基于因子分析法构建白切羊肉贮藏过程中的品质评价模型

摘要：以经过清真屠宰的宁夏滩羊肉为食材制备宁夏传统冷拼菜肴白切羊肉为研究对象，将新鲜滩羊后腿肉煮制得到成品，分割成小块后真空包装，在90 ℃条件下杀菌30 min，随后分别置于0～5、10～15、20～25 ℃的温度下贮藏，在贮藏0、10、20、30、40、50、60 d时对产品的理化指标和微生物指标进行测定。结果表明：随着贮藏时间的延长，系水力、剪切力、亮度值（L*）整体呈现下降趋势，且贮藏温度越高，指标的波动越大，说明低温贮藏有利于产品品质的维持。再利用因子分析法分析测定结果可知，前2 个因子的累积贡献率已大于85%，根据各指标与因子的相关性，将这2 个因子划分为物理因子和化学因子，最后由因子得分可知，不同贮藏温度和贮藏时间对产品的理化因子影响不同，总体来说贮藏温度越低、贮藏时间越短、越有利于产品的保藏，且0～5 ℃温度下贮藏的产品品质最佳。

关键词：滩羊；白切羊肉；因子分析；理化指标；微生物指标

宁夏滩羊属于短脂尾羊，是我国珍贵的乳肉兼用品种。其肉质细腻，腥膻味小，脂肪分布均匀，含脂率低，矿物质元素种类丰富，可谓羊肉中的精品 [1-2]。白切羊肉，是宁夏传统冷拼菜肴，深受穆斯林群众喜爱。肉制品熟制后其品质变化与贮藏条件之间的相互关系是肉类研究领域的重大研究课题。肉的品质是其物理特性与化学特性的综合体现，主要从色泽、pH值、嫩度、保水性、滋气味等方面进行评定 [3]。剪切力的大小反映了肉品嫩度的大小，同时嫩度反映着肉中多种蛋白质的结构特性 [4]。挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）是肉生鲜程度的重要指标，其产生主要是由于酶和细菌的作用，导致蛋白质分解产生氨及胺类等碱性含氮物质 [5]。硫代巴比妥酸反应物质（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值是反映肉品脂肪氧化程度的重要指标，由于不同种类肉制品中脂肪的种类和含量不同，因此各种肉制品具有独特的风味 [6-7]。于海等 [8]通过对中式香肠加工及贮藏中脂肪氧化对其品质特性的影响研究发现，贮藏过程中，脂肪中的磷脂和游离脂肪酸变化显著，且与氧化程度显著相关。

目前，关于禽肉、猪肉、鱼类的品质研究的报道很多，而对于滩羊肉品质研究的报道较少。本研究拟通过对不同贮藏温度与贮藏时间下白切羊肉的色泽、嫩度、保水性、滋气味等变化特性进行研究，旨在了解不同贮藏温度下进行贮藏的白切羊肉的色泽、嫩度、保水性和滋气味随时间的变化规律，为正确评价白切羊肉的食用品质提供可靠的参考数据。由于指标的多样性，往往很难清晰表现滩羊肉在贮藏过程中的品质变化，同时各指标之间往往密切相关，使得观测者得到的数据反映的信息有重叠。再加上评价指标之间的相关性会引起权重的倚偏，为了避免指标之间的共线性，便于进一步分析问题的本质。本实验采用因子分析法，利用降维的思想，将原来的多个指标合成为相互独立的少数几个能充分反映滩羊肉制品总体品质变化的指标，从而达到从口感、风味、营养价值等方面综合考察产品品质的目的 [9-14]。

1 材料与方法

滩羊后腿肉宁夏盐池县大夏牧场清真食品有限公司；食盐、白砂糖、生姜、大葱、香辛料购置于宁阳店。

PCA平板计数培养基上海铭睿生物科技有限公司；真空包装袋苏州顺昌包装制品有限公司；氧化镁、硼酸、甲基红、溴甲酚绿、三氯乙酸天津大茂化学试剂有限公司；盐酸（体积分数为37%）国药化学试剂有限公司；TBA溶液自制。

