6 种安徽地方火腿不同部位特征香气的气相色谱-离子迁移谱表征

黄晶晶 周迎芹 张福生 杨明柳 谢宁宁

摘 要：采用气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）技术建立6 种安徽地方火腿不同部位特征香气的快速分析方法。结果表明：GC-IMS仪检出107 种挥发性风味物质及其强度信息，但受限于数据库仅鉴定出48 种，包括单体和二聚体;样品中主要的挥发性风味物质包括11 种醇类（正丁醇、正戊醇、正丙醇、2-甲基丙醇、2-己醇等）、9 种酮类（丙酮、2-丁酮、3-羟基-2-丁酮、2-戊酮等）、12 种醛类（正丙醛、异丁醛、正戊醛、异戊醛、正己醛等）、10 種酯类（乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯等）、2 种酸类（正丁酸和异戊酸）及4 种其他成分;采用主成分分析法有效分析了6 种安徽地方火腿不同部位特征香气的相似度，结果表明，不同的猪品种和取样部位之间有较大差异。GC-IMS可用于干腌火腿中挥发性风味物质的快速、全面检测，结合主成分分析可提供火腿品种及品质的信息。

关键词：安徽地方猪;干腌火腿;气相色谱-离子迁移谱法;主成分分析;香气成分

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

中图分类号：TS251.51                                       文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2021）08-0028-09

引文格式：

黄晶晶， 周迎芹， 张福生， 等. 6 种安徽地方火腿不同部位特征香气的气相色谱-离子迁移谱表征[J]. 肉类研究， 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传统肉制品，以猪前、后腿作为原料，其生产流程包括腌制、洗涤、晒干、成型、成熟和后熟，该工艺使火腿具有独特的风味，深受消费者欢迎[1]。干腌火腿的加工与成熟造成大量的生化反应，包括美拉德反应、Strecker降解、蛋白质分解和脂肪分解等，形成复杂的特征香气与滋味[2-3]。风味是评价干腌火腿的重要品质指标之一[4]，通常包括数百种挥发性风味物质，香气组成复杂。目前，中式干腌火腿的等级鉴别主要依靠人工完成，与西式干腌火腿采用的气相色谱-质谱联用、高效液相色谱等多种科技手段[5]相比，效率低下、重复性差、主观性强，难以适应产业的规模化发展需求[6]。

气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）是目前挥发性化合物最常用的分析方法[7]。同时，现有的萃取方法，如同时蒸馏萃取[8]、搅拌棒吸附萃取[9]和溶剂辅助蒸发[10]都存在制样复杂、分析时间长等缺陷，无法实现高通量和快速检测[11]。GC-离子迁移谱（GC-ion mobility spectrometry，GC-IMS）依靠GC法对样品进行预分离，然后根据离子迁移率对化合物进行表征。采用直接顶空进样，样品无需进行预处理，比传统的检测分析方法速度更快，能够对痕量挥发性化合物进行全面分析[12]。针对干腌火腿，GC-IMS技术结合主成分分析已用于冕宁、诺邓、撒坝、三川、皖花、宣恩6 种中式干腌火腿风味特性的表征和鉴别[13]，以及伊比利亚火腿的鉴别[14]和分级[5]。同时，利用GC-IMS从金华火腿中分离并鉴定出醇（辛醇、2-甲基丁醇）、酮（2-丁酮、2-己酮、2-庚酮、丙酮、γ-丁内酯）、醛（丁醛、3-甲基丁醛）、酯（乙酸丙酯）和羧酸（3-甲基丁酸）等37 种挥发性成分[15]。

安徽省拥有众多地方猪种资源，包括安庆六白猪、皖南花猪、圩猪、定远猪、皖南黑猪、七都花猪等[16]，均属于肉脂型猪种，与伊比利亚猪肉质特征相似，是制作干腌火腿的优质原料[17]。然而，针对这些地方品种猪干腌火腿品质的研究较少，相关产业发展滞后。因此，本研究采用GC-IMS技术，结合主成分分析，对安庆六白猪、皖南花猪、圩猪、定远猪、皖南黑猪、七都花猪6 种安徽地方猪干腌火腿的不同部位样品进行风味评价，探究原料品种及取样部位对干腌火腿风味的影响规律，以期为我国地方品种猪干腌火腿的提质生产提供准确、高效的技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

