摘要：【目的】 为了研究货架期内真空包装牛肉贮藏时间与肉品质之间的关系.【方法】 试验分别测定了真空包装牛肉4 ℃贮藏0、1、3、9、15、21 d时的pH值、肉色、挥发性盐基氮(TVB-N)值、过氧化值(POV)、菌落总数和质构特性，并对所测指标进行主成分分析.【结果】 随贮藏时间延长，牛肉品质逐渐降低，由主成分分析提取出的两个主成分因子PC1(67.316%)、PC2(28.598%)计算的综合主成分值呈下降趋势，且一般在-3.435～1.551；根据PC1因子载荷，贮藏0～9 d和9～21 d真空包装牛肉的差异与牛肉的b*值、TVB-N值、POV、菌落总数、弹性、内聚性和咀嚼性密切相关，PC2表明贮藏3～15 d与其他贮藏时间段牛肉品质差异主要表现在pH值、L*值、a*值及硬度；15份样品验证数据证明采用主成分值评估真空包装牛肉已贮藏时间准确率达到86.67%.【结论】 将主成分分析法应用于真空包装牛肉品质评定具有一定的应用价值.
关键词：真空包装；牛肉；品质；质地剖面分析；主成分分析
牛肉是一种营养价值较高的畜肉食品，具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点[1].真空包装具有良好的保鲜效果，是延长冷鲜肉货架期的有效方法[2-3]，4 ℃条件下贮藏的真空包装冷鲜肉保鲜期可达21 d左右[4].然而，真空包装条件下，随贮藏时间延长，牛肉品质仍会发生劣变，例如：肉色发生褐变[5]、伴随微生物的生长繁殖而出现异味[6]、真空包装牛肉与普通包装牛肉相比嫩度较差[7]等.因此，建立真空包装牛肉品质与贮藏时间的关系模型，对于牛肉品质评价和新鲜度的确定具有重要意义.目前，国内外学者针对普通包装冷鲜肉品质及其新鲜度评价已有大量研究[8-10].郇延军等[11]筛选新鲜猪肉4 ℃冰箱贮藏条件下品质评价的适宜指标，结果表明挥发性盐基氮(TVB-N)和菌落总数适用于评价鲜肉的品质，pH值可用作鲜肉品质评价的重要参考指标.张馨木[12]研究证明可用质构仪来评价冷鲜肉的新鲜度.尽管肉类研究者提出众多肉品质评价指标和方法，但目前针对真空包装牛肉4 ℃条件贮藏过程中，综合考查多个指标，研究货架期内贮藏时间与牛肉品质特征关系的报道很少.
本研究从pH值、肉色、蛋白降解、脂肪氧化、微生物数量和质构特性等几个角度考察真空包装牛肉4 ℃条件贮藏过程中所发生的变化，并通过主成分分析法研究不同贮藏时间牛肉品质的主要差异，以期为真空包装牛肉品质的综合评价和新鲜度确定提供理论依据和参考.
1 材料与方法
1.1 试验材料
牛肉样品购自兰州市安宁区桃海市场.随机选取未经排酸、色泽鲜红，肉质弹性较好的5头黄牛胴体，各取背最长肌约1 000 g，冰藏条件下30 min内运输至实验室进行处理.
真空包装袋，材料组成为PET/CPP，氧气透过率为115.00 cm3/(m2·24h)，购自深圳市辉帮塑胶制品有限公司；氯化钠、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、碘化钾以及硫代硫酸钠均购自天津市光复科技发展有限公司；琼脂，北京奥博星生物技术有限责任公司；石油醚，成都市科龙化工试剂厂；三氯甲烷，北京北化精细化学品有限责任公司；冰乙酸，天津市大茂化学试剂厂；无特殊标记试剂均为国产分析纯试剂.
1.2 主要仪器
VD-650-U型无菌工作台，苏州安泰空气技术有限公司；BCD-249CF型冰箱，合肥美菱有限公司；AB-S型电子天平，上海佑科仪器有限公司；DZ-260型真空包装机，上海佳河包装机械有限公司；HI99163N型便携式肉类pH计，意大利HANNA公司；CR-10型色差仪，日本柯尼卡美能达公司；HH-4型电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；TA.XT Express型质构仪，超技仪器有限公司等.
