基于主成分分析法的煮制時間對鹵制雞肉風味的影響分析*

武蘇蘇，趙改名，柳艷霞，田瑋，孫靈霞

1(河南省肉制品加工與質量安全控制重點實驗室，河南農業大學，河南鄭州，450002)

2(河南農業大學牧醫工程學院，河南鄭州，450002)

醬鹵肉制品是我國傳統美味，營養豐富，深受消費者喜愛。醬鹵肉制品的核心工藝是鹵煮，要實現其生產的工業化關鍵在于實現鹵煮時火候(溫度、時間及火力)控制的標準化。目前關于火候的研究主要集中在其對雞胸肉中還原糖、核苷酸、游離氨基酸及脂肪這些風味前體的影響［1］，以及其對禽肉食用品質［2－3］、剪切力、蛋白質溶解性和微觀結構［4－6］的影響。本文以雞腿肉為原料，參考道口燒雞的香辛料配方，模擬工業生產過程，通過設置不同的煮制時間來研究其對雞腿肉揮發性風味物質形成的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞腿(每只250 g左右)購自河南某肉品公司，品種為羅斯308;8種香辛料(肉桂、良姜、白芷、草果、陳皮、砂仁、豆蔻、丁香)購自鄭州某大型超市。

1.2 儀器與設備

PEN3(portable electronic nose 3)便攜式電子鼻(德國Airsense公司);Trance MS氣相色譜-質譜聯用儀(美國Finnigan公司);TurboMatrixTD熱脫附進樣器(美國Perkin Elmer公司);SPME萃取頭(涂層為Car/PDMS(carboxen/polydimethylsioxane)，厚 75 μm，非極性，美國Supelco公司);電子可調電爐(上海樹立儀器儀表有限公司，單聯功率2 kW)。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

香辛料配方:100 kg雞肉，180 g肉桂、良姜、白芷，60 g草果、陳皮，30 g砂仁、豆蔻，6 g丁香，10～15 g硝酸鉀，2～3 kg食鹽。

雞肉樣品:將雞腿洗凈，分成8組，每組質量為(1.80±0.20)kg，稱重后放入鍋內，按比例加入香辛料和清水(水肉質量比2∶1)后加熱，整個過程不重新加水，開始將電爐(共有6個檔位，最大功率為2 kW)調至5檔煮至95℃ (用3個溫度計分別置于湯的表層，中層與下層)，后開始調節電爐檔位，使水溫在(95 ± 2)℃ 分別保持 10、20、30、40、50、60、90、120 min。隨機撕取雞腿固定部位作為分析樣品，并在分析測試前于－40℃冰柜中保存。

電子鼻樣品:在室溫下迅速將樣品切成邊長約2 mm的肉粒，稱取10 g于100 mL錐形瓶中，用3層保鮮膜密封，60℃水浴鍋中水浴5 min，用于電子鼻檢測。

GC-MS樣品:在室溫下迅速將樣品切成邊長2 mm左右的肉粒，稱取5 g于15 mL的頂空萃取瓶中。將老化后的SPME萃取頭插入萃取瓶頂空，60℃萃取靜態頂空中的揮發性化合物30 min。然后將萃取頭迅速插入氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)的進樣口，于250℃解析2 min，用于GC-MS分析檢測。試驗設置3個重復。

1.3.2 實驗條件

電子鼻條件:采樣間隔1 s，清洗時間120 s，歸零時間5 s，樣品測試時間60 s。色譜條件:色譜柱為DB-WAX(Agilent Technologies)毛細管GC柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm);升溫程序:起始溫度40 ℃，保持3 min，5℃/min升溫至80℃，10℃/min升溫至230℃，于230℃保持8 min;載氣(He)不分流。質譜條件:電子轟擊(EI)離子源;電子能量70 eV;GC與MS接口溫度250℃;離子源溫度200℃;質量掃描范圍33～500 amu;電子檢測器檢測電壓350 V。

1.3.3 數據處理

電子鼻數據:取第55 s的電子鼻測定數據用SPSS16.0進行主成分分析(principle component analysis，PCA)。GC-MS數據:將 GC-MS分析圖譜與WILLEY、REPLIB、MAINLIB、NISTDEMO 4 個圖譜庫資料進行匹配檢索定性，至少在2個圖譜庫中匹配度(SI)和反匹配度(RSI)均大于800(最大值1 000)的物質為鑒定結果;按峰面積歸一化法計算各揮發性風味物質占總的揮發性風味物質的相對含量。用SPSS16.0對不同煮制時間條件下風味物質的峰面積做主成分分析。

