基于電子鼻和氣質聯用技術分析不同品牌道口燒雞的香氣差異性

孫靈霞，李苗云，靳春杰，朱永樂，柳艷霞，劉歡歡，趙改名

(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州， 450002)

道口燒雞是我國傳統醬鹵肉制品的典型代表，素有“天下第一雞”的美譽，深受消費者歡迎。市場上道口燒雞品牌繁多，其原料雞品種、產品執行標準、加工工藝均不同，導致產品質量參差不齊、風味和口感千差萬別。這些都嚴重制約了燒雞產業的生存和發展。

道口燒雞的獨特香味一直是吸引人們的重要原因，也是決定燒雞品質優劣的重要因素。電子鼻技術(E-nose)和氣相色譜-質譜聯用(gas chromatoyrahy-mass spectrometer，GC-MS)是目前食品風味分析的重要研究手段[1]。電子鼻通過對產品風味輪廓信息進行綜合分析，能快速、無損地分析識別產品的風味。目前電子鼻技術已經廣泛用于各類肉制品包括雞肉[2-3]、豬肉[4-5]、牛肉[6]、羊肉[7]、魚肉[8]以及水產[9]等的品質評價及摻偽檢驗。GC-MS技術則能夠實現待測樣品具體風味化合物的定性和定量，GC-MS與電子鼻技術的結合能夠全面地分析和評價食品的風味特性[7,10-11]。目前國外對燒雞制品揮發性成分分析的研究甚少，國內相關研究較多[12-15]，多采用GC-MS對其揮發性成分進行研究，且主要集中在對同一品牌燒雞的風味及其在加工過程中風味變化方面，而針對不同產品間風味差異的相關研究尚不深入。

本文選擇市場上較為常見的道口燒雞品牌，對其香氣及呈香成分進行比較，分析各品牌道口燒雞香氣品質的異同及其原因，以便更加有效地控制和優化道口燒雞的香氣品質，以期為道口燒雞香氣的評價和質量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇市場上常見的草紙包裝道口燒雞共7個品牌，均購于當地道口燒雞專賣店，每只燒雞重量約800 g，7個品牌的燒雞分別編號1～7。

1.2 儀器與設備

PEN3(portable electronic nose3)便攜式電子鼻，德國Airsense公司；氣相色譜-質譜聯用儀(SCIONSQ-456)，美國Bruker公司；SPME萃取裝置(萃取頭涂層Car/PDMS，非極性，涂層厚75 μm)，美國Supelco公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將道口燒雞樣品去皮、剔骨，分別取同一部位肉于-40 ℃貯藏備用。

1.3.2 電子鼻檢測

將樣品于-4 ℃解凍12 h，然后迅速切成邊長2 mm 左右的肉粒。稱取10.0 g于150 mL錐形瓶中，保鮮膜封口，于35 ℃水浴5 min，插入電子鼻探頭吸取頂端空氣進行測定。電子鼻測試條件：樣品測試時間80 s，采樣間隔1 s，清洗時間120 s，歸零時間10 s，載氣流速 300 mL/min，進樣流量300 mL/min。

1.3.3 GC-MS分析

將解凍后的樣品切成邊長為2 mm左右的肉粒，取5.00 g置于20 mL的頂空瓶中，將老化后的萃取頭插入到樣品瓶頂空部分，在60 ℃條件下吸附35 min，吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口，在250 ℃條件下解吸3 min，同時啟動儀器采集數據，用于GC-MS的分離與鑒定。色譜條件：B-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，恒流12 mL/min。質譜條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；GC與MS接口溫度為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。

1.4 數據處理

電子鼻數據利用SPSS 19.0進行主成分分析和線性判別分析。揮發性物質的定性與定量：采用NIST譜庫檢索，結合保留指數及有關文獻鑒定化合物；采用峰面積歸一化法進行定量分析，求得各揮發性物質的相對含量。所有揮發性物質數據采用SPSS 19.0進行方差分析和顯著性分析，顯著水平P<0.05。關鍵香氣化合物的主成分分析采用Origin8.5.1軟件處理。