1.3 试验方法
1.3.1 样品处理 采用无菌操作方法，剔除筋膜及脂肪，根据试验安排，将每份胴体样品平均分为6份，其中一份作为0 d样品，其余5份样品真空包装(真空度0.08 MPa)后4 ℃冰箱贮藏，分别在贮藏1、3、9、15、21 d取样并测定相关指标.
1.3.2 测定指标及方法
1.3.2.1 pH值测定 使用HI99163N型便携式肉类pH计，用蒸馏水冲洗探头并用滤纸吸干其表面水分，然后随机选取肉样3个不同部位，将pH计刀头插入肉中进行测定，结果以3次测定的平均值表示.
1.3.2.2 肉色测定 打开包装袋，从肉样上垂直于肌纤维方向切取1.0 cm厚的切片，空气中暴露45 min，在切面上随机选取3个不同点，用CR-10型色差仪测定样品肉色，读取亮度(L*)、红色度(a*)和黄色度(b*)，结果以3次测定的平均值表示.
1.3.2.3 挥发性盐基氮(TVB-N)测定 参照GB/T 5009.44-2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》规定的标准方法，釆用半微量凯氏定氮法进行测定.每个样品重复测定3次，取平均值.
1.3.2.4 过氧化值(POV)测定 参考叶秀娟[13]的方法，先用石油醚采用索氏抽提法提取油脂，再按照GB/T5009.37-2003《食用植物油卫生标准的分析方法》，称取2 g油脂试样，置于250 mL锥形瓶中，加入30 mL三氯甲烷-冰乙酸混合液(体积比2∶3)，使试样完全溶解.加入1.00 mL饱和碘化钾溶液，盖上塞子使其反应，震荡0.5 min后在暗处放置3 min.加入100 mL蒸馏水，立即用0.002 mol/L的硫代硫酸钠标准溶液将其滴定至淡黄色，然后加入1 mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失即视为终点.每份样品按相同方法测定3次，并进行空白试验，按下式计算过氧化值(POV)并取平均值：
X=1 000(V-V0)c/2m式中，X为样品的POV(mmol/kg)；V为样品消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL)；V0为空白试验消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL)；c为硫代硫酸钠标准溶液的浓度(mol/L)；m为试样质量(g).
1.3.2.5 菌落总数测定 参照GB 4789.2-2010《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》进行测定.结果以对数表示，即lgCFU/g(CFU，colony forming unit).
1.3.2.6 质构特性分析(TPA) 参考张丽等[14]的方法并稍作修改.将样品装入蒸煮袋放入恒温水浴锅内，同时用穿刺温度计测量肉样中心温度，使其加热至中心温度达70 ℃并维持30 min后自然冷却至室温，沿肌纤维方向将样品修整为高度3.5 cm、横截面3.0 cm×2.0 cm试样3份，试验结果以3份样品测定的平均值表示.
测试条件：采用“二次压缩(TPA)”模式，探头型号：P/50；下行速度：4 mm/s；测试速度：6 mm/s；返回速度：6 mm/s；下行距离：75%样品厚度；两次压缩间隔时间：6 s；触发力：5 g.本研究中选取硬度、弹性、内聚性和咀嚼性4个参数作为分析指标.
1.3.3 主成分分析 主成分分析(Principal Com-
ponent Analysis，PCA)是在原始变量的基础上，利用降维的思想将多个变量通过线性变换重新组成一组新的互相无关的几个综合指标来表达原始变量的大部分信息，目前已广泛应用于食品品质评价领域[15-16].
本研究针对真空包装牛肉贮藏0、1、3、9、15、21 d时牛肉的pH值、L*值、a*值、b*值、TVB-N值、POV、菌落总数、硬度、弹性、内聚性、咀嚼性11项指标进行主成分分析.首先对原始数据使用“Z值”(指标减去平均值再除以标准差)法进行标准化处理，求出相关系数矩阵及其特征根和特征向量，公共因子的提取采用主成分分析法；再选择特征根大于1、累积贡献率达到80%的主成分因子，并计算各主成分值(载荷矩阵除以相应主成分特征根的算术平方根得到主成分表达式系数向量)；最后根据各指标载荷因子大小，选择与真空包装牛肉品质密切相关的指标.
