基于气相色谱-嗅闻-质谱联用技术和香气活度值解析及调控鸡蛋干关键风味物质

董园园，李睿佳，张明

(北京工商大学,食品与健康学院， 北京，100048)

鸡蛋干是以全蛋液、蛋清液或蛋黄液为原料，配以适量的食盐、糖、味精、香辛料等调味品及其他食品添加剂，通过热处理使蛋液凝固形成的外观和色泽与传统豆腐干食品相似的产品[1]。鸡蛋干作为一种新型休闲蛋制品，具有开袋即食、口感细腻等优点。然而，目前的鸡蛋干风味类型却非常单一，主要以模拟传统蛋制品的风味为主，以卤味、茶味、辛辣味等主，而鸡蛋本身特有香气几乎被完全掩盖[2]，因此消费者对鸡蛋干风味未能形成特殊印象。

目前关于鸡蛋干的大部分研究集中于配料和工艺优化方面，代昕冉等[3]以全蛋液和蔬菜汁为原料制作新型鸡蛋干，改进了产品的配方及工艺，解决了鸡蛋干口味和营养较为单一的问题；赵宇琳等[4]引入山药浆为鸡蛋干配料，显著降低了鸡蛋干的胆固醇含量；李昕阳[5]在全蛋液中加入谷氨酰转氨酶和复配胶，改善了鸡蛋干的质构特性；胡跃[6]改进了加工工艺，采用二次卤制的方式得到色泽好、口味适中的产品；张伯男等[7]研究了不同凝胶增强物添加量、卤制方式及蒸煮时间对鸡蛋干感官品质、凝胶特性和色差的影响。目前有关鸡蛋干风味的研究报道很少，鸡蛋干本身形成的特征风味成分未见报道。

近年来，国内外学者对鸡蛋的风味成分进行了解析。UMANO等[8]证明蛋黄加热后会产生75种主要挥发性物质，以醛类和吡嗪类为主，蛋清加热后可产生57种挥发性物质，以酮类为主。PLAGEMAN等[9]对熟蛋黄进行风味分析，检测到许多醛类、醇类和硫化物。蛋黄的营养成分以脂质为主，加热过程中容易发生脂质氧化降解反应，生成醇类、醛类和酮类等。王建辉等[10]利用GC-MS研究了避光条件下亚油酸的受热分解过程，结果表明亚油酸的一级氧化产物是己醛。蛋清的营养成分以蛋白质为主，加热过程中容易发生热降解反应、斯特雷克降解反应，生成氨基酸、醛类、含硫化合物等[11]。然而，鸡蛋干也可用搅打后的全蛋液为原料，相比于蛋清和蛋黄，风味物质前体更复杂多样，形成的挥发性成分也必然有所区别[12]。

本研究的目的是系统解析鸡蛋干的特征性关键风味物质，并在此基础上针对关键风味物质进行调控和强化。实验首先以顶空固相微萃取(headspace-solid phase microextraction，HS-SPME)法结合气相色谱-嗅闻-质谱(gas chromatography olfactometry mass spectrometry, GC-O-MS)解析鸡蛋干的挥发性风味物质，结合香气活度值(odor activity value，OAV)比较各风味成分对鸡蛋干香气的贡献程度，找到鸡蛋干的关键风味物质；推测关键风味物质的前体成分，通过原辅料调整增强关键风味物质的含量，以期为鸡蛋干特征风味的强化与调控提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

德青源A级鲜鸡蛋，北京德青源农业科技股份有限公司；焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠，天津市永大化学试剂有限公司；2-甲基-3-庚酮(色谱纯)、正己烷(色谱纯)、正构系列烷烃C7-C30(色谱纯)，sigma公司；雀巢全脂高钙奶粉，双城雀巢有限公司；安佳黄油，恒天然商贸(上海)有限公司。

