基于模糊数学法评价不同煮制温度下新疆熏马肉的品质

魏　健,陈　铮,徐泽权,郭守立,郭晓峰,王子荣,*

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆乌鲁木齐 830052;2.新疆农业大学动物科学学院,新疆乌鲁木齐 830052)



基于模糊数学法评价不同煮制温度下新疆熏马肉的品质

魏健1,陈铮1,徐泽权2,郭守立2,郭晓峰1,王子荣1,*

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆乌鲁木齐 830052;2.新疆农业大学动物科学学院,新疆乌鲁木齐 830052)

目的:本实验旨在研究不同煮制中心温度对新疆熏马肉熟化过程感官品质的影响,结合模糊数学感官综合评价法确定最佳煮制温度。方法:探究了当煮制中心温度为60、65、70、75、80、85、90、95 ℃时熏马肉的蒸煮损失、色泽、剪切力、质构特性的变化情况,采用模糊感官评定法对不同蒸煮温度下肉样进行综合评定。结果:随着中心温度升高,蒸煮损失显著增大(p<0.05)。a*、b*值呈先减后增的趋势,L*先增后减,在70 ℃时,a*,b*达到最小值,L*达最大值。中心温度升高,硬度显著增大(p<0.05),弹性呈先增后减,黏聚性与咀嚼性呈先减后增的变化趋势。煮制温度与硬度、弹性黏聚性的相关系数分别为:0.957、-0.361、0.341,与咀嚼性相关性不显著。模糊感官评定得分由高到低对应肉样的中心温度为:85>80>70>90>95>75>65>60 ℃。结论:不同煮制中心温度对熏马肉的感官品质影响显著,可以通过控制中心温度保证熏马肉的感官品质,采用模糊数学法准确评价了在煮制中心温度为85 ℃时,熏马肉感官综合得分最高。

煮制,熏马肉,熟化,模糊数学,感官评价

马肉含有人体必需的十几种氨基酸及多种维生素,其不饱和脂肪酸、蛋白质含量均高于牛肉、羊肉、猪肉[1]。新疆熏马肉是由马肉经腌制、烟熏、蒸煮等工艺制作而成,虽然在熏制的过程中受热,致使肉中部分蛋白受热变性,但是在食用之前仍需加热熟化处理[2]。研究表明热处理是影响肉制品的风味、嫩度、蒸煮损失、蛋白结构等食用品质的重要因素[3]。有研究者认为,肉制品热加工时可以通过中心温度判断肉的生熟,当肉制品的中心温度达到68 ℃以上时,组织中分子间的作用力、分子内的作用力均明显减弱,各项指标(风味形成、杀菌、口感)都达到了熟的程度[4]。熏马肉在熟化的过程中口感、风味、色泽会发生一定变化,会影响熏马肉的品质。

模糊数学法是研究和处理模糊现象的数学理论和方法[5-6]。该方法在食品感官评价过程中可将对食品感官模糊、抽象的评价中具有多因素制约的关系进行数学化、定量化[7]。可避免使用感官评分标准对食品进行评分时出现平均值离散程度大、评定者的主观性强的弊端,并做出客观、准确的评价[8]。建立有效反映不同属性和强度的理想化评价模式[9]。

本文通过探究不同煮制中心温度对熏马肉熟化过程中感官品质相关指标的变化情况,同时结合模糊数学综合评价法得出最佳煮制温度,为熏马肉产业化标准生产提供工艺参考,为探究熏马肉不同煮制温度下品质变化提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

熏马肉(后腿肉)乌鲁木齐市小巴依牧业。

TA-XT2i 型质构仪英国Stable Micro System公司;PL204-1C 天平梅特勒-托利多仪器上海有限公司;JZ-350色彩色差计深圳市金准仪器设备有限公司;11063中心测温仪美国DeltaTrak;CH2082电磁炉广东格兰仕集团有限公司。

1.2实验方法

1.2.1样品制备将熏马肉经4 ℃解冻后,剔除脂肪与结缔组织,将肉修整尺寸为4 cm×4 cm×5 cm长方体。置于室温1 h,使每块肉样中心温度一致。将肉样装入蒸煮袋放置沸水中,使用中心测温仪测定肉样中心温度,分别在中心温度达到60、65、70、75、80、85、90、95 ℃时立即取出,冷却至室温,用吸水纸吸干表面水分。将样品放入自封袋中,在20 ℃水中冷却20 min后备用,每个样品进行3组平行实验。实验以只经熏制(熏制温度60 ℃、时间6 h)的原料熏马肉(Raw)作为对照组。加热时间如表1。

表1　不同处理组加热所需时间Table 1　The boiling time for smoked horsemeat to reach different desired core temperature

