我国牛排品质识别技术研究现状

张淼，贾洪锋，张振宇，罗杰琼

四川旅游学院食品学院（成都 610100）

牛肉是世界上第三消耗肉品，约占肉制品市场的25%，牛肉不但含有高蛋白，并且必需氨基酸种类齐全，因此牛肉营养价值较其他肉类高。我国对牛肉的需求量也逐年增大，位居世界第三。近年来随着人们生活水平的不断提高，人们对牛肉品质提出更高要求，牛肉品质追求最高的营养价值、观赏价值、赏味价值甚至是功能性食品价值[1-2]。牛肉有多种烹饪食用方式，通过煎制或烤制而加工的牛排就是其中一种。牛排作为一种极具特色的西式烹饪食品，由于其味道鲜嫩，烹饪和食用方式简便，中青年人成为牛排消费的市场主力，同时也逐渐成为高档餐饮的代表[3]。

从牛排的制作工艺上将牛排分为三类，即原切牛排、调理牛排和重组牛排。原切牛排是指未经任何预处理、直接切割包装的整块牛外脊、牛里脊，属于生鲜肉。调理牛排是指将原料肉修整、滚揉和腌制后经切片制作而成的肉制品[4]。重组牛排[5-6]是在调理牛排的基础上利用肉的重组技术加工制作而成的肉制品，将碎肉和边角料进行再次加工，节约资源，避免浪费。

不法商贩为谋取利润，将重组调理牛排充当原切售卖，这不仅损害消费者利益，还可能带来食品安全问题。原切调理牛排内部菌落总数不高，食用前不必加热至全熟，而合成调理牛排内部容易滋生细菌，需要烹饪至全熟杀灭细菌才可以安全食用。在商品包装上部分商贩错误标识以次充好，也导致消费者在食用合成牛排时未加热至全熟，从而引发食品安全问题。因此，需采用快速无损的检测技术对牛排的品质进行鉴别，维护行业次序。近年来关于牛排的研究主要集中在预调理、重组加工、煎制工艺、品质分析等方面，对其产品品质的快速鉴别技术研究不多。

1 牛肉的营养

牛肉中的蛋白质含量高、脂肪含量低，味道鲜美，有“肉中骄子”的美誉。在牛肉蛋白中含有全部种类的氨基酸，且各种氨基酸的比例和人体内蛋白质中的氨基酸比例非常接近，因此，人体对其吸收率较高，其中肌氨酸含量相比其他肉类都高，有利于增长肌肉、增强力量。丙胺酸在人体对碳水化合物的摄取量不足时能够给肌肉提供能量。牛肉含有丰富的矿物质和B族维生素，包括铁、钾、烟酸、维生素B1、维生素B6和核黄素，铁是造血必需的矿物质，钾是运动员需要的矿物质，维生素B6可以帮助人体增强免疫力，促进蛋白质的新陈代谢和合成。牛肉中虽然脂肪含量很低，但富含结合亚油酸，它是一种潜在的抗氧化剂，可有效对抗举重等运动中造成的组织损伤。

2 质量标准

2.1 发达国家牛肉品质划分标准

2.1.1 美国

美国牛肉等级划分有2种方式，通常是根据牛肉的品质及生理成熟度进行划分。牛肉品质的判断是以大理石纹为标准，牛肉生理成熟度的判断是以年龄为依据。大致可分为特优级、特选级、上选级、标准级、综合级、切割级及罐制级。

2.1.2 日本

日本牛肉等级划分是根据品种等级和肉质等级进行划分，按照品种等级可分为A、B、C，按照肉质等级可分为1～5，因此共有15个等级，分别是A1-A5，B1-B5，C1-C5，其中A5级的牛肉为最佳。日本牛肉等级划分中，肉质等级是根据纹理、色泽、质感和品质4个方面进行划分。