2 結果與分析

2.1 電子鼻測定結果分析

主成分分析是采取降維的方法找出貢獻率最大和最主要的因子，利用PCA空間分布圖最大程度上體現樣品間的差異[16]。對7個品牌道口燒雞香氣分析的電子鼻PCA結果見圖1。由圖1可以看出，第1主成分和第2主成分的總貢獻率達到86.36%，表明PC1、PC2提取了道口燒雞香氣化合物的主要特征，適用于對不同品牌燒雞樣品香氣成分分析，但7個樣品之間均有部分重疊，說明PCA分析不能很好地區分不同品牌的道口燒雞。

圖1 道口燒雞電子鼻的PCA圖

判別分析(liner discrminant analysis,LDA)是模式識別的經典算法，通過將數據從高維空間投影到低維空間，使類別間的差異最大，類別內的差異最小。對7個品牌道口燒雞風味分析的電子鼻LDA結果見圖2。由圖2可以看出，LD1和LD2的總貢獻率達到92%，能夠代表樣品的主要信息。通過LDA分析，7個樣品能較好地被區分開，區分效果顯著高于PCA分析。樣品1、2、3在第1主成分上分布的離散，說明三者香氣成分有較大差異；樣品4、5、6、7距離較近，說明其香氣成分比較接近。

圖2 道口燒雞電子鼻的LDA圖

2.2 香氣化合物的GC-MS測定結果分析

根據上述電子鼻測定結果，從7個品牌道口燒雞中選擇香氣差異較大的4個品牌進行GC-MS測定，其揮發性物質種類和含量見表1。由表1可知，各品牌樣品揮發性物質的種類和含量都有較大的區別。4個樣品中共檢測出51種揮發性物質，其中醇類、醛類、酮類、烷烴類、萜烯類化合物分別有10、13、6、5、14種，雜環類、酯類和酸類各1種。

2.2.1 醇類

飽和醇的風味閾值比較高，對雞肉風味影響不大，而不飽和醇類的風味閾值較低，對風味的形成有一定的作用。由表1可知，醇類物質在4個樣品中的含量從4.92%到21.16%，且存在顯著差異(P<0.05)，其中樣品1中醇類物質的數量和含量均顯著高于其他3個樣品(P<0.05)。4個種樣品中均含有戊醇、己醇和1-辛烯-3-醇，其中1-辛烯-3-醇含量最高，而閾值較低(1 μg/kg)，具有類似蘑菇的香味[17]，對燒雞香氣有重要貢獻，可能是造成不同品牌道口燒雞風味差異的主要成分之一。

2.2.2 醛類

醛類物質是脂肪降解的主要產物，具有清香、果香、脂肪香等香氣特征，由于檢出濃度較高而氣味閾值很低，是雞肉制品的主要呈香成分[18]。由表1可知，4個燒雞樣品中醛類物質含量從16.41%到39.734%，且差異顯著(P<0.05)，是造成不同燒雞樣品香氣差異的主要香氣化合物。樣品1和樣品5中醛類物質總含量近40%，尤其己醛含量最高，這與前人報道的結果基本一致[3]。己醛風味閾值較低(4.5×10-3mg/kg)，具有青草香[19]，是雞肉中重要的風味物質。烯醛和二烯醛是雞肉脂肪受熱時的特征香味呈味物[20]。4個樣品中烯醛和二烯醛含量差異顯著(P<0.05)，僅樣品1和樣品5中檢測到反,反-2,4-癸二烯醛,其呈強烈的雞香和雞脂味，閾值極低(0.07 μg/kg)[21]，是雞肉香氣中非常重要的特征風味物。

2.2.3 酮類

酮類的氣味閾值較醛類高，對燒雞香氣的貢獻相對較小。酮類物質通常具有清香或奶油味、果香，其中不飽和酮是動物特征味和植物油脂味的來源[13]。由表1可知，4個樣品中酮類物質含量從2.38%到22.35%，差異顯著(P<0.05)。4個樣品中的6種酮類物質在樣品1中全部含有，2,3-辛二酮在4個樣品中均存在，且在樣品1和5中含量較高，分別為22.35%、17.17%。2,3-辛二酮對肉中甜的花香及果香風味有貢獻[22]，可能是樣品香氣差異的又一主要風味化合物。

