豬肉在貯藏、運輸和銷售過程中由于氧氣以及微生物的影響，易出現(xiàn)肉色變暗、發(fā)黏變味等品質劣變現(xiàn)象。隨著當前大眾消費結構的轉變，高品質和食用安全性的冷卻豬肉越來越受到關注。

NO是生物體內一種重要的氣體信號分子，能夠在宰后豬肉生化代謝和肉品質形成過程中發(fā)揮重要的調控作用。豬肉評價品質包括食用品質（顏色、嫩度和保水性等）和安全品質（菌落總數(shù)和揮發(fā)性鹽基氮等），僅用單一指標作為品質優(yōu)劣的標準較為片面。熵權法可以有效確定理化品質評價指標的權重，Topsis是一種多準則決策分析方法，旨在對備選方案進行評估和排序。將熵權法確定的權重應用到Topsis法中，能夠減少主觀因素的影響，進而使得到的模型更加合理。

揚州大學食品科學與工程學院的葉永茂、葛慶豐、劉瑞*等人擬應用NO氣體短時處理冷卻豬肉，并應用正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）和Pearson相關性分析考量NO氣調處理時間、濃度和風速等單因素效應，結合熵權法和Topsis法進行豬肉綜合品質模型的構建，最終通過響應面法優(yōu)化NO氣體短時處理冷卻豬肉工藝參數(shù)，以期為利用NO提升豬肉品質提供一條可行性途徑。

1 單因素試驗結果

1.1 顏色分析

豬肉的色澤是影響消費者購買欲的重要因素。冷卻豬肉的肉色能直觀反映新鮮程度，其中a*值在一定范圍內與肉樣的鮮紅色呈正相關，數(shù)值越大表示肉色越鮮紅。如表3所示，冷卻肉的a*值隨容器內風速、NO濃度和時間水平的增加而顯著提高（P＜0.05）；風速、NO濃度和時間對b*值影響較??；L*值隨處理時風速的增大而減小。本研究與Liu Rui等報道的用NO處理能夠增加豬肉在貯藏期間a*值的結果一致。這是由于NO可與肌紅蛋白結合形成亞硝基肌紅蛋白使肉表面呈現(xiàn)出鮮紅色。另一方面，隨風速增大，肉樣表面的水分流失較多，進而減弱了肉樣在顏色測量時反射光的能力，最終導致L*值的降低。

1.2 貯藏損失分析

貯藏損失與肉中水分含量以及水分與肌肉組織分離的難易程度有關，能夠反映豬肉的保水性。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，隨著風速、NO濃度和時間水平的增加，貯藏損失顯著提高（P＜0.05）。Zhang Wangang等研究發(fā)現(xiàn)高濃度NO易引起蛋白質氧化，使蛋白質中的疏水基團暴露，導致保水能力下降。杜曼婷等研究發(fā)現(xiàn)亞硝基化會破壞肌原纖維蛋白結構，這可能會進一步降低保水性。NO處理會導致肌原纖維蛋白發(fā)生交聯(lián)和聚集，進而迫使豬肉內部的水分滲出。Liu Rui等研究發(fā)現(xiàn)40 μL/L NO處理能夠提升宰后短期豬肉的保水性，但80 μL/L NO處理對豬肉的保水性不利，說明豬肉品質對NO有濃度依賴性。