2.1.3 澳洲

澳大利亚牛肉等级是以牛胴体的肉色、眼肌面积、大理石花纹、脂肪色、背膘厚度和胴体的生理成熟度来评定的。选购牛排时，通常会通过谷饲天数和大理石花纹两个标准判断。谷饲天数一般为宰前评级，是澳洲比较常见的评级方法，谷饲天数越长，牛排等级越高，价格越贵。谷饲牛所食谷物能量高，天数越多，使得其肉质嫩滑、汁水充盈，大理石花纹丰富。大理石花纹标准为宰后评级，MSA和AUS-MEAT这2个机构根据不同标准划分大理石花纹等级，从M1～M9级，大理石花纹标准中，M值越大，牛排等级越高，价格越贵。

2.1.4 加拿大

加拿大牛肉评级分别从成熟度、脂肪颜色、肌肉颜色、肌肉质量、肌肉质感方面进行考量，把牛肉分为13个级别。前4名分别是Prime、AAA、AA、A，代表加拿大优质牛肉，并占90%左右的产量。Prime、AAA、AA、A这4个等级中，除了大理石花纹程度不同，其他指标完全相同。

2.2 我国牛肉品质相关标准

GB 2707—2016《食品安全国家标准 鲜（冻）畜、禽产品》规定鲜（冻）畜、禽产品相关的定义，原料和感官要求，理化指标，污染物、农药残留和兽药残留限量标准。GB/T 17238—2008《鲜冻分割牛肉》适用于鲜冻带骨牛肉按部位分割和加工的产品，该标准对鲜冻分割牛肉的定义、产品分类、感官质量、技术要求、检验方法等做出规定。国内贸易行业标准SB/T 10482—2008《预制肉类食品质量安全要求》适用于预制肉类食品的生产、检验、贮存和销售环节，对预制肉类食品的原辅料要求，主要工艺要求、感官指标、理化指标、微生物指标和检验方法做出规定。我国轻工业行业标准QB/T 5443—2020《牛排质量等级》适用于原切牛排和调理牛排的质量等级评价，规定牛排产品的相关定义、分类、生产加工要求、质量等级技术要求和评定方法。

2.2.1 原切牛排质量等级

上脑、眼肉、外脊原切牛排按大理石纹、肌肉色和脂肪色3个指标进行质量等级划分，依据GB/T 29392—2012对普通肉牛上脑、眼肉、外脊、里脊等级划分操作，其他部位原切牛排不做质量等级划分。原切牛排根据脂肪的颜色不同，综合等级划分的标准也有差异。见表1和表2。

表1 原切牛排脂肪色为洁白或乳白色时上脑、眼肉、外脊原切牛排综合等级表

表2 原切牛排脂肪色为浅黄或黄色时上脑、眼肉、外脊原切牛排综合等级表

2.2.2 调理牛排质量等级

调理牛排根据水分、蛋白质含量和淀粉含量3个指标进行质量等级划分。见表3。

表3 调理牛排质量等级

3 牛排分类

3.1 根据部位分类

牛排根据来源部位的不同，品种也较多，不同的部位肉质、肥瘦比、口感均有不同。常见的有几类：菲力牛排，又叫做牛里脊肉，是牛脊上最嫩的肉，几乎不含肥膘，占整头牛的5%，由于其肉质嫩、高蛋白、低脂肪等特点，比较适合喜欢减肥瘦身、要保持身材的人群食用；肉眼牛排，是牛肋上的肉，同时带有肥肉和瘦肉，由于含一定肥膘，肉质柔软细嫩，适合煎烤；西冷牛排或沙朗牛排，是牛外脊上的肉，在肉的外延带一圈呈白色的肉筋，带有一定的肥肉，肉质硬、有嚼头，口感韧度强，适合青年消费者食用；T骨牛排，呈T字型或丁字型，是牛背上的脊骨肉，T型两侧肉多的一侧是西冷，肉少的一侧是菲力，中间被肋骨隔开，消费者在食用时既可以感受西冷牛排的芳香又可以品尝到菲力牛排的鲜嫩。

嫩度是评价牛排的重要指标之一[7]。为保证牛排的嫩度和口感，满足消费者的要求，在烹饪中通常把成熟度分为3成熟、5成熟、7成熟和全熟[8-9]，不同成熟度的肉质、色泽和品质有较大的差异[10]，通常根据肉的部位和消费者的接受程度进行烹调。菲力牛排煎成3成熟、5成熟和7成熟皆宜；肉眼在烹饪时不适合煎得过熟，5～7成熟最好；西冷或沙朗牛排切肉时连筋带肉一起切，切忌煎得过熟。

