内蒙古自治区地域辽阔,拥有独特的自然地理资源和气候条件,广阔的多类型天然牧场、半农半牧区域和农业区域,繁育出多种优良的绵羊和山羊品种,盛产优质羊肉。然而,当前关于内蒙古羊肉色度特征的研究仍缺乏系统性和广泛性,样本量不足,涵盖的品系和产地有限,尚未建立具有高参考价值的色度参数体系与数字化评价方法。对羊肉色泽的感官评价仍停留在传统的文字描述阶段,缺乏标准化、仪器化支持,制约了肉品品质控制、区域品牌塑造及市场价值提升。羊肉色泽受物种(绵羊与山羊)、品种、饲养方式(放牧与舍饲)、解剖部位、切面方向(横切与纵切)、年龄(羔羊与成羊)及排酸处理等多因素的综合影响[1-4]。雒帅等[5]研究发现,内蒙古鄂温克族自治旗放牧牛肌肉呈红色,脂肪呈柠檬黄到橙黄色,而舍饲牛肉色泽更亮、脂肪为白色或乳白色,提示品种和饲养方式对肉色具有决定性或显著影响。鲜肉的亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)是评估肉色及品质的重要参数。较高的L*代表肉色鲜亮;a*的升高表示红度增强,通常与肉质的新鲜度和优质感相关;适度提高b*能提升色泽鲜明度,但过高的b*可能导致肉色偏黄,进而影响感官接受度。肉类色泽不仅是肉品等级评定的关键依据,也是消费者直观评估其品质的首要指标[6-7]。消费者通常将具有鲜亮砖红色的肉类视为优质肉品,颜色过深或泛棕易被认为不新鲜。目前肉类色泽评价主要依赖感官法,受评定员主观状态和环境影响较大,缺乏客观性与可重复性,难以满足精准控制与标准制定的需求[8-9]。
CIE L*a*b*色彩空间是由国际照明委员会(International Commission on Illumination,CIE)推荐的标准颜色表征系统,通过三维坐标量化描述不透明物体的颜色,包括L*(从0的纯黑到100的纯白)、a*(正值为红色,负值为绿色)和b*(正值为黄色,负值为蓝色),已被广泛用于肉类色度评价[10-13]。便携式色差仪具备操作简便、响应迅速、适应多环境应用等优点,特别适用于牧区和屠宰现场的快速检测。本研究基于CIE L*a*b*色彩空间,利用便携式色差仪对系统采集的内蒙古东西部及区外共14 个代表性绵羊和山羊品种样品进行色度值测定和统计分析,将3 个色度值视为1 组数据变量模式,按物种(绵羊与山羊)、品种、饲养方式(放牧与舍饲)、切面方向(横切与纵切)、解剖部位(背最长肌和股二头肌)、年龄(羔羊与成羊)及排酸阶段(排酸前与排酸后)进行描述性统计和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA),并进行有监督的聚类分析与判别,旨在建立内蒙古羊肉色度数据库和数据化评价体系,为区域特色羊肉产品的标准化制定和品牌化建设提供科学依据,从而助力内蒙古羊肉产业的高质量发展。
采集内蒙古鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、阿拉善盟、呼伦贝尔市及陕西省榆林市等地共14 个品种绵羊和山羊样品1 073 份,包括背最长肌、股二头肌、股四头肌及肋部皮下脂肪4 个解剖部位,详细信息如表1所示。其中背最长肌和股二头肌为肉类色度测定与品质控制中常用的标准采样部位,具有代表性且便于采集,后文统称为“肌肉”,取2 个部位平均值作为畜肌肉色度值参数;肋部皮下脂肪简称“脂肪”。
表1 绵羊与山羊肌肉和脂肪样品信息
Table 1 Information of muscle and fat samples from sheep and goats
注:#.仅对草原短尾羊的羔羊与成羊样品进行色度值比较;*.仅对草原短尾羊股四头肌排酸前后样品进行色度值比较;其他肌肉和脂肪样本均在宰后2 h内测定色度值;—.未采集样品。