采购6 个安徽地方品种猪的新鲜猪后腿（屠宰后置于4 ℃排酸24 h），质量10～12 kg，于-20 ℃冻存并运回实验室，其中，安庆六白猪后腿由安徽省花亭湖绿色食品开发有限公司提供;用于制作兰花火腿的皖南花猪后腿由黄山徽州悠悠猪发展有限公司提供;圩猪后腿由安徽申泰食品有限公司提供;定远猪后腿由安徽阜康养猪专业合作社提供;七都猪后腿由石台县七都农产品专业合作社提供;用于制作皖南火腿的皖南黑猪后腿由安徽丰润生态农业开发有限公司提供。

食用盐、花椒、干辣椒 百大合家福连锁超市。

正己烷、正丁酮、正戊酮、正己酮、正庚酮、正辛酮、正壬酮（色谱纯） 德国Meker公司。

1.2 仪器与设备

配备氢火焰离子检测器的FlavourSpec?食品风味分析与质量控制系统（配备Laboratory Analytical Viewer（LAV）分析软件与3 款插件以及GC×IMS LibrarySearch） 德国G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 火腿制作工艺

火腿制作工艺[17]：选料→修胚→腌制（盐6%，0 ℃腌制7 d）→脱盐→洗晒→发酵。原料修整后进行5～7 次搓盐，并反复堆叠加压，在0 ℃条件下腌制7 d;然后用水枪清洗脱盐，将火腿进行悬挂风干脱水;当脱水质量占原腿质量10%左右时，开始发酵;前期温度控制在15～20 ℃，后期温度控制在25 ℃左右，相对湿度55%～75%，保证通风。

1.3.2 取样方法

参考GB/T 19088—2008《地理标志产品 金华火腿》[6]

的火腿分级取样部位。取样部位1：膝关节、股骨与胫骨缝附近;取样部位2：髋关节、股骨与髋骨之间偏腿背侧处（有腰椎骨之面为腿背）;取样部位3：荐椎股与髋骨之间，近髋骨的凹弯处。取样深度为垂直火腿厚度的1/3～1/2。

1.3.3 GC-IMS分析

参考田星等[18]的方法，并略作修改。取6 种安徽地方猪火腿3 个部位的样品各1 g，装入20 mL顶空进样瓶中，经顶空进样，使用GC-IMS仪对样品中的挥发性化合物进行鉴定。

GC-IMS分析条件：分析时间30 min;FS-SE-54-CB-0.5色谱柱（15 m×0.53 mm，1 μm）;柱温40 ℃;载气流量：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;漂移气流量150 mL/min;载气/漂移气：N2;离子迁移谱温度45 ℃;进样针温度85 ℃。自动顶空进样单元分析条件：进样体积500 μL;孵化时间10 min;孵化温度：40 ℃/110 ℃;进样针温度115 ℃;孵化转速500 r/min。

1.4 数据处理

以正丁酮、正戊酮、正己酮、正庚酮、正辛酮、正壬酮作为外标，通过GC-IMS设备中的实验室分析视图软件（LAV）计算出保留指数（retention time，RI）。利用内置的NIST 2014数据库（美国国家标准与技术研究所）和IMS 2019数据库（中国山东海能科学仪器有限公司）检索软件，对比RI和离子迁移时间，对分析物进行初步定性;强度是基于Gallery Plot分析（v.1.0.7）所选择的信号峰的峰高[19]，通过Gallery绘图插件直接对图谱分析物进行比较，通过Dynamic PCA插件进行动态主成分分析。每个处理组进行3 次独立实验。

