我國牛排品質識別技術研究現狀

張淼，賈洪鋒，張振宇，羅杰瓊

四川旅游學院食品學院（成都 610100）

牛肉是世界上第三消耗肉品，約占肉制品市場的25%，牛肉不但含有高蛋白，并且必需氨基酸種類齊全，因此牛肉營養價值較其他肉類高。我國對牛肉的需求量也逐年增大，位居世界第三。近年來隨著人們生活水平的不斷提高，人們對牛肉品質提出更高要求，牛肉品質追求最高的營養價值、觀賞價值、賞味價值甚至是功能性食品價值[1-2]。牛肉有多種烹飪食用方式，通過煎制或烤制而加工的牛排就是其中一種。牛排作為一種極具特色的西式烹飪食品，由于其味道鮮嫩，烹飪和食用方式簡便，中青年人成為牛排消費的市場主力，同時也逐漸成為高檔餐飲的代表[3]。

從牛排的制作工藝上將牛排分為三類，即原切牛排、調理牛排和重組牛排。原切牛排是指未經任何預處理、直接切割包裝的整塊牛外脊、牛里脊，屬于生鮮肉。調理牛排是指將原料肉修整、滾揉和腌制后經切片制作而成的肉制品[4]。重組牛排[5-6]是在調理牛排的基礎上利用肉的重組技術加工制作而成的肉制品，將碎肉和邊角料進行再次加工，節約資源，避免浪費。

不法商販為謀取利潤，將重組調理牛排充當原切售賣，這不僅損害消費者利益，還可能帶來食品安全問題。原切調理牛排內部菌落總數不高，食用前不必加熱至全熟，而合成調理牛排內部容易滋生細菌，需要烹飪至全熟殺滅細菌才可以安全食用。在商品包裝上部分商販錯誤標識以次充好，也導致消費者在食用合成牛排時未加熱至全熟，從而引發食品安全問題。因此，需采用快速無損的檢測技術對牛排的品質進行鑒別，維護行業次序。近年來關于牛排的研究主要集中在預調理、重組加工、煎制工藝、品質分析等方面，對其產品品質的快速鑒別技術研究不多。

1 牛肉的營養

牛肉中的蛋白質含量高、脂肪含量低，味道鮮美，有“肉中驕子”的美譽。在牛肉蛋白中含有全部種類的氨基酸，且各種氨基酸的比例和人體內蛋白質中的氨基酸比例非常接近，因此，人體對其吸收率較高，其中肌氨酸含量相比其他肉類都高，有利于增長肌肉、增強力量。丙胺酸在人體對碳水化合物的攝取量不足時能夠給肌肉提供能量。牛肉含有豐富的礦物質和B族維生素，包括鐵、鉀、煙酸、維生素B1、維生素B6和核黃素，鐵是造血必需的礦物質，鉀是運動員需要的礦物質，維生素B6可以幫助人體增強免疫力，促進蛋白質的新陳代謝和合成。牛肉中雖然脂肪含量很低，但富含結合亞油酸，它是一種潛在的抗氧化劑，可有效對抗舉重等運動中造成的組織損傷。

2 質量標準

2.1 發達國家牛肉品質劃分標準

2.1.1 美國

美國牛肉等級劃分有2種方式，通常是根據牛肉的品質及生理成熟度進行劃分。牛肉品質的判斷是以大理石紋為標準，牛肉生理成熟度的判斷是以年齡為依據。大致可分為特優級、特選級、上選級、標準級、綜合級、切割級及罐制級。

2.1.2 日本

日本牛肉等級劃分是根據品種等級和肉質等級進行劃分，按照品種等級可分為A、B、C，按照肉質等級可分為1～5，因此共有15個等級，分別是A1-A5，B1-B5，C1-C5，其中A5級的牛肉為最佳。日本牛肉等級劃分中，肉質等級是根據紋理、色澤、質感和品質4個方面進行劃分。

