加热温度和时间对牛肉嫩度影响的主成分分析评价

万红兵，祁兴磊，李海鹏，王 欢，雷元华，张松山，谢 鹏，刘 璇，孙宝忠



加热温度和时间对牛肉嫩度影响的主成分分析评价

万红兵1，祁兴磊2，李海鹏1，王 欢1，雷元华1，张松山1，谢 鹏1，刘 璇1，孙宝忠1※

（1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193；2. 泌阳县夏南牛科技开发有限公司，驻马店 463700）

为研究加热温度及时间对不同部位牛肉嫩度的影响，该研究以夏南牛肩肉、外脊和米龙3个部位肉为例，分别代表牛胴体前、中、后躯部位肉，提出了一种基于主成分分析的高熟度牛肉嫩度综合评价方法。利用剪切力测定法和质构剖面分析测定了6头夏南牛3个部位（肩肉、外脊、米龙）4个加热温度（70、80、90、100 ℃）6个保温时间（0、30、60、90、120、180 min）的剪切力值和质构指标，对不同加热处理牛肉的蒸煮损失、剪切力值、硬度、黏附性、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性等9个指标进行主成分分析，从中提取了3个主成分，方差贡献率分别为56.53%、24.43%、8.62%，分别代表牛肉的咀嚼特性、抗压特性和剪切特性，累积方差贡献率达89.58%，并建立了综合评价模型。试验结果表明，在高熟度牛肉的评价过程中，以剪切力值作为主要载荷的第3主成分在肉品嫩度综合评价中仅占很小的比例，并不能代表肉品嫩度的全部信息，因此不能把剪切力值作为高熟度牛肉嫩度评价的主要指标，在评价过程中应综合考虑与内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性等与肉品质地相关的指标进行分析评价；加热温度和时间对牛肉嫩度综合得分影响较大，当肉块中心温度小于80 ℃时，随着加热时间的延长，牛肉嫩度综合得分整体变化比较平稳；而当肉块中心温度高于80 ℃时，随着加热时间的延长，牛肉嫩度品质综合得分整体呈下降趋势，且中心温度越高，加热时间越长，得分值越低。运用主成分分析减少了牛肉嫩度品质的评价指标，简化评价流程，为高熟度牛肉嫩度评价提供理论依据。

主成分分析；质构；温度；牛肉；嫩度；评价

0 引 言

热处理是肉品加工常用的一种方式，是把肉加热到足以使蛋白质变性的温度[1]，使生肉转化为可食用肉的重要途径。肉品经过加热处理后，蛋白质发生变性、部分降解，结构发生极大的变化，这些变化极大地影响了肉品的色泽、风味、嫩度等品质[2-4]，其中嫩度的变化最引人关注。通常认为温度对嫩度同时具有硬化和嫩化两方面的作用，一方面加热先使肉质变硬，达到足够中心温度后变嫩；另一方面，加热处理导致胶原蛋白凝胶化，使肉质变嫩，肌纤维和结缔组织是肉的主要构成部分，因此肉品的最终的嫩度取决于二者变化的净效应[5-7]。

嫩度是影响消费者对肉类品质满意度的最重要因素之一。加热温度和时间对嫩度的影响最为显著，目前关于加热温度和时间对嫩度的影响在兔肉[8]、牛肉[6]、猪肉[9]、鸭肉[10]、鸡肉[11]等不同肉类上都有报道。对于测定嫩度的客观评价指标，文献报道最多的是采用沃-布剪切力法（Warner-Bratzler shear force，WBSF）和质构剖面分析（texture profile analysis，TPA），其中，前者也是中华人民共和国农业行业标准NY/T 1180-2006、NY/T 1333-2007、NY/T 2793-2015推荐的肉嫩度测定方法。与沃-布剪切力法相比，TPA检测的样品更加接近于肉品消费时的状态，采用“二次压缩”的模式，通过分析力量-时间曲线获得包括硬度、弹性、黏附性、内聚性、胶着性、回复性、咀嚼性等指标。Caine等[12]通过研究TPA指标和Warner-Bratzler剪切力值与感官嫩度、总体可接受度和结缔组织含量的回归关系发现，TPA指标比Warner-Bratzler剪切力值能更好地诠释嫩度。de Huidobro等[13]比较了Warner-Bratzler剪切力法和质构剖面分析在生肉和熟肉的嫩度评价效果，研究发现，通过TPA获得的肉品嫩度相关指标在熟肉感官评价中更具有代表性。

