基于电子鼻和电子舌不同部位牛肉炖煮风味分析

 

 

内蒙古黄牛的辣椒条、上脑、腱子肉、牛腩和牛臀，5 个部位，市售。

 

 

Heracles快速气相电子鼻系统、ASTREE电子舌系统

 

 

 

采用定量描述性感官分析，选取10 点制（0～9，0表示强度最弱，9表示强度最高）。评价小组由6人组成（3 男3 女，平均年龄25 岁），每个样品重复3 次，相邻的2 次品尝之间需要用白开水漱口。评价人员根据ISO8589（2007）标准培训，分别对牛肉的易嚼性、嫩度、弹性、多汁性、残渣量、油腻感、炖煮口感7个感官属性进行评价，记录各评价人员的评价结果。

 

 

采用ASTREE电子舌系统，该系统主要由味觉传感器、信号采集器和模式识别系统3 部分组成。该装置配有7 个传感器（SRS-1、BRS-1、SWS-1、UMS-1、STS-1、SPS-1、GPS-1），以Ag/AgCl作为参比电极，在室温条件下进行数据采集。数据采集前，电子舌系统需要经过自检、诊断和矫正等步骤，以确保采集得到的数据具有可靠性和稳定性。本实验采用体积分数10%乙醇溶液作为清洗溶剂，采样时间120 s，1 次/s，每个样品设置3个平行样品。

 

 

载气（H2）流量160 mL/min；顶空时间600 s，顶空温度60 ℃；进样量500 μL，进样速率500 μL/s，进样口温度200 ℃；捕集温度40 ℃，解吸温度250 ℃；柱温50 ℃，保持2 s，1 ℃/s升至80 ℃，2 ℃/s升至250 ℃，保持60 s；氢火焰离子化检测器温度260 ℃；采集时间100 s。每个样品设置4 个平行。

 

 

对其感官评价结果进行方差分析，结果见表2。样品之间在易嚼性、嫩度、弹性、残渣量、多汁性、油腻感、炖煮口感这7 个感官属性方面都存在显著差异（P＜0.05），样品之间风味不同。除油腻感外，评价人员之间在各个感官属性上没有显著性差异，同时，除残渣量外，重复次数之间也没有显著性差异。样品和重复次数之间的相互作用对感官属性的影响不显著（P＞0.05），表明样品在重复实验时，其感官属性上的强度是相似的。在易嚼性方面，评价员和重复次数之间、评价员和样品之间的相互作用都有差异（P＜0.05），可能由于评价员的牙齿健康程度不一样，对易嚼性的理解会有差异，这说明每一个评价员对每一个样品的每个属性打分不一致，进一步分析发现，有2 个评价员在使用的打分标准上略有差异。
 

以上分析发现样品之间存在显著差异，因此用HSD多重比较过程比较样品的均值可以得到样品在7 个感官属性上的差异，结果见表3。上脑在易嚼性、嫩度、多汁性方面很占优势，油腻感弱；辣椒条在易嚼性、嫩度及残渣量的感官属性都弱，但是弹性、多汁性及炖煮口感强；牛腩在易嚼性、多汁性、残渣量、油腻感和炖煮口感方面好于其他样品；腱子肉的易嚼性、嫩度和多汁性都比较弱，弹性方面腱子肉和辣椒条最好，油腻感也较强。牛臀在嫩度和多汁性方面表现很好，但是在其他方面都较弱；相比之下，牛腩在感官评分的综合炖煮口感是最好的，可能的原因是，肉的风味基于受热条件的存在而产生，牛腩带有筋、肉和油花，炖煮时能将油花的风味充分释放。
 

 

 

PCA可以在没有任何样品信息的条件下，迅速浏览所有数据，找出它们之间的相关性，建立一个合理的模型。PC1和PC2总体贡献率超过70%即可使用。本研究对同一头牛5 个部位的牛肉样品进行电子舌分析，将得到的数据进行PCA，如图1所示。
 

