于亞輝，陳沁雯，李曉婷，方婷

（福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002）

雞肉香精是以雞肉蛋白酶解物、糖類(lèi)、氨基酸等兩種或兩種以上風(fēng)味前體物質(zhì)為原料，通過(guò)美拉德反應(yīng)制備的一種咸味香精[1]。因其能夠較好地保持食品原有的天然風(fēng)味，香氣柔和持久且具有多樣性而備受大眾青睞[2]。香氣是評(píng)價(jià)咸味香精品質(zhì)的關(guān)鍵性指標(biāo)之一，但在提取過(guò)程中由于揮發(fā)性香氣物質(zhì)組成成分復(fù)雜、含量較低、不穩(wěn)定極易被破壞，因此選擇合適的提取條件顯得極為重要[3]。

頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase microextraction，HS-SPME）是一種較為常用的樣本采集技術(shù)，通過(guò)選擇性吸附富集樣品中揮發(fā)性及半揮發(fā)性成分，具有無(wú)需有機(jī)溶劑、樣品量少、靈敏度高及重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，因其能夠較好的提取及評(píng)價(jià)樣品中的香氣成分[4]，故被廣泛應(yīng)用于食品風(fēng)味分析中[5]，但因萃取頭表面涂層的不同對(duì)各揮發(fā)物的萃取效果影響不同，所以選擇合適涂層的萃取頭也是進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)分析的關(guān)鍵[6]。目前研究者多以揮發(fā)性物質(zhì)的色譜峰面積及物質(zhì)種類(lèi)作為固相微萃取條件優(yōu)化指標(biāo)，錢(qián)敏等[7]采用不同萃取頭萃取豬肉香精樣品并經(jīng)過(guò)（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析后，以峰面積及峰個(gè)數(shù)的差異選擇75 μm CAR/PDMS萃取頭為最適豬肉香精的萃取頭；董琪等[8]采用不同萃取頭萃取發(fā)酵牛肉腸樣品并經(jīng)過(guò)GC-MS分析后，以總峰面積和物質(zhì)總數(shù)為指標(biāo)選擇50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭為發(fā)酵牛肉腸的最適萃取頭；王學(xué)敬等[9]采用不同萃取頭萃取德州扒雞樣品并經(jīng)過(guò)GC-MS分析后，以總峰面積和風(fēng)味成分種類(lèi)數(shù)為指標(biāo)選擇75 μm CAR/PDMS萃取頭為最適德州扒雞的最優(yōu)萃取頭。但由于在不同樣品中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)不同、閾值不同，對(duì)萃取條件的要求也不同，故僅以色譜總峰的大小及萃取物質(zhì)的種類(lèi)多少來(lái)判定萃取效果的好壞，不太可靠。為此，對(duì)固相微萃取方法的優(yōu)化改進(jìn)及如何采用多角度分析揮發(fā)性物質(zhì)也引起了相關(guān)學(xué)者的關(guān)注，席嘉佩等[6]以烤羊肉為樣品結(jié)合主成分分析法研究了不同萃取頭與所萃取的揮發(fā)性物質(zhì)之間的相關(guān)性，以靈敏度及共有香氣物質(zhì)含量為指標(biāo)，選擇出最適萃取烤羊肉的萃取頭；張德莉等[10]以香蔥油為樣品通過(guò)建立樣本間揮發(fā)性物質(zhì)間的相關(guān)性分析模型，并結(jié)合聚類(lèi)分析初步確定香蔥油的主要揮發(fā)性成分。

本研究采用常用的4種萃取頭對(duì)雞肉香精香氣成分進(jìn)行萃取研究，探討不同萃取頭對(duì)萃取雞肉香精揮發(fā)性組成成分的影響，以分析出的總峰面積及物質(zhì)種類(lèi)含量及靈敏度為萃取頭選擇指標(biāo)，結(jié)合主成分分析（principal component analysis，PCA）法建立雞肉香精香氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)模型，從而選擇出最優(yōu)的萃取條件，為后續(xù)咸味香精香氣物質(zhì)的分析及萃取條件優(yōu)化提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