2 結果與分析

2.1 GC-MS檢測及揮發性風味成分

表1是不同煮制時間條件下的雞肉樣品的GCMS總離子流圖譜經檢索后用峰面積歸一化法計算出的相對含量。在煮制不同時間的所有雞肉樣品共檢測到72種化合物，其中包括15種烴，9種酮，16種醛，11種醇，8種酯，2種酚和3種酸及含氮含硫含氯的8種其他物質。烴類物質在不同煮制時間條件下的變化范圍為9.2%(90 min)到18.47%(60 min)，主要是飽和烷烴、芳香烴和萜烯類物質;酮類物質在不同煮制時間條件下的變化范圍為3.85%(10 min)到5.87%(120 min)，含量相對較高且在每組中均檢出的是2-甲基-3-辛酮，且其相對含量隨煮制時間的延長呈上升趨勢;醛類物質的相對含量除20 min(57.58%)較低外，其他組均在60%以上，其中飽和脂肪族的戊醛、己醛、庚醛、辛醛及壬醛的含量相對較高;醇類物質的相對含量除60 min(4.61%)較低外，其余均在7%以上，相對含量最高為9.91%(40 min)，其中 1-戊醇、1-辛烯-3-醇及 1，8-桉葉油醇的含量相對較高;酯類物質的相對含量變化范圍是1.63%(120 min)到6.78%(20 min)，主要是丁醇基酯和乙醇基酯;酚類及酸類物質相對含量較低，最高分別為0.14%和1.48%，其中己酸含量占全部酸類物質的絕大部分;含氮含硫及含氯的物質百分含量變化范圍是2.00%(50 min)到4.57%(60 min)，其中2-戊基呋喃，三氯甲烷及正丁醚的含量較高。由于檢出的物質較多，很難直接看出風味物質變化的規律及各煮制時間條件下的特征代表性物質，于是對不同煮制時間條件下各物質的峰面積做主成分分析。

表1 加熱不同時間后雞腿肉主要揮發性風味成分及含量 %Table 1 The main components and content of volatile flavor compounds of chicken thighs cooked for different amounts of time %

續表1

2.2 各煮制時間條件下雞肉樣品揮發性風味物質峰面積主成分分析

用SPSS16.0對煮制不同時間雞肉樣品的72種揮發性風味物質的出峰面積進行主成分分析，從主成分因子貢獻率來看，前6個因子貢獻率分別為32.34%、20.24%、14.33%、11.39%、9.78%、8.23%、3.69%，累積貢獻率為96.31%。SPSS輸出的方差最大法旋轉因子矩陣中己醛、辛醛、壬醛、癸醛、E-2-辛烯醛、2-壬烯醛、苯甲醛、十四醛，1-庚醇、1-辛醇、1-辛烯-3-醇、2-辛烯-1-醇，庚烷、辛烷、十七烷、2，2，4，6，6-五甲基庚烷、檸檬烯，2-甲基-3-辛酮、6-甲基-2-庚酮、2，3-戊二酮，庚酸，1-丙烯-2-醇乙酸酯，2-戊基呋喃，2-正丁基呋喃，乙酰胺共25種物質在第一個主成分上載荷系數較高，E-2-庚烯醛、2-癸烯醛、2，4-己二烯醛，1-己醇、1-戊烯-3-醇，戊酸，2，3-辛二酮，乙苯，苯酚，二甲基三硫化物共10種物質在第二個主成分上的載荷系數較高。

將各煮制時間條件下的前2個因子的得分和各揮發性風味物質在前2個因子上的旋轉載荷值標準化后做散點圖(圖1)。從圖1可知，第一與第二主成分對煮制50、60、90 min的雞肉樣品貢獻率均不高，煮制120 min的雞肉樣品在第一個因子上的得分最高，煮制40 min的雞肉樣品在第二個因子上的得分最高。煮制40、50和60 min的雞肉樣品風味物質在第一個因子上的得分相近，煮制20 min和煮制30 min的雞肉樣品在第二個因子上的得分相近，煮制10 min的雞肉樣品在第一與第二個因子上的得分均不高;各煮制時間下雞肉樣品相互區別的特征風味物質:10 min——39(苯)，57(a-松油醇);20 min——47(己烷)，65(3-羥基-2-丁酮);30 min——46(丁酸丁酯);40 min——26(2-癸烯醛);50 min——51(戊烷);60 min——36(苯乙烯)，38(甲苯)，42(2-己烯醛)，53(2-丙烯酸丁酯)，55(戊醛);90 min無對應物質;120 min——14(檸檬烯)。由于前2個主成分的累積貢獻率僅達到52.57%，變量信息不全，不能準確地描述揮發性風味物質隨煮制時間變化的趨勢，于是對不同煮制時間的雞肉樣品的電子鼻感應值做主成分分析。