F2-Standard型便携式pH计、AL204型电子天平梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；CR-10型色差计北京精密科学仪器有限公司；TA.XT Express型质构仪英国Stable Micro System公司；UDK159型自动凯式定氮仪意大利Velp公司；CD-138A型冰箱、BSW-1000V型超净工作台苏州市百神科技网络系统有限公司；HWS-28型恒温水浴锅北京方源实验设备厂；YX-18LD手提式压力蒸汽灭菌锅北京市永光明医疗仪器有限公司；TD5Z型台式离心机上海安亭科学仪器厂；SPX-250B-Z型生化培养箱广东省医疗器械厂；HQ-QL-861型旋涡混合器金坛市华龙实验仪器厂；TU-1810S型紫外-可见分光光度计上海精科仪器有限公司；DZ-400/2L真空包装机上海兆发机械有限公司。

工艺流程：原料肉清洗→分割→腌制→预煮→蒸煮→冷却→真空包装→柔性杀菌→成品→贮藏

操作要点：1）分割：将羊肉去骨，剔除肌膜与筋腱（便于后期剪切力的测试）后，切成2 cm×2 cm×2 cm左右的肉块（便于入味）。2）腌制：采用湿腌法进行腌制。加入食盐、葱姜、花椒，腌制温度控制在20 ℃，腌制时间6 h，每隔10 min搅拌1 次。3）预煮：在沸水中预煮10 min以除去腥味，不断除去表面漂浮的泡沫。4）蒸煮：预煮结束后再以文火煮制1 h，煮制时添加料包。5）冷却与真空包装：这2 个步骤需在无菌环境下完成（超净工作台），以减少二次污染。6）柔性杀菌：采用温度90 ℃、时间30 min的杀菌条件。7）贮藏：将肉样分别置于0～5、10～15、20～25 ℃的温度下进行贮藏。

将肉样取出后，称取肉样5 g左右置于离心管，1500 r/min离心30 min，取出后用滤纸吸去肉样表面渗出的水分后称质量 [9,15]，按式（1）计算系水力。

利用色差计对每个样本的L*进行测定。在使用色差计之前，先对其进行校正，校正时选用配套的白板进行白板校正。根据肉的形状选点测量，使测量点在肉样上均匀分布，所选点的位置并不影响测量值 [9,10,16]。本实验选取3个点，每个点连续测量3 次，取测量结果的平均值作为该肉样的测定值。L*=100为白，L*=0为暗；L*越大，色泽越白。

将不同贮藏时间与温度下的滩羊肉制品切成2 cm×2 cm×2 cm的样品（剔除筋腱与结缔组织），切面要平整。型号为NXL-500的物性测定仪所使用的探头为HDP/WBV，剪切速率为2 mm/s，位移为25 mm。然后用物性测定仪垂直纤维方向测定每个肉样的剪切力，单位为g，每组重复3 次。

按照GB/T 9695.5—2008《肉与肉制品 pH测定》 [17]中规定方法测定。

按照GB/T 5009.44—2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》中的半微量定氮法测定。利用弱碱性试剂氧化镁，使试样中碱性含氮物质游离而被蒸馏出来，用硼酸吸收，再用标准酸滴定，按式（2）计算含氮量。

式中：X为样品中挥发性盐基氮的含量/（mg/100 g）；V 1为滴定试样时所需盐酸标准溶液体积/mL；V 2为滴定空白时所需盐酸标准溶液体积/mL；c为盐酸标准溶液浓度/（mol/L）；m为试样质量/g；V'为试样分解液蒸馏用体积/mL；V为样液总体积/mL；14为与1.00 mL盐酸标准滴定溶液（c HCl=1.000 mol/L）相当的氮的质量/mg。

