牛是一种全球性养殖动物，可为近60亿人类提供必要的营养和供给[1]。牛主要被分为乳用牛、肉用牛和役用牛，其中肉用牛因其大理石花纹丰富、口感鲜嫩、风味俱佳的特点而深受消费者喜爱；此外，牛肉价格稳定在较高水平，因此肉牛产业前景较好。然而，随着牛肉消费量的持续增长，我国肉牛产业面临牛源不足及产量增速缓慢等诸多挑战[2]。根据国家统计局网站数据，2020—2022年我国牛肉产量分别为672.45、679.51、718.26万 t，表明我国牛肉消耗量逐年增加，牛肉供需矛盾亟需解决。
基于此，增加母牛存栏量、巩固产业基础、充分开发利用我国现有牛种资源是解决供需矛盾的根本途径，其中利用乳牛资源发展肉牛产业有很大发展空间[3]。充分利用乳牛资源尤其是奶公牛资源可以缓解牛肉供应不足的局面；此外，配合专业化饲养、屠宰和肉品加工等流程，还可以满足随着经济基础增加而导致的消费者对高品质牛肉的需求。据报道，乳牛肉在国内总牛肉产量中占比不足10%，与美国、欧洲、日本及俄罗斯等国家和地区高达30%的比例相差较大[4]。
目前，关于荷斯坦乳牛肉用品质的研究也逐渐被国内外学者所重视。张莺莺等[5]研究荷斯坦牛与安格斯牛的肉用品质，结果表明，荷斯坦牛肉营养品质和食用品质可与安格斯牛肉相媲美；此外，测定安格斯牛和荷斯坦牛热鲜、冷鲜和冷冻牛肉品质，为优质生鲜肉加工提供理论参考[6]。陈宁等[7]研究荷斯坦乳牛与德系西门塔尔牛杂交后肉品质，为肉牛的产业化发展和优质牛肉的生产提供依据。徐晨晨等[8]分析中国荷斯坦奶公犊不同部位肌肉品质间差异，其结果为各部位肉选择合适的烹调方式及合理定价提供一定参考，进一步提高了奶公犊肉的市场价值。刘萍等[9]分析荷斯坦公牛和德系西门塔尔牛杂交后肉质性状，发现杂交后牛肉的蛋白质含量显著提高。Yamada等[10]比较荷斯坦乳牛与日本和牛西冷部位肉的代谢组成分，发现荷斯坦牛西冷部位肉营养成分较高。Rezagholivand等[11]提出荷斯坦杂交牛是提高牛肉产量和盈利能力的有效策略。
市场对具有健康营养属性和优良感官特性肉制品的需求稳步增长，这些因素显著影响消费者购买欲。但是目前研究对乳牛肉用所体现的营养品质及优势特点认识模糊，尤其是对其风味成分的检测与分析较为缺乏。因此系统开展乳牛肉用营养、加工和食用等方面的研究具有重要意义。本研究采集荷斯坦去势公牛肉，对其肉品质量进行量化分析，挖掘其品质特性，以期为牛肉消费选择及利用乳牛资源发展肉牛产业提供一定指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
荷斯坦去势公牛、安格斯牛和西门塔尔牛（18～24 月龄，谷饲喂养450～600 d），其中荷斯坦公牛出生后约1 个月去势。荷斯坦去势公牛背脊（HBB，n＝6）和黄瓜条（HBR，n＝6）部位肉购于内蒙古亿顿生态农业科技有限公司（华牛牧场）；市售安格斯牛背脊（ABB，n＝6）和黄瓜条（ABR，n＝6）及西门塔尔牛背脊（XBB，n＝6）和黄瓜条（XBR，n＝6）购于北京市西城区牛街清真牛羊肉市场。样品取自宰后经72 h风冷冷却的牛胴体，分割后真空包装，冷冻贮藏（-18 ℃）备用，在运输和采购过程中均保持低温状态。
盐酸、氢氧化钠、乙醇、石油醚、乙醚、甲基红、亚甲基蓝、硫酸、硼酸（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；饱和氯化银溶液、正极清洗液、负极清洗液 日本Insent公司。
1.2 仪器与设备
FSP-625电子干燥箱 日本东洋产业株式会社；CR-400色差计 日本柯尼卡美能达有限公司；AL-104精密电子天平 广州森美特轻工机械制造有限公司；GL-21M冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；微孔滤膜（0.45 μm） 美国Pall公司；L-8900高速全自动氨基酸分析仪 日本Hitachi株式会社；TSQ8000气相色谱-质谱检测仪 美国赛默飞科技有限公司；PRIMO STAR光学显微镜 德国Zeiss公司；ProgRes CF SCAN显微镜彩色制冷CCD相机 德国Jenoptik公司。
1.3 方法
1.3.1 牛肉营养品质分析
蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》方法；氨基酸含量测定参照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》方法；胆固醇含量测定参照GB 5009.128—2016《食品中胆固醇的测定》方法；脂肪酸含量测定参照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》方法；水分含量测定参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》，用直接干燥法；脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》方法；矿物质含量测定参照GB 5009.268—2016《食品中多元素的测定 第一法》方法；VB2含量测定参照GB/T 5009.85—2016《食品中维生素B2的测定》方法；VB6含量测定参照GB/T 5009.154—2016《食品中维生素B6的测定》方法。