2.2.4 烷烴類

烷烴類物質的氣味閾值比較高，大多香氣較弱或者無味[7]，對燒雞風味的直接貢獻不大。但燒雞樣品中烷烴類物質含量從3.86%到19.94%，差異顯著(P<0.05)，且樣品2的7種烴類物質含量顯著高于樣品1和5，它們可能有助于提高燒雞的整體風味。

2.2.5 萜烯類

萜烯類化合物閾值較低，且是燒雞風味物質中種類最多、含量(7.35%～15.84%)相對較高的一類香氣物質，它們主要來自于燒雞制作過程中添加的多種香辛料，對燒雞香氣起著重要作用。由表1可知，草蒿腦、4-萜烯醇、桉葉油醇、左旋樟腦、茴香腦、丁香酚等均存在于在4個樣品中且含量較高，可能是道口燒雞美味的重要貢獻者。樣品1和樣品5中萜烯類物質種類和含量均高于另外2個樣品(P<0.05)，而草蒿腦含量低于另外2個樣品(P<0.05)。萜烯類化合物多具有花香、果香等。檸檬烯具有令人愉快的檸檬香氣；草蒿腦、茴香腦具有茴香、辛香甘草的氣味，天然存在于八角茴香、小茴香中；丁香酚是丁香揮發油中最主要的風味物質，具有辛香、煙熏香、熏肉樣香氣和味道特殊的濃烈香氣；左旋樟腦具有樟腦、薄荷、涼香香氣；對傘花烴具有胡蘿卜和柑橘味道，在肉桂、八角茴香、肉豆蔻油中均有存在。這些來自香辛料的萜烯類物質在4個樣品中差異顯著(P<0.05)，是造成燒雞香氣差異的一類主要物質。

2.2.6 其他

由表1可知，4個燒雞樣品中均檢測到2-戊基呋喃，且含量差異顯著(P<0.05)。2-戊基呋喃是亞油酸氧化的產物，其氣味閾值較低(6 μg/kg)[23]，具有豆香、果香和青香，是雞肉及其他肉制品的重要呈香成分。酸類和酯類的香氣閾值較高，且在肉中含量較少，對雞肉特征香氣貢獻不大。本實驗樣品中僅檢出酸類和酯類各1種，其中乙酸丁香酚酯具有丁香香氣，可能來源于所用原料丁香。

表1 道口燒雞香氣化合物及相對含量

續表1

序號化合物名稱保留指數鑒定方式樣品1樣品2樣品3樣品51β-蒎烯1 020RI,MS0.05±0.01--0.03±0.002β-月桂烯1 150MS---0.10±0.013(-)-檸檬烯1 187RI,MS0.42±0.07---4桉葉油醇1 201RI,MS1.23±0.42a0.07±0.01c0.36±0.06b1.36±0.17a5萜品烯1 236MS---0.10±0.016對傘花烴1 270RI,MS0.22±0.01--0.24±0.017左旋樟腦1 518MS1.93±0.51ab-0.68±0.11b3.08±1.17a8芳樟醇1 543MS1.00±0.16a--0.51±0.08b94-萜烯醇1 603RI,MS2.16±0.332.24±0.152.24±0.402.32±0.3710草蒿腦1 678MS0.68±0.01b4.06±0.18a4.39±0.03a0.46±0.00c11α-松油醇1 697MS0.51±0.08a-0.60±0.07a0.34±0.05b12反式茴香腦1 831MS4.60±0.75a0.74±0.06c1.55±0.35b3.28±0.60a13香葉醇1 843MS0.06±0.02--0.06±0.0114丁香酚2 171MS2.82±0.67a0.24±0.05c0.74±0.06b3.96±0.56a萜烯類15.68±1.72a7.35±0.28c10.56±0.47b15.84±0.87a12-戊基呋喃1 224RI,MS0.45±0.16ab0.06±0.01c0.22±0.04b0.70±0.12a2己酸1 863RI,MS0.57±0.14a0.18±0.09b-0.24±0.10b3乙酸丁香酚酯2 260MS0.08±0.03---