物种地区品种饲方养式年龄背最长肌股二头肌股四头肌肋部皮下合计样本量样本量样本量脂肪样本量样本量内蒙古鄂尔多斯市鄂尔多斯细毛羊放牧成羊1616—840内蒙古鄂尔多斯市鄂尔多斯杂交绵羊放牧成羊2020—1050内蒙古巴彦淖尔市寒羊放牧成羊1616—1547内蒙古巴彦淖尔市蒙古羊放牧成羊2020—1050内蒙古阿拉善盟蒙古羊放牧成羊1212—630内蒙古呼伦贝尔市草原短尾羊放牧羔羊#2448—1284绵羊成羊#3060100*15205内蒙古呼伦贝尔市萨福克羊放牧成羊814—426内蒙古呼伦贝尔市寒羊放牧成羊918—431内蒙古呼伦贝尔市鄂温克杂交绵羊放牧成羊1222—640陕西省榆林市榆林绵羊舍饲成羊1010—525河北省保定市寒羊放牧成羊1414—735山东省东营市寒羊放牧成羊1212—630内蒙古鄂尔多斯市阿尔巴斯绒山羊放牧成羊4046—23109内蒙古巴彦淖尔市二狼山白绒山羊放牧成羊3030—1575内蒙古巴彦淖尔市乌拉特山羊舍饲成羊2412—642山羊内蒙古阿拉善盟阿拉善白绒山羊放牧成羊3232—1680内蒙古呼伦贝尔市鄂温克山羊放牧成羊1428—749陕西省榆林市横山羊舍饲成羊1010—525合计3534401001801 073
羔羊体质量约为35 kg,月龄为6 个月;成羊体质量约为45 kg,年龄为2~4 岁。所有样品采集时间为8月下旬至11月屠宰旺季,均取自健康现宰羊只,屠宰后现场分割取样,组织厚度不小于15 mm,测定新鲜切面L*、a*和b*。股四头肌样品专用于研究排酸处理对肌肉色度的影响,分别在排酸前(0 h,热鲜肉状态)和排酸后(24 h,冷藏肉状态)进行测定。
MiniScan EZ便携式色差仪(测量结构45°/0°;测量孔直径31.8 mm;光源D65;观察者视角10°) 美国HunterLab公司。
使用经标准白板和黑板校准的便携式色差仪测定样品新鲜切面的L*、a*、b*,每份样品重复测定3 次,取平均值作为最终结果。仪器说明要求每4 h校准1 次,实际检测中每2 h校准1 次,以控制读数漂移。分别采集背最长肌、股二头肌和股四头肌横切面(垂直于肌纤维长轴)与纵切面(平行于肌纤维长轴)色度数据,避开血管和筋膜。物种、品种、饲养方式、年龄、排酸阶段的描述性统计和差异检验取样品横纵切面色度平均值进行,聚类分析则按重复测定样本对待;测定脂肪样品色度时选择新鲜切面,避开血管及血污。测定中严格控制杂散光干扰,确保探头垂直贴合样品表面,数据异常时重新测定。
原始色度数据使用SPSS Statistics 27.0软件进行整理与描述性统计和差异检验,结果以平均值±2 倍标准差表示。独立样本t检验用于比较物种(绵羊与山羊)、饲养方式(放牧与舍饲)、切面方向(横切与纵切)、年龄(羔羊与成羊)及排酸阶段(排酸前与排酸后)间的色度差异。单因素方差分析用于比较肌肉与脂肪的色度值在各品种(绵羊8 个品种、山羊6 个品种)和部位(背最长肌、股二头肌和肋部皮下脂肪)间的差异,采用Duncan法多重比较。使用Origin 2021软件绘制箱式图;使用SIMCA 14.1软件进行OPLS-DA,分析色度值对物种、饲养方式、年龄及排酸阶段的区分能力,并通过载荷图识别对分类贡献较大的关键色度指标。
如表2所示,绵羊中,鄂尔多斯细毛羊肌肉a*和b*最高,脂肪L*最高、a*最低,呈现出肌肉偏红黄、脂肪亮白的特点;榆林绵羊肌肉L*最高;草原短尾羊脂肪色泽最黄。山羊中,二狼山白绒山羊肌肉L*、a*、b*均最高,表现为肉色更亮、更红、更黄;阿尔巴斯绒山羊脂肪a*最低,色泽偏白。品种是影响羊肉色泽的关键因素,品种间控制肉品质性状的遗传背景不同,进而影响肌肉和脂肪的色度特性[14]。
表2 不同品种绵羊与山羊肌肉和脂肪的色度值
Table 2 Colorimetric values of muscle and fat from different breeds of sheep and goats
注:同列小写字母不同表示同一物种的不同品种间差异显著(P<0.05);对于平均值,同列大写字母不同表示差异极显著(P<0.01),表3同。