2.1.3 澳洲

澳大利亞牛肉等級是以牛胴體的肉色、眼肌面積、大理石花紋、脂肪色、背膘厚度和胴體的生理成熟度來評定的。選購牛排時，通常會通過谷飼天數和大理石花紋兩個標準判斷。谷飼天數一般為宰前評級，是澳洲比較常見的評級方法，谷飼天數越長，牛排等級越高，價格越貴。谷飼牛所食谷物能量高，天數越多，使得其肉質嫩滑、汁水充盈，大理石花紋豐富。大理石花紋標準為宰后評級，MSA和AUS-MEAT這2個機構根據不同標準劃分大理石花紋等級，從M1～M9級，大理石花紋標準中，M值越大，牛排等級越高，價格越貴。

2.1.4 加拿大

加拿大牛肉評級分別從成熟度、脂肪顏色、肌肉顏色、肌肉質量、肌肉質感方面進行考量，把牛肉分為13個級別。前4名分別是Prime、AAA、AA、A，代表加拿大優質牛肉，并占90%左右的產量。Prime、AAA、AA、A這4個等級中，除了大理石花紋程度不同，其他指標完全相同。

2.2 我國牛肉品質相關標準

GB 2707—2016《食品安全國家標準 鮮（凍）畜、禽產品》規定鮮（凍）畜、禽產品相關的定義，原料和感官要求，理化指標，污染物、農藥殘留和獸藥殘留限量標準。GB/T 17238—2008《鮮凍分割牛肉》適用于鮮凍帶骨牛肉按部位分割和加工的產品，該標準對鮮凍分割牛肉的定義、產品分類、感官質量、技術要求、檢驗方法等做出規定。國內貿易行業標準SB/T 10482—2008《預制肉類食品質量安全要求》適用于預制肉類食品的生產、檢驗、貯存和銷售環節，對預制肉類食品的原輔料要求，主要工藝要求、感官指標、理化指標、微生物指標和檢驗方法做出規定。我國輕工業行業標準QB/T 5443—2020《牛排質量等級》適用于原切牛排和調理牛排的質量等級評價，規定牛排產品的相關定義、分類、生產加工要求、質量等級技術要求和評定方法。

2.2.1 原切牛排質量等級

上腦、眼肉、外脊原切牛排按大理石紋、肌肉色和脂肪色3個指標進行質量等級劃分，依據GB/T 29392—2012對普通肉牛上腦、眼肉、外脊、里脊等級劃分操作，其他部位原切牛排不做質量等級劃分。原切牛排根據脂肪的顏色不同，綜合等級劃分的標準也有差異。見表1和表2。

表1 原切牛排脂肪色為潔白或乳白色時上腦、眼肉、外脊原切牛排綜合等級表

表2 原切牛排脂肪色為淺黃或黃色時上腦、眼肉、外脊原切牛排綜合等級表

2.2.2 調理牛排質量等級

調理牛排根據水分、蛋白質含量和淀粉含量3個指標進行質量等級劃分。見表3。

表3 調理牛排質量等級

3 牛排分類

3.1 根據部位分類

牛排根據來源部位的不同，品種也較多，不同的部位肉質、肥瘦比、口感均有不同。常見的有幾類：菲力牛排，又叫做牛里脊肉，是牛脊上最嫩的肉，幾乎不含肥膘，占整頭牛的5%，由于其肉質嫩、高蛋白、低脂肪等特點，比較適合喜歡減肥瘦身、要保持身材的人群食用；肉眼牛排，是牛肋上的肉，同時帶有肥肉和瘦肉，由于含一定肥膘，肉質柔軟細嫩，適合煎烤；西冷牛排或沙朗牛排，是牛外脊上的肉，在肉的外延帶一圈呈白色的肉筋，帶有一定的肥肉，肉質硬、有嚼頭，口感韌度強，適合青年消費者食用；T骨牛排，呈T字型或丁字型，是牛背上的脊骨肉，T型兩側肉多的一側是西冷，肉少的一側是菲力，中間被肋骨隔開，消費者在食用時既可以感受西冷牛排的芳香又可以品嘗到菲力牛排的鮮嫩。

嫩度是評價牛排的重要指標之一[7]。為保證牛排的嫩度和口感，滿足消費者的要求，在烹飪中通常把成熟度分為3成熟、5成熟、7成熟和全熟[8-9]，不同成熟度的肉質、色澤和品質有較大的差異[10]，通常根據肉的部位和消費者的接受程度進行烹調。菲力牛排煎成3成熟、5成熟和7成熟皆宜；肉眼在烹飪時不適合煎得過熟，5～7成熟最好；西冷或沙朗牛排切肉時連筋帶肉一起切，切忌煎得過熟。