雞胸肉：福州永輝超市；復(fù)合蛋白酶（10萬(wàn)U/g，食品級(jí)）：索萊寶試劑公司；動(dòng)物蛋白酶（30萬(wàn)U/g，食品級(jí)）：南寧龐博生物工程有限公司；葡萄糖、甘氨酸、硫胺素、半胱氨酸（均為分析純）：西格瑪試劑公司；?；撬幔ǚ治黾儯簼摻腊菜帢I(yè)股份有限公司。

AX523ZH型精密電子天平：奧豪斯公司；雷磁PHS-3C型pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；Centrifuge 5430R小型高速冷凍式離心機(jī)：德國(guó)艾本德股份公司；YXQ-LS-100SII立式壓力蒸汽滅菌器：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；DK-S22電熱恒溫水浴鍋：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JYL-Y99高速破壁調(diào)理機(jī)：九陽(yáng)股份有限公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器：美國(guó)supelco公司；PerkinElmer GC680-SQ8T-HS4氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國(guó)珀金埃爾默公司。固相微萃取萃取頭型號(hào)見(jiàn)表1[4]。

1.2 方法

1.2.1 雞肉香精的制備

雞肉酶解液：雞胸肉絞碎至肉糜，料液比1∶4.4（g/mL），總加酶量0.82%，NaCl添加量0.8%，總時(shí)長(zhǎng)7.3 h，分別在動(dòng)物蛋白酶及復(fù)合蛋白酶最佳的pH值及最佳酶解溫度下進(jìn)行分步酶解。

表1 固相微萃取萃取頭型號(hào)及使用條件Table 1 Model and conditions of solid-phase micro-extraction extraction head

雞肉香精的制備：取50 mL雞肉酶解液，依次按比例加入葡萄糖6%、甘氨酸2%、半胱氨酸0.09%、?；撬?%、硫胺素0.04%攪拌均勻，并使用磷酸緩沖溶液（pH 6.0）調(diào)節(jié)至pH 6.5，反應(yīng)時(shí)間為55 min，反應(yīng)溫度為100℃，60 r/min條件下進(jìn)行反應(yīng)。

1.2.2 SPME-GC/MS測(cè)定條件

采用頂空固相微萃取的方法進(jìn)行風(fēng)味物質(zhì)提取，并利用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)成分分析。具體方法為：稱取雞肉香精5 g于20 mL頂空瓶中，將老化后的4種不同的萃取頭分別插入頂空瓶中，在55℃條件下萃取20 min，移至GC進(jìn)樣口中解析5 min。

氣相色譜條件：色譜柱為RTX-5MS石英毛細(xì)管柱，30 m×25 mm×0.25 mm；柱溫：初始溫度 40℃，保持2 min，以10℃/min升至260℃，保持10 min；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；載氣：氮?dú)猓涣髁浚?.0 mL/min；分流比：10 ∶1；質(zhì)譜條件：采集方式：全掃描；質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍：35 amu ～450 amu；電離方式：電子轟擊；發(fā)射能量：70 eV；離子源溫度：250℃；接口溫度：260℃。

將檢測(cè)到的質(zhì)譜信息與NIST和Wiley這2個(gè)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，正反相匹配指數(shù)均大于800（最大為1 000）或單個(gè)大于850的化合物進(jìn)行選擇確定，結(jié)合手動(dòng)檢索進(jìn)行定性，采用面積歸一法進(jìn)行定量，并對(duì)揮發(fā)性成分的相對(duì)含量進(jìn)行計(jì)算。

1.2.3 不同萃取頭萃取化合物靈敏度的比較

使用累積峰面積標(biāo)準(zhǔn)化值[3，11（]cumulative area normalization value，CANV）對(duì)雞肉香精揮發(fā)性化合物的萃取靈敏度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

揮發(fā)性含量表示為峰面積，采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算，使用SPSS 21.0和origin 2017進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種萃取頭對(duì)雞肉香精中揮發(fā)性成分GC-MS分析

剔除硅氧烷類(lèi)雜質(zhì)峰，對(duì)不同萃取頭萃取雞肉香精得到的揮發(fā)性化合物根據(jù)保留時(shí)間及峰面積重新作圖，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 4種萃取頭萃取雞肉香精中揮發(fā)性物質(zhì)總離子流色譜圖比較Fig.1 Comparison of total ion chromatograms of volatile substances extracted from chicken flavors with 4 kinds of extraction heads