L*a*b*L*a*b*鄂尔多斯细毛羊3234.34±2.94b 13.59±1.46a 9.76±1.84a 883.34±1.92a 0.11±0.80b 12.88±5.08bcd鄂尔多斯杂交绵羊4029.93±4.74e 11.41±2.78d 7.07±1.35d 1077.06±2.12c 0.33±0.84b 14.93±4.58ab bc 13.06±2.92 ab 9.46±1.88 a 1682.38±4.12 a 2.14±2.08 a 12.23±4.06 cd绵羊草原短尾羊9032.18±3.78 cd 11.44±2.34 d 7.84±2.10 c 1576.38±2.80 c 2.00±1.52 a 15.41±3.28 a榆林绵羊2035.98±4.94a 12.75±1.32b 9.49±1.20a 580.33±9.78ab 2.19±2.26a 11.99±5.66d阿尔巴斯绒山羊8635.45±4.80 b 12.66±2.64 b 9.30±2.84 b 2378.65±4.48 c 0.03±1.52 b 10.76±3.60二狼山白绒山羊6037.47±8.48 a 13.58±2.62a 11.05±1.83a 1583.02±3.38a 1.18±1.48a 11.15±4.18 c 12.41±2.72bc 7.83±2.40d 681.94±4.40ab 0.86±1.00a 10.23±2.58山羊阿拉善白绒山羊6432.24±1.94c 12.20±1.88bc 8.90±1.49bc 1679.70±7.66bc 1.17±0.96a 12.17±6.20鄂温克山羊4232.57±6.28c 12.06±2.86c 8.52±3.22bc 777.73±2.76c 0.66±0.44a 11.16±2.30横山羊2035.45±1.86b 12.62±1.28c 8.99±1.01c 582.79±3.72a 0.84±1.54a 9.91±2.70物种品种n肌肉(n=721)n脂肪(n=168)寒羊11133.23±5.90bc 12.07±2.32c 8.72±2.92b 3272.29±8.58d 2.61±2.54a 14.18±3.70abcd蒙古羊6433.42±7.94萨福克羊2234.10±1.26b 12.85±2.16b 9.75±1.07a 479.09±5.18bc 0.43±0.68b 14.40±6.20abc鄂温克杂交绵羊3431.09±3.30de 11.46±2.02d 7.25±1.48cd 678.81±1.94bc 2.23±1.40a 12.30±3.64cd乌拉特山羊3631.41±4.52绵羊平均值32.80±5.90B 12.17±2.76B 8.53±3.22B 77.14±10.02B 1.85±2.60A 13.80±4.62A山羊平均值34.31±6.90A 12.63±2.66A 9.26±3.58A 80.27±6.24A 0.71±1.60B 11.09±4.34B
从物种角度分析,绵羊肌肉L*、a*和b*均极显著低于山羊(P<0.01);绵羊脂肪L*极显著低于山羊,a*和b*极显著高于山羊(P<0.01)。说明绵羊肌肉色泽暗、红度和黄度低;绵羊脂肪亮度低,偏红和偏黄,山羊反之,可能与物种间肌肉纤维类型组成、肌红蛋白含量差异和脂肪酸组成等因素有关[15-16]。综上,基于单变量统计分析,绵羊和山羊的肌肉与脂肪色度特征存在显著的物种差异。
如图1所示,绵羊与山羊肌肉样品存在大量重叠,但载荷图中L*、a*和b*靠近山羊,变量综合贡献不足以形成显著的组间区分。绵羊与山羊脂肪样品存在部分重叠,总体呈现分离趋势,载荷图中L*靠近山羊,a*和b*靠近绵羊,提示脂肪色度值具有区分绵羊与山羊的潜力,效果优于肌肉。
图1 绵羊与山羊肌肉和脂肪色度值的OPLS-DA图
Fig. 1 OPLS-DA plots of colorimetric values of muscle and fat from sheep and goats