3.2 根據加工方式分類

3.2.1 原切牛排

原切牛排通常是選擇牛肉體表較好的部位制作，去除冷凍牛肉切塊表面筋膜和多余脂肪，自然切分成滿足消費者需求大小、形狀的較小切塊，相對于市場上的其他牛排形狀不規則，可以很清晰地看出肉自然的紋理花紋，判斷部位來源。原切牛排顏色鮮亮，具有光澤，脂肪潔白色或呈乳黃色。由于其加工工藝極為簡單，未添加任何輔料和食品添加劑，未進行任何調制，因此保留牛肉的原汁原味，味道濃郁，汁水豐滿，消費者在后期烹飪中根據自己的喜好進行調味。原切牛排內部菌落總數不高，一般煎至5～8成熟即可食用。

3.2.2 重組牛排

重組牛排是用碎牛肉、邊角料或者剔骨牛肉作為原料，通過物理高壓或化學黏合的方式，或加入卡拉膠、酪蛋白酸鈉、谷氨酰胺轉氨酶等添加劑，通過擠壓和切割而成的整塊牛排，外形規則。同時為了豐富牛肉的口感，會添加各種的調味料和嫩肉劑。“重組牛排”是由一些邊角料和碎肉加工而成，在加工過程中難免滋生細菌，導致菌落總數偏高，在烹飪時為保證食品安全應加熱至全熟。不法商販甚至將豬肉等非牛肉經過牛油浸泡，使其接近牛肉風味，再整合到一起，以次充好，謀取更大的利潤，欺騙消費者。

3.2.3 調理牛排

調理牛排是指以牛肉為主要原料，經過切分、滾揉、混合、成型等加工工藝，添加或不添加調味料、輔料及食品添加劑，未經熟制的非即食肉類產品，調理牛排應在冷凍或冷藏條件下以包裝或散裝的形式儲存、運輸及銷售，食用前必須經過二次加工[11]。其中，調理牛排又可以分為原切調理牛排和重組調理牛排。調理牛排在加工過程中存在一些微生物的污染，雖然在低溫下貯運，仍會有部分微生物緩慢生長，導致其營養價值會逐漸降低，因此消費者在購買后應盡快食用。

4 新型檢測技術在牛排品質識別中的應用

4.1 PCR技術

聚合酶鏈式反應（PCR）是一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，其可看作是生物體外的特殊DNA復制，通常可用于物種鑒定、個體鑒定及目的基因的獲取等研究[12]。其原理為將母鏈DNA片段作為模板，在DNA聚合酶催化下，起點為預先設定的特異性引物，經高溫變性、低溫復性、適溫延伸等步驟，多次循環之后，體外擴增產生與母鏈DNA模板片段互補的子鏈DNA片段，可分為數字PCR技術和熒光定量PCR等[13-15]。PCR技術適合多物種的鑒定，特點為特異性強，靈敏度高，使用方便，易推廣，對待測物質的純度要求低，因此被廣泛地應用到食品、醫藥等行業多物種的分析檢測中。

周禎婷等[16]在市場上采購不同來源的羊肉、牛肉、豬肉、雞肉等，與已知來源的不同品種肉作對比，利用不同肉品的特異性引物序列，通過PCR技術對不同的肉類食品進行動物源性鑒定，結果發現市售哈爾濱紅腸中含有雞源，街邊燒烤攤中售賣的羊肉串含有鴨源，不同價格的牛排均能用牛特異性引物擴增出目的片段，而不能用其他物種引物進行擴增，證明其均為牛源。陳曉宇等[17]利用實時熒光PCR技術對流通環節的100余批次牛肉樣品進行檢測，包括熏燒焙烤肉制品、干肉制品、調制肉制品和醬鹵肉制生鮮牛肉等6個品種。結果表明在22.5%的樣品中檢測到非牛源性成分，摻假較多的方式為使用豬肉、雞肉、鴨肉和大豆成分，在產品標簽中也未作標識。