PC1的方差贡献率为66%，PC2的方差贡献率为18%，累计方差贡献率为84%，这说明PC1和PC2已经包含了较大的信息量，能够反映样品的整体信息，可将不同部位的牛肉在PCA图中明显地区分开。根据样品分布情况，各部位样品自成一类，说明各样品之间在滋味上存在差异性。但是，上脑和牛腩样品距离较近，说明其滋味更接近；腱子肉和牛臀的距离近，说明二者滋味相似度比较高。

 

 

DFA是判定个体所属类别的统计分析方法，它通过2 个或多个已知类别的样本数据优化区分，使组间距离最大的同时保证组内差异最小，用于定性判别。将电子舌采集得到的数据进行DFA，结果如图2所示。DFA对不同部位牛肉样品的累计区分指数达到99.519%（DF1为79.293%，DF2为20.226%），DFA法能够对样品间差异有更好的区分度，并且同一样品组内的离散度也比PCA法小，不同样品组间的区分更明显。
 

UMS、BRS、SWS、SRS、STS分别是鲜、苦、甜、酸、咸味传感器，GPS是复合传感器，从图2可以看出，腱子肉最接近UMS传感器，说明腱子肉的鲜味最强，牛腩肉距离复合传感器最近，说明牛腩肉在酸、甜、咸、鲜滋味中表现较为均衡，上脑在STS和SRS之间，说明上脑肉在酸味和咸味的口感表现更加突出，而牛臀肉和辣椒条在图中的下半部，不在5 个传感器的范围内，说明这2 种肉的滋味较为寡淡。PCA法、DFA法均能将样品明显地区分开来，表明ASTREE电子舌有足够的灵敏度区分这些不同部位的牛肉产品，通过电子舌，发现牛腩的口感更加均衡。

 

 

Heracles II快速气相电子鼻对牛肉风味成分有明显的响应，以保留时间-相对含量作不同部位样品的分布图，如图3所示。

以所有样品中所有峰相对含量的平均值2.35%为显著响应水平时，腱子肉、辣椒条各有4、3 个有效响应点，牛臀有2 个有效响应点，牛腩有6 个有效响应点，上脑有1 个有效响应点，腱子肉、辣椒条和牛腩的有效响应点较多，气味明显。大于10%的显著响应点，腱子肉、牛臀、牛腩分别有2、1、2 个，大于20%的极显著响应点，只有牛腩肉有1 个，说明牛腩的风味较突出。

 

 

如图4所示，PC1的方差贡献率为51%，PC2的方差贡献率为40%，累计方差贡献率为91%。辣椒条和牛腩2 种肉类距离很近，二者气味方面有相似；腱子肉和牛臀距离较近，二者在气味上可能有相似点。但是，各部位样品自成一类，说明在气味上是存在差异性的。
 

 

从图5可以看出，快速气相电子鼻的雷达图能够直观地反映出挥发性物质的响应特征，图中的9 个时间点下在不同的色谱柱中，5 种不同部位牛肉的挥发性物质都有明显响应，同时响应强度有很大的不同。51.41-2、15.15-1对牛肉风味的响应值很大，其中51.41-2对牛腩、腱子肉和辣椒条的响应最大，牛腩的风味强度最高，在15.15-1中，上脑的响应最大。从整体风味结构来看，腱子肉、牛腩和辣椒条的挥发性物质响应强度最大，说明三者的风味较为突出。

结 论

 

本实验综合分析同一品种、不同部位的牛肉（上脑、辣椒条、牛腩、腱子肉和牛臀）的炖煮风味。感官分析结果显示不同部位的牛肉感官差异明显，其中牛腩的脂肪含量较高，炖煮后肉汤味浓厚，口感最佳。电子舌和快速气相电子鼻分析发现各部位样品的口感及挥发性成分间都存在差异，这与感官评价结果相符。