1.3.2 牛肉解冻损失率测定
样品在冷冻状态下带包装称质量（g），然后置于4 ℃冷库中，待完全解冻后，称取解冻后肉质量（g）。按照式（1）计算解冻损失率[12]。
1.3.3 牛肉蒸煮损失率测定
样品完全解冻后，称质量（g），在72 ℃水浴锅中带包装蒸煮，待中心温度到70 ℃后保持1 h，取出快速冷却至室温后称质量（g）。按照式（2）计算蒸煮损失率[13]。
1.3.4 牛肉肌间脂肪分布测定
参考NY/T 676—2010《牛肉的等级规格》中的肌间脂肪分布测定方法，待样品完全解冻后，横切面用肉眼观察比对标准中评级图谱进行分级。
1.3.5 牛肉肌纤维特性测定
1.3.5.1 牛肉肌纤维直径测定
顺肌纤维方向切取0.2 cm×0.2 cm×0.5 cm牛肉样品，放入质量分数20%的硝酸溶液中浸泡24 h后取出，每块样品各取1 mm×1 mm×1 mm小块，置于载玻片上，用解剖针将肌纤维尽量分离，使其分布均匀，加盖玻片后用带标尺的光学显微镜在400 倍（物镜40 倍、目镜10 倍）下观察，读取肌纤维直径50 个，结果取平均值，肌纤维直径按照式（3）计算。
1.3.5.2 牛肉肌纤维微观结构观察
将牛肉样品切成2 mm×2 mm×5 mm后，用体积分数2.5%戊二醛溶液（pH 7.2）固定，固定后样品用0.1 mol/L磷酸盐缓冲液（pH 7.2）洗涤3 次（每次10 min），然后分别用体积分数50%、70%、90%乙醇溶液脱水1 次，每个梯度浸泡10 min，然后再用无水乙醇脱水2 次，每次10 min，最后用体积比1∶1的乙醇-叔丁醇与纯叔丁醇各置换1 次，每次15 min。然后放入冷冻干燥仪对样品进行干燥4 h，干燥后的样品用离子溅射镀膜仪在样品上镀上一层金属膜，使用扫描电子显微镜观察并拍摄样品的微观结构[14]。
1.3.6 牛肉肌原纤维蛋白特性测定
1.3.6.1 牛肉肌原纤维蛋白提取
参考Han Minyi等[15]方法，并稍作修改。将样品去除明显的脂肪和结缔组织后绞碎放置入匀浆机，加入4 倍体积预冷的提取液（10 mmol/L磷酸盐缓冲液，含0.1 mol/L NaCl、1 mmol/L MgCl2和1 mmol/L乙二胺四乙酸，pH 7.0），匀浆60 s后在3 500 r/min下冷冻离心15 min，去除上清液，用4 倍体积提取液重复提取沉淀物2 次；然后再用4 倍体积的0.1 mol/L NaCl溶液重复上述操作2 次。最后用4 层纱布（400 目）过滤，滤液用0.1 mol/L HCl溶液调节pH值至6.0后再次以相同参数离心，得到的肌原纤维蛋白在4 ℃条件下贮藏，并在48 h内使用。所有步骤均在4 ℃条件下进行。上述得到的肌原纤维蛋白含量通过双缩脲法测定，使用牛血清蛋白制作标准曲线。
1.3.6.2 肌原纤维蛋白乳化特性测定
将肌原纤维蛋白溶解在磷酸盐缓冲溶液（0.6 mol/L NaCl、0.1 mol/L K2HPO4/K2PO4，pH 6.5）中，配制成1 mg/mL溶液，将8.0 mL肌原纤维蛋白溶液和2.0 mL大豆油放入离心管中匀浆1 min，迅速从离心管底部取50 μL匀浆液，加入到5 mL 0.1 g/100 mL十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）溶液中，混匀后在500 nm波长处测定吸光度（A0），静置10 min后在同一位置取匀浆液50 μL，加入到4.95 mL 0.1 g/100 mL SDS溶液中，涡旋振荡混匀后测定吸光度（A10）。以0.1 g/100 mL SDS溶液作空白对照。乳化活性指数（emulsifying activity index，EAI）和乳化稳定性指数（emulsifying stability index，ESI）按照式（4）～（5）计算。
式中：ρ为乳化前肌原纤维蛋白质量浓度/（g/mL）；φ为油相体积分数/%。
1.3.6.3 肌原纤维蛋白凝胶特性测定
肌原纤维蛋白热诱导凝胶的制备：在肌原纤维蛋白中添加含0.6 mol/L NaCl的15 mmol/L哌嗪-1,4-二乙磺酸缓冲液（pH 6.0），调节质量浓度至40 mg/mL，匀浆后置于直径30 mm、高50 mm的玻璃瓶中，在80 ℃水浴30 min，在冷水中冷却至常温后放置于4 ℃过夜，在室温下放置30 min后进行凝胶特性测定。
凝胶质构测定：用物性测定仪测定凝胶硬度、弹性、黏聚性与咀嚼性。测定参数为测试前速率1.0 mm/s、测试速率0.5 mm/s、测试后速率1.0 mm/s、压缩比50%、触发力5 g、探头型号选择P/0.5R。结果取5 次平行实验均值。
凝胶保水性测定：准确称量蛋白凝胶质量，在4 ℃、1 000×g离心10 min，去除离心管中液体。记录离心前、后离心管质量及空管质量。凝胶保水性按照式（6）计算。
式中：m0为空管质量/g；m1为离心后质量/g；m2为离心前质量/g。
1.3.7 牛肉嫩度测定