如表3所示,绵羊中,放牧绵羊肌肉L*极显著低于舍饲(P<0.01),表明放牧绵羊肌肉色泽较暗;放牧绵羊脂肪L*极显著高于舍饲,a*极显著低于舍饲(P<0.01),说明放牧绵羊脂肪亮度高、色泽偏白。山羊中,放牧山羊肌肉L*和b*极显著高于舍饲(P<0.01),表明放牧山羊肌肉亮度高、颜色偏黄;放牧山羊脂肪L*显著低于舍饲(P<0.05),说明放牧山羊脂肪色泽较暗。放牧与舍饲对绵羊和山羊肌肉及脂肪色泽的影响均表现出统计学差异,影响因物种及组织类型而异,可能与遗传背景、摄食行为及色素代谢机制等物种特异性有关[17-18]。整体来看,放牧羊肌肉b*极显著高于舍饲羊(P<0.01);脂肪L*极显著高于舍饲羊,a*极显著低于舍饲羊(P<0.01),表明放牧羊肌肉黄度更高,脂肪色泽亮、红度低,可能与放牧动物摄入更多含天然色素(如类胡萝卜素)的植物资源、脂肪沉积量较低及脂肪组织中色素分布变化有关,具体机制需进一步研究[19-20]。
表3 不同饲养方式绵羊和山羊肌肉和脂肪的色度值
Table 3 Colorimetric values of muscle and fat from grazing and barn-fed sheep and goats
注:同列小写字母不同表示同一物种的不同饲养方式间差异显著(P<0.05);同列大写字母不同表示同一物种的不同饲养方式间差异极显著(P<0.01)。
B 12.22±2.928.53±3.386379.47±6.24A 1.36±2.28B 13.69±4.92舍饲10433.69±6.18A 12.01±2.208.53±2.663372.69±9.92B 2.79±2.16A 14.01±4.06舍饲5632.85±5.42B 12.48±2.308.24±2.52B 1182.33±4.00a 0.85±1.2010.08±2.52物种饲方养式n肌肉(n=721)n脂肪(n=168)L*a*b*L*a*b*绵羊放牧30932.51±5.70山羊放牧25234.63±7.02A 12.66±2.729.49±3.62A 6179.90±6.30b 0.68±1.6611.27±4.50放牧平均值33.46±6.6812.42±2.868.96±3.62A 79.68±6.26A 1.03±2.10B 12.50±5.28舍饲平均值33.39±5.9612.18±2.288.43±2.62B 75.10±12.18B 2.31±2.58A 13.02±5.06
如图2所示,绵羊中,放牧与舍饲羊肌肉样品重叠,说明饲养方式对肌肉色度值影响较小,载荷图中L*偏向舍饲;脂肪样品间少量重叠,整体呈明显分离趋势,载荷图中L*偏向放牧,a*偏向舍饲,模型具备一定区分能力,提示脂肪色度值对饲养方式的敏感性比肌肉更高。山羊中,放牧与舍饲肌肉样品重叠,说明肌肉色度值在多变量水平上区分度有限,载荷图中L*和b*偏向放牧;脂肪样品间具有分离趋势,区分效果弱于绵羊脂肪,载荷图中L*偏向舍饲。综上,放牧与舍饲对羊肉色度值的影响在物种(绵羊和山羊)和组织类型(肌肉和脂肪)间存在差异。绵羊和山羊肌肉色度特征整体相似,脂肪色度值具有区分饲养方式的潜力,且绵羊脂肪区分效果优于山羊脂肪,提示脂肪色度值可作为判别放牧与舍饲羊肉的重要参考指标。
图2 不同饲养方式绵羊和山羊肌肉和脂肪色度值的OPLS-DA图
Fig. 2 OPLS-DA plots of colorimetric values of muscle and fat from grazing and barn-fed sheep and goats
如表4和图3所示,绵羊肌肉横切与纵切面间色度值差异均不显著,说明切面方向对绵羊色度值影响较小;山羊肌肉横切面a*显著低于纵切面(P<0.05),表明切面方向对山羊肌肉红度有影响。绵羊与山羊色度值差异可能与肌肉纤维排列、肌纤维类型及组织结构紧密程度有关[21-22]。整体来看,羊肌肉横切面a*极显著低于纵切面(P<0.01),进一步证实切面方向影响肌肉红度,具体微观机制如肌红蛋白的局部分布及细胞排列取向尚需进一步探究[23]。
图3 不同解剖部位及切面方向羊肉的色度平均值
Fig. 3 Average colorimetric values of sheep and goat meat across different anatomical locations and cutting orientations
表4 不同解剖部位和切面方向绵羊和山羊肌肉和脂肪的色度值
