楊 江，楊成聰，凌 霞，余海忠，郭 壯,*

（1.湖北文理學(xué)院食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北 襄陽(yáng) 441053；2.襄陽(yáng)市食品藥品檢驗(yàn)所，湖北 襄陽(yáng) 441021）

作為我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品的代表[1]，臘腸因其特有的臘香味和醇厚的口感而受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)，我國(guó)華中地區(qū)亦有制作和食用臘腸的習(xí)俗[2]。襄陽(yáng)地區(qū)臘腸是以豬肉為主要原料，經(jīng)切碎或絞碎后按一定比例加入食鹽、酒和白砂糖等輔料腌制并填充入腸衣中晾曬而成[3]。近年來(lái)，圍繞廣式臘腸開(kāi)展了多項(xiàng)卓有成效的研究，探討了細(xì)菌 納米纖維素[4]、丁香萃取物[5]、戊糖乳桿菌[6]、茶多酚[7]、金針菇[8]、血紅素[9]、豬肉品種[10]和豆豉[11]對(duì)其品質(zhì)的影響。雖然前期曾采用電子舌技術(shù)對(duì)襄陽(yáng)地區(qū)臘腸的滋味品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)[3]，然而目前關(guān)于襄陽(yáng)地區(qū)臘腸品質(zhì)評(píng)價(jià)的研究仍較少。

電子鼻和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）技術(shù)常用于肉制品的風(fēng)味品質(zhì)評(píng)價(jià)中[12-13]，具有結(jié)果受主觀因素影響小和檢測(cè)迅速的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了肉制品中典型物質(zhì)類型和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的定性和定量分析。近年來(lái)，電子鼻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鯇魚(yú)肉[14]、豬肉[15]、干腌臘肉[16]、小香雞[17]、酸肉[18]、秋刀魚(yú)[19]和清醬肉[20]等肉制品的品質(zhì)評(píng)價(jià)中，而GC-MS技術(shù)在小鱷龜肉[21]、牛肉餡料[22]、刀魚(yú)肉[23]、燒雞[24]、金槍魚(yú)肉[25]、臘肉[26]和風(fēng)干牛肉[27]等肉制品的香氣成分解析方面亦有著廣泛應(yīng)用。

本研究采用電子鼻和GC-MS技術(shù)對(duì)采集自襄陽(yáng)地區(qū)宜城市、棗陽(yáng)市和老河口市農(nóng)戶家中的11 個(gè)臘腸樣品的風(fēng)味品質(zhì)和主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為襄陽(yáng)地區(qū)臘腸相關(guān)制品的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

臘腸 襄陽(yáng)市宜城市、棗陽(yáng)市和老河口市農(nóng)戶；氯化鈉 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DS-1組織搗碎機(jī) 上海標(biāo)模股份有限公司；PGJ-10-AS純水機(jī) 武漢品冠儀器設(shè)備有限公司；PEN3電子鼻（配備10 個(gè)金屬氧化電極） 德國(guó)Airsense公司；GCMS-QP2020氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（配備電子轟擊（electron impact，EI）電離源和HS-20頂空進(jìn)樣器）、SH-Rtx-Wax色譜柱（30 m×2.25 mm，0.25 μm）日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品采集和預(yù)處理

分別從襄陽(yáng)市宜城市、棗陽(yáng)市和老河口市的農(nóng)戶家中采集手工制作臘腸11 個(gè)，分別編號(hào)為A1～A11，樣品采集后放入采樣箱低溫保存送回實(shí)驗(yàn)室。