熟度（degree of doneness）是指肉类的烹调成熟度。肉品的熟度直接影响肉品的适口性和消费者的接受程度。一般而言，西方国家居民肉类消费以中等熟度（medium）的煎烤为主，而亚洲国家居民则偏爱炖煮和炒制的烹调方式[14]。由于受历史和传统农耕文化的影响，中国居民牛肉烹调加工以炖煮为主，且肉块中心温度高于西餐肉品熟透（well-done，中心温度：71 ℃）的标准[15]，属于高熟度牛肉制品。炖煮是中国一种传统的肉品加工方式，也是熟化和改善肉品品质的重要手段，中国很多传统牛肉菜肴，如酱牛肉、土豆炖牛肉等都是通过炖煮方式完成[16]。目前文献报道中关于高熟度牛肉的嫩度客观评价主要采用剪切力测定法。由于高熟度牛肉的煮制温度（不明确）和中心温度（>71 ℃）与剪切力测定法规定的煮制温度（70～80 ℃）和中心温度（70 ℃）不同，因此，通过该方法获得的剪切力值能否代表牛肉嫩度，需要进一步研究。目前关于高熟度牛肉的嫩度综合评价报道较少。

夏南牛是中国自主培育的第一个专用肉牛品种，由法国夏洛莱牛（父本）和南阳牛（母本）杂交育成，具有适应性强、生长发育快、产肉率高等特点，是“十一五”、“十二五”国家农业部主推肉牛品种。本研究以6头36月龄的夏南牛的肩肉、外脊和米龙肉为研究对象，分别代表牛胴体的前、中、后躯部位肉，加热温度从蛋白完全变性至沸腾温度，即70～100 ℃，加热时间0～180 min，探究牛肉嫩度在不同加热温度和时间条件下的变化，通过主成分分析法建立牛肉嫩度综合评价模型，为高熟度牛肉的嫩度评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

样品采集于2016年5月30日至2016年6月2日在河南恒都食品有限公司进行。采集6头36月龄的相同饲养方式的夏南牛，按照GB/T19477-2004《牛屠宰操作规程》、GB/T17238-2008《鲜、冻分割牛肉》相关要求进行屠宰与分割[17-18]。牛经屠宰放血后，将胴体移入冷却间内进行冷却。胴体之间的间距不应小于10 cm。预冷间温度在0～4 ℃之间，相对湿度在80%～95%。在36 h内使胴体后腿部、肩胛部中心温度降至7 ℃以下。然后取左半胴体肩肉、外脊和米龙3个部位，真空包装后放入−28 ℃以下的冷库中，使肉块的中心温度在48 h内达到−18 ℃以下，最后由河南恒都食品有限公司的冷链物流车（−18 ℃以下）运到北京畜牧兽医研究所。

1.2 试验设备

JR-1针式温度计，广州乐亭电子有限公司；TA.XT Plus型质构仪，英国Stable Micro System公司；BS214D型电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；HH-4型可调恒温数显水浴锅，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司。

1.3 试验设计

将冷冻的样品放到0～4 ℃的环境中缓慢解冻，待肉样完全解冻后，去除样品表面的结缔组织、脂肪和肌膜，使其表面平整，将解冻后的肉样切成约6 cm×3 cm×3 cm大小的肉块，放入塑料蒸煮袋中并在室温下平衡0.5 h，然后分别放入70、80、90、100 ℃水浴中进行加热，当肉品中心温度达到70、80、90、100 ℃时开始计时，分别在0、30、60、90、120、180 min取样，倒出袋中的汁液，并立即将样品放入流动水中冷却30 min，然后将样品放在0～4 ℃冰箱中过夜备用。每个处理做3组平行试验，取其平均值。

