基于HS-SPME-GC-MS法比较瓢鸡和盐津乌骨鸡不同部位挥发性风味成分

荀 文 王桂瑛 赵文华 俞媛瑞 廖国周 葛长荣

(1云南农业大学食品科学技术学院，云南 昆明 650201；2云南农业大学云南省畜产品加工工程技术研究中心，云南 昆明 650201)

鸡肉是我国消费人群最广的肉类之一[1]。云南由于其独特的地理和气候条件，形成了众多具有地方特色的鸡种，如武定鸡、盐津乌骨鸡、瓢鸡、腾冲雪鸡、茶花鸡等，且这些地方鸡资源主要集中于地形复杂、交通不便的边远地区，长期处于小群封闭、自繁自养状态，受外界影响较小[2]。瓢鸡，主产于云南省普洱市镇沅县，生长在中高海拔、气温较低的山区，其独特之处在于没有“尾巴”——无主尾羽、尾椎骨、尾宗骨、尾脂腺，臀部形似“葫芦瓢”，故称瓢鸡，属肉蛋兼用型地方品种，成年瓢鸡体重约1.8～3.2 kg，肉质鲜美细嫩，属肉中佳品[3-4]。盐津乌骨鸡，因主产于云南省昭通市盐津县，全体通黑而命名[5]，分布于地形复杂的中高海拔地区，自然隔绝形成了封闭的小群体生产，成年盐津乌骨鸡的体重约2.0～4.0 kg，也属肉蛋兼用性品种，肉质鲜嫩美味，有较好的营养和药用价值，被称作“名贵食疗珍禽”[6]。

风味是鸡肉食用品质的重要指标之一，也是食品领域的研究热点，影响着消费者的选择和喜好[7]。王春青等[8]利用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction，HS-SPME)技术分析比较了10 个不同品种鸡肉中的挥发性风味物质，共鉴定出72 种物质，其中(E)-2-壬烯醛、(E)-2-辛烯醛、庚醇和2-癸酮为主要风味物质，且不同品种鸡肉的风味物质存在明显差异。Ayseli 等[9]在生鸡胸肉中共鉴定出33 种挥发性风味物质，其中己醛和(E)-2-庚烯醛为关键风味物质。孙月娇[10]研究了不同日龄和饲养方式对北京油鸡肉风味化合物的影响，结果表明鸡肉中挥发性物质的种类随着日龄的增加逐渐增加，半舍饲养相较于笼养的鸡肉风味更好；吕学泽等[11]也得到了相似的研究结果。虽然不同品种、饲养方式、处理方法等对鸡肉挥发性风味物质存在影响，但从挥发物的种类上来看，主要包括醛类、酮类、醇类、烃类、酸类和呋喃类化合物，其中醛、杂环化合物和含硫直链化合物为鸡肉主要香味呈味物质[12]。瓢鸡和盐津乌骨鸡体型、用途和主产地地理环境相似，肉质鲜美、风味独特，深受消费者的喜爱，然而关于这2 种地方鸡鸡肉中挥发性风味成分鲜有报道。

本研究以300日龄的瓢鸡与盐津乌骨鸡为研究对象，利用 HS-SPME 和气相色谱质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技术分析其胸肌与腿肌肉中的挥发性风味成分，并结合相对气味活度值(relative odor activity value，ROAV)确定不同样品的主体风味物质，旨在为瓢鸡和盐津乌骨鸡的精深加工提供初步的理论支持，同时为我国优质地方鸡种质资源的开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

瓢鸡和盐津乌骨鸡均由云南农业大学试验种鸡场提供，选取同一养殖条件下同一批次300日龄的瓢鸡(2.27±0.04 kg)和盐津乌骨鸡(2.12±0.08 kg)各6只，公母各半，断食12 h，用电击晕后颈静脉放血处死，取其胸肌和腿肌，去除肉眼可见脂肪和筋膜组织，绞碎混匀，真空包装后于-80℃冰箱保存，7 d 内分析。2-甲基-3-庚酮标准品，色谱纯，美国Sigma-Aldrich 公司。

1.2 主要仪器与设备

7890B-5977B 气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦公司；CTC 三位一体自动进样器、20 mL 顶空样品瓶、50/30 μm DVB/CAR/PDMS(1 cm)萃取头，美国Supelco 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 风味物质分离 将鸡肉样品置于4℃条件下缓慢解冻12 h。参照Xia 等[13]的方法，取4 g 样品于20 mL 顶空瓶(不超过5 mL 刻度线)中，加入10 μL 20 μg·mL-1内标，加盖封口。50℃条件下250 r·min-1振荡15 min。使用SPME 萃取头插入顶空瓶中，于50℃顶空萃取30 min。将萃取针插入气相色谱仪进样口进行解吸，解吸温度260℃，解吸时间5 min。

