基于电子鼻和气质联用技术分析不同品牌道口烧鸡的香气差异性

孙灵霞，李苗云，靳春杰，朱永乐，柳艳霞，刘欢欢，赵改名

(河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州， 450002)

道口烧鸡是我国传统酱卤肉制品的典型代表，素有“天下第一鸡”的美誉，深受消费者欢迎。市场上道口烧鸡品牌繁多，其原料鸡品种、产品执行标准、加工工艺均不同，导致产品质量参差不齐、风味和口感千差万别。这些都严重制约了烧鸡产业的生存和发展。

道口烧鸡的独特香味一直是吸引人们的重要原因，也是决定烧鸡品质优劣的重要因素。电子鼻技术(E-nose)和气相色谱-质谱联用(gas chromatoyrahy-mass spectrometer，GC-MS)是目前食品风味分析的重要研究手段[1]。电子鼻通过对产品风味轮廓信息进行综合分析，能快速、无损地分析识别产品的风味。目前电子鼻技术已经广泛用于各类肉制品包括鸡肉[2-3]、猪肉[4-5]、牛肉[6]、羊肉[7]、鱼肉[8]以及水产[9]等的品质评价及掺伪检验。GC-MS技术则能够实现待测样品具体风味化合物的定性和定量，GC-MS与电子鼻技术的结合能够全面地分析和评价食品的风味特性[7,10-11]。目前国外对烧鸡制品挥发性成分分析的研究甚少，国内相关研究较多[12-15]，多采用GC-MS对其挥发性成分进行研究，且主要集中在对同一品牌烧鸡的风味及其在加工过程中风味变化方面，而针对不同产品间风味差异的相关研究尚不深入。

本文选择市场上较为常见的道口烧鸡品牌，对其香气及呈香成分进行比较，分析各品牌道口烧鸡香气品质的异同及其原因，以便更加有效地控制和优化道口烧鸡的香气品质，以期为道口烧鸡香气的评价和质量控制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

选择市场上常见的草纸包装道口烧鸡共7个品牌，均购于当地道口烧鸡专卖店，每只烧鸡重量约800 g，7个品牌的烧鸡分别编号1～7。

1.2 仪器与设备

PEN3(portable electronic nose3)便携式电子鼻，德国Airsense公司；气相色谱-质谱联用仪(SCIONSQ-456)，美国Bruker公司；SPME萃取装置(萃取头涂层Car/PDMS，非极性，涂层厚75 μm)，美国Supelco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

将道口烧鸡样品去皮、剔骨，分别取同一部位肉于-40 ℃贮藏备用。

1.3.2 电子鼻检测

将样品于-4 ℃解冻12 h，然后迅速切成边长2 mm 左右的肉粒。称取10.0 g于150 mL锥形瓶中，保鲜膜封口，于35 ℃水浴5 min，插入电子鼻探头吸取顶端空气进行测定。电子鼻测试条件：样品测试时间80 s，采样间隔1 s，清洗时间120 s，归零时间10 s，载气流速 300 mL/min，进样流量300 mL/min。

1.3.3 GC-MS分析

将解冻后的样品切成边长为2 mm左右的肉粒，取5.00 g置于20 mL的顶空瓶中，将老化后的萃取头插入到样品瓶顶空部分，在60 ℃条件下吸附35 min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，在250 ℃条件下解吸3 min，同时启动仪器采集数据，用于GC-MS的分离与鉴定。色谱条件：B-WAX(Agilent Technologies)毛细管GC柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序：起始温度40 ℃，保持3 min，5 ℃/min升温至80 ℃，10 ℃/min升温至230 ℃，于230 ℃保持8 min；载气(He)不分流，恒流12 mL/min。质谱条件：电子轰击离子源；电子能量70 eV；GC与MS接口温度为250 ℃；离子源温度200 ℃；质量扫描范围33～500 amu；电子检测器检测电压350 V。

1.4 数据处理

电子鼻数据利用SPSS 19.0进行主成分分析和线性判别分析。挥发性物质的定性与定量：采用NIST谱库检索，结合保留指数及有关文献鉴定化合物；采用峰面积归一化法进行定量分析，求得各挥发性物质的相对含量。所有挥发性物质数据采用SPSS 19.0进行方差分析和显著性分析，显著水平P<0.05。关键香气化合物的主成分分析采用Origin8.5.1软件处理。

2 结果与分析

2.1 电子鼻测定结果分析

主成分分析是采取降维的方法找出贡献率最大和最主要的因子，利用PCA空间分布图最大程度上体现样品间的差异[16]。对7个品牌道口烧鸡香气分析的电子鼻PCA结果见图1。由图1可以看出，第1主成分和第2主成分的总贡献率达到86.36%，表明PC1、PC2提取了道口烧鸡香气化合物的主要特征，适用于对不同品牌烧鸡样品香气成分分析，但7个样品之间均有部分重叠，说明PCA分析不能很好地区分不同品牌的道口烧鸡。