1.4 试验方法

1.4.1 蒸煮损失（1）的测定

参考《肉的食用品质客观评价方法》（NY/T 2793-2015）相关内容[19]。肉块加热前后的质量损失占其原质量的百分比即为蒸煮损失。

1.4.2 剪切力值（2）测定

参考《肉嫩度的测定剪切力测定法》（NY/T 1180-2006）相关内容[20]。将不同加热处理的牛肉样品顺着肌纤维方向切成1 cm×1 cm×3 cm的小条，利用TA.XY Plus型质构仪进行测定。测定条件：探头型号：HDP/BSW探头，测前速度：1.0 mm/s，测中速度：1.0 mm/s，测后速度：10.0mm/s，时间间隔：5 s。

1.4.3 质构剖面分析

将不同加热处理的样品切成1 cm×1 cm×1 cm的肉块，使用TA.XY Plus型质构仪，加载P/75探头，以“二次压缩”模式进行测定，其中，压缩比75%，测前速度：2.0 mm/s，测中速度：1.0 mm/s，测后速度：1.0 mm/s，触发力：0.000 5 N，时间间隔：5 s。通过分析力量-时间曲线获得硬度（hardness，3）、黏附性（adhesiveness，4）、弹性（springiness，5）、内聚性（cohesiveness，6）、胶着性（gumminess，7）、咀嚼性（chewiness，8）和回复性（resilience，9）共7个TPA参数[12]。

1.5 数据处理

统计分析采用SAS9.1统计分析软件对结果进行主成分分析，计算相关矩阵，特征值，累积方差贡献率及主成分综合得分等。

2 结果与分析

2.1 不同加热处理牛肉嫩度指标统计及相关分析

将试验测定的蒸煮损失（1）、剪切力值（2）、硬度（3）、黏附性（4）、弹性（5）、内聚性（6）、胶着性（7）、咀嚼性（8）和回复性（9）的统计结果列于表1。

由表1可见，不同加热处理牛肉的剪切力值和质构分析指标之间存在丰富的变异，变异系数绝对值范围为9.896 5～57.660 7%，平均变异系数为7.506 4%，其中，黏附性（4）的变异系数最高，达−57.660 7%，其变化范围为−13.225 0～−1.438 0，说明数据的离散程度较大，这可能与在不同的加热处理条件下，肌肉中的肌原纤维蛋白受热发生变性、聚集和凝胶等一系列变化有关；弹性（5）的变异系数最低，达9.896 5%。各指标的变异系数由大到小的顺序为黏附性（4）>咀嚼性（8）>胶着性（7）>硬度（3）>回复性（9）>剪切力值（2）>内聚性（6）>蒸煮损失（1）>弹性（5）。比较各指标中位数和平均值可见，除黏附性（X）外，其他8个指标的中位数接近平均值，说明离散型数据点较少，数据相对集中，需要对数据做进一步处理。

以72个样本的9个品质指标构成的72×9矩阵，采用SAS9.1软件中的CORR过程将测定结果进行皮尔逊积矩相关系数计算，结果见表2。

表1 不同加热处理牛肉嫩度指标描述性统计

表2 相关矩阵

注：**在0.01水平上显著相关，*在0.05水平上显著相关。

Note: **,*show the correlation at 0.01 and 0.05 level, respectively.

表2可见，在70～100 ℃，0～180 min的加热过程中，牛肉嫩度指标之间共有27对相关系数达到显著水平上，其中，蒸煮损失（1）与黏附性（4）呈极显著正相关（<0.01），而与内聚性（6）、胶着性（7）、回复性（9）之间呈极显著负相关（<0.01）；剪切力（2）与硬度（3）、胶着性（7）、咀嚼性（8）之间呈极显著正相关（<0.01）；硬度（3）与内聚性（6）、胶着性（7）、咀嚼性（8）、回复性（9）之间呈极显著正相关（<0.01）；黏附性（4）与弹性（5）之间呈极显著正相关（<0.01）；内聚性（6）与胶着性（7）、咀嚼性（8）、回复性（9）之间呈极显著正相关（<0.01）；胶着性（7）与咀嚼性（8）、回复性（9）之间呈极显著正相关（<0.01）；咀嚼性（8）与回复性（9）之间呈极显著正相关（<0.01）。由于各指标之间存在一定的相关性，直接进行嫩度评价会产生信息重叠，导致评价结果出现偏差，因此，需要用主成分分析法将众多具有一定相关性的指标重新组合成一组新的互相无关联的综合指标，再用新的综合指标对不同加热处理的牛肉进行综合评价，才能提高评价的可靠性。