結(jié)合氣質(zhì)分析結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，75 μm CAR/PDMS萃取頭對(duì)雞肉香精的萃取效果明顯高于其它3種，共萃取得到138種揮發(fā)性化合物，其次是50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭（129種）和 65 μm PDMS/DVB萃取頭（123種），而85 μm PA萃取頭萃取得到化合物最少為52種，4種萃取頭一共得到146種揮發(fā)性物質(zhì)，其中75 μm CAR/PDMS萃取頭萃取到了94.5%的化合物。不同萃取頭萃取得到的化合物總峰面積與化合物數(shù)量也有著類(lèi)似趨勢(shì)，CAR/PDMS（6.7×107）>DVB/CAR/PDMS（5.0×107）>PDMS/DVB（4.6×107）>PA（6.0×106），與復(fù)合涂層材料的萃取頭相比單一涂層的萃取效率較低。

2.2 不同萃取頭萃取揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量及相對(duì)含量比較

萃取頭萃取雞肉香精香氣成分?jǐn)?shù)量及相對(duì)含量比較見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 4種萃取頭萃取雞肉香精香氣成分?jǐn)?shù)量比較Fig.2 Comparison of aromatic components in chicken flavor extracted by 4 kinds of extraction heads

圖3 4種萃取頭萃取雞肉香精香氣成分相對(duì)含量比較Fig.3 Comparison of relative contents of aroma components extracted from chicken flavors with 4 kinds of extraction heads

加熱過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了各種賦予樣品風(fēng)味的化合物，目前已報(bào)道的雞肉風(fēng)味中存在的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)已經(jīng)超過(guò)600種，包括醇、醛、酮、吡嗪、呋喃等[12-13]。通過(guò)質(zhì)譜軟件TurboMassVer6.1.0對(duì)4種萃取頭萃取到的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性及定量分析，并根據(jù)化合物種類(lèi)的不同將揮發(fā)性物質(zhì)分為醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)等11類(lèi)。由圖2可以看出，CAR/PDMS的萃取頭對(duì)醇類(lèi)、醛類(lèi)、呋喃（酮）類(lèi)、芳香類(lèi)化合物、雜環(huán)類(lèi)及其它類(lèi)化合物的萃取效果明顯優(yōu)于其它3種萃取頭；DVB/CAR/PDMS的萃取頭對(duì)酯醚類(lèi)、烴類(lèi)化合物的萃取效果優(yōu)于其它3種萃取頭；CAR/PDMS和DVB/CAR/PDMS的萃取頭均萃取出6種酮類(lèi)化合物、9種含硫化合物、12種吡嗪類(lèi)化合物，其中PDMS/DVB的萃取頭也萃取出12種吡嗪類(lèi)化合物，均強(qiáng)于PA的萃取頭。結(jié)合圖1就分析對(duì)象來(lái)看，PDMS/DVB、CAR/PDMS和 DVB/CAR/PDM的萃取頭均適用于雙極性揮發(fā)性物質(zhì)，特別是對(duì)低沸點(diǎn)物質(zhì)的萃取效果較強(qiáng)，在保留時(shí)間15 min之前萃取出的峰較為尖銳，具有較好的萃取效果，PA的萃取頭多用于萃取極性或半極性的物質(zhì)，對(duì)萃取雞肉香精中的揮發(fā)性物質(zhì)不占有優(yōu)勢(shì)。就相對(duì)含量（圖3）來(lái)看，CAR/PDMS萃取頭萃取的醇類(lèi)化合物相對(duì)含量較高為27.48%，其次為烴類(lèi)化合物（15.61%）、含硫化合物（9.95%）和雜環(huán)類(lèi)及其它化合物（9.71%）等；DVB/CAR/PDMS萃取頭萃取的醇類(lèi)化合物相對(duì)含量也較高為26.39%、烴類(lèi)化合物（21.87%）、雜環(huán)類(lèi)及其它化合物（14.5%）、含硫化合物（11.33%）等；PDMS/DVB萃取頭萃取的醇類(lèi)化合物最高為27.51%、雜環(huán)類(lèi)及其它化合物（17.95%）、含硫化合物（13.95%）、烴類(lèi)化合物（8.88%）等；PA萃取頭萃取的烴類(lèi)化合物（39.48%）和醇類(lèi)化合物（32.99%）共計(jì)72.47%，是其最主要的兩類(lèi)化合物。使用傳統(tǒng)方法對(duì)比分析4種萃取頭的萃取效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，4種萃取頭對(duì)各揮發(fā)性物質(zhì)的萃取能力具有差異性，但就整體呈現(xiàn)性來(lái)看，除PA萃取頭外其余三者的萃取結(jié)果具有一定的相似性，不能很好地選擇出最優(yōu)的萃取頭。