取采集的臘腸樣品中段，用刀切至顆粒狀后轉(zhuǎn)移至組織搗碎機(jī)中進(jìn)行搗碎，將搗碎后的泥狀臘腸裝入樣品管中待用。

1.3.2 基于電子鼻技術(shù)研究臘腸中典型物質(zhì)類型

準(zhǔn)確稱取20 g泥狀臘腸樣品于50 mL電子鼻樣品瓶中并封口，置于60 ℃水浴加熱30 min，室溫平衡10 min后插入電子鼻探頭進(jìn)行頂空進(jìn)樣。電子鼻參數(shù)：樣品間隔時(shí)間3 min，管路清洗時(shí)間95 s，平衡時(shí)間5 s，探頭插入時(shí)間5 s，進(jìn)樣時(shí)間60 s，進(jìn)樣流量200 mL/min，空氣流量200 mL/min。10 個(gè)金屬氧化傳感器分別對(duì)臘腸樣品中不同類型的敏感物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，毎秒測(cè)定1 個(gè)響應(yīng)值（測(cè)試樣品時(shí)的電阻值G與測(cè)試空氣時(shí)的電阻值G0的比值），響應(yīng)值在45 s后穩(wěn)定，本研究選取49、50、51 s時(shí)響應(yīng)值的平均值為測(cè)試數(shù)據(jù)，重復(fù)操作3 次[28]。

1.3.3 基于GC-MS技術(shù)研究臘腸中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

準(zhǔn)確稱取10 g泥狀臘腸樣品和2 g氯化鈉于25 mL樣品瓶中混合均勻，并使用帶聚四氟乙烯墊片的鋁帽封口，50 ℃振蕩預(yù)熱30 min，平衡5 min，進(jìn)樣量1 μL，進(jìn)樣口解析5 min后進(jìn)行GC-MS分析。

GC參數(shù)設(shè)置：溫控程序?yàn)槠鹗紲囟?5 ℃，保持5 min后以3 ℃/min上升至50 ℃，保持8 min，然后以8 ℃/min上升至150 ℃，不保持，然后以15 ℃/min上升至180 ℃，保持5 min；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣，分流比10∶1；載氣流量1.0 mL/min[29]。

MS參數(shù)設(shè)置：選用EI離子源，離子源溫度為230 ℃，電子轟擊能量為70 eV；質(zhì)量掃描范圍為33～450 u；采集方式為Q3 Scan；采用NIST14標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)和保留時(shí)間定性，采用峰面積歸一化法對(duì)臘腸樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行相對(duì)定量分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

基于電子鼻技術(shù)，采用非加權(quán)組平均法（unweighted pair-group method with arithmetic means，UPGMA）聚類分析、主成分分析法（principal component analysis，PCA）和多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）對(duì)11 個(gè)臘腸樣品的區(qū)分度進(jìn)行研究；基于GC-MS技術(shù)，采用曼-惠特尼檢驗(yàn)（Mann-Whitney test）對(duì)隸屬于不同聚類的臘腸樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異性進(jìn)行顯著性分析。使用MATLAB 2016b軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；除熱圖由MATLAB 2016b軟件繪制外，其他圖均使用Origin 2017軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于電子鼻技術(shù)的臘腸區(qū)分度分析

使用電子鼻技術(shù)對(duì)11 個(gè)臘腸中的典型物質(zhì)類型進(jìn)行測(cè)定，并結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)臘腸風(fēng)味品質(zhì)的區(qū)分度進(jìn)行研究。基于電子鼻技術(shù)的臘腸樣品UPGMA聚類分析結(jié)果如圖1所示。當(dāng)距離取13左右時(shí)，11 個(gè)樣品整體上可分為2 個(gè)聚類，隸屬于聚類Ⅰ的臘腸樣品共計(jì)5 個(gè)，分別為A1、A2、A3、A4和A9，而隸屬于聚類Ⅱ的臘腸樣品有6 個(gè)，分別為A5、A6、A7、A8、A10和A11。本研究進(jìn)一步采用多元方差分析發(fā)現(xiàn)，不同聚類間的臘腸風(fēng)味品質(zhì)存在顯著差異（P＜0.05）。

圖1 基于聚類分析的臘腸區(qū)分度分析Fig. 1 Sausage differentiation based on cluster analysis

2.2 基于電子鼻技術(shù)的臘腸風(fēng)味品質(zhì)差異性分析

為進(jìn)一步識(shí)別造成臘腸風(fēng)味品質(zhì)差異的敏感物質(zhì)類型，以聚類結(jié)果為分組依據(jù)，結(jié)合Mann-Whitney檢驗(yàn)對(duì)10 個(gè)氧化傳感器對(duì)不同聚類樣品測(cè)定響應(yīng)值的差異性進(jìn)行分析。