在加热的过程中，肉品嫩度的变化主要与肌原纤维蛋白和结缔组织的变性和收缩有关，不同的蛋白质具有不同的变性温度，其中，肌球蛋白为50～60 ℃；胶原蛋白为60～70 ℃；肌动蛋白为70～80 ℃，这些蛋白的变性影响着肉品嫩度的变化[21-23]。加热终点温度（70～80 ℃）是影响肉品嫩度的关键温度范围。当肉品温度达到70 ℃时，肌球蛋白已完全变性，肌动蛋白开始变性，当温度达到80 ℃，肌动蛋白基本完全变性[24-25]，在此温度区间，延长加热时间，对肉品嫩度的影响起主要作用是肌纤维蛋白的收缩和胶原蛋白溶解性增大，使肉品的水分含量下降，肉品硬度增大，细胞间结合力增大，黏附性变小，胶着性和咀嚼性略有下降。继续加热，当肉品温度在90～100 ℃，肌肉蛋白质完全变性，随着温度的升高，汁液流失加剧，蒸煮损失增大，尤其是当肉块中心温度达到100 ℃，随着加热时间的延长，肌肉组织结构完整性的破坏程度加剧，变性的肌肉蛋白发生部分裂解，肌节长度减小，细胞间作用力逐渐减小[26-27]，从而改善肉品嫩度，使硬度减小，黏附性增大，弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性减小。

2.2 主成分分析

采用SAS9.1软件中的PRINCOMP对72个样本的9个指标进行主成分分析，计算特征值及其对应的特征向量、方差贡献率，根据主成分累积贡献率≥85%的标准，确定主成分个数和各主成分的得分函数，结果详见表3，表4。

表3 相关矩阵的特征值

表3可见，第1主成分对总方差的贡献率为56.53%，第2主成分对总方差的贡献率为24.43%，第3主成分对总方差贡献率为8.62%，3个主成分的方差累积贡献率为89.58%，基本上包含了原所有指标的全部信息，且各主成分之间相互独立，因此，将不同加热处理牛肉嫩度评定的主成分数确定为3。

表4可见，第1主成分主要受硬度（3）、内聚性（6）、胶着性（7）、咀嚼性（8）和回复性（9）的正向影响，其贡献率大小为7>8>3>9>6，将其定义为牛肉的咀嚼特性；第2主成分主要受黏附性（4）和弹性（5）的正向影响，其贡献率大小为5>4，因其主要与牛肉咀嚼过程中的形变有关，故将其定义为牛肉的抗压特性；第3主成分主要受剪切力值（2）的负向影响，主要反映牛肉的质地，将其定义为牛肉的剪切特性。根据各主成分对应的特征向量，可以确定主成分（Z、Z、Z）与牛肉嫩度指标间的线性关系表达式，具体如下：