注：RI, 保留指數，表示與文獻[24-25]中RI值一致; MS, 根據Nist 05質譜數據庫進行鑒定;同一行不同字母表示具有顯著性差異(P<0.05);-表示未檢出

2.3 關鍵香氣化合物的差異分析

在肉類的風味組成中，通常僅有一小部分對其總體風味具有顯著貢獻，這部分對總體風味起主導作用的成分即為主體風味成分或關鍵風味化合物。為了進一步分析不同品牌燒雞香氣的差異，采用ROAV值法來確定燒雞的關鍵香氣化合物[26]，ROAV值越大，對香氣的貢獻越大。結果見表2。由表2可知，4個樣品的關鍵香氣化合物(ROAV≥1)共有13種，包括醇類、醛類、萜烯類和雜環類，這些重要的關鍵香氣化合物以不同含量、比例分別形成了各個品牌燒雞的獨特風味。醛類物質種類最多而且ROAV值高，是燒雞中重要的關鍵香氣化合物，但其ROAV值差異很大，是造成不同品牌燒雞香氣差異的一類主要成分。其次是萜烯類物質，此類物質大多具有辛香及果香，能夠協調其他組分帶來的脂香，尤其丁香酚ROAV值較高，是樣品辛香、煙熏香及熏肉香差異的主要物質。研究表明，鹵煮雞肉的風味在煮制90 min以上趨于穩定[27]，而道口燒雞鹵煮時間通常在1.5 h以上，因此可以推斷不同品牌燒雞香氣差異與鹵煮工藝關系不大。原料雞的品種、飼養方式等因素[28-29]以及制作過程中添加的香辛料[3,12]對雞肉風味有顯著影響，而不同品牌道口燒雞加工時所用原料雞和香辛料不同，因此認為，原料雞品質和燒雞制作時時添加的香辛料可能是造成不同品牌燒雞香氣差異的根本因素。

表2 道口燒雞中的關鍵香氣化合物

注：-表示未檢出

2.4 關鍵香氣化合物的主成分分析

對采用ROAV值法確定的關鍵香氣化合物做主成分分析，將前2個因子的得分和各關鍵香氣化合物在前2個因子上的旋轉載荷值標準化后做散點圖(圖3)。由圖3可知，前2個主成分貢獻的累積貢獻率為89.66%，能夠代表樣品的整體信息。樣品1的第1主成分得分最高，但第2主成分的得分較低；樣品5的第1和第2主成分得分均為正值，而樣品2和3的第1和第2主成分得分接近且均為負值。芳樟醇、反-2-辛烯醇、壬醛和桉葉油醇能將樣品1從其他樣品中區分開來；辛醛在第1主成分的載荷就能把樣品5區分開來；2-辛烯醛和1-辛烯-3-醇可以將樣品2和3與其他樣品區分。由此可見，通過對關鍵香氣化合物的主成分分析，可以從這2個主成分對樣品進行區分。

圖3 主體香氣化合物的主成分雙標圖

3 結論

電子鼻結合氣質聯用技術可以全面分析不同品牌道口燒雞的香氣差異。不同品牌道口燒雞樣品中共檢測出51種香氣成分，其在各品牌樣品中的組成和比例不同，分別形成了各品牌燒雞的獨特風味。采用ROAV值法從鑒定出的香氣成分中篩選出13種關鍵香氣化合物，主要是醛類和萜烯類物質，它們是樣品香氣差異的主要物質。通過對關鍵香氣化合物的主成分分析，證實了這13種關鍵香氣化合物可以區分不同品牌的燒雞樣品。通過比較分析不同品牌道口燒雞香氣及呈香成分的異同，可為控制和優化道口燒雞的香氣品質提供參考依據。