图1 道口烧鸡电子鼻的PCA图

判别分析(liner discrminant analysis,LDA)是模式识别的经典算法，通过将数据从高维空间投影到低维空间，使类别间的差异最大，类别内的差异最小。对7个品牌道口烧鸡风味分析的电子鼻LDA结果见图2。由图2可以看出，LD1和LD2的总贡献率达到92%，能够代表样品的主要信息。通过LDA分析，7个样品能较好地被区分开，区分效果显著高于PCA分析。样品1、2、3在第1主成分上分布的离散，说明三者香气成分有较大差异；样品4、5、6、7距离较近，说明其香气成分比较接近。

图2 道口烧鸡电子鼻的LDA图

2.2 香气化合物的GC-MS测定结果分析

根据上述电子鼻测定结果，从7个品牌道口烧鸡中选择香气差异较大的4个品牌进行GC-MS测定，其挥发性物质种类和含量见表1。由表1可知，各品牌样品挥发性物质的种类和含量都有较大的区别。4个样品中共检测出51种挥发性物质，其中醇类、醛类、酮类、烷烃类、萜烯类化合物分别有10、13、6、5、14种，杂环类、酯类和酸类各1种。

2.2.1 醇类

饱和醇的风味阈值比较高，对鸡肉风味影响不大，而不饱和醇类的风味阈值较低，对风味的形成有一定的作用。由表1可知，醇类物质在4个样品中的含量从4.92%到21.16%，且存在显著差异(P<0.05)，其中样品1中醇类物质的数量和含量均显著高于其他3个样品(P<0.05)。4个种样品中均含有戊醇、己醇和1-辛烯-3-醇，其中1-辛烯-3-醇含量最高，而阈值较低(1 μg/kg)，具有类似蘑菇的香味[17]，对烧鸡香气有重要贡献，可能是造成不同品牌道口烧鸡风味差异的主要成分之一。

2.2.2 醛类

醛类物质是脂肪降解的主要产物，具有清香、果香、脂肪香等香气特征，由于检出浓度较高而气味阈值很低，是鸡肉制品的主要呈香成分[18]。由表1可知，4个烧鸡样品中醛类物质含量从16.41%到39.734%，且差异显著(P<0.05)，是造成不同烧鸡样品香气差异的主要香气化合物。样品1和样品5中醛类物质总含量近40%，尤其己醛含量最高，这与前人报道的结果基本一致[3]。己醛风味阈值较低(4.5×10-3mg/kg)，具有青草香[19]，是鸡肉中重要的风味物质。烯醛和二烯醛是鸡肉脂肪受热时的特征香味呈味物[20]。4个样品中烯醛和二烯醛含量差异显著(P<0.05)，仅样品1和样品5中检测到反,反-2,4-癸二烯醛,其呈强烈的鸡香和鸡脂味，阈值极低(0.07 μg/kg)[21]，是鸡肉香气中非常重要的特征风味物。

2.2.3 酮类

酮类的气味阈值较醛类高，对烧鸡香气的贡献相对较小。酮类物质通常具有清香或奶油味、果香，其中不饱和酮是动物特征味和植物油脂味的来源[13]。由表1可知，4个样品中酮类物质含量从2.38%到22.35%，差异显著(P<0.05)。4个样品中的6种酮类物质在样品1中全部含有，2,3-辛二酮在4个样品中均存在，且在样品1和5中含量较高，分别为22.35%、17.17%。2,3-辛二酮对肉中甜的花香及果香风味有贡献[22]，可能是样品香气差异的又一主要风味化合物。

2.2.4 烷烃类

烷烃类物质的气味阈值比较高，大多香气较弱或者无味[7]，对烧鸡风味的直接贡献不大。但烧鸡样品中烷烃类物质含量从3.86%到19.94%，差异显著(P<0.05)，且样品2的7种烃类物质含量显著高于样品1和5，它们可能有助于提高烧鸡的整体风味。

2.2.5 萜烯类

萜烯类化合物阈值较低，且是烧鸡风味物质中种类最多、含量(7.35%～15.84%)相对较高的一类香气物质，它们主要来自于烧鸡制作过程中添加的多种香辛料，对烧鸡香气起着重要作用。由表1可知，草蒿脑、4-萜烯醇、桉叶油醇、左旋樟脑、茴香脑、丁香酚等均存在于在4个样品中且含量较高，可能是道口烧鸡美味的重要贡献者。样品1和样品5中萜烯类物质种类和含量均高于另外2个样品(P<0.05)，而草蒿脑含量低于另外2个样品(P<0.05)。萜烯类化合物多具有花香、果香等。柠檬烯具有令人愉快的柠檬香气；草蒿脑、茴香脑具有茴香、辛香甘草的气味，天然存在于八角茴香、小茴香中；丁香酚是丁香挥发油中最主要的风味物质，具有辛香、烟熏香、熏肉样香气和味道特殊的浓烈香气；左旋樟脑具有樟脑、薄荷、凉香香气；对伞花烃具有胡萝卜和柑橘味道，在肉桂、八角茴香、肉豆蔻油中均有存在。这些来自香辛料的萜烯类物质在4个样品中差异显著(P<0.05)，是造成烧鸡香气差异的一类主要物质。