1=−0.270 01+0.304 32+0.399 73−0.103 64−0.042 95

+0.394 36+0.430 57+0.403 68+0.398 09（1）

2=0.450 81+0.235 22+0.212 13+0.524 34+0.552 15

−0.115 56+0.111 27+0.25748−0.15799（2）

3=0.136 71−0.655 62−0.015 83+0.524 04−0.144 95

+0.353 96+0.043 77−0.024 48+0.357 79（3）

以3个主成分1、2、3做线性组合，并以每个主成分的方差贡献率作为权数建立综合评价函数：

=0.565 31+0.244 32+0.086 2Z（4）

式中为牛肉嫩度的综合得分。

表4 特征向量

2.3 不同加热处理牛肉嫩度综合评价

将原始变量进行标准化后，代入上述公式，计算不同加热处理牛肉嫩度的主成分得分、综合得分及排名，结果见表5、图1。

表5 不同加热处理牛肉嫩度综合评价得分

由表5可见，在第1主成分（咀嚼特性）和第2主成分（抗压特性）得分中，米龙部位的得分排名均靠前，其中，当肉品在100 ℃水浴加热至其几何中心温度刚达到100 ℃时，米龙的咀嚼特性和抗压特性得分排名第一；在第3主成分（剪切特性）得分中，肩肉部位的得分排名靠前，其中，当肉品在80 ℃水浴加热至其几何中心温度刚达到80 ℃时，肩肉剪切特性得分排名第一；在综合得分中，米龙部位的得分排名靠前，其中，当肉品在100 ℃水浴加热过程至其几何中心温度刚达到100 ℃时，米龙的综合得分排名第一。

图1 不同加热处理对牛肉嫩度综合得分的影响

由图1可见，在不同的加热温度下，随着加热时间的延长，肉品受温度的影响不同，从而在嫩度综合得分上的表现不同。在70℃和80 ℃水浴中，3个部位肉的嫩度综合得分变化比较平稳；在90 ℃水浴中加热，3个部位肉的嫩度综合得分呈缓慢下降的趋势；与70 ℃、80 ℃、90 ℃加热温度相比，肩肉、外脊和米龙在100 ℃水浴中加热，其嫩度综合得分均呈迅速下降的趋势，其中以米龙部位肉的降幅最大，变化区间为：1.537 8～−1.381 1，下降幅度为2.908 9。引起上述变化的原因可能与肉品蛋白的变性温度有关。在肉品蛋白中，肌动蛋白是热稳定性最高的蛋白，开始变性温度为71 ℃，到83 ℃时完全变性[28]。随着肉块中心温度的升高，肉品中的蛋白质发生了不同程度的变性，当肉块中心温度达到70～80 ℃时，肉品中的蛋白接近于完全变性，此时保持温度不变，延长加热时间，温度对蛋白的影响作用还继续存在，但作用效果趋于缓和；相反当肉块中心温度达到90～100 ℃，温度高于肌肉蛋白变性温度，肉品中的蛋白已完全变性，在此温度处理下，随着加热时间的延长，肌原纤维蛋白结构变得模糊，肌节长度缩短，肌肉逐步降解，肌纤维结构受到破坏；肌束膜和肌内膜的完整性也受到破坏，出现颗粒化；胶原蛋白发生凝胶化[29-31]，在上述蛋白变化的综合影响下牛肉的嫩度综合得分减小，且加热温度越高，作用效果越剧烈。

3 讨 论

冷冻和解冻是肉品工业中重要的操作工序。为了减少冷冻对肉品嫩度带来的不良影响，目前各大屠宰场采用的操作方法是将分割肉块放到−28 ℃以下冷库内，使肉块中心温度在48 h内降到−18 ℃以下[18]。但对于冷冻牛肉的解冻目前尚无标准可供参考，解冻是冻结的逆过程，但又不是简单的逆过程，解冻方法的好坏决定了肉类在解冻中汁液流失的多少和品质的劣变程度，也直接关系肉类工业的经济利益。对于解冻效果的一般要求是均匀解冻，以半解冻状态为好；尽量减少解冻时的汁液流失率；保持解冻后原料肉的良好色泽等。肉品经冷冻和解冻操作后，其剪切力值一般会增大、嫩度降低、口感变差，科研人员通过测定肉的剪切力值变化发现，肉在冷冻和解冻后剪切力值有所上升[32-33]，但也有研究人员认为，新鲜肉与解冻肉在嫩度上没有差异[34-35]。本研究所采用的牛肉样品在河南恒都食品有限公司采集后统一进行冷冻，然后利用该公司的冷链物流车（−18 ℃以下）运到北京畜牧兽医研究所；试验开展之前将冻牛肉样品采用统一的解冻工序进行完全解冻，因此，对于冷冻和解冻对肉品嫩度的影响在本研究中不作重点研究内容。

