巨曉軍，單艷菊，劉一帆，姬改革，章明，屠云潔，鄒劍敏，束婧婷*

1(江蘇省家禽科學(xué)研究所，江蘇 揚(yáng)州，225125)2(江蘇省家禽遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州，225125)

近年來(lái),遺傳、管理和營(yíng)養(yǎng)方面的改進(jìn)顯著提高了養(yǎng)禽業(yè)生產(chǎn)禽肉的速度，但肉質(zhì)中風(fēng)味物質(zhì)的沉積需要一定的時(shí)間，因此不同生長(zhǎng)速度的雞其肉品質(zhì)和風(fēng)味也不同，了解不同生長(zhǎng)速度雞品種的風(fēng)味對(duì)其市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)和利用具有重要意義，建立一種快速、高靈敏、準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)非常重要。目前，用于食品風(fēng)味化學(xué)的設(shè)備大多具有樣本量大、價(jià)格高、分析時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，并且隨著時(shí)間的推移，食品風(fēng)味的釋放和感知會(huì)發(fā)生變化，所以實(shí)時(shí)的風(fēng)味分析需要快速、無(wú)損的分析技術(shù)[1]。

氣相-離子遷移譜法(gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)是一種用于分析樣品中揮發(fā)性化合物新的檢測(cè)技術(shù)[2]，具有檢測(cè)速度快[3]、操作方便[4]、儀器便攜[5]等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其在食品分類[6-8]、食品新鮮度和變質(zhì)度的評(píng)價(jià)[9]、食品加工質(zhì)量控制[10-12]、食品中關(guān)鍵香氣[13]和異味化合物的表征[14]等方面有著廣泛的應(yīng)用。近幾年，利用GC-IMS對(duì)食品風(fēng)味的研究已經(jīng)大大增加，并且使用了各種二維數(shù)據(jù)的化學(xué)計(jì)量技術(shù)，例如主成分分析、線性判別分析、K近鄰算法和偏最小二乘回歸。這些方法為GC-IMS在食品風(fēng)味化學(xué)中的應(yīng)用提供了重要的貢獻(xiàn)。目前該技術(shù)在肉類風(fēng)味分析中應(yīng)用較少，在雞肉品質(zhì)風(fēng)味分析，特別是指紋圖譜分析還未見(jiàn)報(bào)道。本研究主要利用GC-IMS技術(shù)測(cè)定雞肉中的揮發(fā)性有機(jī)物，分析不同生長(zhǎng)速度肉雞肉品質(zhì)的風(fēng)味差異，為不同類型肉雞品種市場(chǎng)開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用肉雞品種:慢速型雞(狼山雞)，中速型雞(3A、花山麻雞)，快速型雞(羅斯308)。狼山雞種蛋,狼山雞保種場(chǎng);3A、花山麻雞種蛋,江蘇立華牧業(yè)股份有限公司;羅斯308種蛋,宿遷益客集團(tuán)，同期同批次孵化飼養(yǎng)。

1.2 儀器與設(shè)備

FlavourSpec 1H1-00053型頂空氣相-離子遷移譜儀,德國(guó)G.A.S.公司，配備CTC CombiPAL頂空自動(dòng)進(jìn)樣器(瑞士 CTC Analytics AG公司)、FS-SE-54-CB-1色譜柱(非極性，15 m×0.53 mm×0.5 μm)，(德國(guó)CS-Chromatographie Service GmbH)和氚電離源。

1.3 試驗(yàn)方法

將雞胸肉攪碎，稱取2 g置于20 mL頂空瓶中，密閉封口后，80 ℃孵育15 min后進(jìn)樣，頂空孵育溫度60 ℃；采用振蕩加熱；孵育轉(zhuǎn)速500 r/min；孵育時(shí)間15 min；頂空進(jìn)樣針溫度85 ℃；進(jìn)樣量500 μL；清洗時(shí)間30 s。