1.2 仪器与设备

GC-QTOF 7200，美国Agilent公司；毛细管色谱柱DB-WAX(0.25 mm×30 m,0.25 μm)，美国 Agilent公司；顶空固相微萃取手柄，美国 Supelco公司；顶空固相微萃取头(Gray)，美国 Supelco公司；螺口样品瓶(15 mL EPA/VOA)，美国 Supelco公司；ODP嗅闻检测器，德国Gerstel公司；电热恒温水浴锅，常州朗越仪器制造有限公司；ALC-201型电子天平，Acculab公司；打蛋器，美的公司；UF/UVPL5124型超纯水仪，美国Pall公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鸡蛋干加工工艺流程

工艺流程：

鸡蛋→去壳→打蛋→蛋清蛋黄分离→称重→添加0.3%复合磷酸盐→添加其他辅料(如需要)→搅打→过滤→静置→入模→水浴蒸煮→静置→烘干→真空包装→成品[13]。

黄油、全脂奶粉辅料的添加：根据鸡蛋液的质量按比例称取各种辅料(黄油、全脂奶粉)，将辅料缓慢加入蛋液中，经充分搅拌混匀后置于水浴蒸煮，水浴温度为95 ℃，加热60 min。烘干：将装有鸡蛋干的模具放入80 ℃烘箱内烘干20 min[14]。

1.3.2 挥发性风味物质的提取

取3.0 g鸡蛋干置于15 mL顶空瓶中，拧紧瓶盖，放置75 ℃水浴锅中预热10 min，再插入装有2 cm-50/30 μm DVB固相微萃取探头吸附40 min。萃取完成后，迅速移取萃取头，立即插入GC-MS进样口，热解吸挥发物4 min，进行GC-MS联机分析[15]。

1.3.3 GC-MS和GC-O-MS条件

DB-WAX (30.0 m×250 mm×0.25 μm) 极性色谱柱；进样口温度 250 ℃；载气为氦气，流速为1.2 mL/min；柱温程序：起始温度50 ℃(维持2 min)，升温至140 ℃，升温速率8 ℃/min，升温至150 ℃，升温速率2 ℃/min；再继续升温至230 ℃(维持10 min)，升温速率10 ℃/min；不分流。流出物以1∶1的分流模式分别流入FID检测器和ODP闻香器[16]。

电子轰击离子源(electron impact source,EI)，EI电子能量70 eV，质量扫描范围50～400 amu，离子源温度230 ℃，传输线温度260 ℃，无溶剂延迟[17-18]。嗅闻检测器接口温度为150 ℃。为防止评价员鼻腔干燥，在检测时通入湿润氮气。

1.3.4 定性定量分析

保留指数(retention index,RI)：将C7 ～C30正构烷烃混合物单独进样，进样量 1 μL，升温程序和GC-MS检测条件一致。用C7 ～C30正构烷烃的保留时间，根据公式(1)进行计算：

(1)

式中：RI是保留指数；n是碳原子的个数；Ti为待测组分的调整保留时间，min；Tn是具有n个碳原子的正构烷烃调整保留时间，min；Tn+1是具有n+1个碳原子的正构烷烃调整保留时间，min。

定量分析：根据对鸡蛋干中挥发性香气化合物进行分离鉴定时添加内标(2-甲基-3-庚酮)的量，和挥发性香气化合物的色谱峰面积与内标的色谱峰面积进行比较，计算出每一种挥发性香气化合物相对于内标的量，计算如公式(2)所示：

(2)

式中：Ci是未知化合物的浓度，Si是内标物的浓度，Ca是未知化合物的峰面积，Sa是内标物的峰面积[19]。

1.3.5 OAV值的计算

OAV值计算如公式(3)所示：

(3)

式中:Ci为化合物的含量，μg/g；OTi为该化合物在水中的嗅觉阈值，mg/kg[20]。

1.3.6 数据分析

数据统计分析：实验数据采用平均值±标准差来表示，每组实验3个平行进行3次重复，使用EXCEL软件处理数据作图，利用IBM SPSS 20.0 软件对数据进行分析。P<0.05表示两者之间存在显著性差异。利用R语言(Ri386 3.5.0版)进行热图分析[21]。