圖2 不同聚類臘腸樣品響應(yīng)值的雷達(dá)圖Fig. 2 Radar diagram of response values of different sausage samples

由圖2可知，傳感器W5S（對(duì)氫氧化物靈敏）、W6S（對(duì)氫氣有選擇性）、W1S（對(duì)甲烷類靈敏）、W1W（對(duì)有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)靈敏）、W2S（對(duì)乙醇靈敏）、W2W（對(duì)有機(jī)硫化物靈敏）和W3S（對(duì)烷烴類物質(zhì)靈敏）對(duì)隸屬于聚類Ⅰ中臘腸樣品的響應(yīng)值明顯偏高，而傳感器W1C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）、W3C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）和W5C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)[30]。經(jīng)Mann-Whitney檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，10 個(gè)傳感器對(duì)2 類臘腸的響應(yīng)值均存在顯著差異（P＜0.05）。由此可見(jiàn)，隸屬于聚類Ⅱ的臘腸風(fēng)味品質(zhì)可能較佳。

進(jìn)一步以UPGMA聚類結(jié)果為分組依據(jù)，采用PCA對(duì)電子鼻金屬氧化電極所測(cè)定的響應(yīng)值進(jìn)行分析，基于PCA的臘腸風(fēng)味品質(zhì)因子載荷圖如圖3所示。

圖3 基于電子鼻技術(shù)的因子載荷圖Fig. 3 PCA factor loadi ng plot of PC1 vs. PC2

由圖3可知，第1主成分由W5C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）、W3C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）、W1C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）、W3S（對(duì)烷烴類物質(zhì)靈敏）、W2S（對(duì)乙醇靈敏）和W1S（對(duì)甲烷類靈敏）6 個(gè)傳感器構(gòu)成，其方差貢獻(xiàn)率為74.14%；第2主成分由W6S（對(duì)氫氣有選擇性）、W5S（對(duì)氫氧化物靈敏）、W2W（對(duì)有機(jī)硫化物靈敏）和W1W（對(duì)有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)靈敏）4 個(gè)傳感器構(gòu)成，其方差貢獻(xiàn)率為18.62%，前2 個(gè)主成分的總方差貢獻(xiàn)率為92.76%。由此可知，第1主成分多為臘腸的特征香味指標(biāo)，而第2主成分多為臘腸的缺陷型指標(biāo)。PC1中載荷量較高的正相關(guān)指標(biāo)為W5C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）、W3C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）和W1C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏），其載荷量分別為0.19、0.18和0.15，而載荷量較高的負(fù)相關(guān)指標(biāo)為W3S（對(duì)烷烴類物質(zhì)靈敏）、W2S（對(duì)乙醇靈敏）和W1S（對(duì)甲烷類靈敏），其載荷量分別為0.05、0.12和0.15，即PC1中的主要差異集中在芳香類物質(zhì)；PC2中載荷量較高的正相關(guān)指標(biāo)為W1W（對(duì)有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)靈敏）、W2W（對(duì)有機(jī)硫化物靈敏）和W5S（對(duì)氫氧化物靈敏），其載荷量分別為0.32、0.26和0.14，而載荷量較高的負(fù)相關(guān)指標(biāo)為W6S（對(duì)氫氣有選擇性），其載荷量為0.03，即PC2中的主要差異集中在有機(jī)硫化物。

圖4 基于電子鼻技術(shù)的因子得分圖Fig. 4 PCA factor score plot of PC1 vs. PC2

基于PCA得到臘腸風(fēng)味品質(zhì)的PC1和PC2因子得分圖。由圖4可知，隸屬于聚類Ⅰ的樣品較之聚類Ⅱ樣品在空間排布上偏X軸正方向，且二者呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢(shì)。結(jié)合因子載荷圖可知，W5C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）、W3C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）和W1C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）3 個(gè)傳感器對(duì)隸屬于聚類Ⅱ臘腸樣品的響應(yīng)值明顯高于聚類Ⅰ中的樣品，而上述金屬氧化傳感器均對(duì)芳香類物質(zhì)敏感，因而聚類Ⅱ中的臘腸樣品的芳香類物質(zhì)含量明顯偏高。GB/T 23493—2009《中式香腸》中要求，臘腸應(yīng)該具有純正濃郁的臘香味，具有臘腸的固有風(fēng)味。因此，上述分析進(jìn)一步證實(shí)了隸屬于聚類Ⅱ中的臘腸樣品風(fēng)味品質(zhì)更優(yōu)。

