基于氣相-離子遷移譜分析反復(fù)燉煮過程中雞肉風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律

杜超，戚軍，姚文生，張浩，張慶永，劉登勇, 6*

1(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心, 遼寧 錦州， 121013) 2(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥， 230036)3(渤海大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，遼寧 錦州， 121013) 4(濟(jì)南海能儀器股份有限公司,山東 濟(jì)南， 250000)5(山東德州扒雞股份有限公司，山東 德州， 253000) 6(江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京， 210095)

醬鹵肉制品是一種以鮮(凍)畜禽肉和可食副產(chǎn)品放在加有配料的水中,經(jīng)預(yù)煮、浸泡、燒煮、醬制(鹵制)等工藝加工而成的肉制品[1],是我國傳統(tǒng)風(fēng)味熟肉制品的典型代表。由于雞肉具有蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低和口感適中等特點(diǎn)，常被用于制作醬鹵制品的加工，在經(jīng)過反復(fù)燉制的鹵湯鹵制后，風(fēng)味更加濃郁，這是醬鹵肉制品廣受歡迎的主要原因[2-4]。醬鹵鹵湯風(fēng)味對肉制品風(fēng)味而言，至關(guān)重要,但是，目前鹵湯反復(fù)鹵煮過程中，雞肉風(fēng)味形成機(jī)制還知之甚少。

風(fēng)味是評價(jià)雞肉品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，現(xiàn)已有許多對雞肉關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究報(bào)道[5-7]，常見的風(fēng)味物質(zhì)測定方法如：電子鼻[8]、氣相色譜-嗅聞測量法(gas-chromatography-olfactometer,GC-O)[9-10]、氣相色譜-質(zhì)譜法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)[11],這些方法被廣泛應(yīng)用于肉制品風(fēng)味物質(zhì)的測定，具有樣品用量少、無需大量化學(xué)試劑、色譜分離率高等特點(diǎn)，但同時(shí)存在前處理復(fù)雜、時(shí)間長、靈敏性較低等不足。氣相-離子遷移譜(gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)作為一種新興的風(fēng)味物質(zhì)分析手段，具有儀器易攜帶、小型化、響應(yīng)迅速、操作簡單、快速、檢測結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[12]，可應(yīng)用于大多數(shù)復(fù)雜體系構(gòu)成的食品品質(zhì)分析，特別是食品特征風(fēng)味有機(jī)揮發(fā)組分的快速檢測、識別等。氣相分離與離子遷移譜的聯(lián)用可以克服單獨(dú)氣相色譜方法的不足，在離子遷移管中的二次分離，大大提高儀器的分辨能力和靈敏度[13]。在肉制品風(fēng)味[14]、摻假[15-16]、冷鮮肉貯藏[17]、氣味劣變[18]、鑒定不同肉類的揮發(fā)性有機(jī)成分差異[19]等方面被廣泛應(yīng)用。目前對雞肉風(fēng)味物質(zhì)的研究主要集中在不同品種[20]、燉煮時(shí)間[21]、煮制條件[22]及香辛料[23]等因素，而醬鹵加工中，鹵制次數(shù)和肉本身對雞肉風(fēng)味的研究尚未見到。

本研究采用氣相-離子遷移譜技術(shù)，并通過指紋圖譜對不同燉煮次數(shù)的雞肉進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)分析，為醬鹵肉制品的風(fēng)味物質(zhì)調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料：華北柴雞(日齡100 d的公雞，活雞均重800 g)，山東德州扒雞有限公司；純凈水，杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司。

試劑：2-丁酮(2-Butanone)、2-戊酮(2-Pentanone)、2-己酮(2-Hexanone)、2-庚酮(2-Heptanone)、2-辛酮(2-Octanone)、2-壬酮(2-Nonanone)均為國產(chǎn)分析純，國藥公司。