2 结果与分析

2.1 不同原料液鸡蛋干风味物质的检测

以单纯的蛋黄液或蛋清液为原料液时，制成鸡蛋干的风味物质总量(分别为2 064 ng/g、330 ng/g)显著低于全蛋液鸡蛋干的风味物质总量(2 805 ng/g)(P<0.05)。3种鸡蛋干的风味物质组成也存在较大差别，由图1可以看出，蛋黄液鸡蛋干检测出五类风味物质，其中醛类含量最高达48.62%，此外还有醇类(18.52%)、烷烃类(24.2%)、酮类(1.11%)和其他(7.55%)。蛋清液鸡蛋干检测出5类风味物质，其中醛类25.86%，此外还有醇类(22.82%)、烷烃类(23.19%)、酮类(3.8%)和其他(24.33%)。全蛋液鸡蛋干检测出9类风味物质，分别为醛类(24.4%)、醇类(15.23%)、烷烃类(41.03%)、芳香族类(3.17%)、酮类(1.28%)、醚类(5.08%)、酯类(3.91%)、烯烃类(1.34%)和其他(4.82%)。由全蛋液制成的鸡蛋干，与蛋清、蛋黄制作的鸡蛋干相比，新生成12种风味化合物，包括醇类4种，芳香族类2种，酯类2种，醛类1种，酮类1种，醚类1种，杂环类化合物1种。

图1 全蛋液、蛋黄液、蛋清液鸡蛋干风味物质热图

因此，全蛋液鸡蛋干所含风味物质丰富于蛋黄液鸡蛋干和蛋清液鸡蛋干，而且全蛋液鸡蛋干所含风味物质并不仅仅是两者的风味物质之和，而是产生了许多不同种类的风味物质。这可能是由于以全蛋液为底物时，蛋黄中含有的大量脂质和蛋清中含有的丰富蛋白质在热条件下发生了更多相互作用，从而产生了比以单一料液为原料的鸡蛋干更多而丰富的风味物质。因此，本研究的后续实验选择全蛋液作为基础原料。

2.2 全蛋液鸡蛋干关键风味物质的确定

采用HS-SPME-GC-O-MS的方法提取鸡蛋干中的挥发性风味物质，含量、嗅闻强度和香气活度值为指标，筛选出鸡蛋干关键风味物质。通过GC-MS鉴定出30种挥发性风味化合物，结果如表1所示。在检测出的30种风味物质中,OAV>1的物质有8种,包括醛类物质5种，醇类物质2种，杂环类物质1种。这些物质对鸡蛋干的风味有贡献作用。其中壬醛和己醛的OAV值分别为141.42和250.19，说明它们对鸡蛋干的风味有关键性贡献作用。

根据GC-O共嗅闻到12种风味活性物质，包括烷烃类化合物1种，醛类化合物4种，醇类化合物3种，酮类化合物2种，醚类化合物1种，酚类化合物1种。这些风味活性物质提供的香气特点包括脂肪香味、甜香、坚果香、牛奶香、蘑菇味等。根据嗅闻强度结果可知，气味较强的物质有正己醛、壬醛、甲基庚烯酮、2-壬酮、草蒿脑，这些化合物对鸡蛋干风味贡献最大，是主要的风味物质。

GC-O-MS和OAV值共同确定的挥发性风味成分有2种：正己醛(青草清香)、壬醛(脂肪香味)，说明2种方法在鉴定鸡蛋干挥发性风味物质方面有一致性。同时，2种鉴定方法也有不同之处，比如OAV值较低的甲基庚烯酮、2-壬酮、草蒿脑，嗅闻强度却较高；正庚醛、2-正戊基呋喃的OAV值>1，但却没有嗅闻到。说明2种方法存在差异性和不足之处。因此，结合2种方法来看，正己醛、壬醛的含量较高，且阈值低，容易引起感官反应，在整体风味中贡献油脂香、清香等气味，因此选定正己醛和壬醛为鸡蛋干关键风味物质。