1.4 数据处理
采用Microsoft Office Excel 2007及IBM SPSS Statistics 19.0对数据进行统计分析，结果采用
表示，并用Duncan法进行多重比较；主成分分析采用IBM SPSS Statistics 19.0软件进行分析处理.
2 结果与分析
2.1 pH值和肉色的变化
由表1可以看出，pH值呈先下降后上升的趋势，且第9天时达到最低值5.51，与贮藏15 d差异不显著(P>0.05).L*值和a*值在整个贮藏期间，均呈先上升后下降的趋势，而b*值持续上升.这与魏心如等[17]、李升升等[5]的研究结果相同，随储藏时间的延长，肌肉保水性下降，内部水分外渗堆积在肉块表面，增强了光的反射，导致L*值上升，肌红蛋白逐渐被氧化成高铁肌红蛋白而使肉呈褐色，贮藏后期a*值上升.
表1 真空包装牛肉4 ℃条件贮藏下pH值和肉色的变化
Tab.1 Changes in pH value and color of vacuum packaged beef during storage at 4 ℃
同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)
2.2 TVB-N值、POV和菌落总数的变化
GB 2707-2005《鲜(冻)畜肉卫生标准》规定牛肉的TVB-N含量在15 mg/100g以内为新鲜肉，由表2可知，牛肉在贮藏第21天时TVB-N值已达到14.31 mg/100g；同时，菌落总数达到5.8 lgCFU/g，已经接近国家标准GB18406.3-2001规定的6.0 lgCFU/g，说明贮藏前21 d牛肉品质良好.贮藏0～3 d内，真空包装牛肉POV增加缓慢，差异不显著(P>0.05)，贮藏9 d后，POV开始显著上升(P>0.05)，表明氧化速率加快.
2.3 质构特性的变化
由表3可知，随储藏时间延长，牛肉硬度呈先增大后减小的变化趋势，可能是因为贮藏初期，伴随“成熟”过程的进行，肌凝蛋白凝固、肌肉进入僵直阶段，硬度增大.而牛肉的弹性、内聚性和咀嚼性整体上呈下降趋势，这与孙天利等[18]的研究结果相同，贮藏后期，在内源酶作用下内部组织结构发生变化，肌肉纤维抗外界压力的能力下降，弹性和内聚性随之下降.
表2 真空包装牛肉4 ℃条件贮藏下TVB-N值、POV和 菌落总数的变化
Tab.2 Changes in TVB-N value,POV and total bacteria nitrogen of vacuum packaged beef during storage at 4 ℃
同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)
表3 真空包装牛肉4 ℃条件贮藏下质构特性的变化
Tab.3 Changes in textures index of vacuum packaged beef during storage at 4 ℃
同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05).
2.4 品质指标的主成分分析
2.4.1 品质指标间的相关性分析和主成分提取 对本研究中11项指标测定的均值进行主成分分析，11个变量的相关系数矩阵见表4.由表4可以看出，许多变量之间相关性比较强，说明变量之间的确存在信息上的重叠.同时，根据主成分因子的特征根大于1和累积贡献率超过80%的主成分提取标准，共提取到两个主成分因子，结果见表5.
由表5可知，两个主成分因子的累积方差贡献率为95.913%，说明此时原有变量的大部分信息已经得到解释，能够反映不同贮藏时间真空包装牛肉品质的整体信息，满足主成分分析“降维”的要求.
表4 真空包装牛肉品质指标的相关系数矩阵
Tab.4 Correlation matrix of quality indexes of vacuum packaged beef
*表示相关性显著(P<0.05)，**表示相关性极显著(P<0.01)
表5 真空包装牛肉品质主成分因子提取
Tab.5 Extraction of principal component factors of quality traits of vacuum packaged beef
2.4.2 真空包装牛肉的主成分值 两个主成分因子的表达式分别为：PC1=0.138pH-0.125L*+0.220a*-0.357b*-0.366TVB-N值-0.358POV-0.359菌落总数+0.208硬度+0.325弹性+0.340内聚性+0.365咀嚼性、PC2=-0.511pH+0.512L*+0.450a*+0.087b*+0.023TVB-N值-0.065POV+0.056菌落总数+0.431硬度-0.219弹性+0.155内聚性+0.002咀嚼性.以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重计算综合主成分值模型：PC=λ1/(λ1+λ2)PC1+λ2/(λ1+λ2)PC2=0.702PC1+0.298PC2.