2 结果与分析

2.1 6 种安徽地方火腿不同部位的GC-IMS图谱

左侧竖线为反应离子峰（reactive ion peak，RIP），RIP峰两侧的每个点代表一种挥发性风味物质，蓝色表示该物质含量低于参比样品，颜色越深表示含量越低;红色表示该物质含量高于参比样品，颜色越深表示含量越高;白色表示含量与参比样品相同。1 种挥发性化合物可能产生1 个或多个亮点，代表单体、二聚体或三聚体。

由图1可知，各样品的GC-IMS图轮廓有显著差异。圩猪火腿和定远火腿部位1的亮点数相对较多、响应强度较大，而皖南火腿响应亮点数最少（图1A）;圩猪火腿部位2亮点数最多、响应强度较大，而六白火腿响应亮点数最少（图1B）;兰花火腿和定远火腿部位3亮点数较多、响应强度较大，而六白火腿响应亮点数最少

（图1C）。可见，不同火腿不同部位的挥发性风味物质组成有差异，可能是脂肪含量、蛋白质含量、发酵程度等因素导致的。二维GC-IMS谱图简单易读，准确提供了挥发性风味物质特性和强度的全面图像，为深入的统计分析提供了参考[15]。

2.2 6 种安徽地方火腿不同部位所含挥发性风味成分分析

由于数据库限制，目前从6 种安徽地方火腿中鉴定出挥发性风味物质48 种，包括单体及部分二聚体，单体和二聚体的化学式和CAS均相同，仅形态不同。由表1可知，这48 种物质包括11 种醇类、9 种酮类、12 种醛类、10 种酯类、2 种酸类和4 种其他类物质，与已有研究[15]结果类似。这些风味物質的形成与脂质和蛋白质的非酶与酶促降解有关，肌内磷脂和甘油三酯是产生香气化合物的重要前体[20]。

脂肪氧化过程中产生的烷氧基自由基，与另一个脂肪分子反应生成醇类和烷氧自由基，或被醛糖还原酶还原成醛类[21]。大多数醇类和脂肪烃类的嗅觉识别阈值较高，对火腿风味的影响小于醛类[22]。然而，高含量的醇类也会赋予肉制品草木、脂肪香气[23]。正丁醇和正戊醇是6 种安徽地方火腿中含量最高的醇类，其次是正丙醇、2-甲基丙醇和2-己醇。油酸氧化可产生正戊醇，具有木质香气[24]。

酮类来自脂质氧化和微生物代谢，通常与火腿的奶油味、果味和熟味有关[25]，对火腿的香气具有重要作用。6 种安徽地方火腿中含量较高的酮类是丙酮、2-丁酮、3-羟基-2-丁酮和2-戊酮，符合已有研究结果[26]。2-庚酮是亚油酸的降解产物，赋予火腿蓝奶酪的风味，丙酮可能具有黄油味[27]，2-戊酮可能具有苹果味[28]。

醛类是6 种安徽地方火腿中含量最丰富、鉴定种类最多的组分，主要包括正丙醛、异丁醛、正戊醛、异戊醛、正己醛，与已有研究相同[28]。醛类的嗅觉识别阈值较低，同时含量较高，对干腌火腿的整体风味具有重要作用。直链醛是脂肪氧化的降解产物，可能具有甜味、花香、草香和水果香。而支链醛类主要来源于氨基酸通过Strecker降解的氧化脱氨基和脱羧作用。己醛是氧化水平的良好指标，较低含量的己醛有助于形成草香味，而含量过高则造成哈败味。本研究中定远火腿的己醛含量相对较低，而苯甲醛和苯乙醛含量相对较高，同时，所有样品中庚醛和辛醛含量相对较低，它们由油酸衍生，具有令人愉悦的肉味以及青草和水果香气[29]。