1.2.2蒸煮损失率的测定参照Li[10]的方法,煮制前擦干肉样表面水分并称重m1,煮制后冷却至室温,擦干表面水分称重m2。蒸煮损失率的计算公式为:

1.2.3色泽测定将肉样切开暴露于空气中15 min让其充分曝光[11],取剖面中心、四周各两个点,使用校正后的色差计测量L*(亮度值)、a*(红度值)、b*(黄度值),每个肉样重复3组平行实验。

1.2.4剪切力测定测定方法参照王春青[12]的方法,肉样处理时刀切方向与熏马肉肌肉纤维方向一致,修整为长×宽×高为4 cm×1 cm×1 cm肉块,利用TA-XT2i Puls型质构仪HOT dog模式进行测定。测定条件:探头型号为HDP/BSW,测前速度1.0 mm/s,测中速度1.0 mm/s,测后速度10.0 mm/s,时间间隔5 s,每个肉样重复3组平行实验。

1.2.5质构测定质构的测定采用质构剖面分析(texture profile analysis,TPA)模式[13],使用P50型圆柱形探头,测试前速率2 mm/s,测试中速率1 mm/s,测试后速率2 mm/s,压缩程度为75%,引发力5 g,停留时间2 s,每个肉样重复3组平行实验。

1.2.6感官评定方法的建立参照Braghieri[14]的方法并略作改动,所有待评价样品用刀垂直于肌肉纤维方向切成约3 cm×3 cm×0.2 cm肉片置于随机编号的餐盘中,并编号1～8每个餐盘对应煮制温度肉样。挑选畜产品加工专业教师、研究生10人(5男5女)经培训组成感官评定小组,要求评定员在感官评定前12 h内不食用刺激性食物,不饮酒,不吸烟。评定过程禁止相互讨论,评定完一个样品后用纯净水漱口,10 min后进行下一个肉样评定。评定人员对样品的口感、风味、组织形态、色泽四个因素参考感官评定标准表,按照等级评定出优、良、中、差,感官评定标准见表2。

1.2.7模糊数学模型的建立以口感、风味、组织形态、色泽为因素集U,即U={口感u1、风味u2、组织形态u3、色泽u4}。以优、良、中、差为评语集V,即V={优v1、良v2、中v3、差v4}。采用二元对比决定法得到权重集A,选定不同年龄段、专业评定员10人,将因素集中的各个因素两两比较,重要因素得1分,次要因素得0分,相同因素比较得1分[15]。各项指标的总得分与总分100的比重即为权重。

1.2.8模糊矩阵的建立和模糊变换感官评定员对样品的每个因素确定等级,统计各个因素在每个等级中的票数分布。将各等级的票数除以总评定人数(10人),按各因素及四个评语得分人数排列,可得样品的质量评价模糊关系矩阵R[16]。采用模糊数学的方法处理熏马肉的综合评定结果,将权重向量A与模糊关系矩阵R合成,即Y=A×R。则对第j号样品评价结果为Yj=A×Rj(j取1～8)。每个肉样对应的模糊矩阵综合评分由综合评分法Hj计算[17]。综合评分公式如下:

表2　熏马肉感官评定标准表Table 2　Sensory evaluation standard of smoked horsemeat

表4　不同中心温度熏马肉感官评定票数分布Table 4　Different core temperatures of smoked horsemeat sensory evaluation distribution of votes

注:v1:优;v2:良;v3:中;v4:差。

1.3数据分析

所有测得数据采用Excel统计,使用SPSS 20.0软件进行均值方差分析,相关性分析利用皮尔逊线性相关性分析,图示均使用Origin8.5 pro进行绘图分析。

2　结果与分析

2.1熏马肉评价因素权重分布

由表3可知,权重向量A的设定为:A={0.3、0.3、0.21、0.19},即根据归一化原则,权重向量A中的元素{a1、a2、a3、a4}总和为1。

2.2感官评定模糊矩阵建立结果

由表4感官评定票数分布情况,可得到8个模糊评判矩阵R1-R8:

用矩阵乘法计算样品对各类的综合隶属度为Y=A×R,可得肉样感官质量综合评判的结果向量如下:

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}

各个矩阵综合评分为:

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;