加热是把肉加热到足以使蛋白质变性的温度，是使肉由不可食状态变成可食状态的重要手段。在加热的过程中，肉品嫩度的变化主要与肌原纤维蛋白和结缔组织的变性和收缩有关。不同的蛋白质具有不同的变性温度，其中，肌球蛋白为50～60 ℃；胶原蛋白为60～70 ℃；肌动蛋白为70～80 ℃，这些蛋白的变性影响着肉品嫩度的变化[21-23]。当肉品几何中心温度达到80 ℃时，不再继续加热，肉品中的绝大部分蛋白已经完全变性；另一方面，同种动物的肌肉部位不同，肌纤维粗细、结缔组织的含量也不同[36-37]，因此，加热温度和时间对其影响也不同。与外脊、米龙相比，肩肉位于牛的前肩胛部，前腿的上部，主要起承重作用，肌肉组织内含有较多的结缔组织，因此，当其加热至几何中心温度达80 ℃时，不再继续加热，在变性的结缔组织和肌原纤维蛋白的双重作用下，剪切特性表现突出，在第3主成分得分排名第一，与上述理论分析相一致。

嫩度是牛肉的主要食用品质之一，是消费者评定牛肉品质的常用指标，嫩度评价是牛肉食用品质研究的重要内容。嫩度作为人们感官鉴评的复杂感觉，至今还未有单一或多变量的仪器指标可完全表示。对于嫩度测定的客观评价指标，剪切力测定法和质构剖面分析法是文献报道中常用的嫩度客观评定方法，但是评价过程涉及指标较多，且各指标之间存在复杂的相关性，信息上有重叠，因此可以采用主成分分析法对牛肉制品嫩度进行评价，目前主成分分析法已在肉品科学研究领域得到了广泛的应用[38-42]。本研究利用SAS9.1软件中的PRINCOMP模块，分析了不同温度和时间处理肩肉、外脊和米龙3个部位肉的剪切力值和质构特性指标，有效提取了前3个主成分，方差贡献率分别为56.53%、24.43%、8.62%，分别代表牛肉的咀嚼特性、抗压特性和剪切特性。目前很多文献以肉品剪切力值的大小来评价肉品的嫩度，但本研究发现，在高熟度牛肉的评价过程中，以剪切力值作为主要载荷的第3主成分在肉品嫩度综合评价中仅占很小的比例，并不能代表肉品嫩度的全部信息，因此不能把剪切力值作为高熟度牛肉嫩度评价的主要指标，在评价过程中应综合考虑与肉品质地相关的指标进行分析评价，另外，本研究只是针对肉类客观评定指标进行了主成分分析，综合评价得分和消费者感官评价之间的相关性有待深入研究，进一步完善和提高评价模型的实际应用效果，为高熟度牛肉的嫩度评价提供理论依据。

4 结 论

本文分析了不同温度和时间处理的肩肉、外脊和米龙3个部位肉的剪切力值和质构特性指标，并对测定结果进行了主成分分析，建立了综合评价模型，结果如下：

1）通过主成分分析提取了前3个主成分，累积方差贡献率为89.58%，分别代表牛肉的咀嚼特性、抗压特性和剪切特性；通过线性组合，以每个主成分的方差贡献率作为权数建立综合评价函数，得到高熟度牛肉嫩度综合评价模型。

2）利用所建立的综合评价模型评价不同加热温度及时间处理的夏南牛肩肉、外脊和米龙3个部位的食用品质，结果表明，加热温度和时间对不同部位牛肉的嫩度的影响不同，其中，在第1主成分（咀嚼特性）和第2主成分（抗压特性）得分中，米龙部位的得分排名均靠前，其中，当肉品在100 ℃水浴加热至其几何中心温度刚达到100 ℃时，米龙的咀嚼特性和抗压特性得分排名第一；在第3主成分（剪切特性）得分中，肩肉部位的得分排名靠前，其中，当肉品在80 ℃水浴加热至其几何中心温度刚达到80 ℃时，肩肉剪切特性得分排名第一；在综合得分中，米龙部位的得分排名靠前，其中，当肉品在100 ℃水浴加热过程至其几何中心温度刚达到100 ℃时，米龙的综合得分排名第一。