采用白艳红 [18]的测定方法，样品在组织捣碎机中均质，取捣碎的肉样10 g，加入50 mL体积分数为7.5%的三氯乙酸（含体积分数为0.1%乙二胺四乙酸），振摇30 min，双层滤纸过滤2次，取5 mL上清液加入5 mL 0.02 mol/L的TBA溶液，90℃水浴中保温40 min，取出冷却1 h，1600 r/min离心5 min，上清液中加入5 mL氯仿振摇，静置分层后取上清液，分别在532 nm和600 nm波长处测吸光度，分别记作A 532 nm、A 600 nm，按式（3）计算TBARs值。

按照GB 47892—2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》 [19]中规定方法测定不同贮藏温度和贮藏时间下白切羊肉的菌落总数。

所有实验数据用Origin8.0进行绘图，SPSS 21.0软件进行方差分析（Ducan's法进行多重比较）和因子分析。上述实验进行3次重复，结果采用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

图 1 不同温度条件下白切羊肉系水力的变化
Fig. 1 Change in WHC of boiled mutton under different storage temperatures

由图1可知，随着贮藏时间的延长，白切羊肉的系水力整体呈现下降趋势；且随着贮藏温度的升高，系水力下降趋势差异显著（P＜0.05）。究其原因，一方面是因为温度升高，酶活力增强，肌原纤维蛋白溶解量增大，导致肌肉空间组织结构变大，结合水渗出 [9,15]；另一方面，产品在贮藏越接近保质期时，由于细菌大量繁殖，导致肌肉组织进一步松懈，出现大量小孔，大量水分丢失 [12,14,20]，从而导致肉制品系水力的下降。同时还可以看出，在0～5 ℃的贮藏条件下，样品的系水力在40 d时开始出现明显下降（P＜0.05），而在10～15 ℃的贮藏温度下，系水力下降时间提前到了第20天，这说明低温利于产品系水力的维持。

表 1 不同贮藏温度条件下白切羊肉*的变化
Table 1 Change in * value of boiled mutton under different storage temperaturea

注：同列字母不同，表示差异性显著（P＜0.05）。

贮藏时间/d0～5 ℃10～15 ℃20～25 ℃1047.26±0.14 bc47.37±0.71 d47.56±0.15 c2047.44±0.65 bc47.52±0.76 d47.87±0.19 c3047.51±0.56 b48.46±0.39 c48.67±0.36 b4048.76±0.41 a49.45±0.12 b49.47±0.39 a5047.52±0.87 b50.05±0.14 a48.61±0.54 b6046.72±0.68 d49.46±0.24 b47.11±0.52 cd

由表1可知，白切羊肉的L*随着贮藏时间的延长总体呈现出先增大后减小的趋势，且10～15、20～25 ℃条件下贮藏产品L*的波动幅度要大于贮藏在0～5 ℃温度下时L*的波动。这说明温度越低，L*的波动幅度越小。究其原因，是因为较低温度下贮藏时，酶活力较弱，细菌繁殖速率也较慢，则产品L*的波动幅度小。在贮藏早期，肌细胞内部的水分渗出，造成L*的增大，但随着贮藏时间的延长，渗水量持续增大，细菌活动频繁，最终导致L*的下降 [9-10,21]。

图 2 不同贮藏温度条件下白切羊肉剪切力的变化
Fig. 2 Change in shearing force of boiled mutton under different storage temperatures

剪切力反映肌肉嫩度，其值越小，表明肌肉嫩度越大。由图2可知，白切羊肉的剪切力整体呈现下降态势，且随着贮藏温度的升高，剪切力的下降趋势愈发明显；同时，在0～5 ℃和10～15 ℃条件下，产品随着贮藏时间的延长，剪切力先缓慢下降后急剧下降。造成这一结果的原因，一方面是贮藏过程中肌原纤维蛋白降解和结缔组织弱化，且随着贮藏时间的延长，微生物活动加剧，使得肌动球蛋白脱水收缩，形成松散的弹性聚合物，从而造成剪切力急剧下降；另一方面，贮藏温度的升高，使得酶活力增强，加剧了微生物的生长繁殖，从而促进了蛋白质的分解，使得剪切力的下降幅度增大。