Table 4 Colorimetric values of sheep and goat muscle and fat at different anatomical sites and cut orientations
注:同行小写字母a、b不同表示3 个部位间差异显著(P<0.05);同行大写字母A、B、C不同表示3 个部位间差异极显著(P<0.01);同列小写字母x、y不同表示横切和纵切面间差异显著(P<0.05);同列大写字母X、Y不同表示横切和纵切面间差异极显著(P<0.01)。
物种切方面向背最长肌(n=329)股二头肌(n=392)肋部皮下脂肪(n=168)L*a*b*L*a*b*L*a*b*横切34.92±7.8412.22±2.52y 9.32±3.7834.18±5.7012.49±2.64Y 8.89±3.38山羊X 9.00±3.8633.45±5.7212.65±2.54 X 8.96±3.00横切32.37±6.16b 11.87±3.148.27±3.5033.32±5.72a 12.14±2.448.53±3.04绵羊纵切31.78±5.70B 12.28±3.088.58±3.5633.40±5.60A 12.33±2.448.70±2.86平均值32.08±5.92C 12.08±3.10A 8.42±3.52B 33.36±5.66B 12.23±2.44A 8.62±2.96B 77.14±10.00A 1.85±2.60B 13.80±4.62A纵切34.66±7.70a 12.66±2.74bx 9.50±3.9833.53±5.94b 13.13±2.42aX 9.35±3.08平均值34.79±7.78B 12.44±2.64A 9.41±3.88B 33.85±5.82C 12.81±2.52A 9.12±3.22B 80.27±6.24A 0.71±1.60B 11.09±4.34A横切平均值33.54±7.4212.03±2.88Y 8.75±3.7833.67±5.7612.28±2.54Y 8.67±3.20纵切平均值33.09±7.2612.45±2.94总平均值33.31±7.34b 12.24±2.92a 8.87±3.82b 33.56±5.74b 12.47±2.54a 8.82±3.10b 78.48±9.14a 1.36±2.50b 12.64±5.24a
绵羊背最长肌横切和纵切面L*平均值极显著低于股二头肌(P<0.01),说明绵羊背最长肌整体色泽较暗。山羊背最长肌横切和纵切面L*平均值极显著高于股二头肌(P<0.01),a*平均值显著低于股二头肌(P<0.05),提示山羊肌群色度值差异受解剖部位和切面方向共同影响,纵切更易显示肌群间红度与亮度的差异[24]。整体来看,背最长肌横切和纵切面色度值与股二头肌差异均不显著,说明背最长肌与股二头肌的色度特性整体相近。
在组织类型间,绵羊和山羊脂肪L*、b*极显著高于肌肉,a*极显著低于肌肉(P<0.01),表明脂肪色泽亮度、黄度高,颜色偏白。该色差源于肌肉与脂肪组织结构和成分的根本差异,肌肉色泽主要受肌红蛋白含量、氧化还原状态及肌纤维类型影响,脂肪主要受类胡萝卜素等脂溶性色素积累及脂肪球分布特性影响[25-26]。
基于草原短尾羊样品,分别进行羔羊与成羊肌肉及脂肪色度差异分析,以及股四头肌排酸前后色度值比较,旨在探讨年龄和排酸阶段对肉色参数的影响。
2.4.1 草原短尾羔羊与成羊肌肉和脂肪的色度值
如表5所示,羔羊肌肉L*、a*和b*均极显著高于成羊(P<0.01);脂肪L*显著高于成羊(P<0.05),b*极显著低于成羊(P<0.01)。表明羔羊肌肉色泽亮,红度和黄度高;脂肪色泽亮、黄度低,可能与羊生理代谢状态及色素积累差异相关,潜在机制尚需进一步验证[27-28]。草原短尾羔羊与成羊肌肉和脂肪色度值存在差异。
表5 不同年龄和排酸阶段草原短尾羊肉的色度值