4.2 質譜技術

質譜技術（MS）是基于肉類原料和肉制品多肽或蛋白而進行的特異性檢測。由于肉制品蛋白質的氨基酸序列在加工過程中更穩定[18]，因此測定結果準確度更高。質譜技術具有分辨率高、穩定性好、高通量等特點。隨著靶向蛋白質組學的發展，基于串聯質譜的特異肽段檢測成為質譜技術鑒別各種肉類原料及肉制品摻假的主要方法。

李瑩瑩等[19]對市售近30個牛排產品構建基于LCMS/MS對大豆蛋白準確定性及定量的分析方法，共篩選出大豆蛋白的特征定量多肽3條，結果表明該法特異性好，準確度高；張穎穎等[20]以差異蛋白質組學為理論研究基礎，利用高效液相色譜串聯質譜（HPLCMS/MS）實現了對豬肉或雞肉摻假的牛肉的快速定性鑒別及定量分析；張穎穎等[21]制備10種摻入不同比例豬肉的牛排樣品，采用質譜分析不同比例的摻假樣品，并建立多變量統計分析模型，以篩選牛肉和豬肉差異顯著性的定量多肽，根據定量多肽含量來區分牛排樣品中摻入豬肉的比例，從而建立一種新型的篩選物種定量分析多肽的方法。

4.3 近紅外光譜技術

近外光譜分析（NIR）是利用含有氫基團化學鍵（X—H）伸縮振動倍頻和合頻，在近紅外區的吸收光譜，通過選擇適當的化學計量學多元校正方法，把校正樣品的近紅外吸收光譜與其成分濃度或性質數據進行關聯，建立校正樣品吸收光譜與其成分濃度或性質之間的關系-校正模型，建模時需要采集大量的數據[1]。應用已建好的校正模型和未知樣品的吸收光譜，就可定量預測未知樣品成分濃度或性質，從而對未知樣品進行定性和定量的分析測定[22-23]。該法屬于一種快速的無損檢測技術，被運用到肉類品質識別。

張玉華等[24]采用近外光譜分析結合主成分分析法和辨別因子分析法對牛肉中摻入部分其他肉類建立摻假物的定量檢測模型，結果表明牛肉摻入豬肉模型的識別準確率達90%以上；王彩霞等[25]采用近外光譜成像技術對不同的3個品種牛肉進行無損鑒別，結果顯示模型校正集與預測集正確率均達到98%以上，該法能夠對不同牛肉樣品進行鑒別；郭麗麗等[26]運用近外光譜技術測定不同來源牛肉中的揮發性鹽基氮，采集牛肉近紅外光譜，結合偏最小二乘法，建立揮發性鹽基氮含量的校正模型，模型相關系數為0.958 7，方根誤差為2.20，試驗說明近外光譜技術能夠準確地判斷牛肉的新鮮度；白京等[27]利用近外光譜分析技術結合偏最小二乘判別分析法，對牛肉漢堡中的解凍牛肉摻入不同比例的豬肉摻假進行定性判別和建模，結果表明該模型擬合度較高。

4.4 高光譜與超聲成像技術

高光譜成像技術能夠以數百個波長同時對樣本連續成像，同步獲取樣本的光譜信息和圖像信息，最終得到由不同波長下的二維圖像構成的三維數據塊[28]。其原理是由于食品中所含有的化學成分和物理特性不同，當光源照射到待測食品表面時，在特定波長下會產生不同的反射比、分散度及電磁能等，待檢樣品的輻射照射到分光原件上，最終成像于圖像傳感器上，得到待測樣品的高光譜圖[29]。高光譜成像技術在肉品的營養成分、品質、食品安全等指標的檢測上得到廣泛應用[30]。謝安國等[31]將100塊調理牛肉煎制到不同的成熟度，用牛肉的水分、嫩度、色差分析等理化指標結合光譜特征的變化，建立牛肉品質的快速檢測模型，該研究不僅體現出不同加熱方式的特點和差異，還反映不同成熟度的牛肉每個區域水分遷移和嫩度變化特征；李東澤[32]以40個不同部位的牛肉樣品為研究對象，以牛肉剪切力表征嫩度，提取樣品高光譜圖像感興趣區域反射光譜曲線，分別以全波段的原始光譜和經SNV預處理后的光譜信息和剪切力值建立冷鮮牛肉嫩度的PLSR模型并對模型進行評估，結果表明，該模型擬合度較高，高光譜成像系統能夠對牛肉的嫩度進行無損檢測。