参照NY/T 1180—2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》，将样品置于蒸煮袋内，在80 ℃水浴锅中蒸煮，当中心温度达到70 ℃时取出肉样，冷却至室温，用直径为10 mm的圆形取样器顺肌纤维方向钻取肉柱，用物性分析仪测定肉柱剪切力，每个样品进行5 次平行实验，结果取平均值。
1.3.8 牛肉质构测定
将4 ℃贮藏的样品放置在室温（20～22 ℃）下平衡1 h，每组样品做10 个平行。测试参数如下：测试前速率1.5 mm/s、测试速率1.5 mm/s、测试后速率10 mm/s、压缩比50%、触发力15 g、探头型号P/2。
1.3.9 挥发性化合物测定
参考Wang Wei等[16]的方法。50/30 μm DVB/CAR/PDMS纤维萃取针在气相色谱仪进样口250 ℃下预处理60 min进行活化。将5 g牛肉样品加入20 mL顶空样品瓶中，并加入1 μL 2-甲基-3-庚酮（质量浓度0.816 μg/μL）作为内标。50 ℃平衡10 min后萃取30 min，然后在250 ℃下解吸6 min，采用不分流模式进行检测。采用TG-Wax MS极性色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）分离挥发性化合物。以高纯氦气（＞99.99%）为载气，柱流量1.0 mL/min。色谱箱温度在40 ℃下保持3 min，然后以5 ℃/min的速率从40 ℃升至200 ℃，并保持2 min；再以10 ℃/min的速率从200 ℃升至230 ℃，并保持3 min。
质谱采用全扫描模式，扫描范围m/z 40～600、扫描时间2 s、电压1.2 kV，电子电离源，离子源温度280 ℃、电子电离电压70 eV。质谱结果与NIST和Wiley数据库进行比对，计算各化合物的保留指数（retention index，RI）进行定性分析。利用内标，采用归一化法进行定量。
1.4 数据处理
所有实验重复测定3 次，结果以平均值±标准差表示，采用SPSS 25软件（IBM公司，Chicago，IL，USA）进行数据统计分析，差异显著性（P＜0.05）分析使用Statistix 8程序。利用Origin 2018软件（OriginLab软件公司，Hampton，MA，USA）作图。
2 结果与分析
2.1 牛肉营养品质特性分析
蛋白质是动植物重要组成成分，因其重要的功能特性而日渐引起消费者广泛关注[17]。蛋白质在热加工中会发生降解，部分蛋白质会分解成氨基酸，氨基酸作为风味物质的前体物质，对牛肉风味呈现具有重要作用[18-19]。由图1可知，荷斯坦去势公牛、安格斯牛和西门塔尔牛肉不同部位蛋白质含量差异均不显著（P＞0.05），含量均高于19%，能较好满足人类对高蛋白肉类的要求。此外，3 种牛肉不同部位水分、荷斯坦去势公牛和西门塔尔牛不同部位胆固醇含量差异也均不显著（P＞0.05）。动物脂肪是人体脂肪酸和能量的主要来源，同时肉制品的脂肪含量也影响其适口性[20-21]。HBB脂肪质量分数显著高于其他样品（P＜0.05），其脂肪质量分数高达8.90%，这可能是由于品种[12]和饲喂方案[22]导致的牛肉质量差异。一般来说，肉中脂肪含量与其多汁性、嫩度和风味呈正相关。Kazala等[23]研究表明，当牛肉中脂肪含量不低于3%时，牛肉具有较好适口性，这与本研究结果一致，即荷斯坦去势公牛肉具有较好适口性。张莺莺等[5]分析荷斯坦牛的肉用品质，发现荷斯坦牛冷鲜肉蛋白质和脂肪质量分数分别为20.87%、7.30%，均小于本研究结果，这可能是由于饲养条件不同。
图1 牛肉营养成分含量
Fig.1 Nutrient contents of beef
小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。
氨基酸是蛋白质的基本组成单元[24]，其含量和组成决定了蛋白质的营养价值[25]，Oh等[26]研究指出，氨基酸含量影响牛肉质量等级。根据联合国粮农组织/世界卫生组织标准[27]，当必需氨基酸/总氨基酸（essential amino acid/total amino acid，EAA/TAA）和EAA/非必需氨基酸（non-essential amino acid，NEAA）比值分别达到0.4和0.6时，蛋白质达到理想模式且氨基酸组成质量良好。由表1可知，3 个品种牛肉的EAA/TAA和EAA/NEAA比值均高于标准，尤其是荷斯坦去势公牛肉的2 项比值均较高。在氨基酸特性方面，HBR的苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和色氨酸含量显著高于其他样品（P＜0.05），它们均属于EAA。苏氨酸具有恢复人体疲劳、促进生长发育、促进体内磷脂合成和抗氧化作用；甘氨酸是优质的风味氨基酸；缬氨酸对人体血糖调节有重要作用；组氨酸则对幼儿生长发育有益；色氨酸是评定肉品质量的重要指标，与人体褪黑素的合成相关，可影响睡眠质量。荷斯坦去势公牛肉中色氨酸平均含量达（1.16±0.15）%，是其他样品的5～8 倍。张莺莺等[6]测得荷斯坦热鲜肉和冷鲜肉氨基酸数量为18 种，与本研究结果一致，其总含量为20.53%，与本研究结果20.29%无明显差异。
表1 牛肉氨基酸含量（n＝6）
Table 1 Amino acid contents in beef (n = 6) %
