6 種安徽地方火腿不同部位特征香氣的氣相色譜-離子遷移譜表征

黃晶晶 周迎芹 張福生 楊明柳 謝寧寧

摘 要：采用氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）技術建立6 種安徽地方火腿不同部位特征香氣的快速分析方法。結果表明：GC-IMS儀檢出107 種揮發性風味物質及其強度信息，但受限于數據庫僅鑒定出48 種，包括單體和二聚體;樣品中主要的揮發性風味物質包括11 種醇類（正丁醇、正戊醇、正丙醇、2-甲基丙醇、2-己醇等）、9 種酮類（丙酮、2-丁酮、3-羥基-2-丁酮、2-戊酮等）、12 種醛類（正丙醛、異丁醛、正戊醛、異戊醛、正己醛等）、10 種酯類（乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、異戊酸乙酯等）、2 種酸類（正丁酸和異戊酸）及4 種其他成分;采用主成分分析法有效分析了6 種安徽地方火腿不同部位特征香氣的相似度，結果表明，不同的豬品種和取樣部位之間有較大差異。GC-IMS可用于干腌火腿中揮發性風味物質的快速、全面檢測，結合主成分分析可提供火腿品種及品質的信息。

關鍵詞：安徽地方豬;干腌火腿;氣相色譜-離子遷移譜法;主成分分析;香氣成分

Characterization of Aroma Components in Three Different Parts of Chinese Dry-Cured Hams Made from Six Local Pig Breeds in Anhui， China by Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry

HUANG Jingjing， ZHOU Yingqin， ZHANG Fusheng， YANG Mingliu， XIE Ningning*

（Institute of Agro-Product Science and Technology， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei 230031， China）

Abstract： A rapid method for analyzing the characteristic aroma components of three different parts of dry-cured hams made from six local pig breeds in Anhui was proposed using gas chromatography-ion mobility spectrometry （GC-IMS）. A total of 107 volatile flavor compounds were detected， only 48 of which were identified including monomers and dimers. A total of 11 alcohols （1-butanol， 1-pentanol， 1-propanol， 2-methylpropanol， 2-hexanol， etc）， 9 ketones （2-propanone， 2-butanone， 3-hydroxy-2-butanone， 2-pentanone， etc）， 12 aldehydes （propanal， 2-methylpropanal， pentanal， 3-methylbutanal， hexanal， etc）， 10 esters （ethyl acetate， ethyl propanoate， ethyl butanoate， ethyl 3-methylbutyrate， etc）， 2 carboxylic acids （butyric acid and 3-methylbutanoic acid） and 4 other compounds were considered as the main volatile compounds in the samples. Moreover， principal component analysis （PCA） effectively distinguished the variation in the aroma of different parts of ham and of hams made from different pig breeds. GC-IMS combined with PCA proved to be a rapid and comprehensive method for quality evaluation of Chinese dry-cured hams made from different pig breeds based on volatile compounds data.

Keywords： Anhui local pig breeds; dry-cured ham; gas chromatography-ion mobility spectrometry; principal component analysis; aroma components

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210428-117

中圖分類號：TS251.51? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2021）08-0028-09

引文格式：

黃晶晶， 周迎芹， 張福生， 等. 6 種安徽地方火腿不同部位特征香氣的氣相色譜-離子遷移譜表征[J]. 肉類研究， 2021， 35（8）： 28-36. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210428-117.? ? http：//www.rlyj.net.cn

HUANG Jingjing， ZHOU Yingqin， ZHANG Fusheng， et al. Characterization of aroma components in three different parts of Chinese dry-cured hams made from six local pig breeds in Anhui， China by gas chromatography-ion mobility spectrometry[J]. Meat Research， 2021， 35（8）： 28-36. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210428-117.? ? http：//www.rlyj.net.cn

中式干腌火腿是一種傳統肉制品，以豬前、后腿作為原料，其生產流程包括腌制、洗滌、曬干、成型、成熟和后熟，該工藝使火腿具有獨特的風味，深受消費者歡迎[1]。干腌火腿的加工與成熟造成大量的生化反應，包括美拉德反應、Strecker降解、蛋白質分解和脂肪分解等，形成復雜的特征香氣與滋味[2-3]。風味是評價干腌火腿的重要品質指標之一[4]，通常包括數百種揮發性風味物質，香氣組成復雜。目前，中式干腌火腿的等級鑒別主要依靠人工完成，與西式干腌火腿采用的氣相色譜-質譜聯用、高效液相色譜等多種科技手段[5]相比，效率低下、重復性差、主觀性強，難以適應產業的規模化發展需求[6]。

氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）是目前揮發性化合物最常用的分析方法[7]。同時，現有的萃取方法，如同時蒸餾萃取[8]、攪拌棒吸附萃取[9]和溶劑輔助蒸發[10]都存在制樣復雜、分析時間長等缺陷，無法實現高通量和快速檢測[11]。GC-離子遷移譜（GC-ion mobility spectrometry，GC-IMS）依靠GC法對樣品進行預分離，然后根據離子遷移率對化合物進行表征。采用直接頂空進樣，樣品無需進行預處理，比傳統的檢測分析方法速度更快，能夠對痕量揮發性化合物進行全面分析[12]。針對干腌火腿，GC-IMS技術結合主成分分析已用于冕寧、諾鄧、撒壩、三川、皖花、宣恩6 種中式干腌火腿風味特性的表征和鑒別[13]，以及伊比利亞火腿的鑒別[14]和分級[5]。同時，利用GC-IMS從金華火腿中分離并鑒定出醇（辛醇、2-甲基丁醇）、酮（2-丁酮、2-己酮、2-庚酮、丙酮、γ-丁內酯）、醛（丁醛、3-甲基丁醛）、酯（乙酸丙酯）和羧酸（3-甲基丁酸）等37 種揮發性成分[15]。

安徽省擁有眾多地方豬種資源，包括安慶六白豬、皖南花豬、圩豬、定遠豬、皖南黑豬、七都花豬等[16]，均屬于肉脂型豬種，與伊比利亞豬肉質特征相似，是制作干腌火腿的優質原料[17]。然而，針對這些地方品種豬干腌火腿品質的研究較少，相關產業發展滯后。因此，本研究采用GC-IMS技術，結合主成分分析，對安慶六白豬、皖南花豬、圩豬、定遠豬、皖南黑豬、七都花豬6 種安徽地方豬干腌火腿的不同部位樣品進行風味評價，探究原料品種及取樣部位對干腌火腿風味的影響規律，以期為我國地方品種豬干腌火腿的提質生產提供準確、高效的技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采購6 個安徽地方品種豬的新鮮豬后腿（屠宰后置于4 ℃排酸24 h），質量10～12 kg，于-20 ℃凍存并運回實驗室，其中，安慶六白豬后腿由安徽省花亭湖綠色食品開發有限公司提供;用于制作蘭花火腿的皖南花豬后腿由黃山徽州悠悠豬發展有限公司提供;圩豬后腿由安徽申泰食品有限公司提供;定遠豬后腿由安徽阜康養豬專業合作社提供;七都豬后腿由石臺縣七都農產品專業合作社提供;用于制作皖南火腿的皖南黑豬后腿由安徽豐潤生態農業開發有限公司提供。

食用鹽、花椒、干辣椒 百大合家福連鎖超市。

正己烷、正丁酮、正戊酮、正己酮、正庚酮、正辛酮、正壬酮（色譜純） 德國Meker公司。

1.2 儀器與設備

配備氫火焰離子檢測器的FlavourSpec?食品風味分析與質量控制系統（配備Laboratory Analytical Viewer（LAV）分析軟件與3 款插件以及GC×IMS LibrarySearch） 德國G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 火腿制作工藝

火腿制作工藝[17]：選料→修胚→腌制（鹽6%，0 ℃腌制7 d）→脫鹽→洗曬→發酵。原料修整后進行5～7 次搓鹽，并反復堆疊加壓，在0 ℃條件下腌制7 d;然后用水槍清洗脫鹽，將火腿進行懸掛風干脫水;當脫水質量占原腿質量10%左右時，開始發酵;前期溫度控制在15～20 ℃，后期溫度控制在25 ℃左右，相對濕度55%～75%，保證通風。

1.3.2 取樣方法

參考GB/T 19088—2008《地理標志產品 金華火腿》[6]

的火腿分級取樣部位。取樣部位1：膝關節、股骨與脛骨縫附近;取樣部位2：髖關節、股骨與髖骨之間偏腿背側處（有腰椎骨之面為腿背）;取樣部位3：薦椎股與髖骨之間，近髖骨的凹彎處。取樣深度為垂直火腿厚度的1/3～1/2。

1.3.3 GC-IMS分析

參考田星等[18]的方法，并略作修改。取6 種安徽地方豬火腿3 個部位的樣品各1 g，裝入20 mL頂空進樣瓶中，經頂空進樣，使用GC-IMS儀對樣品中的揮發性化合物進行鑒定。

GC-IMS分析條件：分析時間30 min;FS-SE-54-CB-0.5色譜柱（15 m×0.53 mm，1 μm）;柱溫40 ℃;載氣流量：0～2 min，2 mL/min;2～10 min，2～15 mL/min;