1.3剪切力和質構特性分析

肉的嫩度是重要的品質之一，也是吸引消費者購買的主要因素。從圖2可知，豬肉的剪切力隨著風速、NO濃度和時間水平的增加而增大（P＜0.05），表明NO處理能夠提升肉的剪切力，降低嫩度。如表4所示，NO處理對肉樣的硬度和咀嚼性影響較大。隨著風速、濃度增大和時間的延長，肉樣的硬度和咀嚼性也整體呈現(xiàn)上升趨勢。肉品在貯藏過程中，肌肉組織在內源性蛋白酶和微生物作用下會發(fā)生一定程度的降解，肌肉纖維會發(fā)生斷裂，使得整體結構變得松軟，表現(xiàn)出黏性，進而改變了質構特性。NO處理會導致肌肉蛋白質聚集，抑制蛋白質降解，從而使得肌肉嫩度下降。質構特性反映肉的組織狀態(tài)、結構和口感等。其中硬度也是表征肉品嫩度的重要指標之一，硬度與嫩度呈負相關，本研究硬度結果與剪切力結果相印證。張朝陽研究發(fā)現(xiàn)NO可以提高蛋白質亞硝基化程度，從而使鈣蛋白酶的自溶受到抑制，進而降低鮮肉的嫩度。Hou Qin等研究發(fā)現(xiàn)蛋白質的亞硝基化會降低μ-鈣蛋白酶的自溶、肌原纖維蛋白和肌間線蛋白的降解，進而提高剪切力，與本研究結果一致。

1.4 感官評價分析

微生物代謝活動、內源酶的活性以及物理化學的變化是冷卻肉在貯藏過程中引起感官變化的主要原因。如圖3所示，NO處理可以有效提升冷卻肉的色澤評分，對氣味、組織液狀態(tài)和質地評分也有一定程度的提升，但是對滲出汁液量評分不利。各單因素組中，NO處理組的感官評分總分均高于對照組（P＜0.05），這可能與NO能夠有效抑制微生物的生長有關。

1.5 揮發(fā)性鹽基氮含量分析

揮發(fā)性鹽基氮是指肉類中蛋白質被微生物和酶分解后產生的含氮物質。肉品中揮發(fā)性鹽基氮的含量會隨著腐敗的進程而逐漸增加，與腐敗程度呈正相關，因此可用來鑒定肉品的新鮮度。如圖4所示，NO處理可以有效降低肉樣的揮發(fā)性鹽基氮含量（P＜0.05）。NO能夠增加細胞膜通透性，破壞細胞膜完整性和改變細胞膜的結構，進而抑制微生物的生長和繁殖。NO是亞硝酸鹽發(fā)揮作用的重要功能因子，能夠抑制病原微生物的生長，減少肉中蛋白質的分解，進而達到肉制品保鮮的目的。

1.6 綜合得分模型構建

1.6.1 綜合評價指標的確定

評價內容分為理化品質評價和感官評價，并參照李盛楠的方法分別賦予0.5的權重占比，其中理化品質評價指標需根據(jù)單因素試驗結果確定。應用OPLS-DA對3 組單因素中的11 個理化指標進行判別分析。如圖5所示，橫坐標表示主成分與分析指標間的協(xié)相關系數(shù)p，縱坐標表示主成分與分析指標間的相關系數(shù)p（corr），其中p（corr）值越大，代表該指標與模型主成分相關性越強。圖6為兩兩對比下OPLS-DA模型中變量投影重要性（VIP），通常認為VIP值大于1.0對各組樣本分類具有較強的影響強度與解釋能力，可作為特征指標篩選標準。

通過對3 組單因素處理組分別建立18 次OPLS-DA兩兩對比的S-plot（圖5），以及兩兩對比下模型VIP值（圖6），以VIP＞1且p（corr）＞0.5為標準篩選關鍵理化特性指標用于冷卻豬肉品質理化評價模型建立，篩選結果如表5所示。其中硬度出現(xiàn)18 次，a*值和貯藏損失出現(xiàn)17 次，剪切力出現(xiàn)15 次，膠黏性和咀嚼性出現(xiàn)14 次，揮發(fā)性鹽基氮含量出現(xiàn)10 次，L*值出現(xiàn)5 次，內聚性出現(xiàn)3 次，彈性出現(xiàn)2 次。由于后續(xù)需要應用熵權法進行權重的分配，因此各指標之間應具備獨立性。PCA和Pearson檢驗是判斷數(shù)據(jù)是否具備相關性的常用手段。對以上11 個指標進行PCA和Pearson檢驗，結果如圖7所示。可以得出剪切力、膠黏性、咀嚼性與硬度之間存在強相關性，并且硬度、a*值、貯藏損失和揮發(fā)性鹽基氮含量分別處在PCA圖4 個不同的象限中，因此，最終選擇硬度、a*值、貯藏損失和揮發(fā)性鹽基氮含量作為理化品質評價指標，并與感官評價總分組成最終的評價模型。