GC條件：色譜柱溫度60 ℃；運(yùn)行時(shí)間20 min；載氣為高純N2，(純度≥99.999%)；流速：初始2.0 mL/min，保持2 min后在10 min內(nèi)線性增至10 mL/min，之后在20 min內(nèi)線性增至100 mL/min，接著在25 min內(nèi)線性增至150 mL/min。

IMS條件：漂移管長(zhǎng)度5 cm；管內(nèi)線性電壓400 V/cm；漂移管溫度45 ℃；漂移氣為高純N2(純度≥99.999%)；流速150 mL/min；IMS探測(cè)器溫度45 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

使用和儀器配套的分析軟件LAV(Laboratory Analytical Viewer)和三款插件以及GC×IMS Library Search進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。運(yùn)用分析軟件LAV對(duì)特征風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析；運(yùn)用Reporter插件構(gòu)建揮發(fā)性化合物的差異圖譜，Gallery插件生成揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜；運(yùn)用Dynamic PCA插件進(jìn)行動(dòng)態(tài)主成分分析，用于樣品聚類分析。單因子方差分析采用SPSS 20.0軟件，P<0.05為差異顯著，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)速度雞肉的揮發(fā)性物質(zhì)分析

根據(jù)GC-IMS法測(cè)得雞肉中的揮發(fā)性有機(jī)物84種，其中已定性物質(zhì)29種，未知55種。由表1可知，鑒定出的揮發(fā)性有機(jī)物主要包括醛類、酮類、醇類等化合物。慢速型狼山雞肉中已定性的揮發(fā)性有機(jī)物含量有18種高于中速型3A、花山麻雞和快速型羅斯308，尤其是壬醛、反-2-辛烯醛、戊醛、己醛、2-戊酮、1-丁醇、乙醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃含量非常高，但3-羥基-2-丁酮含量極低。中速型3A和花山麻雞3-羥基-2-丁酮、乙酸乙酯含量都極高?？焖傩土_斯308大部分揮發(fā)性物質(zhì)含量較低。

由表2可知，慢速型狼山雞肉總揮發(fā)性有機(jī)物含量顯著高于花山麻雞、羅斯308(P<0.05)，醛類含量顯著高于3A、花山麻雞、羅斯308(P<0.05)，醇類含量顯著高于花山麻雞、3A和羅斯308(P<0.05)；快速型羅斯308總揮發(fā)性有機(jī)物含量、醇類含量、其他化合物含量顯著低于其他品種(P<0.05)。

表1 不同生長(zhǎng)速度雞肉揮發(fā)性物質(zhì)的GC-IMS鑒定結(jié)果Table 1 GC-IMS identification results of chicken volatile substances with different growth rates

表2 不同生長(zhǎng)速度雞肉的揮發(fā)性物質(zhì)分析Table 2 Analysis of volatile substances of chicken at different growth rates

2.2 不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物定性分析(GC×IMS Library Search)

圖1中GC-IMS俯視圖RIP峰兩側(cè)的每一個(gè)點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物。顏色代表物質(zhì)的濃度，白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高，顏色越深表示濃度越大。由圖1可知，GC-IMS俯視圖可直觀觀察樣品譜圖之間的區(qū)別，不同生長(zhǎng)速度雞肉在GC-IMS三維圖譜上存在差異，具體體現(xiàn)在出峰位置數(shù)量以及對(duì)應(yīng)的峰強(qiáng)度?？焖傩土_斯308樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物濃度明顯少于其他類型品種雞，2個(gè)中速型品種花山麻雞、3A濃度差異不大，這為后續(xù)鑒別不同生長(zhǎng)速度的雞肉提供了可能。

圖1 不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的GC-IMS譜圖(俯視圖)Fig.1 GC-IMS spectrum of volatile organic compounds in chicken samples with different growth rates (top view)注：圖中y軸表示峰的強(qiáng)度(s)，x軸表示IMS漂移時(shí)間(ms)