儀器：SCCWE 102G萬能蒸箱,德國Rational公司；YT-100液體真空包裝機(jī)，山東小康機(jī)械有限公司；S2A-818絞肉機(jī)，九陽股份有限公司；Flavour Spec氣相離子遷移譜聯(lián)用儀，德國G.A.S.Gesellschaft für analytische Sensorsysteme GmbH公司。

1.2 采樣與預(yù)處理

1.2.1 樣品制備

雞湯制備：共取168只雞，分為4組(其中8只雞用于生肉取樣，剩余160只燉湯)，宰后24 h去頭、去爪、雞脖后胴體雞肉質(zhì)量在(500±50) g之間。用刀沿雞背均勻把雞胴體分為兩半后放入蒸煮袋中，精確調(diào)整肉重為500 g,加入純凈水，肉水質(zhì)量比為1∶4，真空封口。當(dāng)蒸箱溫度達(dá)到99 ℃時(shí)，將蒸煮袋放入蒸箱中，當(dāng)蒸箱溫度再次達(dá)到99 ℃，蒸煮1 h，冷卻至室溫。取出雞肉和多余湯汁，確保剩余湯汁為2 000 g,用于下一次燉制。重復(fù)上述燉制程序20次，雞湯循環(huán)使用，雞肉每次更新。

肉樣制備：燉制結(jié)束后，蒸煮袋冰水冷卻至室溫，將雞肉從肉湯中取出。用刀將燉熟的胸肉和腿肉剔下，去除可見的皮膚和脂肪。將每只雞剔下的胸肉和腿肉混合，并用絞肉機(jī)攪碎和混勻，用于GC-IMS的測定。試驗(yàn)中分別取燉煮第1次、第3次、第5次、第7次、第10次、第15次和第20次后的雞肉樣品進(jìn)行下一步分析。

稱取4.5 g雞肉樣品至20 mL頂空瓶中，封口。每份樣品3個(gè)重復(fù)，用于GC-IMS分析。

1.2.2 揮發(fā)性物質(zhì)測定

分析時(shí)間30 min，色譜柱類型：FS-SE-54-CB-1(15 m×0.53 mm,1 μm)，柱溫60 ℃，采用自動(dòng)頂空進(jìn)樣，進(jìn)樣體積500 μL，孵育時(shí)間20 min，孵育溫度65 ℃，進(jìn)樣針溫度85 ℃，孵化轉(zhuǎn)速500 r/min，載氣/漂移氣為N2。

1.2.3 氣相色譜條件

氣相色譜條件如表1所示。

表1 氣相色譜條件Table 1 gas chromatographic conditions

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用儀器配套的分析軟件LAV(laboratory analytical viewer)以及GC-IMS Library Search軟件內(nèi)置的NIST 2014數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫對特征風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析，運(yùn)用LAV中Reporter構(gòu)建揮發(fā)性化合物的差異圖譜，運(yùn)用Gallery插件生成揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜。

2 結(jié)果與分析

2.1 燉煮過程中雞肉的頂空(head space, HS)分析

圖1是由LAV分析軟件中的Reporter插件程序制作的燉煮過程中雞肉的3D對比圖。從色彩角度觀察，不同燉煮次數(shù)的雞肉GC-IMS譜圖具有一定的相似性，很難直觀的進(jìn)行區(qū)分。圖2是將圖1的三維GC-IMS譜圖投影到二維平面上的頂視圖，可直接比較不同燉煮次數(shù)雞肉風(fēng)味物質(zhì)差異。縱坐標(biāo)表示保留時(shí)間，橫坐標(biāo)表示漂移時(shí)間，紅色垂直線表示反應(yīng)離子峰(reaction ion peak，RIP，歸一化后漂移時(shí)間為7.76～8.05 ms)，離子峰兩側(cè)的每個(gè)點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物，顏色的深淺表示 含量的高低。一種化合物可能會(huì)產(chǎn)生1、2個(gè)或多個(gè)斑點(diǎn) (代表單體、二聚體或三聚體)，具體取決于它們的濃度和性質(zhì)。從左到右分別為生雞肉、燉煮第1次、燉煮第3次、燉煮第5次、燉煮第7次、燉煮第10次、燉制第15次和燉煮第20次。