1.6.2 指標權重分配

硬度、

a

a

1.6.3 應用Topsis法計算綜合得分

Topsis是一種多準則決策分析方法，旨在對備選方案進行評估和排序。將極大化處理后的矩陣按照式（7）進行標準化得到Zij，然后將Zij與各指標權重相乘得到加權決策矩陣，該矩陣中各個指標的最大值作為最優(yōu)方案，最小值作為最劣方案。根據(jù)式（8）、（9）分別計算各處理組樣品與正理想解的距離和負理想解的距離。最后根據(jù)式（10）計算各處理組的綜合得分。

如表7所示，在風速單因素試驗中，在風速低于1.0 m/s時，冷卻肉的綜合得分隨著風速的增加而增大，在風速達到1.0 m/s時，綜合得分達到最大，之后開始下降。在NO濃度單因素試驗中，當NO濃度為100 μL/L時，冷卻肉的綜合得分達到最高，當濃度低于100 μL/L，綜合得分隨著NO濃度的升高而升高，當濃度高于100 μL/L后，綜合得分開始呈下降趨勢。在處理時間單因素試驗中，低于30 min時，冷卻肉綜合得分隨著處理時間的延長呈現(xiàn)上升趨勢，在30 min時達到最大，之后呈下降趨勢?？紤]各組的冷卻肉綜合得分情況，確定風速范圍為0.8～1.2 m/s，NO濃度范圍為50～150 μL/L，處理時間范圍為10～50 min。

Zhao Songsong等應用熵權法對宰后早期豬肉的品質變化進行預測和綜合評價，發(fā)現(xiàn)熵權法是一種預測宰后早期豬肉貨架期的有效方法。Zhang Lei等應用熵權-Topsis法研究超聲頻率和超聲角度對豆腐凝膠品質的影響，最終發(fā)現(xiàn)40 kHz＋20 kHz超聲角度30°組處理得到的豆腐品質最佳。本研究應用OPLS-DA、PCA和Pearson檢驗篩選理化品質評價指標，應用熵權法和Topsis法計算最終綜合得分，最終得到的冷卻豬肉綜合品質計算模型為Y＝0.145×a*＋0.113×貯藏損失＋0.112×硬度＋0.130×揮發(fā)性鹽基氮含量＋0.500×感官評分，為冷卻豬肉的綜合品質優(yōu)化研究提供了一種可行的方案。

2 響應面試驗設計與結果分析

2.1 響應面回歸方程的建立與分析

在單因素試驗基礎上，以綜合得分為響應值，選取風速（A）、NO濃度（B）、時間（C）進行3因素3水平Box-Behnken試驗設計，如表8所示。

運用Design Expert 10軟件進行回歸分析，得到冷卻肉綜合得分（Y）的二元回歸方程：Y＝0.76＋0.074A＋0.097B＋0.16C＋0.10AB＋0.038AC＋0.085BC—0.18A2—0.24B2—0.19C2。由表9可知，模型F值為15.43，P值為0.000 8（＜0.001），模型極顯著，失擬項F值為2.78，P值為0.174 3（＞0.05），不顯著。模型極顯著，失擬項不顯著，說明回歸方程與實際情況擬合較好。模型的R2為0.952 0（接近于1），表明所得模型的預測值與實際值之間有高度相關性，試驗自變量與響應值之間存在關聯(lián)，可用于冷卻肉工藝的預測與優(yōu)化。

2.2 響應面分析

根據(jù)回歸方程繪制響應面圖，從圖8和表9可以看出，一次項時間對冷卻肉綜合得分的影響極顯著（P＜0.001），風速和NO濃度對冷卻豬肉綜合得分均有顯著影響（P＜0.05）。