气相色谱条件:色谱柱:DB-wax(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气:氦气(99.999%)；流速:1 mL·min-1；进样温度:260℃；不分流模式进样。色谱柱初始温度为40℃保持5 min，以5℃·min-1升至250℃，保持5 min。

质谱条件:电离方式:电轰击离子源(EI)，电子能量:70 ev；离子源温度:230℃；四级杆温度:150℃；采用全扫描模式采集信号，质量扫描范围20～500 aum。

1.3.2 风味物质鉴定 根据化合物的保留时间，通过NIST 2011 数据库进行检索比对，配合手动检索筛选正、反匹配度均大于800 的化合物，利用内标法计算样品中各挥发物质的相对含量。根据公式计算各成分的ROAV[14]，并据此确定主体风味成分:

式中，CA和TA分别表示各挥发性物质的相对含量和感觉阈值；Cstan和Tstan分别表示对总体风味贡献最大的挥发性物质的相对含量和感觉阈值。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007 对数据进行分析；SIMCA 14.1 软件对数据进行主成分分析(principal component analysis，PCA)；采用SPSS 25.0 软件对数据进单因素方差分析，并用邓肯复极差法(Duncan’s)进行多重显著性差异分析，结果以平均值±标准差表示，显著性水平为P＜0.05；热图采用TBtools 软件绘制。

2 结果与分析

2.1 瓢鸡和盐津乌骨鸡不同部位肌肉挥发性风味成分主成分分析

PCA 是一种常用的无监督的多元统计模式识别方法，通过一定的数学变化，对数据进行降维，选取少数几个主成分因子进行分析，通常以得分图显示样品的分类信息[15]。PCA 分析的总贡献率可以反映其分析的可靠性，贡献率越大，可靠性越高，一般要求总贡献率在70%以上[16]。由图1可知，所有的样品都在95%的置信区间内，第一主成分贡献率为51.6%，第二主成分贡献率为28.1%，总贡献率为79.7%，表明提取的主成分因子能够较好地反映原始样本数据的大部分信息。不同样品的散点在得分图上距离越接近，其挥发性风味组分和含量越接近，不同品种不同部位的鸡肉样品间有各自特定的分布区域且无重叠，说明不同样品间挥发性风味组分和含量差异明显，PCA 适合用于分析这2 个品种不同部位鸡肉间的挥发性风味成分。

2.2 瓢鸡和盐津乌骨鸡不同部位肌肉挥发性风味成分GC-MS 分析

采用HS-SPME 富集鸡肉中的挥发性风味成分，利用GC-MS 结合NIST 谱库检索的方法对其挥发性风味成分进行分析鉴定。以2-甲基-3-庚酮为标准品，由各挥发化合物峰面积与内标峰面积比计算各挥发性物质的相对含量。由表1和图2可知，从瓢鸡胸肌和腿肌以及盐津乌骨鸡胸肌和腿肌样品中共检出76 种挥发性化合物，包括醛类12 种、酮类5 种、醇类17 种、酯类4 种、烃类25 种、酸类9 种和其他物质4 种。相同部位不同品种间，瓢鸡胸肌和腿肌中挥发性风味物质的相对总含量分别显著高出盐津乌骨鸡71.95%、11.15%(P＜0.05)；不同部位相同品种间，瓢鸡、盐津乌骨鸡胸肌中挥发性风味物质的相对总含量分别较腿肌显著降低24.46%、51.17%(P＜0.05)。酮类化合物在盐津乌骨鸡的胸肌和腿肌中含量均最高，占各自挥发性成分总量的38.19%和45.87%，鸡肉样品中主要检出的酮类化合物有丙酮、2，3-丁二酮等。酮类物质通常由多不饱和脂肪酸氧化、美拉德反应、氨基酸降解或微生物氧化所产生[17]，其中4-甲基-2-戊酮仅在瓢鸡和盐津乌骨鸡的腿肌中检出，含量分别为1.45、2.49 ng·g-1。烃类化合物在瓢鸡胸肌和腿肌中含量均最高，分别占总量的30.38%和31.55%。烃类化合物也是所有样品中检出种类数最多的化合物，主要包括2，2，4，6，6-五甲基庚烷、十二烷、十六烷等。烃类化合物主要由脂肪烷氧自由基裂解产生，是部分杂环化合物的中间物质，其阈值较高，对鸡肉风味的直接贡献较小，但因其含量较高有利于提高鸡肉的整体风味[18]。醛类化合物主要由多不饱和脂肪酸的双键氧化而来，其阈值一般较低，是鸡肉中一类重要的风味化合物[7]，研究表明醛类物质是肉类脂肪加热时的特征呈香物质[19]，本研究检测出的醛类化合物主要包括己醛、壬醛、戊醛、2-甲基丁醛等，这些物质主要呈现青草、油脂、面包香味等[20]。瓢鸡的胸肌和腿肌中醛类物质均为12 种，占比分别为18.72%和17.72%，其中主要为己醛；盐津乌骨鸡的胸肌和腿肌中检测出的醛类物质分别为8 种和9 种，占比分别为13.21%和14.75%，主要为2-甲基丁醛。瓢鸡胸肌和腿肌以及盐津乌骨鸡胸肌和腿肌中各检测出16、17、15 和16 种醇类物质，占比分别为13.95%、19.36%、20.10%和13.95%，主要包括1-辛烯-3-醇、3-甲基-2-丁醇、1-戊醇等，其中3-己醇仅在瓢鸡肉中检出。醇类与相应的酮类和醛类化合物相比阈值更高，可分为饱和醇和不饱和醇，不饱和醇的阈值较低，且气味独特[21]，对鸡肉的特征风味具有一定的贡献作用。样品中检测出的酸类化合物主要包括乙酸、丁酸等，其阈值较低，对鸡肉香气贡献较小，但这些物质是一些风味化合物如醛、醇、酯类的前体物质，对鸡肉风味起协调作用[22]。相比其他种类的化合物，酯类是样品中检测出种类和相对含量最少的一类化合物，由醇和小分子的游离脂肪酸反应生成，一般短链脂肪酸生成的酯呈现典型的果香味，长链脂肪酸生成的酯具有油脂味[23]。此外，本试验在不同品种不同部位鸡肉中均检测出一定含量的二甲硫醚。二甲硫醚是一种含硫直链化合物，通常被描述为甜、奶油玉米、葱蒜味[20]，是鸡肉中一类重要的风味化合物[24]。