图 3 不同贮藏温度条件下白切羊肉pH值的变化
Fig. 3 Change in pH of boiled mutton under different storage temperatures

由图3可知，在贮藏温度为0～5 ℃时，随着贮藏时间的延长，白切羊肉的pH值先缓慢下降后缓慢上升；在贮藏温度为10～15 ℃和20～25 ℃时，随着贮藏时间的延长，产品pH值的变化也呈先下降后上升趋势，但变化幅度明显增大，且贮藏温度越高，波动越明显。分析其变化原因，有以下两点：首先，低温贮藏环境下，微生物生长繁殖受到抑制，其分解糖类等有机物的能力较弱，产酸能力也较弱，因此pH值的下降也较缓慢。当贮藏温度升高时，微生物的生长繁殖加快，其分解代谢旺盛，产酸能力增强，则pH值的变化幅度增大；其次，在贮藏初期，微生物的分解代谢使得产品中的营养物质被大量消耗，同时产物中有大量混合酸，使得pH值下降。在贮藏后期，伴随着营养物质的消耗，微生物产酸能力下降，同时由于蛋白质的分解产物中存在着大量的氨及胺类等碱性含氮物质，从而使得pH值呈上升态势 [12,14]。

肉类食品脂质氧化程度常用硫代巴比妥酸法进行测定，TBARs值反映的是动物性油脂中不饱和脂肪酸氧化分解产生的衍生物和硫代巴比妥酸反应的结果。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]。

图 4 不同贮藏温度条件下白切羊肉TBARs值的变化
Fig. 4 Change in TBARs of boiled mutton under different storage temperatures

由图4可知，当产品在低温下贮藏时，其TBARs值的变化不显著，但当温度升高时，产品TBARs值的波动幅度增大，这说明低温贮藏可以减缓脂肪氧化的进行；同时可以看出，贮藏在10～15 ℃、20～25 ℃条件下时，产品的TBARs值随贮藏时间的延长呈先上升后下降，最终趋于稳定状态的变化趋势。究其原因，真空包装后的产品中仍残留少量的空气，当贮藏温度较高时脂肪氧化速率加快，导致TBARs值迅速上升，然而生成的次级产物丙二醛与肉类成分中的氨基相互作用生成了1-氨基-3-氨基丙烯 [8,22]，从而导致了TBARs值的下降，在贮藏后期，变化之所以趋于稳定，可能是因为产品包装内的氧气被消耗完毕，不再产生氧化分解衍生物的缘故。

图 5 不同贮藏温度条件下白切羊肉的TVB-N值变化
Fig. 5 Change of TVB-N of Boiled Mutton under different storage temperature

由图5可知，0～5 ℃环境下贮藏的产品其TVB-N值随着贮藏时间的延长而缓慢上升，而10～15 ℃和20～25 ℃环境下贮藏的产品其TVB-N值随着贮藏时间的延长而呈现先上升后下降的趋势。分析其原因，一方面随着贮藏温度的上升，产品的TVB-N值快速上升的主要原因是由于高温使得酶活力提高，并且加速了微生物的生长繁殖，使得其分解代谢能力增强；另一方面，在贮藏初期，产品中蛋白质在微生物的作用下逐渐分解成小分子的含氮物质，而在贮藏后期，蛋白质被消耗完毕，生成的碱性物质与酸性物质中和，同时由于微生物之间本身也存在着拮抗作用，使得能分解蛋白质的微生物从种类和数量上就减少了，从而导致TVB-N值的下降 [22]。进一步分析图5可以看出，在10～15 ℃的贮藏温度下，贮藏40 d时白切羊肉已基本腐败，而在贮藏温度为20～25℃时，白切羊肉在贮藏30 d时就已经明显腐败，这进一步说明了低温有利于贮藏时间的延长。

图 6 不同贮藏温度条件下白切羊肉菌落总数的变化
Fig. 6 Change in total number of colonies in boiled mutton under different temperatures