2.3 添加乳脂肪对鸡蛋干关键风味物质的影响

醛类化合物一般是由脂肪氧化产生。乳脂肪的脂质降解可以产生很多良好的风味，主要源自于乳脂肪中中长链脂肪酸的氧化和降解反应[22]，乳脂肪是食品工业中最常用的食品配料之一，应用于曲奇、饼干、蛋糕等休闲食品中具有很好的风味增强特点[23]。故本研究选用黄油和全脂奶粉作为辅料，来研究其对鸡蛋干关键风味物质的影响,不同治党添加量对鸡蛋干关键风味物质的影响如图2所示。

A-添加黄油；B-添加全脂奶粉图2 不同乳脂肪添加量对鸡蛋干关键风味物质的影响

不同黄油添加量对正己醛、壬醛含量的影响结果见图2-A。黄油对提高鸡蛋干中正己醛含量具有显著的作用，添加了黄油的鸡蛋干中，正己醛含量均在1 700 ng/g以上，而对照组仅为209.5 ng/g。当黄油添加量为7%时，正己醛含量达最大值1 945.5 ng/g，比对照组提高了8.28倍(P<0.05)。同时，黄油的添加对壬醛的提升也有显著影响，添加量1%时测定到壬醛最高含量524.2 ng/g，比对照组提高了71.8% (P<0.05)。本实验结果与MALLZA等[25]的研究结果一致，该研究对表明黄油产生的主要香气活性物质中包括己醛和壬醛。

不同全脂奶粉添加量对正己醛、壬醛含量的影响结果见图2-B。全脂奶粉的添加对提高鸡蛋干中正己醛、壬醛含量均具有显著的效果。全脂奶粉添加量3%时测定到正己醛最高含量768.4 ng/g，比对照组提高了2.71倍(P<0.05)；添加量为1%时测定到壬醛最高含量565.7 ng/g，比对照组提高了85.4%(P<0.05)。全脂奶粉中含有乳糖、乳蛋白和一系列脂质，包括长链饱和脂肪酸(如棕榈酸)、单不饱和脂肪酸(如油酸)、多不饱和脂肪酸(如亚油酸)等。全脂奶粉虽然没有黄油那么高的脂肪含量，但全脂奶粉可以增加食品的色泽和香气。从检测结果来看，全脂奶粉的添加对正己醛和壬醛的升高均有显著性影响。该实验结果与迟雪露等[25]在分析耗牛奶粉风味的结果一致，该研究指出耗牛奶粉中乳脂肪的氧化、降解等反应，会产生壬醛为代表的醛类、酯类等一系列芳香化合物。

利用R语言绘制Heatmap图进行挥发物成分分析，结果如图3所示。未添加辅料的鸡蛋干中，检测到较多的烷烃类物质(如间二甲苯、正十三烷、正十六烷、正十八烷等)和醇类(如异戊醇、十一醇、顺-2-己烯-1-醇)，但壬醛正己醛的含量较低；添加7%的全脂奶粉组检测到较多的醇类和酮类，还有较多的壬醛、正十一烷等。添加7%的黄油组检测到较多的醛类(如正己醛、反，反-2,4-壬二烯醛、反-2-辛烯醛等)。整体来看，添加全脂奶粉和黄油组能显著改善鸡蛋干的风味，产生更多的醛类、醇类等阈值较低的芳香物质。

图3 不添加、添加7%全脂奶粉及添加7%黄油4种鸡蛋干风味物质热图

3 结论

根据GC-O-MS和OAV的结果可知，鸡蛋干的关键风味物质为壬醛和正己醛，整体风味中贡献油脂香、清香等气味。添加黄油和全脂奶粉均能显著极高鸡蛋干关键风味成分的含量，其中黄油的作用尤为显著，黄油添加量为7%时，正己醛含量达最大值1 945.5 ng/g，比对照组提高了8.28倍(P<0.05)，添加量1%黄油时测定到壬醛最高含量524.2 ng/g，比对照组提高了71.8% (P<0.05)。利用R语言绘制Heatmap图分析结果显示，添加全脂奶粉和黄油组能显著改善鸡蛋干的风味，产生更多的醛类、醇类等阈值较低的芳香物质，可作为鸡蛋干特征风味强化的配料之一。