3.2 根据加工方式分类

3.2.1 原切牛排

原切牛排通常是选择牛肉体表较好的部位制作，去除冷冻牛肉切块表面筋膜和多余脂肪，自然切分成满足消费者需求大小、形状的较小切块，相对于市场上的其他牛排形状不规则，可以很清晰地看出肉自然的纹理花纹，判断部位来源。原切牛排颜色鲜亮，具有光泽，脂肪洁白色或呈乳黄色。由于其加工工艺极为简单，未添加任何辅料和食品添加剂，未进行任何调制，因此保留牛肉的原汁原味，味道浓郁，汁水丰满，消费者在后期烹饪中根据自己的喜好进行调味。原切牛排内部菌落总数不高，一般煎至5～8成熟即可食用。

3.2.2 重组牛排

重组牛排是用碎牛肉、边角料或者剔骨牛肉作为原料，通过物理高压或化学黏合的方式，或加入卡拉胶、酪蛋白酸钠、谷氨酰胺转氨酶等添加剂，通过挤压和切割而成的整块牛排，外形规则。同时为了丰富牛肉的口感，会添加各种的调味料和嫩肉剂。“重组牛排”是由一些边角料和碎肉加工而成，在加工过程中难免滋生细菌，导致菌落总数偏高，在烹饪时为保证食品安全应加热至全熟。不法商贩甚至将猪肉等非牛肉经过牛油浸泡，使其接近牛肉风味，再整合到一起，以次充好，谋取更大的利润，欺骗消费者。

3.2.3 调理牛排

调理牛排是指以牛肉为主要原料，经过切分、滚揉、混合、成型等加工工艺，添加或不添加调味料、辅料及食品添加剂，未经熟制的非即食肉类产品，调理牛排应在冷冻或冷藏条件下以包装或散装的形式储存、运输及销售，食用前必须经过二次加工[11]。其中，调理牛排又可以分为原切调理牛排和重组调理牛排。调理牛排在加工过程中存在一些微生物的污染，虽然在低温下贮运，仍会有部分微生物缓慢生长，导致其营养价值会逐渐降低，因此消费者在购买后应尽快食用。

4 新型检测技术在牛排品质识别中的应用

4.1 PCR技术

聚合酶链式反应（PCR）是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，其可看作是生物体外的特殊DNA复制，通常可用于物种鉴定、个体鉴定及目的基因的获取等研究[12]。其原理为将母链DNA片段作为模板，在DNA聚合酶催化下，起点为预先设定的特异性引物，经高温变性、低温复性、适温延伸等步骤，多次循环之后，体外扩增产生与母链DNA模板片段互补的子链DNA片段，可分为数字PCR技术和荧光定量PCR等[13-15]。PCR技术适合多物种的鉴定，特点为特异性强，灵敏度高，使用方便，易推广，对待测物质的纯度要求低，因此被广泛地应用到食品、医药等行业多物种的分析检测中。

周祯婷等[16]在市场上采购不同来源的羊肉、牛肉、猪肉、鸡肉等，与已知来源的不同品种肉作对比，利用不同肉品的特异性引物序列，通过PCR技术对不同的肉类食品进行动物源性鉴定，结果发现市售哈尔滨红肠中含有鸡源，街边烧烤摊中售卖的羊肉串含有鸭源，不同价格的牛排均能用牛特异性引物扩增出目的片段，而不能用其他物种引物进行扩增，证明其均为牛源。陈晓宇等[17]利用实时荧光PCR技术对流通环节的100余批次牛肉样品进行检测，包括熏烧焙烤肉制品、干肉制品、调制肉制品和酱卤肉制生鲜牛肉等6个品种。结果表明在22.5%的样品中检测到非牛源性成分，掺假较多的方式为使用猪肉、鸡肉、鸭肉和大豆成分，在产品标签中也未作标识。