圖1 揮發性風味物質主成分分析結果散點圖Fig.1 Scatter plot produced by the output of principal component analysis of volatile compounds

2.3 各煮制時間條件下雞肉樣品電子鼻數據主成分分析

用SPSS16.0對煮制不同時間的雞肉風味在電子鼻10個傳感器上的感應值(取第55 s時的值)進行主成分分析，圖2中每個橢圓代表不同煮制時間雞肉樣品的數據采集點。由分析可得，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻率分別為63.99%和32.44%，二者之和達到96.43%。如圖2所示雞肉在煮制10、20和30 min的數據采集點在第一主成分和第二主成分上變化都很大，煮制40、50和60 min的數據采集點在第一主成分與第二主成分上基本無變化，煮制90 min與煮制120 min的雞肉樣品的風味數據采集點有部分重疊。

圖2 電子鼻數據主成分分析Fig.2 Principal component analysis of data from EN

3 討論

各煮制時間條件下相對含量較高的揮發性風味物質是醛、烴、酮與醇類，含量相對較低的是酯、酸、酚類及含氮含硫等其他物質，這與前人的研究結果一致［7－9］。脂肪酸氧化裂解是直鏈醛、醇、酮、烴類及烷基呋喃的主要路徑［10］，美拉德反應與硫胺素降解［11－12］主要產生含氮含硫的雜環化合物，氨基酸的Strecker降解反應［13－14］是支鏈醛的重要來源。本研究模擬道口燒雞鹵煮工藝，加工時添加了8種香辛料，各種香辛料精油的主要成分是被命名為烯、醇、酮等的萜類及其氧化衍生物，也包括一定量的脂肪族及芳香族的醇、醛、酮、酚類等化合物［15］。各組雞肉樣品揮發性風味物質的變化是香辛料和雞肉中揮發性風味前體物質受熱共同作用的結果，但從具體每種物質的相對含量來看，雞肉中風味前體物質熱反應是主導因素，香辛料主要是直接引入揮發性風味成分。

肉品風味成分對肉品總體風味具有顯著貢獻的只是小部分，一些物質起輔助作用，大部分無顯著影響［16］。揮發性物質對整體風味的貢獻由其絕對含量、相對含量和風味閾值三方面決定［17］，所以對雞肉在各煮制時間產生的風味物質峰面積進行主成分分析得出的各煮制時間條件下的特征風味成分對風味的貢獻不一定最大，但是特征風味的變化能夠反映熱反應進行的程度:煮制10 min雞肉風味前體的熱反應程度較低，風味主要由香辛料受熱釋放，所以特征風味物質是苯和松油醇;隨著煮制時間的延長，脂肪酸裂解氧化反應程度逐漸加深，從煮制20 min的雞肉特征風味物質己烷，到40 min的2-癸烯醛，到50 min的戊烷，再到60 min的2-己烯醛和戊醛，這個過程也伴隨著香辛料中香味成分的釋放，只是風味前體物質的熱反應占優勢;煮制90 min和120 min時均無雞肉風味前體物質對應特征風味成分說明此時通過風味前體物質熱反應形成的風味已經趨于穩定。

對電子鼻數據進行的主成分分析更直觀地反映了風味的綜合變化。雞肉風味形成的過程主要是雞肉中風味前體物質發生熱反應的過程，初期熱反應速率較快，煮制10、20、30及40 min 4個時間點的電子鼻數據采集點在主成分圖上能夠明顯的區分開，并且距離較遠;隨著時間的延長，反應逐漸緩慢，煮制40、50及60 min的電子鼻數據采集點雖然能夠分開，但距離非常近;最后反應趨于穩定，煮制90 min與120 min的電子鼻數據采集點發生重疊，二者的揮發性風味成分接近。

雞肉揮發性風味的形成主要是各種前體物質熱反應的結果。對電子鼻感應數據進行的主成分分析雖不能辨別風味成分但能夠很好地反映風味隨煮制時間變化的過程。對各煮制時間條件下雞肉揮發性風味物質峰面積進行的主成分分析雖不能很好區分短時間煮制的雞肉樣品，但能夠確定各煮制時間具體的特征風味成分，這些特征風味成分又可以間接反映揮發性風味前體物質的熱反應程度。

經上述分析，可得出以下結論:雞腿肉風味的形成是各種前體物發生熱反應共同作用的結果;對電子鼻感應強度和風味物質含量變化的綜合分析反映了熱反應在初期進行的較快，然后逐漸變慢，最后趨于穩定，95℃左右的煮制條件下，熱反應進行90 min以上時雞腿肉可以形成穩定的風味特征。

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