表6 真空包装牛肉品质的综合评价
Tab.6 Comprehensive evaluation of quality traits of vacuum packaged beef
不同贮藏时间真空包装牛肉品质的前两个主成分值及牛肉样品的综合主成分值见表6.从表6可以得出以下结论：真空包装牛肉样品在贮藏0～21 d过程中，综合主成分值随贮藏时间延长而逐渐减小，且一般在-3.435～1.551.其中，真空包装牛肉在PC1上的主成分值随贮藏时间延长不断减小，贮藏0～9 d的真空包装牛肉的PC1主成分值范围在-0.190～2.967，而贮藏15、21 d牛肉样品的PC1主成分值均小于-0.190.可见PC1能够区分牛肉样品贮藏前9 d和贮藏后期的品质差异，可以作为贮藏0～9 d和贮藏9～21 d真空包装牛肉的区别因子.
另外，贮藏3、9、15 d的牛肉样品在PC2上均有较高的主成分值，且范围在0.962～2.375；而贮藏0、1、21 d的真空包装牛肉PC2主成分值均小于0，说明通过PC2可以区分贮藏3～15 d与其他贮藏时间段真空包装牛肉的品质差异，PC2可以作为贮藏3～15 d和其他贮藏时间段真空包装牛肉的区别因子.
2.4.3 主成分因子载荷矩阵 因子载荷能够表示原有各变量在降维后新构成的综合变量中的贡献率大小，因此，可以通过因子载荷矩阵来确定与主成分密切相关的主要原变量.真空包装牛肉品质的前两个主成分的因子载荷矩阵见表7.
由表7可知，PC1中影响最大的品质指标是b*值、TVB-N值、POV、菌落总数、弹性、内聚性、咀嚼性，因子载荷绝对值超过了0.8，所以PC1主要解释了这几个变量.PC2中代表色度的L*值和a*值、pH值以及硬度的因子载荷最高，所以PC2主要解释了这几个变量.结合表6可知，贮藏0～9 d与贮藏9～21 d真空包装牛肉的品质差异主要体现在b*值、TVB-N值、POV、菌落总数、弹性、内聚性和咀嚼性上，而贮藏3～15 d真空包装牛肉的颜色、pH值和硬度是与其他贮藏时间段牛肉品质的主要区别.
表7 真空包装牛肉品质主成分因子载荷矩阵
Tab.7 Component load matrix of principal component analysis for quality traits of vacuum packaged beef
2.4.4 模型的验证性试验 为进一步验证本研究所建立模型的可靠性，收集4 ℃条件贮藏不同天数的真空包装冷鲜牛肉15份，计算主成分值，结果见表8.
表8表明建立的模型与实际情况基本吻合，样品9、13贮藏天数评估值与实际值存在偏差，故模型评估准确率达86.67%，说明将主成分分析法应用于真空包装牛肉品质评定准确可靠，具有一定的应用价值.
表8 15份真空包装牛肉的综合评价结果
Tab.8 Comprehensive evaluation results of 15 vacuum packaged beef
贮藏天数评估依据：0～3 d(PC1为1.030～2.967、PC为1.065～1.551)；3～9 d(PC1为-0.190～1.030、PC2>0、PC为0.575～1.065)；9～15 d(PC1<-0.190、PC2>0、PC为-1.279～0.575)；15～21 d(PC1<-0.190、PC2<0、PC为-3.435～-1.279)
3 结论
1) 随贮藏时间延长，真空包装牛肉pH值呈先下降后上升的趋势，L*值、a*值和硬度均呈先上升后下降的趋势，TVB-N值和菌落总数显著上升(P>0.05)，咀嚼性下降显著(P>0.05)，POV在牛肉贮藏9 d后开始显著上升(P>0.05).
2) 真空包装牛肉贮藏0～21 d期间，由主成分分析得到的综合主成分值呈下降趋势，一般在-3.435～1.551，贮藏0～9 d和贮藏9～21 d牛肉品质差异与b*值、TVB-N值、POV、菌落总数、弹性、内聚性和咀嚼性密切相关；贮藏3～15 d与其他贮藏时间段的品质差异主要受牛肉颜色、pH值和硬度的影响；验证数据证明采用主成分值评估真空包装牛肉已贮藏时间准确率达到86.67%.