2.3 驗證實驗分析

通過Design Expert 10軟件對模型回歸方程Y進行計算，得到該模型最佳條件為風速1.076 m/s、NO濃度117.488 μL/L、時間41.349 min，預測綜合得分為0.837。根據(jù)實際應用調整為風速1.10 m/s、NO濃度117 μL/L、時間41 min。采用該條件對冷卻豬肉進行短時氣調處理，經(jīng)過3 次平行實驗，實際綜合得分為0.839，與預測值接近，證實模型優(yōu)化所得工藝參數(shù)準確可行。

3 貯藏驗證實驗分析

3.1 菌落總數(shù)分析

菌落總數(shù)是判斷食品是否變質的重要依據(jù)，根據(jù)梅新成等的研究，冷卻肉菌落總數(shù)的安全限值為6（lg（CFU/g））。應用最佳短時氣調條件處理對冷卻豬肉貯藏期內的菌落總數(shù)影響如圖9所示。NO處理組在貯藏相同時間后菌落總數(shù)顯著低于未處理組（P＜0.05），并且未處理組在貯藏7 d后菌落總數(shù)達到了5.99（lg（CFU/g）），已經(jīng)臨近安全限值，然而，NO處理組在貯藏7 d后菌落總數(shù)為5.40（lg（CFU/g）），明顯低于安全限值。該結果表明，NO處理能夠有效抑制微生物的生長，進而達到延長冷卻豬肉貨架期的作用。

3.2 揮發(fā)性鹽基氮含量分析

根據(jù)GB 2707—2016《鮮（凍）畜、禽產品》規(guī)定，肉中的揮發(fā)性鹽基氮含量不應超過15 mg/100 g，當揮發(fā)性鹽基氮含量超過20 mg/100 g時表明已經(jīng)腐敗變質。由圖10可知，隨著貯藏時間的延長，NO短時氣調處理組和對照組的揮發(fā)性鹽基氮含量均增加，其中對照組在貯藏7 d時已經(jīng)達到15.17 mg/100 g，超過了GB 2707—2016的規(guī)定值，然而NO處理組在貯藏7 d后的揮發(fā)性鹽基氮含量為10.97 mg/100 g，顯著低于GB 2707—2016規(guī)定值，這是由于NO具有抑制酶活性和殺菌作用，進而減緩了揮發(fā)性鹽基氮含量的上升。

3.3 亞硝基肌紅蛋白含量分析

亞硝基肌紅蛋白是NO與肌紅蛋白反應的產物，可以使肉呈現(xiàn)出鮮紅色。根據(jù)圖11可知，各組在420 nm波長左右均出現(xiàn)吸收峰，與亞硝基肌紅蛋白特征峰一致，表明存在亞硝基肌紅蛋白。其中貯藏7 d后的NO短時氣調處理組亞硝基肌紅蛋白含量最高，0 d組的肉樣亞硝基肌紅蛋白含量最低。并且貯藏相同時間的冷卻豬肉NO處理組均比對照組的亞硝基肌紅蛋白含量高，表明NO氣調處理能夠促進亞硝基肌紅蛋白的產生，進而提升冷卻豬肉的色澤。

4 結論

本研究應用OPLS-DA、PCA和Pearson相關性分析并結合熵權-Topsis法構建的冷卻豬肉綜合評價模型為Y＝0.145×a*＋0.113×貯藏損失＋0.112×硬度＋0.130×揮發(fā)性鹽基氮含量＋0.500×感官評分。將響應面法與綜合評價模型結合優(yōu)化了NO短時氣調處理冷卻肉工藝，確定了NO短時氣調處理冷卻肉最佳工藝條件為風速1.10 m/s、NO濃度117 μL/L、時間41 min。在此條件下處理所獲得的冷卻豬肉肉色更加鮮紅，貯藏后菌落總數(shù)和揮發(fā)性鹽基氮含量更低，亞硝基肌紅蛋白含量更高。綜合以上結果，本研究可為提升冷卻豬肉提供一種可行性方案，并為冷卻豬肉品質提供一種綜合評價模型。

本文《基于OPLS-DA和熵權-Topsis法研究一氧化氮提升冷卻豬肉品質》來源于《食品科學》2025年46卷第16期322-336頁，作者：葉永茂, 葛慶豐, 吳滿剛, 于海, 劉瑞。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241204-024。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：安宏琳；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)