注：同行小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。
氨基酸HBBHBRABBABRXBBXBR EAA赖氨酸1.53±0.26b1.51±0.18b2.11±0.06a1.98±0.16ab1.93±0.14ab1.88±0.23ab色氨酸1.11±0.12a1.21±0.17a0.23±0.03b0.23±0.02b0.20±0.03b0.19±0.03b苯丙氨酸0.60±0.21ab0.52±0.21b0.94±0.01a0.89±0.10a0.88±0.07ab0.85±0.04ab甲硫氨酸0.24±0.21b0.27±0.08b0.68±0.05a0.60±0.04a0.44±0.13ab0.41±0.10ab苏氨酸0.96±0.05c1.77±0.11a1.24±0.04b1.01±0.10c0.98±0.08c0.84±0.09c异亮氨酸1.07±0.18ab1.45±0.35a1.01±0.02ab0.89±0.08b1.03±0.08ab1.00±0.10ab亮氨酸1.59±0.60a1.66±0.33a2.34±0.06a1.87±0.15a1.80±0.16a1.77±0.10a缬氨酸1.26±0.17a1.30±0.13a1.08±0.05ab0.94±0.10b1.10±0.06ab1.09±0.03ab组氨酸0.91±0.02a1.00±0.28a0.87±0.02a0.92±0.05a0.81±0.03a0.80±0.04a总量9.27±1.82a10.69±1.84a10.50±0.34a9.33±0.80a9.17±0.78a8.83±0.76a天冬氨酸1.69±0.36b1.80±0.37ab2.36±0.11a2.14±0.16ab1.98±0.19ab1.92±0.10ab丝氨酸0.78±0.20ab0.70±0.08b1.02±0.05a0.85±0.11ab0.89±0.08ab0.87±0.05ab谷氨酸1.65±0.73c2.07±0.46bc4.06±0.25a3.69±0.46a3.23±0.24ab3.10±0.15ab脯氨酸0.61±0.30a1.12±0.54a0.87±0.05a0.78±0.08a0.52±0.12a0.46±0.07a甘氨酸0.77±0.52a0.91±0.57a0.87±0.05a0.45±0.35a0.75±0.13a0.71±0.10a丙氨酸1.04±0.20a1.16±0.25a1.45±0.05a1.25±0.16a1.27±0.13a1.20±0.11a酪氨酸0.64±0.55a0.60±0.46a1.19±0.02a0.92±0.05a0.71±0.08a0.69±0.06a精氨酸1.36±0.43a1.45±0.22a1.50±0.08a1.51±0.15a1.42±0.14a1.41±0.09a胱氨酸1.07±0.56ab1.20±0.52a0.25±0.02b0.38±0.14ab0.29±0.03b0.22±0.04b总量9.61±3.85a11.01±3.47a13.57±0.68a11.97±1.66a11.06±1.14a10.58±0.77a TAA18.88±0.81e21.70±0.46b24.07±0.12a21.30±0.59bc20.23±0.16cd19.41±0.11de EAA/TAA0.49±0.020.49±0.010.43±0.020.43±0.010.45±0.010.45±0.01 EAA/NEAA0.96±0.020.97±0.020.77±0.010.77±0.010.82±0.020.83±0.01 NEAA
脂肪酸组成和含量是影响牛肉品质的重要因素，一方面脂肪沉积影响牛肉嫩度和等级，另一方面其对牛肉风味形成也至关重要[28]。Timón等[29]的研究表明，肉制品的香味约60%来自于加工中脂肪氧化。由表2可知，荷斯坦去势公牛肉的脂肪酸组成分布较均匀，C10～C21均有检出，背脊和黄瓜条的饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）含量显著低于其他样品（P＜0.05），黄瓜条的多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA） 种类和含量及背脊和黄瓜条的n-6/n-3比值显著高于其他样品（P＜0.05）。n-3系列（亚油酸）和n-6系列（亚麻酸）PUFA是主要的PUFA，具有很强的生理活性，可以增加细胞膜流动性、降低心脑血管疾病的发生率，且它们是必需脂肪酸，必须从食物中获取[30]。膳食中合理的n-6/n-3具有促进生长发育、降低心脑血管疾病、免疫调节和抗癌等作用，世界卫生组织推荐的n-6/n-3适宜比例为5∶1～10∶1[5,25]。本研究检测到的牛肉n-6/n-3均相对较高，高于张莺莺等[5-6]在安格斯和荷斯坦冷鲜肉中检测到的16.47%和14.47%，长期食用均应该注意n-3系列PUFA的补充。张莺莺等[5-6]检测荷斯坦冷鲜肉中脂肪酸结果与本研究结果相似，其检测到荷斯坦冷鲜肉中含十三碳酸，但本研究未检测到，此外，本研究检测到银杏酸。