6 种安徽地方火腿中含量较高的酯类是乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯和异戊酸乙酯。酯类化合物来源于羧酸和醇的酯化反应，嗅觉识别阈值较低。短链酯类可能具有甜味或果香，而长链酯类具有脂肪味[29]。6 种安徽地方火腿中均含有正丁酸和异戊酸。低分子质量的羧酸可能是中性脂肪和磷酸反应、氨基酸脱氨基或微生物二次代谢的降解产物。C1～C6羧酸具有酸味或香气，但是可以被吡嗪和胺等碱性化合物中和。这些酸类化合物赋予火腿奶酪风味或成熟脂肪风味[30]。

2.3 6 种安徽地方火腿不同部位所含挥发性风味物质特征

为了更加直观地对比不同样品间挥发性风味物质的差异，利用LAV软件的Gallery Plot插件，选取GC-IMS谱图中所有的待分析峰，自动生成图谱。由图2可知，所有样品均含有较高含量的丙酮、2-丁酮（二聚体）。猪的品种对于挥发性风味物质的影响很大。六白火腿的特征挥发性风味物质主要包括正丙醛、异戊醛（二聚体）和乙酸乙酯（单体）等11 种;兰花火腿与六白火腿相似，仅在部位3多检出正辛醛、庚醛等5 种物质;圩猪火腿与其他火腿的主要区别在于乙酸乙酯（二聚体）、2-庚酮（二聚体）、正己酸乙酯等13 种物质;定远火腿的特征挥发性风味物质体现在丙酸乙酯（单体）以及2、4、5、7、43等未鉴定出物质;七都火腿的特征挥发性风味物质包括正戊醇（单体）、2-甲基丙醇（单体）等;皖南火腿与七都火腿的特征峰类似。同时，取样部位对特征风味物质的丰富程度也有影响，可能是不同部位脂肪含量、蛋白质含量及发酵程度的差异导致[31]。

2.4 6 种安徽地方火腿不同部位所含挥发性风味物质

利用主成分分析方法降维处理数据，可以直观分析样品间的相似度。由图3可知，各样品均能较好分离，没有出现重叠，证明GC-IMS可以有效区分不同品种火腿样品的特征风味物质。六白火腿、兰花火腿和七都火腿部位1的样本点距离较近（图3A），说明它们的香气特征较相似。六白火腿和兰花火腿部位2的样本点距离也较近，并与其他样本相距较远（图3B）。此外，部位3样本形成的区域无重叠，说明不同品种火腿在该部位均具有各自的风味物质特征（图3C）。在3 个部位中，定远火腿的香气特征均与其他样本相距最远，说明其特征挥发性风味物质较为独特，与人工感官评定结果（定远火腿的肉香味、脂香味相对浓郁，结果未列出）相似。

3 结 论

6 种安徽地方品种猪干腌火腿3 个部位中共检出107 种挥发性风味物质及其强度信息，但受限于数据库仅鉴定出48 种。同时，猪的品种和取样部位之间有较大差异，可能是由于脂肪含量、蛋白质含量、发酵程度等因素。3 个部位响应峰数较多的样品依次是圩猪火腿和定远火腿，强度较大的样品依次是圩猪火腿、兰花火腿和定远火腿。六白火腿的特征挥发性风味物质主要包括正丙醛、异戊醛和乙酸乙酯等11 种;兰花火腿与六白火腿相似，仅在部位3多检测出正辛醛、庚醛等5 种物质;圩猪火腿的特征挥发性风味物质主要为乙酸乙酯、2-庚酮、正己酸乙酯等13 种;定远火腿的特征挥发性风味物质体现在丙酸乙酯及一些未鉴定出的物质;皖南火腿与七都火腿类似，特征挥发性风味物质包括正戊醇、2-甲基丙醇等。利用主成分分析研究6 种火腿不同部位特征香气的相似度，发现定远火腿的香气轮廓较为独特。结果表明，GC-IMS技术可以有效鉴别干腌火腿中的揮发性风味化合物，结合主成分分析可以提供与火腿品种及部位有关的信息，指导安徽地方猪干腌火腿的加工与分级。

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