表1 瓢鸡和盐津乌骨鸡挥发性风味成分分析结果Table 1 Analysis results of volatile flavor components in different muscle parts of Piao chicken and Yanjin silky fowl /(ng·g-1)

表1(续)

为了快速而直观地比较不同品种不同部位鸡肉间挥发性化合物的差异，对不同样品所检测出的共76 种挥发性风味物质进行了聚类分析，如图3所示。不同部位不同品种鸡肉的挥发性化合物有明显的差异，与PCA 结果一致。相同品种不同部位间，腿肌的颜色强度明显高于胸肌，说明腿肉中的挥发性风味物质高于胸肌。瓢鸡的胸肌和腿肌集聚在一起，盐津乌骨鸡的胸肌和腿肌聚集在一起，说明不同部位相同品种的鸡肉间挥发性化合物存在相似性，相同部位不同品种的鸡肉间相似度较低。

2.3 瓢鸡和盐津乌骨鸡不同部位肌肉关键挥发性风味物质的分析

感觉阈值是指引起感觉所需要刺激的最小值，不同的挥发性物质在相同含量下阈值越小越容易被感知。一般情况下，5～10 个碳原子的化合物阈值较低，16 个碳原子以上的醇类、醛类和酯类化合物在食品正常浓度范围内几乎没有气味[23，25]。醛类物质的阈值较其他类化合物更低，不饱和醇阈值比饱和醇更高[21]，烃类在鸡肉风味形成过程中作用较小[26]。因此，挥发性风味物质含量的高低并不能说明其对整体风味贡献的大小，还需结合阈值进行判断。

通过查询，共找到23 种挥发性风味物质的香味阈值[14，26-30]，如表2所示。根据“ROAV”法[14]定义，所有组分均满足0＜ROAV≤100，且ROAV 值越大，表明该化合物对鸡肉样品的总体风味贡献越大。ROAV≥1 的挥发性风味物质对鸡肉的整体风味有显著影响，为关键风味成分；0.1≤ROAV＜1 的挥发性风味物质对鸡肉的整体风味有重要作用，为重要风味成分，对总体风味具有重要的修饰作用。瓢鸡的胸肌和腿肌以及盐津乌骨鸡胸肌中1-辛烯-3-醇的含量较高，分别为18.01、25.42 和18.06 ng·g-1，且阈值较小，为1 ng·g-1，呈典型的蘑菇味[20]，还可增强肉中的脂肪香味，对3 种鸡肉样品的总体风味贡献最大，所以定义1-辛烯-3-醇的ROAVstan=100。在盐津乌骨鸡腿肌中2-甲基丁醛的相对含量较高(26.35 ng·g-1)，且阈值较低(1 ng·g-1)，具有独特的可可香气及甜的、微带水果味的香韵[20]，所以定义其ROAVstan=100。由表2可知，醛类化合物对鸡肉的整体风味贡献最大，瓢鸡和盐津乌骨鸡的腿肌和胸肌中共有的关键风味成分(ROAV≥1)有2-甲基丁醛、己醛、壬醛和1-辛烯-3-醇，但对每种样品的贡献程度不同，己醛具有生油脂、青草气、苹果香味，而壬醛具有脂肪及柑橘样风味[20]。相比于盐津乌骨鸡，反-2-辛烯醛、戊醛、庚醛、辛醛、辛烷是瓢鸡中特有的关键风味成分(ROAV≥1)，这些物质主要呈现油脂、坚果香味等[20]，这可能是不同品种间鸡肉风味差异的主要原因。除1-辛烯-3-醇外，其他醇类物质阈值较高，相对含量较少，对整体风味贡献不大。酸类化合物一般挥发性较小阈值较低对香气贡献小，其中丁酸在瓢鸡肉中为重要风味成分(0.1≤ROAV＜1)，其香气刺鼻，类似于乳酪、黄油气味[20]，对瓢鸡的整体风味有重要作用。乙酸乙酯是瓢鸡胸肌中的关键风味成分(ROAV≥1)，对瓢鸡腿肌风味有一定贡献(0.1≤ROAV＜1)，但对盐津乌骨鸡风味贡献很小(ROAV＜0.1)，其呈现甜香、果香香气[20]，可使鸡肉具有淡淡的香甜味。