表2 牛肉脂肪酸相对含量（n＝6）
Table 2 Relative contents of fatty acids in beef (n = 6) %
注：UFA.不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid）。-.未检出。
脂肪酸HBBHBRABBABRXBBXBR SFA癸酸（C10:0）0.07±0.01a0.04±0.01b----月桂酸（C12:0）0.12±0.06a0.09±0.01b----肉豆蔻酸（C14:0）5.28±0.84a3.58±0.46b2.20±0.16c2.02±0.43c2.63±0.25bc2.01±0.45c十五碳酸（C15:0）0.56±0.07a0.40±0.03b----棕榈酸（C16:0）29.80±3.62ab27.40±1.55ab23.93±1.64b27.80±1.42ab31.50±1.34a28.32±3.23ab十七碳酸（C17:0）0.25±0.03b0.57±0.06a----硬脂酸（C18:0）6.38±0.93b8.52±1.06b17.32±2.83a20.13±2.27a22.50±2.08a19.35±2.21a花生酸（C20:0）--0.03±0.01c0.05±0.01c0.15±0.02a0.11±0.01b二十一碳酸（C21:0）0.07±0.01b0.09±0.01a----SFA总量42.53±3.35b40.70±7.14b43.48±5.98b50.00±2.04ab56.78±2.39a49.79±3.52ab MUFA肉豆蔻烯酸（C14:1）1.57±0.05b1.65±0.05a----棕榈油酸（C16:1）3.76±0.45b5.98±0.62a--2.68±0.47bc1.75±0.32c银杏酸（C17:1）0.69±0.04b0.98±0.10a----油酸（C18:1）46.70±3.61a44.80±5.71a51.87±6.08a46.57±2.58a41.49±2.16a49.42±1.24a花生烯酸（C20:1）0.94±0.04-----MUFA总量53.66±3.61a54.36±5.51a51.87±7.66a46.57±2.58a44.09±2.31a51.17±4.54a亚油酸（C18:2 n6）3.52±1.21a3.80±1.30a4.13±1.83a2.90±1.62a2.86±2.22a2.42±1.42a亚麻酸（C18:3 n3）0.14±0.04a0.16±0.04a0.25±0.07a0.17±0.12a--花生二烯酸（C20:2）0.05±0.01c0.04±0.02c0.10±0.02bc0.19±0.06a0.18±0.04ab0.17±0.01ab二十碳三烯酸（C20:3 n6）0.08±0.05b0.94±0.07a----花生四烯酸（C20:4 n6）--0.28±0.23a0.15±0.27b--PUFA总量3.79±2.16a4.94±1.39a4.67±2.11a3.41±1.94a3.04±1.37a2.61±0.43a UFA总量57.45±5.77a59.30±6.90a56.54±9.77a49.98±4.52a47.13±3.68a53.78±4.97a n-6/n-325.71±1.23ab29.62±2.25a17.64±2.34b17.94±3.42b--UFA/SFA1.35±0.031.46±0.041.30±0.041.00±0.010.83±0.021.08±0.03 PUFA
由表3可知，3 个品种牛肉的维生素种类和含量之间无显著差异。荷斯坦牛背脊和黄瓜条中铁、锌、钾、钙元素含量均高于其他样品，荷斯坦牛背脊钙元素含量高于其他样品，荷斯坦牛黄瓜条钾元素含量高于其他样品，这可能与饲喂方案和牧场环境有关[5,31-32]。
表3 牛肉维生素和矿物质含量（n＝6）
Table 3 Content of vitamin and mineral in beef (n = 6)
项目HBBHBRABBABRXBBXBR VB2/（mg/100 g）0.06±0.02a0.06±0.02a0.03±0.01ab0.02±0.01b0.02±0.01b0.03±0.01ab VB6/（mg/100 g）0.05±0.01a0.10±0.08a0.09±0.06a0.11±0.01a0.07±0.05a0.06±0.01a铁/（mg/kg）24.30±1.21a21.31±2.27ab20.03±0.40ab17.17±3.86b19.35±0.33ab17.13±3.33b钾/（mg/kg）3 950.21±259.09a4 682.00±123.31a4 051.24±515.06a4 072.19±219.41a4 022.22±674.05a3 988.19±235.47a钙/（mg/kg）61.00±4.36a43.10±6.30a44.93±5.00a46.10±11.19a43.94±5.35a42.12±13.14a镁/（mg/kg）225.11±13.31a243.15±21.48a234.67±23.01a245.67±30.30a223.67±22.03a212.63±20.45a锌/（mg/kg）35.11±2.32ab42.28±5.21a31.63±1.67b30.83±4.00b29.63±1.65b28.83±4.68b硒/（mg/kg）0.09±0.02a0.10±0.01a0.14±0.01a0.12±0.03a0.13±0.03a0.10±0.03a