2.3 不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜對(duì)比

依據(jù)特征峰選取原則，通過(guò)GC-IMS將選取的不同生長(zhǎng)速度雞品種中不同有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)應(yīng)的特征峰區(qū)域進(jìn)行排序?qū)φ?，得到如圖2所示的指紋圖譜，可直觀快速地看出揮發(fā)性有機(jī)物在不同生長(zhǎng)速度雞品種中的特異性以及樣品之間的差異。

圖2 不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的Gallery Plot圖(放大圖)Fig.2 Gallery Plot of volatile organic compounds in chicken samples at different growth rates (enlarged image)注：X軸為選取的特征峰標(biāo)識(shí)號(hào)，Y軸為雞肉樣品名稱。白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高，顏色越深表示濃度越高

由圖2可知，紅框中的揮發(fā)性有機(jī)物在狼山雞肉中的含量遠(yuǎn)高于其他3種雞肉，主要特征物質(zhì)包括癸醛、丁基甲基酮、1-辛烯-3-醇、1-丁醇等；黃框中的物質(zhì)在羅斯308雞肉中的含量遠(yuǎn)高于其他3種雞肉，主要特征物質(zhì)包括3-戊酮等；藍(lán)框中的物質(zhì)在狼山雞肉中的含量遠(yuǎn)高于羅斯308，稍高于花山麻雞和3A雞，主要包括1-戊醇、1-己醇、2-己烯醇、2-庚酮、2-正戊基呋喃、反-2-辛烯醛等。Gallery Plot結(jié)果表明，狼山雞揮發(fā)性有機(jī)物含量最高，花山麻雞、3A次之，羅斯308含量最低。

2.4 不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物動(dòng)態(tài)主成分分析(principal component analysis,PCA)

由圖3、圖4可知，無(wú)論是基于所有物質(zhì)還是已定性物質(zhì)，羅斯308與其他雞肉差異較大，可通過(guò)PCA分開(kāi)；狼山雞與其他雞肉差異也較大，可通過(guò)PCA分開(kāi)；花山麻雞和3A雞肉的揮發(fā)性有機(jī)物比較相似，二者雖然沒(méi)有聚在一起，但彼此沒(méi)有清楚分開(kāi)。

圖3 基于所有物質(zhì)的不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品PCA圖Fig.3 PCA diagram of chicken samples of different growth rates based on all substances

圖4 基于已定性物質(zhì)的不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品PCA圖Fig.4 PCA diagram of chicken samples of different growth rates based on qualitative substances

運(yùn)用GC-IMS中的動(dòng)態(tài)主成分分析軟件可將慢速型雞、中速型雞、快速型雞進(jìn)行歸類。

2.5 不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的主成分排名

將不同生長(zhǎng)速度的4個(gè)品種雞肉樣品中測(cè)定的29種已定性物質(zhì)指標(biāo)構(gòu)成4×29的矩陣，利用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析。如表3所示，確定主成分個(gè)數(shù)為3個(gè)，前3個(gè)主成分方差累積貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，方差貢獻(xiàn)率分別為65.929%、28.552%、5.519%。

表3 主成分的特征值和貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and cumulative contribution rates of principal component

計(jì)算得到不同生長(zhǎng)速度的4個(gè)品種雞肉品質(zhì)的主成分綜合得分，然后依據(jù)得分大小對(duì)肉品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表4所示，評(píng)價(jià)結(jié)果為：狼山雞>3A>花山麻雞>羅斯308。慢速型雞肉品質(zhì)優(yōu)于中速型雞，中速型雞肉品質(zhì)優(yōu)于快速型雞。此結(jié)果與前文分析一致，符合消費(fèi)者偏好觀念。