圖1 燉煮過程中雞肉的HS-GC-IMS三維譜圖示意圖Fig.1 Comparison of HS-GC-IMS three dimensional spectra of chicken during stewing

圖2 燉煮過程中雞肉的HS-GC-IMS二維譜圖比較Fig.2 Comparison of HS-GC-IMS two dimensional spectra of chicken during stewing注：n-m表示第n次燉煮第m組(下同)

從圖1和圖2中明顯地看出雞肉樣品隨著燉煮次數(shù)的改變，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和濃度也會(huì)隨之變化。由圖2可以看出，燉煮過程中雞肉樣本特征揮發(fā)性組分可通過GC-IMS分離，具有各自不同的GC-IMS特征譜圖信息。燉煮過程中的雞肉比生雞肉多了一部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，如圖中紅色長方形區(qū)域。隨著燉煮次數(shù)的增加，燉煮過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量會(huì)增加或減少，如圖中黃色圓圈區(qū)域，這可能是由于燉煮過程中持續(xù)的脂質(zhì)氧化，會(huì)使部分風(fēng)味物質(zhì)含量大大增加[24]。此外，在燉煮過程中，伴隨著雞肉中風(fēng)味物質(zhì)遷移到雞湯中，使雞肉中的風(fēng)味物質(zhì)含量降低并且產(chǎn)生一些新的物質(zhì)。因此，雞肉中揮發(fā)性化合物的增加或減少可歸因于雞肉的脂肪降解和風(fēng)味物質(zhì)的遷移。若要進(jìn)一步觀察，需要與指紋圖譜進(jìn)行對比。

根據(jù)特征性物質(zhì)保留時(shí)間和遷移時(shí)間，使用外標(biāo)正酮C4-C9作為參考計(jì)算每種揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)，通過GC-IMS庫進(jìn)行匹配從而對揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)行定性。如圖3所示，用數(shù)字標(biāo)記出的點(diǎn)代表定性出的一種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。由于目前軟件內(nèi)置的NIST 2014氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫與G.A.S.的IMS遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫二維定性數(shù)據(jù)庫還不夠完善，所以可以明確定性的揮發(fā)性物質(zhì)有37種單體及部分物質(zhì)的二聚體，單體、二聚體的化學(xué)式和CAS號都相同，僅形態(tài)不同，結(jié)果如表1(圖3中數(shù)字編號與表1中物質(zhì)一一對應(yīng))。

圖3 揮發(fā)性組分的定性Fig.3 Qualitative analysis of volatile components

表1 燉煮過程中雞肉的揮發(fā)性化合物的定性分析Table 1 Qualitative analysis of volatile compounds in chicken during stewing

續(xù)表1

編號化合物名稱CAS號分子式保留指數(shù)保留時(shí)間/s漂移時(shí)間/ms30檸檬烯二聚體C138863C10H161067.6626.3061.676 931苯甲醛二聚體C100527C7H6O923.8390.821.463 6322,6-二甲基吡嗪二聚體C108509C6H8N2930.8399.7451.537 4332,6-二甲基吡嗪C108509C6H8N2924.7391.9711.143 0342-苯基乙醇C137326C5H12O742.2219.4211.244 2352-甲基丁醇二聚體C137326C5H12O740.1217.9571.481 436壬醛C124196C9H18O1115.5734.2751.476 137壬醛二聚體C124196C9H18O1135.7785.3491.951 3