2.2 牛肉加工品质分析
解冻损失和蒸煮损失是衡量原料肉保水能力和多汁性的关键指标，影响产品经济价值[33-35]。由表4可知，荷斯坦牛肉黄瓜条解冻损失率最小，且与其他样品之间存在显著差异（P＜0.05）。6 种样品间蒸煮损失率存在明显差异。保水性与pH值及蛋白质含量有关，一般情况下，蛋白质含量与保水性呈正相关[36]，这与上述实验结果相对应。由图2可知，荷斯坦牛背脊横切面脂肪分布丰富、大理石花纹更多，按照现有评级标准，其肌间脂肪分布为4级，其余样品均为3级。
表4 牛肉加工品质（n＝6）
Table 4 Processing quality of beef (n = 6)
指标HBBHBRABBABRXBBXBR解冻损失率/%8.78±0.65a4.85±1.40b8.06±0.55a8.60±0.76a9.32±1.35a8.78±1.42a蒸煮损失率/%24.30±2.60b29.02±2.11ab24.06±3.02b25.43±2.57b33.11±0.20a30.25±4.22ab肌间脂肪相对含量/%11.41±7.93a8.93±6.55a5.32±1.42a5.02±1.22a3.46±1.69a3.11±1.01a肌间脂肪分布等级4级3级3级3级3级3级肌纤维直径/μm29.99±2.92b44.62±5.02ab32.44±9.24b50.21±4.21a37.32±6.32ab53.35±8.32a肌纤维密度/（根/mm2）250.00±12.36a226.00±14.67ab234.00±11.32ab220.00±12.34ab214.00±19.24ab204.00±11.73b
图2 牛肉切面图
Fig.2 Cross-sectional view of beef
A.HBB；B.HBR；C.ABB；D.ABR；E.XBB；F.XBR。图3同。
牛肉微观结构与其嫩度等品质紧密相关，通常肌纤维越细、密度越大，肉质越嫩[37]。由表4可知，3 种牛背脊肌纤维直径均小于黄瓜条，肌纤维密度均为背脊大于黄瓜条。同一部位比较，3 个品种牛肉的肌纤维直径从小到大排序依次为荷斯坦、安格斯、西门塔尔，肌纤维密度从大到小排序依次为荷斯坦、安格斯、西门塔尔。相同品种、不同部位间肌纤维直径差异与运动量有关。牛肉微观结构如图3所示，牛背脊的肌纤维更致密、单位面积上肌纤维束更多、肌纤维密度更大。
图3 牛肉微观结构
Fig.3 Microstructure of beef
乳化和凝胶特性是反映肌肉蛋白质加工性能的重要指标[38]。其中乳化特性能够衡量肉制品保油能力。由表5可知，相同牛种背脊EAI显著高于黄瓜条（P＜0.05），ESI与脂肪蛋白质比、pH值、盐浓度和可溶性蛋白数量及类型等因素有关，其中盐溶性蛋白含量越高，乳化稳定性越好。荷斯坦去势公牛肉ESI较高。凝胶特性决定了产品口感，由蛋白质受热交联形成的三维空间网络结构所产生，对水分、脂肪、风味物质等具有良好的保持作用，能够影响产品外观、出品率、保水性及产品质地等。6 种不同样品间牛肉凝胶硬度、咀嚼性和保水性存在明显差异。在凝胶形成的过程中，蛋白质含量会影响凝胶特性，盐溶性蛋白（肌球蛋白）起到重要作用，将水分牢牢留在三维立体网状结构中，提高了保水性。荷斯坦去势公牛肉具有较高的蛋白质含量，使其凝胶具有较好的保水性（80.31%）、硬度（132.15 g）和咀嚼性（11.24 g）。上述特性均与荷斯坦去势公牛肉蛋白质含量较高、肌纤维较细且密度较大相关。
表5 牛肉肌原纤维蛋白乳化与凝胶特性（n＝6）
Table 5 Emulsifying and gelling properties of myofibril proteins in beef (n = 6)
指标HBBHBRABBABRXBBXBR EAI/（m2/g）17.63±2.19a8.06±0.88b18.83±0.30a7.92±0.30b17.32±0.44a7.72±0.27b ESI/%18.16±1.22ab20.88±1.45a17.06±0.58b19.60±0.73ab18.45±1.35ab20.32±1.52ab凝胶硬度/g153.19±18.53b111.10±12.09c190.76±2.82a171.17±6.30ab188.33±8.32ab197.39±20.75a凝胶弹性0.57±0.06a0.52±0.04a0.56±0.05a0.60±0.06a0.53±0.02a0.57±0.05a凝胶黏聚性0.25±0.05a0.25±0.03a0.26±0.03a0.28±0.03a0.26±0.01a0.31±0.01a凝胶咀嚼性/g11.84±0.63ab10.63±0.79bc13.40±1.13a9.93±1.00bcd8.43±0.34d9.32±0.04cd凝胶保水性/%85.77±1.12a74.84±2.67b57.24±6.30c46.19±2.33d75.32±1.44b73.42±1.72b