3 讨论

风味是评判鸡肉食用品质的一个重要标准，也是消费者购买鸡肉产品的重要依据之一，风味物质的种类和含量对鸡肉最终风味的形成起着重要的作用。目前已发现禽肉中的挥发性风味物质达到几百种，其中主要包括醛类、酮类、醇类、烃类、酸类和呋喃类化合物[12]。潘爱銮等[31]比较了地方鸡与快大型肉鸡的风味物质，结果发现地方鸡的风味优于快大鸡。袁华根[32]以不同日龄、性别、部位的爱拔益加鸡为研究对象，结果发现挥发性化合物的种类和含量随着日龄的增加而显著增加(P＜0.05)，腿肌显著高于胸肌(P＜0.05)，但不同性别之间的挥发物质差异不显著(P＞0.05)。张玉玉等[33]在水煮鸡肉中共鉴定出22 种挥发性风味物质，其中主要为醛类、醇类、酮类、烃类化合物。刘登勇等[34]从沟帮子熏鸡肉中共鉴定出72 种挥发性风味物质并利用ROAV 法确定了二甲基二硫醚、己醛、柠檬烯、壬醛、芳樟醇、糠醛、庚醛、2-戊基呋喃为其主体风味成分。本研究结果表明，瓢鸡和盐津乌骨鸡中主要的挥发性风味物质包括醛类、酮类、醇类、烃类化合物，其中醛类物质对鸡肉风味的贡献最大，这与前人的研究结果基本一致，但有些风味物质未检出，这可能与鸡的品种、日龄、饲养方式以及前处理方法有关。瓢鸡和盐津乌骨鸡的腿肌中挥发性风味物质高于胸肌，与袁华根[32]的研究一致，也与普遍认为腿肌的滋味一般优于胸肌的观念相符，出现这种结果可能与不同部位肌肉的运动量、风味前体物以及脂质含量有关。本研究选择的2 个品种鸡日龄相同，饲养方式、环境、日粮组成以及样品前处理方法一致，但相同部位的瓢鸡和盐津乌骨鸡的鸡肉之间相似度较低，导致不同品种之间鸡肉风味差异的原因可能是2 个品种鸡本身的风味物质及其前体物组成和含量存在差异。

表2 瓢鸡和盐津乌骨鸡不同部位肌肉中挥发性风味物质的阈值及ROAVTable 2 Threshold and ROAV of volatile flavour compounds in different muscle parts of Piao chicken and Yanjin silky fowl

4 结论

本研究通过HS-SPME-GC-MS 技术测定了瓢鸡、盐津乌骨鸡胸肌和腿肌中的挥发性风味成分，4 种鸡肉样品中共鉴定出76 种挥发性风味化合物，其中瓢鸡胸肌和腿肌以及盐津乌骨鸡胸肌和腿肌中各鉴定出68、71、57 和66 种风味化合物。通过PCA 结合聚类分析对样品间风味成分进行直观分析比较，结果表明不同品种不同部位之间的挥发性风味物质的组分和含量之间存在明显差异，但相同品种不同部位的鸡肉样品间存在一定相似性。通过计算部分风味物质的ROAV，确定2-甲基丁醛、己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、反-2-辛烯醛、戊醛、庚醛、辛醛、辛烷为瓢鸡肉主体风味物质，2-甲基丁醛、己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇为盐津乌骨鸡肉主体风味物质，主体风味物质对不同部位不同品种鸡肉样品的贡献程度不同。本研究为瓢鸡与盐津乌骨鸡的分割加工提供了初步的数据支持，明确了两个品种鸡优势和劣势，为下一步改善鸡肉品质，增强肉味，以及建立地方鸡评价标准工作奠定了基础，也为其生产遗传改良及开发利用提供了理论依据。