由图6可知，随着贮藏时间的延长，各温度下贮存的产品的菌落总数总体呈上升趋势，贮藏温度越高，产品的菌落总数上升越快，很快就发生变质。贮藏温度为10～15 ℃时，产品在第40天时就超过了变质临界菌落总数10 6CFU/g，当贮藏温度为20～25℃时，产品在第30天时就超过变质临界菌落总数。这与2.1.6节所得到的结果是一致的。显然，贮藏温度越低，细菌繁殖速率越慢，货架期也就越长 [18,23-27]。

表 2 因子分析提取七变量共同度
Table 2 Communality of seven variables extracted in factor analysis

项目初始提取系水力1.0000.965 L*1.0000.947剪切力1.0000.864 pH1.0000.913 TBARs1.0000.974 TVB-N1.0000.861菌落总数1.0000.928

由表2可知，所有的变量共同度都大于80%，说明信息损失较少，因子提取的结果较好，提取出的这几个公因子对各变量的解释是较强的 [28]。

表 3 因子总方差解析结果
Table 3 Analysis of variance of factors

成分初始特征值提取平方和载入旋转平方和载入合计方差贡献率/%贡献率/%合计方差贡献率/%累积方差贡献率/%合计方差贡献率/%累积方差累积方差贡献率/% 15.17171.74071.7405.17171.74071.7403.56048.75448.754 21.36417.38489.1241.36417.38489.1242.97540.37489.128 30.2806.23395.357 40.1063.51398.870 50.0530.75399.623 60.0190.27799.900 70.0070.100100.000

由表3可知，第一因子的方差贡献率占所有方差贡献率的71.74%，前2 个因子的方差贡献率达到了89.12%（＞85%），故选择前2 个因子就足够描述白切羊肉的总体品质 [29]。

由图7可知，前2 个因子的散点位于陡坡上，且特征根大于1；而后面几个散点形成平台，特征根均小于1，故只考虑前2 个因子即可。

图 8 7 个指标的第一、二主成分得分投影图
Fig. 8 Score plot of the first and second principal components for seve n quality indictors

由图8可知，系水力、剪切力、亮度值等指标与第一公因子有较强的相关性，而TVB-N值、pH值、TBARs值等指标与第二公因子有较强的相关性，故这2 个公因子可以被分别命名为物理因子和化学因子。

为了评价白切羊肉的总体品质，采用回归方法求得因子得分函数，由SPSS输出的函数系数矩阵如表4所示，可得因子得分函数为：

表 4 各指标的得分系数矩阵
Table 4 Component score coefficient matrix

成分系水力L*剪切力pHTBARsTVB-N菌落总数10.2860.3160.328－0.128－0.156－0.0480.216 2－0.05－0.147－0.1150.2000.3890.3170.014

2 个公因子分别从不同方面反映了白切羊肉的总体品质，但单独使用某个公因子并不能对产品品质做出综合评价，故按各因子对应的方差贡献率为权重，如下计算综合统计量：

式中：λ 1为第一公因子的方差贡献率；λ 2为第二公因子的方差贡献率。

表5所示的排序表示各个产品与刚熟制的白切羊肉的品质差异情况，差异越大，得分越高，排序越靠前，则总体质量就越差，贮藏在10～15 ℃条件下30 d以内的白切羊肉的物理指标要好于其他贮藏条件下的；而贮藏在0～5 ℃整个贮藏期内白切羊肉的化学指标要好于其他贮藏条件下的；综合因子得分表明：贮藏温度越低，贮藏时间越短，对于产品最初品质的维持越有利。

表 5 不同贮藏温度和贮藏时间下产品的因子得分
Table 5 Factor scores of the product under different storage temperature and times