2.3 牛肉食用品质分析
2.3.1 牛肉质构特性
嫩度决定肉类的食用口感，剪切力是衡量肉类嫩度的直接指标，其数值越小，嫩度越高。由表6可知，不同品种、不同部位牛肉剪切力存在显著差异（P＜0.05）。相同品种的牛背脊剪切力显著低于黄瓜条（P＜0.05）。Destefanis等[39]的研究表明，当剪切力大于5.38 kg时为韧；4.37～5.37 kg为中等；4.36 kg时为嫩。结果表明，荷斯坦牛肉的嫩度显著高于其他样品（P＜0.05），这与其脂肪含量较高有关，同时大理石花纹越丰富的牛肉嫩度越高，这一现象与上述实验结果相符。不同部位间的质构差异与肌肉纤维的结构变化有关，肌肉纤维结构的紧密程度会影响剪切力、硬度和咀嚼性大小。不同品种牛肉硬度存在显著差异（P＜0.05），其中荷斯坦牛肉的硬度最小，西门塔尔牛肉的硬度最大；脆性、黏性、弹性、黏结性和弹力不存在明显差异；荷斯坦去势公牛肉黏性与安格斯牛肉和西门塔尔牛肉相比较小，黏性与肉制品的汁水性相关，汁水含量越高，肉制品黏性越小。咀嚼性是反映肉制品在口腔中咀嚼运动的一个综合性指标，荷斯坦去势公牛肉的咀嚼性显著低于其他样品（P＜0.05），说明反复咀嚼过程中做功更少，肉更容易咀嚼。
表6 牛肉剪切力与质构指标（n＝6）
Table 6 Shear force and texture properties of beef (n = 6)
指标HBBHBRABBABRXBBXBR剪切力/kg1.77±0.17e2.98±0.62d4.36±0.45c6.93±3.30b5.32±0.23c8.73±0.43a硬度/g1 112.79±49.81c1 264.95±97.21c2 464.94±253.35b2 213.84±160.20b3 423.45±654.65a3 459.87±231.11a脆性/g13.42±3.80a13.61±9.57a14.86±7.59a9.30±1.68a15.32±0.13a10.24±0.42a黏性/（g·s）-3.24±1.52b-1.98±1.62b-13.61±16.47a-0.88±0.05c-5.23±0.12b-3.24±0.04b弹性0.49±0.05ab0.58±0.04ab0.47±0.05b0.53±0.02ab0.61±0.07a0.55±0.06ab黏结性0.62±0.04b0.57±0.03bc0.57±0.02bc0.55±0.02c0.72±0.02a0.70±0.01a咀嚼性/g335.74±60.38c412.53±16.09c659.24±70.93ab348.83±44.49c743.45±13.42a542.35±13.44b弹力0.22±0.01bc0.19±0.01c0.19±0.02c0.19±0.01c0.24±0.02ab0.26±0.01a
2.3.2 牛肉呈味氨基酸与风味物质
由图4A可知，检测到的呈味氨基酸主要包括鲜味氨基酸、甜味氨基酸、酸味氨基酸和苦味氨基酸。其中，荷斯坦去势公牛肉苦味和酸味氨基酸含量较低。肉制品风味特征是体现肉制品品质的一项重要指标，直接影响消费者的选择。由图4B可知，荷斯坦去势公牛肉风味化合物总含量显著高于其他样品（P＜0.05），约为另2 种的2 倍。由表7可知，荷斯坦去势公牛肉含46 种挥发性化合物，安格斯牛肉含40 种，西门塔尔牛肉含36 种。荷斯坦去势公牛肉风味化合物的的含量和数量均较高，这与其丰富的脂肪含量有关。醛类在风味化合物中占主导地位，其香气阈值较低，主要来自于不饱和脂肪酸的氧化降解，且能够赋予牛肉令人愉快的甜香味和水果味。醛类是风味前体物质，在加热过程中能参与美拉德反应，对产品中肉香味的形成具有重要作用。本研究中共鉴定出醛类化合物11 种，其中荷斯坦去势公牛肉中醛类物质达11 种，安格斯牛肉8 种、西门塔尔牛肉7 种。己醛在食品风味中具有重要贡献，主要来自n-6不饱和脂肪酸，能产生草香、水果香和鲜香，当含量较高时，能使肉制品呈现青草味。在肉制品加工时，己醛会从脂肪中释放出来，影响肉制品香气。壬醛作为油酸降解的主要产物，对牛肉的风味具有积极作用，能赋予牛肉清甜的油脂味和绿草味。尤其是荷斯坦去势公牛肉中壬醛含量为78.16 μg/g，显著高于其他样品（P＜0.05），分别是安格斯牛肉和西门塔尔牛肉的5.75、7.61 倍。酮类作为脂质氧化产物大多数具有奶油香或水果香，荷斯坦去势公牛肉中3-羟基-2-丁酮含量较高，分别是安格斯牛肉和西门塔尔牛肉的1.63、2.03 倍。醇类物质主要来源于加热过程中共轭亚油酸氧化分解，其中1-辛烯-3-醇是带有蘑菇香气的挥发性风味物质，其在荷斯坦牛肉中含量显著高于其他样品（P＜0.05）。有研究表明，3-羟基-2-丁酮、己醛和1-辛烯-3-醇是牛肉风味的重要来源[40]。此外，荷斯坦去势公牛肉中酸类化合物含量也显著高于其他样品（P＜0.05）。
表7 牛肉挥发性化合物含量（n ＝6）
Table 7 Contents of volatile compounds in beef (n = 6)
μg/g