由圖3和表1可知，雞肉在燉煮過程中可以明確定性出的揮發(fā)性物質(zhì)有37種單體及部分物質(zhì)的二聚體，主要包括醇類10種、酮類3種、醛類7種、酯類1種、雜環(huán)類3種、烴類1種，這與唐春紅等[25]從蒸煮雞腿肉中定性出揮發(fā)性化合物(主要為醛類、醇類、酮類等)結(jié)果一致。被檢測到的醛類物質(zhì)有丁醛、戊醛、反-2-辛烯醛、苯甲醛、甲基丁醛和壬醛。醛類主要來源于脂質(zhì)氧化[26]，揮發(fā)性強(qiáng)，是雞肉中重要的風(fēng)味物質(zhì)。壬醛是由油酸脂肪氧化產(chǎn)生的[27]，具有油氣味[28]，對雞肉產(chǎn)生特殊風(fēng)味。戊醛具有果香氣息[29]。雞肉中醛類物質(zhì)濃度最大，可以確定雞肉中最主要肉香來源是醛類。醇類物質(zhì)有丙醇、己醇、正戊醇、3-甲基-1-戊醇、(E)-2-己烯醇、(Z)-3-己烯-1-醇、1,8-桉葉油醇、2-乙基己醇、2-苯基乙醇和2-甲基丁醇。醇類主要來源于不飽和脂肪的氧化，不飽和醇的閾值較低，對雞肉風(fēng)味影響大。酮類物質(zhì)包括2-戊酮、2,3-戊二酮、1-辛烯-3-酮,酮類物質(zhì)來自于美拉德反應(yīng)和脂肪降解[30]。酯類物質(zhì)包括乙酸乙酯。烴類物質(zhì)包括檸檬烯，檸檬烯有柑橘的氣味，會(huì)賦予雞肉令人愉悅的香氣。雜環(huán)類物質(zhì)有三甲基吡嗪、2,4,5-三甲基噻唑和2,6-二甲基吡嗪。醛類、酮類和醇類是以上8個(gè)樣品主要特征性風(fēng)味物質(zhì)的種類，主要來源于雞肉經(jīng)過長時(shí)間的燉煮發(fā)生脂質(zhì)氧化和美拉德反應(yīng)[31]。