通过模糊综合评分得出感官得分情况由高到低的顺序为:H6>H5>H3>H7>H8>H4>H2>H1。该评分与其对应肉样的煮制中心温度为:85>80>70>90>95>75>65>60 ℃,即煮制中心温度为85 ℃时的肉样口感、风味、组织形态、色泽综合得分最佳,而60 ℃时肉样的综合得分最低。评定小组在综合评定后,对各个肉样描述表现为:中心温度为60、65 ℃的肉样风味评价较好,但是组织形态较为紧密,色泽表现为鲜红色未能达到熟肉的标准,而90、95 ℃时的肉样在咀嚼时较为松散,烟熏味、肉香味较淡,肉色偏暗。70～80 ℃的肉样咀嚼时较为费力,存在“不烂”的现象。

2.3煮制中心温度对蒸煮损失的影响

蒸煮损失是肉样的系水力的重要指标,肉类在加热熟化过程中会伴随着汁液流失,从而影响肉样的质量。流失的水分当中包括肉品中的自由水分、肌纤维细胞中溶出的少量脂肪、肌浆蛋白、热溶性胶原蛋白、弹性蛋白、肌浆汁液等。

不同温度下熏马肉蒸煮损失变化如图1,中心温度为60～95 ℃之间时,随着温度的升高,蒸煮损失由15.52%增加到41.32%。在肉样中心温度为65～70 ℃间的蒸煮损失增长率最为显著,为42.38%,60～65 ℃与70～75 ℃之间,蒸煮损失无显著差异(p>0.05);在70～95 ℃时,蒸煮损失显著增加(p<0.05);在65～70、75～80 ℃蒸煮损失随着温度升高显著增加,说明此阶段系水力水平变化最大,这可能与肌原纤维蛋白热变性的程度有关。中心温度为85 ℃时与80、90 ℃时肉样蒸煮损失差异不显著(p>0.05),当中心温度达到95 ℃时蒸煮损失达到最大值。

图1　中心温度对熏马肉蒸煮损失的影响Fig.1　Effect of core temperature on the cooking loss of smoked horsemeat注:图中不同字母表示差异显著(p<0.05)。

在65～75 ℃温度范围内,蒸煮损失增加主要是肌肉纤维热收缩,使得肉中的自由水分与肌纤维细胞中变性的肌浆蛋白一同流出[18]。在75～85 ℃之间,蒸煮损失的增加则与肌球蛋白和肌动蛋白的变性,以及可溶性胶原蛋白受热形成明胶流出肉组织有关。Akta等在对牛肉的研究表明,胶原蛋白变性温度为69.2 ℃,随着温度升高,胶原蛋白的空间结构被破坏,细胞汁液和其他小分子成分溶出[19]。

2.4煮制中心温度对色泽的影响

肉制品的色泽是人们较为直观的评定肉质优劣的标准。由图2可知,L*在受热过程中先显著增大(p<0.05),到70 ℃时达到最大值,在70～85 ℃间显著下降(p<0.05);随着温度增加a*、b*均呈现显著降低(p<0.05),在70 ℃达到最低值,在70～85 ℃间显著增加(p<0.05),在85～95 ℃间L*、a*、b*变化均不显著(p>0.05)。

图2　中心温度对熏马肉色泽的影响Fig.2　Effect of core temperature on the color of smoked horsemeat

在70 ℃时a*、b*达到最小值,L*达到值最大。L*越大,视觉上表示肉越白,反之表现为颜色较暗。a*越小说明肉色由鲜红程度减小,b*决定着肉色的饱和度。肉的L*值增加是由于肌肉球蛋白的构象被破坏,亚铁血红素氧化被取代所致[20]。亚铁肌红蛋白受热氧化后变成高铁肌红蛋白可能会使a*值下降[21]。由表4色泽得分情况可以看出,中心温度为60、65 ℃时肉样色泽评语为“优”的人员分别为4人和3人,说明a*为9.5～10.0、b*为6.1～6.7、L*为30.6～35.9的区间段内熏马肉的色泽较受欢迎,70～75 ℃时肉样视觉表现为较白。在中心温度为90、95 ℃时肉样色泽评语为“差”的均有4人,此时a*为8.9～9.1、b*为6.3～6.4、L*为25.3～25.5。

表5　中心温度对于熏马肉质构的影响Table 5　Effect of core temperature on the texture profile analysis of smoked horsemeat

注:均值±标准误差,同列中标不同字母表示差异显著(p<0.05)。

2.5煮制中心温度对剪切力的影响

剪切力值是反映肉的嫩度最常用的指标之一[12]。由图3可以看出,肉样在煮制温度不断升高的过程中,剪切力呈现先增后减的趋势,与原料肉相比,在60～70 ℃之间剪切力显著增加(p<0.05),剪切力在70 ℃时达到最大值,在70～85 ℃之间剪切力显著下降,85～90 ℃剪切力无显著变化(p>0.05)。

图3　中心温度对熏马肉剪切力的影响Fig.3　Effect of core temperature on the shear force of smoked horsemeat注:图中不同字母表示差异显著(p<0.05)。

