨貯藏時間的延長呈先上升后下降，最終趨于穩定狀態的變化趨勢。究其原因，真空包裝后的產品中仍殘留少量的空氣，當貯藏溫度較高時脂肪氧化速率加快，導致TBARs值迅速上升，然而生成的次級產物丙二醛與肉類成分中的氨基相互作用生成了1-氨基-3-氨基丙烯[8，22]，從而導致了TBARs值的下降，在貯藏后期，變化之所以趨于穩定，可能是因為產品包裝內的氧氣被消耗完畢，不再產生氧化分解衍生物的緣故。

2.1.6 不同貯藏溫度條件下白切羊肉TVB-N值的變化

由圖5可知，0～5 ℃環境下貯藏的產品其TVB-N值隨著貯藏時間的延長而緩慢上升，而10～15 ℃和20～25 ℃環境下貯藏的產品其TVB-N值隨著貯藏時間的延長而呈現先上升后下降的趨勢。分析其原因，一方面隨著貯藏溫度的上升，產品的TVB-N值快速上升的主要原因是由于高溫使得酶活力提高，并且加速了微生物的生長繁殖，使得其分解代謝能力增強；另一方面，在貯藏初期，產品中蛋白質在微生物的作用下逐漸分解成小分子的含氮物質，而在貯藏后期，蛋白質被消耗完畢，生成的堿性物質與酸性物質中和，同時由于微生物之間本身也存在著拮抗作用，使得能分解蛋白質的微生物從種類和數量上就減少了，從而導致TVB-N值的下降[22]。進一步分析圖5可以看出，在10～15 ℃的貯藏溫度下，貯藏40 d時白切羊肉已基本腐敗，而在貯藏溫度為20～25℃時，白切羊肉在貯藏30 d時就已經明顯腐敗，這進一步說明了低溫有利于貯藏時間的延長。

2.1.7 不同貯藏溫度條件下白切羊肉菌落總數的變化

由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，各溫度下貯存的產品的菌落總數總體呈上升趨勢，貯藏溫度越高，產品的菌落總數上升越快，很快就發生變質。貯藏溫度為10～15 ℃時，產品在第40天時就超過了變質臨界菌落總數106 CFU/g，當貯藏溫度為20～25℃時，產品在第30天時就超過變質臨界菌落總數。這與2.1.6節所得到的結果是一致的。顯然，貯藏溫度越低，細菌繁殖速率越慢，貨架期也就越長[18，23-27]。

2.2 白切羊肉各指標的因子分析

由表2可知，所有的變量共同度都大于80%，說明信息損失較少，因子提取的結果較好，提取出的這幾個公因子對各變量的解釋是較強的[28]。

由表3可知，第一因子的方差貢獻率占所有方差貢獻率的71.74%，前2 個因子的方差貢獻率達到了89.12%（>85%），故選擇前2 個因子就足夠描述白切羊肉的總體品質[29]。

由圖7可知，前2 個因子的散點位于陡坡上，且特征根大于1；而后面幾個散點形成平臺，特征根均小于1，故只考慮前2 個因子即可。

由圖8可知，系水力、剪切力、亮度值等指標與第一公因子有較強的相關性，而TVB-N值、pH值、TBARs值等指標與第二公因子有較強的相關性，故這2 個公因子可以被分別命名為物理因子和化學因子。

為了評價白切羊肉的總體品質，采用回歸方法求得因子得分函數，由SPSS輸出的函數系數矩陣如表4所示，可得因子得分函數為：

F1=0.286x1+0.316x2+0.328x3-0.128x4-0.156x5-0.048x6+0.216x7；

F2=-0.050x1-0.147x2-0.115x3+0.200x4+0.389x5+0.317x6+0.014x7。

2 個公因子分別從不同方面反映了白切羊肉的總體品質，但單獨使用某個公因子并不能對產品品質做出綜合評價，故按各因子對應的方差貢獻率為權重，如下計算綜合統計量：

式中：λ1為第一公因子的方差貢獻率；λ2為第二公因子的方差貢獻率。

表5所示的排序表示各個產品與剛熟制的白切羊肉的品質差異情況，差異越大，得分越高，排序越靠前，則總體質量就越差，貯藏在10～15 ℃條件下30 d以內的白切羊肉的物理指標要好于其他貯藏條件下的；而貯藏在0～5 ℃整個貯藏期內白切羊肉的化學指標要好于其他貯藏條件下的；綜合因子得分表明：貯藏溫度越低，貯藏時間越短，對于產品最初品質的維持越有利。

3 結 論

本實驗研究了白切羊肉在不同貯藏溫度和貯藏時間下的品質變化，并通過因子分析法綜合評價，最終確定了最適宜的貯藏條件。

從對白切羊肉貯藏實驗的結果分析可以看出：隨著貯藏時間的延長，系水力、剪切力、L*整體呈現下降趨勢，而pH值、TBARs值、TVB-N值、菌落總數整體呈現上升趨勢；貯藏在0～5 ℃條件下的產品，其所有指標的變化均較緩慢，波動也相對較穩定；10～15、20～25 ℃條件下貯藏的產品的所有指標的波動幅度較大，且溫度越高，指標的波動就越明顯，這說明低溫能保持產品品質的穩定。

通過因子分析法來綜合評價分析各個指標的變化，分析結果表明：白切羊肉的前2 個因子的累積貢獻率大于85%，且特征根均大于1，即由前2 個因子的變化足以說明產品品質的變化，將這2 個因子歸納為物理因子和化學因子，最后得出產品的因子得分，從因子得分的排序中可以看出貯藏在10～15 ℃、30 d以內的白切羊肉的物理指標要好于其他貯藏條件下的；而貯藏在0～5 ℃整個貯藏期內的產品的化學指標要好于其他貯藏條件下的；綜合表明，貯藏溫度越低，貯期越短，產品質量越好。

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