贮藏温度/℃贮藏时间/dF 1F 2F排序0～5 10－1.155 04－1.054 28－1.1418 20－1.014 47－1.047 23－1.0217 30－0.730 83－1.144 35－0.8113 40－0.573 65－1.006 29－0.6612 50－0.399 75－1.027 28－0.5210 60－0.034 28－1.17923－0.268 10～15 10－1.092 36－0.274 28－0.9316 20－1.187 310.597 23－0.8414 30－0.866 540.745 26－0.5511 40－0.053 210.697 230.097 500.328 790.173 260.305 601.005 41－0.017 290.813 20～25 10－1.329 780.834 26－0.9115 20－1.064 582.097 81－0.459 30－0.099 871.342 180.186 400.657 610.638 940.654 501.045 280.697 540.981 6 01.094 320.432 810.872

3 结论

本实验研究了白切羊肉在不同贮藏温度和贮藏时间下的品质变化，并通过因子分析法综合评价，最终确定了最适宜的贮藏条件。

从对白切羊肉贮藏实验的结果分析可以看出：随着贮藏时间的延长，系水力、剪切力、L*整体呈现下降趋势，而pH值、TBARs值、TVB-N值、菌落总数整体呈现上升趋势；贮藏在0～5 ℃条件下的产品，其所有指标的变化均较缓慢，波动也相对较稳定；10～15、20～25 ℃条件下贮藏的产品的所有指标的波动幅度较大，且温度越高，指标的波动就越明显，这说明低温能保持产品品质的稳定。

通过因子分析法来综合评价分析各个指标的变化，分析结果表明：白切羊肉的前2 个因子的累积贡献率大于85%，且特征根均大于1，即由前2 个因子的变化足以说明产品品质的变化，将这2 个因子归纳为物理因子和化学因子，最后得出产品的因子得分，从因子得分的排序中可以看出贮藏在10～15 ℃、30 d以内的白切羊肉的物理指标要好于其他贮藏条件下的；而贮藏在0～5 ℃整个贮藏期内的产品的化学指标要好于其他贮藏条件下的；综合表明，贮藏温度越低，贮期越短，产品质量越好。

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Development of A Model to Evaluate the Quality Changes of Boiled Mutton during Storage Based on Factor Analysis

CHEN Hui, WU Liangliang, LUO Ruiming*
(College of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

Abstract：In this research, we made boiled mutton, a traditional cold dish in Ningxia, from hala-slaughtered Ningxia Tan sheep meat. The mutton was cut into small pieces, vacuum-packaged and sterilized at 90 ℃ for 30 min before storage in the temperature ranges of 0–5, 10–15 or 20–25 ℃. Various physicochemical and microbial parameters were measured after 0, 10, 20, 30, 40, 50 and 60 days of storage. Our results showed that with the extension of storage time, water holding capacity (WHC), shearing force and brightness value all exhibited a downward trend, and their fluctuations were correlated positively with storage temperature, implying that low temperature is benefi cial for the quality maintenance of boiled mutton. Factor analysis indicated that the fi rst two factors gave a cumulative contribution rate greater than 85%, and these two factors were classifi ed as physical and chemical factors based on their correlations with the physicochemical and microbial properties investigated. The factor scores demonstrated that the effects of different storage temperatures and storage times on the physicochemical properties of boiled mutton were different. But generally, the quality of boiled mutton was maintained better at a lower storage temperature and after a shorter storage time. The optimal storage temperature was in the range of 0–5 ℃.

Key words：Tan sheep; boiled mutton; factor analysis; physicochemical parameters; microbial parameters

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2015BAD29B00）

作者简介：陈辉（1995—），女，本科，研究方向为畜产品加工。E-mail：chgraduate@163.com

*通信作者：罗瑞明（1964—），男，教授，博士，研究方向为畜产品加工。E-mail：ruimingluo.nx@163.com

陈辉, 吴亮亮, 罗瑞明. 基于因子分析法构建白切羊肉贮藏过程中的品质评价模型[J]. 肉类研究, 2017, 31(2): 38-44. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201702008. http://www.rlyj.pub

CHEN Hui, WU Liangliang, LUO Ruiming. Development of a model to evaluate the quality changes of boiled mutton during storage based on factor analysis[J]. Meat Research, 2017, 31(2): 38-44. (in Chinese with English abstract)

基于因子分析法构建白切羊肉贮藏过程中的品质评价模型

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论