10～20 min，15～80 mL/min;20～25 min，100～130 mL/min;25～30 min，130～145 mL/min;漂移氣流量150 mL/min;載氣/漂移氣：N2;離子遷移譜溫度45 ℃;進樣針溫度85 ℃。自動頂空進樣單元分析條件：進樣體積500 μL;孵化時間10 min;孵化溫度：40 ℃/110 ℃;進樣針溫度115 ℃;孵化轉速500 r/min。

1.4 數據處理

以正丁酮、正戊酮、正己酮、正庚酮、正辛酮、正壬酮作為外標，通過GC-IMS設備中的實驗室分析視圖軟件（LAV）計算出保留指數（retention time，RI）。利用內置的NIST 2014數據庫（美國國家標準與技術研究所）和IMS 2019數據庫（中國山東海能科學儀器有限公司）檢索軟件，對比RI和離子遷移時間，對分析物進行初步定性;強度是基于Gallery Plot分析（v.1.0.7）所選擇的信號峰的峰高[19]，通過Gallery繪圖插件直接對圖譜分析物進行比較，通過Dynamic PCA插件進行動態主成分分析。每個處理組進行3 次獨立實驗。

2 結果與分析

2.1 6 種安徽地方火腿不同部位的GC-IMS圖譜

左側豎線為反應離子峰（reactive ion peak，RIP），RIP峰兩側的每個點代表一種揮發性風味物質，藍色表示該物質含量低于參比樣品，顏色越深表示含量越低;紅色表示該物質含量高于參比樣品，顏色越深表示含量越高;白色表示含量與參比樣品相同。1 種揮發性化合物可能產生1 個或多個亮點，代表單體、二聚體或三聚體。

由圖1可知，各樣品的GC-IMS圖輪廓有顯著差異。圩豬火腿和定遠火腿部位1的亮點數相對較多、響應強度較大，而皖南火腿響應亮點數最少（圖1A）;圩豬火腿部位2亮點數最多、響應強度較大，而六白火腿響應亮點數最少（圖1B）;蘭花火腿和定遠火腿部位3亮點數較多、響應強度較大，而六白火腿響應亮點數最少

（圖1C）。可見，不同火腿不同部位的揮發性風味物質組成有差異，可能是脂肪含量、蛋白質含量、發酵程度等因素導致的。二維GC-IMS譜圖簡單易讀，準確提供了揮發性風味物質特性和強度的全面圖像，為深入的統計分析提供了參考[15]。

2.2 6 種安徽地方火腿不同部位所含揮發性風味成分分析

由于數據庫限制，目前從6 種安徽地方火腿中鑒定出揮發性風味物質48 種，包括單體及部分二聚體，單體和二聚體的化學式和CAS均相同，僅形態不同。由表1可知，這48 種物質包括11 種醇類、9 種酮類、12 種醛類、10 種酯類、2 種酸類和4 種其他類物質，與已有研究[15]結果類似。這些風味物質的形成與脂質和蛋白質的非酶與酶促降解有關，肌內磷脂和甘油三酯是產生香氣化合物的重要前體[20]。

脂肪氧化過程中產生的烷氧基自由基，與另一個脂肪分子反應生成醇類和烷氧自由基，或被醛糖還原酶還原成醛類[21]。大多數醇類和脂肪烴類的嗅覺識別閾值較高，對火腿風味的影響小于醛類[22]。然而，高含量的醇類也會賦予肉制品草木、脂肪香氣[23]。正丁醇和正戊醇是6 種安徽地方火腿中含量最高的醇類，其次是正丙醇、2-甲基丙醇和2-己醇。油酸氧化可產生正戊醇，具有木質香氣[24]。

酮類來自脂質氧化和微生物代謝，通常與火腿的奶油味、果味和熟味有關[25]，對火腿的香氣具有重要作用。6 種安徽地方火腿中含量較高的酮類是丙酮、2-丁酮、3-羥基-2-丁酮和2-戊酮，符合已有研究結果[26]。2-庚酮是亞油酸的降解產物，賦予火腿藍奶酪的風味，丙酮可能具有黃油味[27]，2-戊酮可能具有蘋果味[28]。

醛類是6 種安徽地方火腿中含量最豐富、鑒定種類最多的組分，主要包括正丙醛、異丁醛、正戊醛、異戊醛、正己醛，與已有研究相同[28]。醛類的嗅覺識別閾值較低，同時含量較高，對干腌火腿的整體風味具有重要作用。直鏈醛是脂肪氧化的降解產物，可能具有甜味、花香、草香和水果香。而支鏈醛類主要來源于氨基酸通過Strecker降解的氧化脫氨基和脫羧作用。己醛是氧化水平的良好指標，較低含量的己醛有助于形成草香味，而含量過高則造成哈敗味。本研究中定遠火腿的己醛含量相對較低，而苯甲醛和苯乙醛含量相對較高，同時，所有樣品中庚醛和辛醛含量相對較低，它們由油酸衍生，具有令人愉悅的肉味以及青草和水果香氣[29]。