超聲成像技術作為一種無損、快速和靈敏度高的分析技術，被廣泛應用于醫療[33-34]及食品檢測中。超聲成像設備利用傳感器收集處理超聲波在待測物質中傳播產生的反射回波，在計算機上形成圖像，通過圖像可對待測物質的內部結構作出評價。孫宗保等[35]利用超聲成像技術對冷鮮與解凍牛肉的超聲圖像進行采集，結合微觀結構、質構指標和理化指標分析圖像差異的成因，建立數學分析模型；由于原切與重組調理牛排的表面紋理存在不同，且特征質構差異較大，孫宗保等[36]采用超聲圖像結合高光譜數據中的圖像信息對原切與重組調理牛排進行區分和鑒別，將2種技術所采集的圖像紋理信息進行融合建模，并采用不同變量選擇方法優化鑒別模型。

4.5 電子鼻分析技術

電子鼻分析檢測技術是一種現代仿生技術，通過模擬哺乳動物嗅覺系統的工作特性對單一性揮發性化合物或混合氣體進行綜合分析評價的技術[37-38]。由于其具有簡便、快速、無損的特點，在食品工業生產和食品分析檢測中得到廣泛應用。儀器主要由利用傳感器陣列和模式識別方法組成，傳感器陣列對應人的嗅覺細胞對樣品的氣味作出響應并輸出信號，信號經模式識別方法處理后，得到反映樣品嗅覺特征的結果[39]。隨著科技的高速發展，電子鼻趨向于便攜式，能夠更方便地進行現場檢測。

許文娟等[40]利用制備摻入不同比例豬肉的牛肉樣品，采集摻假樣品的電子鼻信號，并采用主成分分析，將摻假樣品和純豬肉、牛肉進行分類和識別，方法的識別度達97.5%；賈洪鋒等[41]利用電子鼻分析技術對牦牛肉、牛肉進行識別，并在牛肉中摻入不同比例的豬肉，采用主成分分析，辨別因子分析和偏最小二乘回歸分析對獲得的數據進行處理，結果表明電子鼻能夠對不同品質、不同摻假比例的肉類樣品進行識別；洪雪珍等[42]利用電子鼻分別對存放不同時間的牛肉的品質新鮮度進行識別，并建立數學模型對牛肉的貯藏期進行預測，結果表明電子舌具有較強的定性識別能力，識別率達98.57%。張哲[43]采用PEN2電子鼻對牛的前腰脊肉的品質進行分析，通過對電子鼻傳感器采集的氣體指紋信息進行分析，建立誤差反向傳播神經網絡（BPNN）和廣義回歸神經網絡（GRNN）2個預測模型，研究結果顯示廣義回歸神經網絡模型（GRNN）對牛肉樣品的感官評分、揮發性鹽基總氮和菌落總數等指標的預測更加準確。

5 結語與展望

隨著餐飲業的快速發展，傳統餐飲食品質量單純依靠感官評價不穩定、不客觀，更不利于餐飲業對其產品質量進行控制。牛排作為一種在餐飲業及家庭中常見的餐桌食品，尤其需要建立一種高效的質量評價方法和體系。同時，對于我國牛排品質尚缺乏相應的國家標準，因此牛排制品品質良莠不齊，產品檢測無標準可依。研究牛排品質的快速、智能的識別方法對于保證牛排的質量，維護市場的次序，保障消費者的健康，維護消費者的個人利益都起著至關重要的作用。

對于牛肉品質分析的新型檢測技術方法不一，測定原理和特點各不相同。大多都具有操作簡便、快速、無損、靈敏度高等特點，但都具有各自的缺點，如PCR技術檢測成本高，且易受DNA降解、復雜基質干擾檢測結果等缺點[44-45]，質譜技術樣品前處理相對繁瑣，檢測成本高，不能滿足快速檢測的需求，近紅外光譜技術需要采集大量的數據以建立數學模型，工作量要求較大。后續應建立健全我國牛排品質相關法律法規標準體系，在全國范圍內做出統一規范，以獲得穩定的市場次序和社會效益；繼續研究檢測技術，將多種檢測方法與儀器分析聯合使用，以尋求在檢測技術上更新的突破。