2.2.6 其他

由表1可知，4个烧鸡样品中均检测到2-戊基呋喃，且含量差异显著(P<0.05)。2-戊基呋喃是亚油酸氧化的产物，其气味阈值较低(6 μg/kg)[23]，具有豆香、果香和青香，是鸡肉及其他肉制品的重要呈香成分。酸类和酯类的香气阈值较高，且在肉中含量较少，对鸡肉特征香气贡献不大。本实验样品中仅检出酸类和酯类各1种，其中乙酸丁香酚酯具有丁香香气，可能来源于所用原料丁香。

表1 道口烧鸡香气化合物及相对含量

续表1

序号化合物名称保留指数鉴定方式样品1样品2样品3样品51β-蒎烯1 020RI,MS0.05±0.01--0.03±0.002β-月桂烯1 150MS---0.10±0.013(-)-柠檬烯1 187RI,MS0.42±0.07---4桉叶油醇1 201RI,MS1.23±0.42a0.07±0.01c0.36±0.06b1.36±0.17a5萜品烯1 236MS---0.10±0.016对伞花烃1 270RI,MS0.22±0.01--0.24±0.017左旋樟脑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草蒿脑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反式茴香脑1 831MS4.60±0.75a0.74±0.06c1.55±0.35b3.28±0.60a13香叶醇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萜烯类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, 保留指数，表示与文献[24-25]中RI值一致; MS, 根据Nist 05质谱数据库进行鉴定;同一行不同字母表示具有显著性差异(P<0.05);-表示未检出

2.3 关键香气化合物的差异分析

在肉类的风味组成中，通常仅有一小部分对其总体风味具有显著贡献，这部分对总体风味起主导作用的成分即为主体风味成分或关键风味化合物。为了进一步分析不同品牌烧鸡香气的差异，采用ROAV值法来确定烧鸡的关键香气化合物[26]，ROAV值越大，对香气的贡献越大。结果见表2。由表2可知，4个样品的关键香气化合物(ROAV≥1)共有13种，包括醇类、醛类、萜烯类和杂环类，这些重要的关键香气化合物以不同含量、比例分别形成了各个品牌烧鸡的独特风味。醛类物质种类最多而且ROAV值高，是烧鸡中重要的关键香气化合物，但其ROAV值差异很大，是造成不同品牌烧鸡香气差异的一类主要成分。其次是萜烯类物质，此类物质大多具有辛香及果香，能够协调其他组分带来的脂香，尤其丁香酚ROAV值较高，是样品辛香、烟熏香及熏肉香差异的主要物质。研究表明，卤煮鸡肉的风味在煮制90 min以上趋于稳定[27]，而道口烧鸡卤煮时间通常在1.5 h以上，因此可以推断不同品牌烧鸡香气差异与卤煮工艺关系不大。原料鸡的品种、饲养方式等因素[28-29]以及制作过程中添加的香辛料[3,12]对鸡肉风味有显著影响，而不同品牌道口烧鸡加工时所用原料鸡和香辛料不同，因此认为，原料鸡品质和烧鸡制作时时添加的香辛料可能是造成不同品牌烧鸡香气差异的根本因素。

表2 道口烧鸡中的关键香气化合物

注：-表示未检出

2.4 关键香气化合物的主成分分析

对采用ROAV值法确定的关键香气化合物做主成分分析，将前2个因子的得分和各关键香气化合物在前2个因子上的旋转载荷值标准化后做散点图(图3)。由图3可知，前2个主成分贡献的累积贡献率为89.66%，能够代表样品的整体信息。样品1的第1主成分得分最高，但第2主成分的得分较低；样品5的第1和第2主成分得分均为正值，而样品2和3的第1和第2主成分得分接近且均为负值。芳樟醇、反-2-辛烯醇、壬醛和桉叶油醇能将样品1从其他样品中区分开来；辛醛在第1主成分的载荷就能把样品5区分开来；2-辛烯醛和1-辛烯-3-醇可以将样品2和3与其他样品区分。由此可见，通过对关键香气化合物的主成分分析，可以从这2个主成分对样品进行区分。

图3 主体香气化合物的主成分双标图

3 结论

电子鼻结合气质联用技术可以全面分析不同品牌道口烧鸡的香气差异。不同品牌道口烧鸡样品中共检测出51种香气成分，其在各品牌样品中的组成和比例不同，分别形成了各品牌烧鸡的独特风味。采用ROAV值法从鉴定出的香气成分中筛选出13种关键香气化合物，主要是醛类和萜烯类物质，它们是样品香气差异的主要物质。通过对关键香气化合物的主成分分析，证实了这13种关键香气化合物可以区分不同品牌的烧鸡样品。通过比较分析不同品牌道口烧鸡香气及呈香成分的异同，可为控制和优化道口烧鸡的香气品质提供参考依据。