6 種安徽地方火腿中含量較高的酯類是乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯和異戊酸乙酯。酯類化合物來源于羧酸和醇的酯化反應，嗅覺識別閾值較低。短鏈酯類可能具有甜味或果香，而長鏈酯類具有脂肪味[29]。6 種安徽地方火腿中均含有正丁酸和異戊酸。低分子質量的羧酸可能是中性脂肪和磷酸反應、氨基酸脫氨基或微生物二次代謝的降解產物。C1～C6羧酸具有酸味或香氣，但是可以被吡嗪和胺等堿性化合物中和。這些酸類化合物賦予火腿奶酪風味或成熟脂肪風味[30]。

2.3 6 種安徽地方火腿不同部位所含揮發性風味物質特征

為了更加直觀地對比不同樣品間揮發性風味物質的差異，利用LAV軟件的Gallery Plot插件，選取GC-IMS譜圖中所有的待分析峰，自動生成圖譜。由圖2可知，所有樣品均含有較高含量的丙酮、2-丁酮（二聚體）。豬的品種對于揮發性風味物質的影響很大。六白火腿的特征揮發性風味物質主要包括正丙醛、異戊醛（二聚體）和乙酸乙酯（單體）等11 種;蘭花火腿與六白火腿相似，僅在部位3多檢出正辛醛、庚醛等5 種物質;圩豬火腿與其他火腿的主要區別在于乙酸乙酯（二聚體）、2-庚酮（二聚體）、正己酸乙酯等13 種物質;定遠火腿的特征揮發性風味物質體現在丙酸乙酯（單體）以及2、4、5、7、43等未鑒定出物質;七都火腿的特征揮發性風味物質包括正戊醇（單體）、2-甲基丙醇（單體）等;皖南火腿與七都火腿的特征峰類似。同時，取樣部位對特征風味物質的豐富程度也有影響，可能是不同部位脂肪含量、蛋白質含量及發酵程度的差異導致[31]。

2.4 6 種安徽地方火腿不同部位所含揮發性風味物質

利用主成分分析方法降維處理數據，可以直觀分析樣品間的相似度。由圖3可知，各樣品均能較好分離，沒有出現重疊，證明GC-IMS可以有效區分不同品種火腿樣品的特征風味物質。六白火腿、蘭花火腿和七都火腿部位1的樣本點距離較近（圖3A），說明它們的香氣特征較相似。六白火腿和蘭花火腿部位2的樣本點距離也較近，并與其他樣本相距較遠（圖3B）。此外，部位3樣本形成的區域無重疊，說明不同品種火腿在該部位均具有各自的風味物質特征（圖3C）。在3 個部位中，定遠火腿的香氣特征均與其他樣本相距最遠，說明其特征揮發性風味物質較為獨特，與人工感官評定結果（定遠火腿的肉香味、脂香味相對濃郁，結果未列出）相似。

3 結 論

6 種安徽地方品種豬干腌火腿3 個部位中共檢出107 種揮發性風味物質及其強度信息，但受限于數據庫僅鑒定出48 種。同時，豬的品種和取樣部位之間有較大差異，可能是由于脂肪含量、蛋白質含量、發酵程度等因素。3 個部位響應峰數較多的樣品依次是圩豬火腿和定遠火腿，強度較大的樣品依次是圩豬火腿、蘭花火腿和定遠火腿。六白火腿的特征揮發性風味物質主要包括正丙醛、異戊醛和乙酸乙酯等11 種;蘭花火腿與六白火腿相似，僅在部位3多檢測出正辛醛、庚醛等5 種物質;圩豬火腿的特征揮發性風味物質主要為乙酸乙酯、2-庚酮、正己酸乙酯等13 種;定遠火腿的特征揮發性風味物質體現在丙酸乙酯及一些未鑒定出的物質;皖南火腿與七都火腿類似，特征揮發性風味物質包括正戊醇、2-甲基丙醇等。利用主成分分析研究6 種火腿不同部位特征香氣的相似度，發現定遠火腿的香氣輪廓較為獨特。結果表明，GC-IMS技術可以有效鑒別干腌火腿中的揮發性風味化合物，結合主成分分析可以提供與火腿品種及部位有關的信息，指導安徽地方豬干腌火腿的加工與分級。

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