肉在加热过程中随着温度的不断升高,剪切力值总体上呈现先升后降的趋势[22]。本实验结果剪切力值随温度升高呈现先增后减的趋势,在70 ℃时达到最大值,该变化趋势与李海研究结论一致[23]。该结果还表明加热后肉样剪切力值显著大于原料肉的剪切力,这可能与肉样肌原纤维数量变化有关。同时有学者认为,在煮制过程中汁液流失较多,不同温度下剪切力的变化与肌纤维蛋白的变性有关[24]。加热处理能使肌原纤维蛋白中的肌球蛋白、肌动球蛋白的分子结构发生改变,巯基被暴露出并被氧化成较为稳定的二硫键,二硫键的聚合稳定性会使蛋白质结构更紧密。因此,肌原纤维蛋白凝聚收缩,使肌肉失去水分导致剪切力增大[25]。通过感官综合评定可知,剪切力越小,肉样口感较嫩,有5人评定60 ℃时肉样为“优”,4人评定90 ℃肉样为“优”即剪切力在6035.22～6774.51 g范围内较受欢迎。

2.6煮制中心温度对质构特性的影响

质构剖面分析(texture profile analysis,TPA)可用于测定肉与肉制品的质地特性,TPA测定是通过模拟人在咀嚼食物的过程相关力学指标,主要测定硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性等指标,其中咀嚼性是硬度、弹性和粘聚性的综合表现[26]。

由表5可以看出不同温度下肉样的硬度与原料肉相比显著增加(p<0.05)。弹性随着温度的升高呈现先升后降的趋势,当温度达到70 ℃时达到最大值(p<0.05)。黏聚性、咀嚼性均随着温度升高呈现先降后升的趋势(p<0.05),在70 ℃时达到最小值。但在80 ℃时咀嚼性与原料肉差异不显著(p>0.05);通过表6可知,加热温度与硬度、黏聚性相关系数分别为r=0.957、r=0.341,与弹性相关系数为r=-0.361,与咀嚼性无显著相关性(p>0.05)。

质构特性同时决定了口感及组织形态,实验中黏聚性、咀嚼性均呈现先降后升的趋势,在70 ℃时达到最小值。本实验结果与苏伟研究一致[27],可能由于温度不断升高,肌纤维蛋白逐渐变性凝固,且随着加热温度的不断升高,肌纤维变得紧缩、密实,从而使硬度不断增加。影响硬度的主要因素有水分含量、蛋白质含量、脂肪含量以及胶类物质等。加热过程中温度会影响肌原纤维蛋白的二级结构以及肌原纤维蛋白的流变性、质构特性[28]。弹性在70 ℃时达到最大值,继续升高温度弹性降低,一方面可能是由于热溶性胶原蛋白变性,形成了明胶物质,另一方面是由于肌原纤维蛋白吸水溶胀所致,本结果与吴兵研究结论一致[29]。粘聚性反映食物在破裂前可以达到的变形程度,黏聚性在70 ℃时达到最低,说明该温度下肉样结构具有酥松、易碎裂等特点[13]。咀嚼性表示将食物咀嚼至可吞咽状态时所需做的功,是对硬度、弹性、黏聚性的综合表现[30]。

表6　中心温度对熏马肉质构特性的相关性分析Table 6　Correlation analysis between core temperature and texture properties of smoked horsemeat

注:**表示在0.01 水平(双侧)上显著相关,*表示在0.05 水平(双侧)上显著相关。

3　结论

本实验结合模糊感官评定法确定口感、风味、组织形态、色泽为感官因素,采用二次比较法得出权重向量A={0.3、0.3、0.21、0.19},综合评分最高的肉样煮制中心温度为85 ℃,煮制时间为17.3 min时肉样综合评分最高为H6=2.831。通过相关与感官评定相关指标测定得出,在煮制过程中随着中心温度升高,蒸煮损失逐渐增大;在色泽测定中中心温度为70 ℃时a*、b*值达到最小、L*值最大;剪切力值在70 ℃时达到最大值;质构特性中硬度与中心温度极显著正相关,弹性与中心温度显著负相关,黏聚性与温度显著正相关。

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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，硕士研究生，研究方向：农畜产品质量安全控制，E-mail:Weijianfood@163.com。

王子荣(1963-)，男，博士，教授，研究方向：动物生产与农畜产品质量控制，E-mail:wangzirong212@126.com。

国家科技支撑计划项目“北方特色酱卤熏菜肴加工关键技术及产业化”(2014BAD04B00)。

TS251.8

A

1002-0306(2016)15-0134-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.018