2.3 不同萃取頭靈敏度比較

同一化合物應(yīng)在同一時(shí)間或一定時(shí)間范圍內(nèi)出峰，根據(jù)萃取頭不同的吸附能力及各化合物極性或非極性性質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致同一化合物對(duì)應(yīng)的峰面積不同，在同一保留時(shí)間下化合物的累積峰面積標(biāo)準(zhǔn)化值越大，則認(rèn)為該萃取頭對(duì)此化合物的萃取靈敏度越高，萃取效果越好，靈敏度的高低可能與峰的分離效果有關(guān)[14]。根據(jù)公式[3，11]計(jì)算不同萃取頭對(duì)應(yīng)不同種類(lèi)化合物的累積標(biāo)準(zhǔn)化值，4種萃取頭對(duì)不同種類(lèi)化合物的萃取靈敏度見(jiàn)圖4。

由圖4可知，CAR/PDMS的萃取頭對(duì)醇類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、酯醚類(lèi)、吡嗪類(lèi)、呋喃（酮）類(lèi)、烴類(lèi)化合物、含硫化合物、芳香類(lèi)化合物、雜環(huán)類(lèi)及其它化合物均具有最大的CANV值，萃取效果較為明顯，而PA的萃取頭萃取雞肉香精中揮發(fā)性成分的CANV值均較小，萃取效果不明顯。且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，除醇類(lèi)外CAR/PDMS的萃取頭對(duì)其它種類(lèi)化合物的CANV值的增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯高于其它種類(lèi)萃取頭，表明CAR/PDMS的萃取頭對(duì)雞肉香精中揮發(fā)性物質(zhì)的萃取效果優(yōu)于其它萃取頭。

圖4 不同萃取頭不同種類(lèi)物質(zhì)的累積標(biāo)準(zhǔn)化值Fig.4 CANV of different types of substances in different extraction heads

2.4 主成分分析

主成分分析是一種重要的降維分析方法，可使用包含主要信息的主成分來(lái)替代原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[15]，并反映出較多的樣本信息。首先，對(duì)4種萃取頭所萃取雞肉香精中揮發(fā)性成分的相對(duì)含量作KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）和Bartlett球形檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)系數(shù)為0.637>0.5，P值<0.05，數(shù)據(jù)呈球形分布，說(shuō)明4種萃取頭萃取得到的各種類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量間相關(guān)度較高，可以進(jìn)一步進(jìn)行主成分分析研究不同萃取頭與各種類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)間的相關(guān)關(guān)系。

2.4.1 雞肉香精香氣成分主成分分析

利用SPSS21.0軟件對(duì)4種萃取頭所萃取的雞肉香精中揮發(fā)性香氣成分相對(duì)含量進(jìn)行主成分分析，選取特征值>1的成分為主成分，主成分分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 2個(gè)主成分的特征值及貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalues and contribution rates of the 2 principal components

根據(jù)表2可知，前2個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到91.24%，基本可以有效地解釋所有變量的原有信息。

雞肉香精香氣成分的主成分特征向量及載荷矩陣見(jiàn)表3。

表3 主成分的特征向量和載荷矩陣Table 3 Eigenvectors and load matrices of principal components

由表2和表3可知，第一主成分的貢獻(xiàn)率為55.599%，主要反映的是醇類(lèi)、呋喃（酮）類(lèi)、烴類(lèi)化合物和含硫化合物4類(lèi)香氣成分的變異信息，且第一主成分與醇類(lèi)和烴類(lèi)化合物呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與呋喃（酮）類(lèi)和含硫化合物呈正相關(guān)關(guān)系；第二主成分的貢獻(xiàn)率為35.641%。各個(gè)主成分在各變量因子之間的載荷值表示該主成分對(duì)該因子所能反映的真實(shí)程度，主要反映的是吡嗪類(lèi)和芳香類(lèi)化合物2種香氣成分的變異信息，且均呈正相關(guān)關(guān)系。