4.2 质谱技术

质谱技术（MS）是基于肉类原料和肉制品多肽或蛋白而进行的特异性检测。由于肉制品蛋白质的氨基酸序列在加工过程中更稳定[18]，因此测定结果准确度更高。质谱技术具有分辨率高、稳定性好、高通量等特点。随着靶向蛋白质组学的发展，基于串联质谱的特异肽段检测成为质谱技术鉴别各种肉类原料及肉制品掺假的主要方法。

李莹莹等[19]对市售近30个牛排产品构建基于LCMS/MS对大豆蛋白准确定性及定量的分析方法，共筛选出大豆蛋白的特征定量多肽3条，结果表明该法特异性好，准确度高；张颖颖等[20]以差异蛋白质组学为理论研究基础，利用高效液相色谱串联质谱（HPLCMS/MS）实现了对猪肉或鸡肉掺假的牛肉的快速定性鉴别及定量分析；张颖颖等[21]制备10种掺入不同比例猪肉的牛排样品，采用质谱分析不同比例的掺假样品，并建立多变量统计分析模型，以筛选牛肉和猪肉差异显著性的定量多肽，根据定量多肽含量来区分牛排样品中掺入猪肉的比例，从而建立一种新型的筛选物种定量分析多肽的方法。

4.3 近红外光谱技术

近外光谱分析（NIR）是利用含有氢基团化学键（X—H）伸缩振动倍频和合频，在近红外区的吸收光谱，通过选择适当的化学计量学多元校正方法，把校正样品的近红外吸收光谱与其成分浓度或性质数据进行关联，建立校正样品吸收光谱与其成分浓度或性质之间的关系-校正模型，建模时需要采集大量的数据[1]。应用已建好的校正模型和未知样品的吸收光谱，就可定量预测未知样品成分浓度或性质，从而对未知样品进行定性和定量的分析测定[22-23]。该法属于一种快速的无损检测技术，被运用到肉类品质识别。

张玉华等[24]采用近外光谱分析结合主成分分析法和辨别因子分析法对牛肉中掺入部分其他肉类建立掺假物的定量检测模型，结果表明牛肉掺入猪肉模型的识别准确率达90%以上；王彩霞等[25]采用近外光谱成像技术对不同的3个品种牛肉进行无损鉴别，结果显示模型校正集与预测集正确率均达到98%以上，该法能够对不同牛肉样品进行鉴别；郭丽丽等[26]运用近外光谱技术测定不同来源牛肉中的挥发性盐基氮，采集牛肉近红外光谱，结合偏最小二乘法，建立挥发性盐基氮含量的校正模型，模型相关系数为0.958 7，方根误差为2.20，试验说明近外光谱技术能够准确地判断牛肉的新鲜度；白京等[27]利用近外光谱分析技术结合偏最小二乘判别分析法，对牛肉汉堡中的解冻牛肉掺入不同比例的猪肉掺假进行定性判别和建模，结果表明该模型拟合度较高。

4.4 高光谱与超声成像技术

高光谱成像技术能够以数百个波长同时对样本连续成像，同步获取样本的光谱信息和图像信息，最终得到由不同波长下的二维图像构成的三维数据块[28]。其原理是由于食品中所含有的化学成分和物理特性不同，当光源照射到待测食品表面时，在特定波长下会产生不同的反射比、分散度及电磁能等，待检样品的辐射照射到分光原件上，最终成像于图像传感器上，得到待测样品的高光谱图[29]。高光谱成像技术在肉品的营养成分、品质、食品安全等指标的检测上得到广泛应用[30]。谢安国等[31]将100块调理牛肉煎制到不同的成熟度，用牛肉的水分、嫩度、色差分析等理化指标结合光谱特征的变化，建立牛肉品质的快速检测模型，该研究不仅体现出不同加热方式的特点和差异，还反映不同成熟度的牛肉每个区域水分迁移和嫩度变化特征；李东泽[32]以40个不同部位的牛肉样品为研究对象，以牛肉剪切力表征嫩度，提取样品高光谱图像感兴趣区域反射光谱曲线，分别以全波段的原始光谱和经SNV预处理后的光谱信息和剪切力值建立冷鲜牛肉嫩度的PLSR模型并对模型进行评估，结果表明，该模型拟合度较高，高光谱成像系统能够对牛肉的嫩度进行无损检测。