表4 主成分分析得分與排名Table 4 Principal component analysis score and ranking

3 討論

GC-IMS作為一種新興的風(fēng)味物質(zhì)分析技術(shù)[15]，可應(yīng)用于大多數(shù)復(fù)雜體系構(gòu)成的食品品質(zhì)分析，特別適用于特征風(fēng)味揮發(fā)性有機(jī)物組分的快速檢測(cè)、識(shí)別等。GC-IMS可用于燉煮過(guò)程中雞肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的可視化表征，可明顯區(qū)分不同鹵煮次數(shù)的雞肉樣品[14]。CAVANNA等[16]通過(guò)記錄不同批次雞蛋的揮發(fā)性指紋圖譜，利用GC-IMS成功地對(duì)新鮮雞蛋和非新鮮雞蛋樣品進(jìn)行了分類。GC-IMS還適用于羊肉摻偽的快速鑒別[13]。本試驗(yàn)中利用GC-IMS技術(shù)分析不同生長(zhǎng)速度雞肉樣品中揮發(fā)性有機(jī)物差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GC-IMS俯視圖及指紋圖譜均可直觀和快速分辨不同生長(zhǎng)速度雞品種揮發(fā)性有機(jī)物的差異及相似度，利用動(dòng)態(tài)主成分分析可成功將不同生長(zhǎng)速度雞品種歸類。

慢速型黃羽肉雞出欄時(shí)間一般在100 d以上，中速型出欄時(shí)間一般在60～100 d，快速型雞出欄時(shí)間一般在65 d以內(nèi)。雞肉中風(fēng)味物質(zhì)的積累會(huì)隨時(shí)間產(chǎn)生變化，不同類型雞品種的生長(zhǎng)速度不同,其風(fēng)味存在較大差異。從本試驗(yàn)結(jié)果也可看出，慢速型雞肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量普遍較高，中速型次之，快速型含量最低，由此可知，生長(zhǎng)速度較慢的肉雞其風(fēng)味物質(zhì)沉積也較多。

醛類主要來(lái)源于脂質(zhì)氧化[17]，具有脂肪香味[18]，是雞肉中最主要的肉香來(lái)源。醇類主要來(lái)源于不飽和脂肪的氧化，不飽和醇的閾值較低，對(duì)雞肉風(fēng)味影響大。酮類物質(zhì)的閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其同分異構(gòu)體的醛，對(duì)雞肉香味的貢獻(xiàn)相對(duì)較小[19]。本試驗(yàn)中狼山雞的醛類和醇類含量顯著高于其他3個(gè)品種，尤其是對(duì)雞肉香味影響較大的反-2-辛烯醛、戊醛、壬醛、己醛、1-丁醇、乙醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇[20-22]含量非常高，表明飼養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)的慢速型狼山雞更具肉香味，風(fēng)味優(yōu)于其他類型雞品種，羅斯308的風(fēng)味較差。

中速型3A雞和花山麻雞肌肉中的3-羥基-2-丁酮、乙酸乙酯含量都極高。3-羥基-2-丁酮是一種具有令人愉快的香味物質(zhì)，具有強(qiáng)烈的奶油、脂肪、白脫樣香氣，是美拉德反應(yīng)的前驅(qū)物質(zhì)，乙酸乙酯風(fēng)味閾值不高，具有水果香味[23]，中速型雞有其特有的風(fēng)味。

利用GC-IMS峰體積數(shù)值對(duì)不同生長(zhǎng)速度雞品種進(jìn)行普通的主成分分析，分析結(jié)果與儀器配套的分析軟件相同，排名結(jié)果與消費(fèi)者習(xí)慣一致，表明利用GC-IMS測(cè)得的峰位置和峰體積數(shù)值可用于雞肉風(fēng)味物質(zhì)的定量分析，也可用于區(qū)分不同生長(zhǎng)速度雞肉風(fēng)味的評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

GC-IMS可以對(duì)不同生長(zhǎng)速度雞肉品質(zhì)的風(fēng)味進(jìn)行差異分析,可直觀、快速分析出不同生長(zhǎng)速度雞品種揮發(fā)性有機(jī)物的特異性及其含量差異和相似度，且可明顯區(qū)分不同生長(zhǎng)速度雞的品種。