化合物类别化合物名称荷斯坦去势公牛安格斯牛西门塔尔牛壬醛78.16±2.26a13.60±0.49b10.27±0.25b反-2-辛烯醛6.89±0.20a1.72±0.06b0.55±0.01c苯甲醛4.83±0.14a3.37±0.12b4.46±0.11a己醛2.15±0.06c4.98±0.18a3.16±0.08b顺-2-庚烯醛2.56±0.07a0.59±0.02c1.21±0.03b醛类反-2-壬醛11.48±0.33a-3.36±0.08b顺-2-癸醛5.99±0.17a1.02±0.04b-正辛醛12.77±0.37a1.48±0.05b-十四烷醛2.21±0.06--
续表7
注：每种牛取2 个部位结果平均值；-.未检出。
化合物类别化合物名称荷斯坦去势公牛安格斯牛西门塔尔牛反-2-癸烯醛4.93±0.14--4-乙基苯甲醛2.01±0.06a0.88±0.03c1.08±0.03b 3-羟基-2-丁酮44.92±1.30a27.52±1.00a22.16±0.54a酮类苯乙酮2.35±0.07a1.22±0.04a0.99±0.02a 2,3-辛二酮18.25±0.53a2.18±0.08a5.65±0.14a 4-辛酮-1.11±0.04-1-辛烯-3-醇18.93±0.55a10.72±0.39c6.76±0.17b 2-乙基-1-己醇20.18±0.58a10.40±0.38c8.72±0.21b正戊醇3.90±0.11b5.22±0.19a4.25±0.10b正庚醇10.61±0.31b4.90±0.18a4.25±0.10b正己醇4.71±0.14a-0.22±0.01b丁二醇8.55±0.25--1-壬醇3.59±0.10a-2.08±0.05b醇类反-2-辛烯-1-醇7.20±0.21--正辛醇21.62±0.62a5.97±0.22c12.11±0.30b顺-2-辛烯-1-醇-1.97±0.07-十一醇-1.11±0.04a1.10±0.03a 2,3-丁二醇6.98±0.20a0.72±0.03b-1-壬烯-4-醇6.84±0.20--2-丁基辛醇-4.02±0.15-邻苯二甲酸酯16.37±0.47a12.64±0.46b7.74±0.19c邻苯二甲酸二丁酯86.46±2.50a65.85±2.39b52.42±1.28c酯类2-乙基丁酸烯丙酯8.86±0.26--肉豆蔻酸异丙酯2.84±0.08a0.75±0.03b γ-丁内酯-8.88±0.32-乙酸46.20±1.33a5.64±0.20b5.34±0.13b辛酸21.74±0.63a7.76±0.28c16.05±0.39b正己酸33.25±0.96a19.37±0.70c21.94±0.54b 2-乙基己酸4.13±0.12a3.37±0.12b1.96±0.05c酸类庚酸12.47±0.36a7.25±0.26b5.34±0.13c正壬酸28.89±0.83a6.45±0.23b5.55±0.14b癸酸3.92±0.11a0.84±0.03c3.17±0.08b丁酸20.37±0.59--正戊酸4.09±0.12b-5.25±0.13a癸酸1.33±0.04--十四烷6.17±0.18b24.01±0.87a4.26±0.10c 2-正戊基呋喃-0.69±0.02-正十九烷2.88±0.08c6.97±0.25a5.23±0.13b十六烷2.86±0.08b0.57±0.02c4.23±0.10a其他十七烷1.13±0.03b3.20±0.12a0.34±0.01c 2,6-二甲基十七烷2.28±0.07b0.99±0.04a0.22±0.01c十三烷1.68±0.05a-0.34±0.01b 2,6-二叔丁基对苯二酚-1.24±0.04a0.31±0.01b二乙二醇丁醚1.39±0.04a1.26±0.05a0.22±0.01b
图4 牛肉呈味氨基酸（A）和风味物质含量（B）
Fig.4 Contents of taste amino acids (A) and flavor compounds (B) in beef
小写字母不同表示同种氨基酸/风味物质组间差异显著（P＜0.05）。
3 结 论
本研究表明，采自华牛牧场的荷斯坦去势公牛肉样品表现出较高的营养价值和加工、食用属性。与市售肉牛相比，营养品质方面，荷斯坦去势公牛肉样具有较高的蛋白质和氨基酸总量，其中苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、色氨酸含量显著高于其他样品（P＜0.05）；荷斯坦去势公牛背脊脂肪含量显著高于黄瓜条（P＜0.05），脂肪酸组成分布均匀，PUFA种类、含量及n-6/n-3比值显著高于其他样品（P＜0.05）。加工品质方面，表现出良好的保水性和凝胶性。食用品质方面嫩度和肌内脂肪含量较高，大理石花纹丰富（P＜0.05），风味物质种类及含量较高（P＜0.05），尤其是壬醛、3-羟基-2-丁酮和1-辛烯-3-醇含量显著高于其他样品（P＜0.05）。本研究为丰富我国畜禽肉品质数据库、指导高品质牛肉开发和消费选购提供了理论和数据支撑。
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