2.3 基于GC-MS技術(shù)的臘腸中關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)識(shí)別

在使用電子鼻技術(shù)對(duì)11 個(gè)臘腸樣品區(qū)分度進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使用GC-MS技術(shù)對(duì)臘腸中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量進(jìn)行分析。11 個(gè)臘腸樣品中共檢測(cè)出35 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類、醛類、酸類、烴類和酯類化合物分別有3、6、1、13、5 種，其平均相對(duì)含量分別為18.28%、10.36%、18.28%、34.28%和16.80%。由此可見(jiàn)，襄陽(yáng)地區(qū)臘腸中的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為烴類。經(jīng)Mann-Whitney檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隸屬于不同聚類的臘腸樣品其酯類和酸類化合物含量存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖5 臘腸中相對(duì)含量大于1..0000%的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)箱形圖Fig. 5 Boxplot of volatile components in sausage with relative abundance more than 1.00%

由圖5可知，襄陽(yáng)地區(qū)臘腸中平均相對(duì)含量大于1.00%的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共有11 種，分別為松油烯、乙醇、醋酸、乙酸乙酯、異戊醛、異丁醛、戊醛、檸檬烯、丁酸乙酯、樟腦萜和己酸乙酯，平均相對(duì)含量分別為28.33%、18.28%、17.58%、13.96%、4.15%、3.25%、2.88%、2.69%、1.64%、1.53%和1.27%。由此可見(jiàn)，襄陽(yáng)地區(qū)臘腸中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要為松油烯、乙醇、醋酸和乙酸乙酯。

進(jìn)一步使用Mann-Whitney檢驗(yàn)，以聚類為分組依據(jù)，對(duì)不同聚類臘腸中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量進(jìn)行顯著性分析。由圖6可知：隸屬于不同聚類的臘腸樣品中醋酸和乙酸乙酯含量差異顯著（Mann-Whitney檢驗(yàn)，P＜0.05），隸屬于聚類Ⅱ的樣品醋酸和乙酸乙酯平均含量分別為23.55%和17.19%，而在聚類Ⅰ中分別為11.96%和10.09%；隸屬于不同聚類的臘腸樣品中乙醇含量差異不顯著（Mann-Whitney檢驗(yàn)，P＞0.05），乙醇在聚類Ⅰ和聚類Ⅱ樣品中的平均相對(duì)含量分別為17.54%和17.61%。乙基酯類是廣式臘腸獨(dú)特風(fēng)味形成的主要物質(zhì)之一，且乙酸乙酯具有微帶果香的酒香氣，而乙醇和醋酸可能來(lái)源于臘肉加工過(guò)程中加入的白酒和食醋。由此可見(jiàn)，品質(zhì)較佳的臘腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中乙酸乙酯含量可能較高。

圖6 臘腸中相對(duì)含量大于1..0000%的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)熱圖Fig. 6 Heat map of volatile components in sausage with relative abundance more than 1.00%

3 結(jié) 論

從襄陽(yáng)地區(qū)采集11 個(gè)臘腸樣品，通過(guò)電子鼻分析發(fā)現(xiàn)，品質(zhì)較佳的臘腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中芳香類物質(zhì)含量較高，有機(jī)硫化物含量偏低；通過(guò)GC-MS分析發(fā)現(xiàn)，松油烯、乙醇、醋酸和乙酸乙酯為襄陽(yáng)地區(qū)臘腸中的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其平均相對(duì)含量均在10%以上，且品質(zhì)較佳的臘腸中乙酸乙酯含量偏高。