Table 5 Colorimetric values of lamb and mutton muscle and fat and those of hot-boned and chilled quadriceps femoris from Hulunbuir grassland short-tailed sheep
注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05);同行大写字母不同表示差异极显著(P<0.01)。
部位色度值羔羊成羊部位色度值排酸前排酸后L*34.41±3.10 A 32.18±3.78 BL*31.86±4.58 B 38.03±4.02A肌肉a*12.29±1.98 A 11.44±2.34B股四a*11.16±2.02 B 15.01±2.20A a*1.78±2.142.00±1.52b*7.89±2.02 B 12.77±1.98 A年龄排酸阶段(n=84)(n=105)(n=50)(n=50)b*9.44±1.84A 7.84±2.10B L*78.10±3.60a 76.38±2.80b头肌脂肪b*13.01±4.34B 15.41±3.28A
如图4所示,羔羊与成羊肌肉样品形成相对分离的群体,整体色度特征存在显著区分,载荷图中,L*、a*、b*偏向羔羊;脂肪样本显示出明显的分离趋势,载荷图中,L*偏向羔羊,b*偏向成羊,提示色度值具有区分羔羊和成羊的潜力,且肌肉分类效果优于脂肪。
图4 羔羊与成羊肌肉和脂肪色度值的OPLS-DA图
Fig. 4 OPLS-DA plots of colorimetric values of lamb and mutton muscle and fat from Hulunbuir grassland short-tailed sheep
2.4.2 排酸前后草原短尾羊股四头肌的色度值
如表5所示,排酸前股四头肌L*、a*、b*均极显著低于排酸后(P<0.01)。排酸期间,肌肉内乳酸持续积累,pH值下降,促进肌红蛋白氧合程度提高,使a*提升;肌原纤维蛋白的部分降解导致肌肉组织结构变得松散,光线散射效应增强,L*升高;肌红蛋白的轻度氧化及脂质初期氧化生成的微量色素物质可能促使b* 上升[29-31]。结果表明,排酸处理影响肌肉色度参数。
如图5所示,排酸前后样品明显分离,模型参数为
、
、Q2=0.905,表明模型拟合与预测能力良好;载荷图中,L*、a*、b*偏向排酸后,提示排酸前后股四头肌色度值具有差异,色度值可作为判别排酸阶段的重要指标。
图5 排酸前后草原短尾羊股四头肌色度值的OPLS-DA图
Fig. 5 OPLS-DA plots of colorimetric values of hot-boned and chilled quadriceps femoris from Hulunbuir grassland short-tailed sheep
本研究系统获得了内蒙古东西部名优绵羊和山羊肉参考价值较高的色度参数,研究物种、品种、饲养方式、切面方向、解剖部位、年龄及排酸阶段对色度模式的影响。绵羊肌肉L*、a*和b*均极显著低于山羊,而其脂肪a*和b*则极显著高于山羊(P<0.01);绵羊中鄂尔多斯细毛羊肌肉a*和b*最高,呼伦贝尔草原短尾羊脂肪b*最高;山羊中二狼山白绒山羊L*、a*和b*均显著高于其他山羊(P<0.05),阿尔巴斯绒山羊次之,且二狼山白绒山羊脂肪最白。放牧绵羊和山羊肌肉a*和b*整体高于舍饲,脂肪颜色则为舍饲羊较深。绵羊和山羊肌肉横切面a*极显著低于纵切面(P<0.01);背最长肌与股二头肌色度值差异不显著;羔羊肌肉L*、a*和b*均极显著高于成羊;草原短尾羊股四头肌排酸前L*、a*、b*均极显著低于排酸后(P<0.01)。OPLS-DA结果显示,绵羊与山羊、放牧与舍饲、羔羊与成羊均有聚类分离趋势,排酸前后样品明显分离;脂肪色度值区分绵羊与山羊、放牧与舍饲效果优于肌肉;肌肉色度值对羔羊与成羊判别效果更优。本研究填补了区域优质羊肉色度评价数字化和标准化的空白,为建立羊肉色度数据库、品质评价体系和肉类真实性判别提供大数据基础与方法支持。
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