超声成像技术作为一种无损、快速和灵敏度高的分析技术，被广泛应用于医疗[33-34]及食品检测中。超声成像设备利用传感器收集处理超声波在待测物质中传播产生的反射回波，在计算机上形成图像，通过图像可对待测物质的内部结构作出评价。孙宗保等[35]利用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉的超声图像进行采集，结合微观结构、质构指标和理化指标分析图像差异的成因，建立数学分析模型；由于原切与重组调理牛排的表面纹理存在不同，且特征质构差异较大，孙宗保等[36]采用超声图像结合高光谱数据中的图像信息对原切与重组调理牛排进行区分和鉴别，将2种技术所采集的图像纹理信息进行融合建模，并采用不同变量选择方法优化鉴别模型。

4.5 电子鼻分析技术

电子鼻分析检测技术是一种现代仿生技术，通过模拟哺乳动物嗅觉系统的工作特性对单一性挥发性化合物或混合气体进行综合分析评价的技术[37-38]。由于其具有简便、快速、无损的特点，在食品工业生产和食品分析检测中得到广泛应用。仪器主要由利用传感器阵列和模式识别方法组成，传感器阵列对应人的嗅觉细胞对样品的气味作出响应并输出信号，信号经模式识别方法处理后，得到反映样品嗅觉特征的结果[39]。随着科技的高速发展，电子鼻趋向于便携式，能够更方便地进行现场检测。

许文娟等[40]利用制备掺入不同比例猪肉的牛肉样品，采集掺假样品的电子鼻信号，并采用主成分分析，将掺假样品和纯猪肉、牛肉进行分类和识别，方法的识别度达97.5%；贾洪锋等[41]利用电子鼻分析技术对牦牛肉、牛肉进行识别，并在牛肉中掺入不同比例的猪肉，采用主成分分析，辨别因子分析和偏最小二乘回归分析对获得的数据进行处理，结果表明电子鼻能够对不同品质、不同掺假比例的肉类样品进行识别；洪雪珍等[42]利用电子鼻分别对存放不同时间的牛肉的品质新鲜度进行识别，并建立数学模型对牛肉的贮藏期进行预测，结果表明电子舌具有较强的定性识别能力，识别率达98.57%。张哲[43]采用PEN2电子鼻对牛的前腰脊肉的品质进行分析，通过对电子鼻传感器采集的气体指纹信息进行分析，建立误差反向传播神经网络（BPNN）和广义回归神经网络（GRNN）2个预测模型，研究结果显示广义回归神经网络模型（GRNN）对牛肉样品的感官评分、挥发性盐基总氮和菌落总数等指标的预测更加准确。

5 结语与展望

随着餐饮业的快速发展，传统餐饮食品质量单纯依靠感官评价不稳定、不客观，更不利于餐饮业对其产品质量进行控制。牛排作为一种在餐饮业及家庭中常见的餐桌食品，尤其需要建立一种高效的质量评价方法和体系。同时，对于我国牛排品质尚缺乏相应的国家标准，因此牛排制品品质良莠不齐，产品检测无标准可依。研究牛排品质的快速、智能的识别方法对于保证牛排的质量，维护市场的次序，保障消费者的健康，维护消费者的个人利益都起着至关重要的作用。

对于牛肉品质分析的新型检测技术方法不一，测定原理和特点各不相同。大多都具有操作简便、快速、无损、灵敏度高等特点，但都具有各自的缺点，如PCR技术检测成本高，且易受DNA降解、复杂基质干扰检测结果等缺点[44-45]，质谱技术样品前处理相对繁琐，检测成本高，不能满足快速检测的需求，近红外光谱技术需要采集大量的数据以建立数学模型，工作量要求较大。后续应建立健全我国牛排品质相关法律法规标准体系，在全国范围内做出统一规范，以获得稳定的市场次序和社会效益；继续研究检测技术，将多种检测方法与仪器分析联合使用，以寻求在检测技术上更新的突破。