3）通过比较加热（70～100 ℃，0～180 min）处理牛肉嫩度的综合得分，研究发现，以80 ℃为界线，当肉块中心温度小于80 ℃时，随着加热时间的延长，牛肉嫩度品质综合得分整体变化比较平稳；而当肉块中心温度高于80 ℃时，随着加热时间的延长，牛肉嫩度品质综合得分整体呈下降趋势，中心温度越高，保持时间越长，得分值越低。

本研究建立了高熟度牛肉嫩度综合评价模型，后续工作应结合消费者感官评价对模型进行完善和提高。

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Evaluation of effects of heating temperature and time on tenderness of beef based on principal component analysis

Wan Hongbing1, Qi Xinglei2, Li Haipeng1, Wang Huan1, Lei Yuanhua1, Zhang Songshan1, Xie Peng1, Liu Xuan1, Sun Baozhong1※

(1.100193,;2.463700,)

Thermal processing of meat is an essential step in meat industry, which turns raw meat into edible meat. Beef with high degree of doneness is the main form of beef consumption in China. In order to solve the problem that the cooking temperature and central temperature of beef with high degree of doneness are not consistent with the shear force method (NY/T 1180-2006), in this study, a comprehensive evaluation method of tenderness of beef with high degree of doneness was proposed based on principal component analysis (PCA), taking 3 parts of Xianan cattle i.e. shoulder, strip loin and topside as examples, representing the meat of front, middle and hindquarters of cattle, respectively. Nine texture indices including cooking loss, shear force, hardness, adhesiveness, springiness, cohesiveness, gumminess, chewiness and resilience were studied by PCA to evaluate the tenderness quality of the shoulder, strip loin, and topside parts of 6 Xianan cattle, treated at different temperatures (70, 80, 90 and 100 ℃) and time (0, 30, 60, 90, 120 and 180 min) by using SAS (statistical analysis system) software. Three principal components were extracted, and the contribution rates of variance were 56.53%, 24.43%, 8.62% respectively, which represented the mastication, compression and shear characteristics of beef, respectively. The cumulative contribution rate of variance was 89.58%, and a comprehensive evaluation model was established. The results showed that the third principal component with shear force as the main load accounted for only a small proportion in the comprehensive evaluation of meat tenderness, which did not represent all the information of meat tenderness in the tenderness evaluation process of beef with high degree of doneness. Therefore, the shear force should not be regarded as the main variable for evaluating the tenderness of beef with high degree of doneness. The indices related to the texture of meat should be comprehensively considered in the evaluation process. The comprehensive score results showed that the heating temperature and time significantly affected the comprehensive score. When the center temperature of meat was less than 80 ℃, with the extension of time, the score of beef tenderness was stable, and when the center temperature was more than 80 ℃, the score decreased. And for the same meat, the higher the center temperature, the longer the duration, the lower the score. The use of PCA can reduce the number of texture indices, and make the evaluation process simplified, and it provides theoretical reference for the tenderness evaluation of beef with high degree of doneness.

principal component analysis; texture; temperature; beef; tenderness; evaluation

万红兵，祁兴磊，李海鹏，王 欢，雷元华，张松山，谢 鹏，刘 璇，孙宝忠. 加热温度和时间对牛肉嫩度影响的主成分分析评价[J]. 农业工程学报，2018，34(13)：303－310. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.037 http://www.tcsae.org

Wan Hongbing, Qi Xinglei, Li Haipeng, Wang Huan, Lei Yuanhua, Zhang Songshan, Xie Peng, Liu Xuan, Sun Baozhong. Evaluation of effects of heating temperature and time on tenderness of beef based on principal component analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(13): 303－310. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.037 http://www.tcsae.org

2018-04-17

2018-05-28

国家肉牛牦牛产业技术体系项目（CARS-37）

万红兵，河北省邯郸人，博士生，研究方向：农产品生产过程安全控制。Email：wanhongbing2014@sohu.com

孙宝忠，河北省保定人，博士，研究员，研究方向为畜产品质量与安全。Email：baozhongsun@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.037

TS251.5

A

1002-6819(2018)-13-0303-08