2.2 燉煮過程中雞肉特征風(fēng)味GC-IMS指紋圖譜分析

為了更加直觀地對比燉煮過程中雞肉的揮發(fā)性有機(jī)物組分的差異性，每個(gè)試樣重復(fù)3次所得GC-IMS二維圖譜中所有的待分析峰，生成指紋圖譜。為了分析方便，將指紋圖譜分為2個(gè)部分，如圖4所示。通過圖4對比指紋圖譜可以看出，燉煮過程中雞肉樣本特征風(fēng)味有各自的特征峰區(qū)域(A、B、C、D、E、F、G、H)，同時(shí)也有共同的風(fēng)味區(qū)域。A區(qū)域?yàn)樯馓卣鞣鍏^(qū)域，主要包括2-戊酮、戊醛等16種特征物質(zhì)，其中戊醛濃度最大，這一結(jié)果與李繼昊等[32]研究不同類型的生鮮雞肉風(fēng)味方面的差異結(jié)果一致。B區(qū)域?yàn)闊踔蟮?次特征峰區(qū)域，主要特征物質(zhì)包括1,8-桉葉油醇、2,4,5-三甲基噻唑、1-辛烯-3-酮、(E)-2-己烯醇、2-苯基乙醇、三甲基吡嗪、2-甲基丁醇等21種。C區(qū)域?yàn)闊踔蟮?次特征峰區(qū)域，主要特征物質(zhì)包括1,8-桉葉油醇、2,4,5-三甲基噻唑、1-辛烯-3-酮、(E)-2-己烯醇、2-苯基乙醇、三甲基吡嗪、2-甲基丁醇和(Z)-3-己烯-1-醇等24種。D區(qū)域?yàn)闊踔蟮?次特征峰區(qū)域，主要特征物質(zhì)包括1,8-桉葉油醇、2,4,5-三甲基噻唑、1-辛烯-3-酮、(E)-2-己烯醇、2-苯基乙醇、三甲基吡嗪、2-甲基丁醇和(Z)-3-己烯-1-醇等29種，其中1-辛烯-3-酮濃度最大。燉煮1、3、5次產(chǎn)生的物質(zhì)相似，濃度逐漸增大，可能是由于燉煮過程中持續(xù)的脂肪氧化所致。經(jīng)過燉煮后E、F區(qū)域特征物質(zhì)包括2-甲基丁醇、1,8-桉葉油醇、(E)-2-己烯醇、三甲基吡嗪、2-苯基乙醇、2,6-二甲基吡嗪等。燉煮第7次，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)濃度最高，是風(fēng)味形成的主要階段。G、H區(qū)域主要特征物質(zhì)包括2,6-二甲基吡嗪等,揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和濃度變化不明顯，說明鹵湯趨于平穩(wěn)，這一結(jié)果與劉登勇等[33]的老湯燉煮16次達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果相似。所有的樣本共有的風(fēng)味物質(zhì)包括檸檬烯、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛等13種，并且含量相差不大。除生雞肉以外，其他樣本共有的風(fēng)味物質(zhì)包括苯甲醛、反-2-辛烯醛、2-甲基丁醇、三甲基吡嗪等22種。通過B、C、D 3個(gè)區(qū)域?qū)Ρ龋珻區(qū)域和D區(qū)域特有的物質(zhì)是(Z)-3-己烯-1-醇。E、F、G、H區(qū)域與A區(qū)域相比，E、F區(qū)域特有的物質(zhì)是1,8-桉葉油醇、(E)-2-己烯醇和三甲基吡嗪。隨著燉煮次數(shù)的增加，在檢出揮發(fā)性物質(zhì)的數(shù)量上，除生肉外7組雞肉樣品各類物質(zhì)均呈現(xiàn)升高后趨于平穩(wěn)，并且產(chǎn)生2,6-二甲基吡嗪等新的風(fēng)味物質(zhì)，這可能是隨著燉煮次數(shù)的增加，吡嗪類等雜環(huán)化合物種類和濃度增加[34]，其中2,6-二甲基吡嗪濃度最大，對雞肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)形成貢獻(xiàn)；含醇類化合物的數(shù)量最多，醛類物質(zhì)次之，檢出數(shù)量最少的是酯類和烴類。檢出的7組雞肉樣品濃度上，含醛類化合物的濃度是最高的，脂肪氧化強(qiáng)度增大，這可能是燉煮過程中產(chǎn)生肉香的主要原因，這一結(jié)果與劉欣等[35]的檢測結(jié)果一致；醇類和酮類化合物其次，醛酮類化合物對雞肉肉香味起到不可替代的作用；相對含量最低的是烴類物質(zhì)。

a-譜圖的左部分；b-譜圖的右部分圖4 燉煮過程中雞肉揮發(fā)性有機(jī)物的指紋圖譜Fig.4 Fingerprint of volatile organic compounds in chicken during stewing (a)the left part、(b)the right part注：揮發(fā)性物質(zhì)中數(shù)字為數(shù)據(jù)庫中未能識別化合物

3 結(jié)論

通過GC-IMS分析從燉煮過程的雞肉樣本中共檢測鑒定出37種揮發(fā)性物質(zhì)，包括一些物質(zhì)的二聚體，主要有醇類、酮類、醛類。燉煮過程中主要風(fēng)味物質(zhì)為苯甲醛、反-2-辛烯醛、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛和壬醛。雞肉樣品中醛類化合物的濃度最高，烴類化合物濃度較低，其中檸檬烯、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛、苯甲醛、反-2-辛烯醛是燉煮過程中雞肉共有的風(fēng)味物質(zhì)。隨著燉煮次數(shù)的增加，戊醛、反-2-辛烯醛、戊醇含量呈現(xiàn)增加趨勢，說明反復(fù)鹵煮顯著影響雞肉風(fēng)味。燉煮15次后，雞肉的揮發(fā)性物質(zhì)含量趨于平穩(wěn)，基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，說明鹵湯鹵制到多次后趨于穩(wěn)定。GC-IMS可以很好地用于雞肉風(fēng)味的可視化檢測。