2.4.2 基于主成分分析建立雞肉香精香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)模型

根據(jù)表2和表3，兩個(gè)主成分可以解釋4種萃取頭11類(lèi)香氣成分91.24%的變異信息，并根據(jù)其特征向量，以F1和F2兩個(gè)新的綜合指標(biāo)來(lái)代替原來(lái)的11類(lèi)香氣成分所表達(dá)的信息，建立雞肉香精香氣成分的評(píng)價(jià)模型，進(jìn)行香氣品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，并得到線性關(guān)系式分別為：F1=-0.372X1+0.301X2+0.262X3+0.311X4+0.043X5+0.346X6-0.397X7+0.398X8-0.03X9+0.319X10+0.257X11，F(xiàn)2=-0.062X1+0.269X2-0.287X3+0.316X4+0.467X5+0.237X6-0.017X7-0.085X8+0.495X9-0.31X10-0.344X11。

式中：F1和F2分別代表綜合主成分值得分，得分值越大，代表萃取頭萃取效果越好。對(duì)表3中的特征向量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并與所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率做內(nèi)積，得到綜合香氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)函數(shù)表達(dá)式為：F=0.555 99F1+0.356 41F2。

根據(jù)評(píng)價(jià)函數(shù)表達(dá)式得到綜合得分值及排序，見(jiàn)表4。主成分分析結(jié)果見(jiàn)圖5。

表4 標(biāo)準(zhǔn)化后主成分綜合得分表Table 4 Comprehensive scores of principal components after standardization

第一主成分得分最高的是PDMS/DVB萃取頭，第二主成分得分最高的是CAR/PDMS萃取頭，結(jié)合圖5來(lái)看，4種萃取頭萃取的香氣成分經(jīng)過(guò)主成分分析表現(xiàn)出了明顯的差異，綜合評(píng)分中CAR/PDMS萃取頭得分最高，萃取效果最好，其次為PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS及PA萃取頭。

圖5 主成分分析結(jié)果Fig.5 Principal component analysis results

3 結(jié)論

1）通過(guò)GC-MS分析，比較研究4種常用的SPME涂層萃取頭（75μmCAR/PDMS、65μmDVB/PDMS、85μm PA、50/30 μm DVB/CAR/PDMS）對(duì)雞肉香精有效揮發(fā)性成分的提取性能，研究發(fā)現(xiàn)僅比較萃取得到的物質(zhì)峰面積及數(shù)量難以有效篩選出最優(yōu)萃取頭；經(jīng)過(guò)萃取頭靈敏度檢驗(yàn)、主成分分析建立雞肉香精風(fēng)味評(píng)價(jià)模型后發(fā)現(xiàn)75 μm CAR/PDMS萃取頭綜合得分最高，是萃取雞肉香精揮發(fā)性物質(zhì)的最優(yōu)萃取頭。

2）經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)4種萃取頭共從雞肉香精中萃取到146種揮發(fā)性物質(zhì)，物質(zhì)成分復(fù)雜豐富，包括醇類(lèi)、醛類(lèi)、吡嗪類(lèi)、呋喃（酮）類(lèi)、含硫化合物、雜環(huán)類(lèi)及其它化合物等香氣物質(zhì)，萃取到2-甲基-3-呋喃硫醇、2-甲基-3-戊烷硫醇、反式-2，4-癸二烯醛、（E，E）-2，4-庚二烯醛及反式-2-壬烯醛等多種關(guān)鍵肉香味化合物。

3）通過(guò)建立雞肉香精風(fēng)味評(píng)價(jià)模型篩選出最優(yōu)萃取頭，對(duì)其它樣品香氣物質(zhì)的萃取及條件優(yōu)化提供了一定的借鑒，可繼續(xù)探索建立模糊數(shù)學(xué)評(píng)判法、主成分分析法等不同評(píng)價(jià)模型對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)萃取條件的優(yōu)化。