基于氣相-離子遷移譜分析反復燉煮過程中雞肉風味物質的變化規律

杜超，戚軍，姚文生，張浩，張慶永，劉登勇, 6*

1(渤海大學 食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心, 遼寧 錦州， 121013) 2(安徽農業大學 茶與食品科技學院，安徽 合肥， 230036)3(渤海大學 化學化工學院，遼寧 錦州， 121013) 4(濟南海能儀器股份有限公司,山東 濟南， 250000)5(山東德州扒雞股份有限公司，山東 德州， 253000) 6(江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇 南京， 210095)

醬鹵肉制品是一種以鮮(凍)畜禽肉和可食副產品放在加有配料的水中,經預煮、浸泡、燒煮、醬制(鹵制)等工藝加工而成的肉制品[1],是我國傳統風味熟肉制品的典型代表。由于雞肉具有蛋白質含量高、脂肪含量低和口感適中等特點，常被用于制作醬鹵制品的加工，在經過反復燉制的鹵湯鹵制后，風味更加濃郁，這是醬鹵肉制品廣受歡迎的主要原因[2-4]。醬鹵鹵湯風味對肉制品風味而言，至關重要,但是，目前鹵湯反復鹵煮過程中，雞肉風味形成機制還知之甚少。

風味是評價雞肉品質的一個重要指標，現已有許多對雞肉關鍵揮發性風味物質的研究報道[5-7]，常見的風味物質測定方法如：電子鼻[8]、氣相色譜-嗅聞測量法(gas-chromatography-olfactometer,GC-O)[9-10]、氣相色譜-質譜法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)[11],這些方法被廣泛應用于肉制品風味物質的測定，具有樣品用量少、無需大量化學試劑、色譜分離率高等特點，但同時存在前處理復雜、時間長、靈敏性較低等不足。氣相-離子遷移譜(gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)作為一種新興的風味物質分析手段，具有儀器易攜帶、小型化、響應迅速、操作簡單、快速、檢測結果準確等優點[12]，可應用于大多數復雜體系構成的食品品質分析，特別是食品特征風味有機揮發組分的快速檢測、識別等。氣相分離與離子遷移譜的聯用可以克服單獨氣相色譜方法的不足，在離子遷移管中的二次分離，大大提高儀器的分辨能力和靈敏度[13]。在肉制品風味[14]、摻假[15-16]、冷鮮肉貯藏[17]、氣味劣變[18]、鑒定不同肉類的揮發性有機成分差異[19]等方面被廣泛應用。目前對雞肉風味物質的研究主要集中在不同品種[20]、燉煮時間[21]、煮制條件[22]及香辛料[23]等因素，而醬鹵加工中，鹵制次數和肉本身對雞肉風味的研究尚未見到。

本研究采用氣相-離子遷移譜技術，并通過指紋圖譜對不同燉煮次數的雞肉進行揮發性物質分析，為醬鹵肉制品的風味物質調控提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料：華北柴雞(日齡100 d的公雞，活雞均重800 g)，山東德州扒雞有限公司；純凈水，杭州娃哈哈集團有限公司。

試劑：2-丁酮(2-Butanone)、2-戊酮(2-Pentanone)、2-己酮(2-Hexanone)、2-庚酮(2-Heptanone)、2-辛酮(2-Octanone)、2-壬酮(2-Nonanone)均為國產分析純，國藥公司。

儀器：SCCWE 102G萬能蒸箱,德國Rational公司；YT-100液體真空包裝機，山東小康機械有限公司；S2A-818絞肉機，九陽股份有限公司；Flavour Spec氣相離子遷移譜聯用儀，德國G.A.S.Gesellschaft für analytische Sensorsysteme GmbH公司。

1.2 采樣與預處理

1.2.1 樣品制備

雞湯制備：共取168只雞，分為4組(其中8只雞用于生肉取樣，剩余160只燉湯)，宰后24 h去頭、去爪、雞脖后胴體雞肉質量在(500±50) g之間。用刀沿雞背均勻把雞胴體分為兩半后放入蒸煮袋中，精確調整肉重為500 g,加入純凈水，肉水質量比為1∶4，真空封口。當蒸箱溫度達到99 ℃時，將蒸煮袋放入蒸箱中，當蒸箱溫度再次達到99 ℃，蒸煮1 h，冷卻至室溫。取出雞肉和多余湯汁，確保剩余湯汁為2 000 g,用于下一次燉制。重復上述燉制程序20次，雞湯循環使用，雞肉每次更新。

肉樣制備：燉制結束后，蒸煮袋冰水冷卻至室溫，將雞肉從肉湯中取出。用刀將燉熟的胸肉和腿肉剔下，去除可見的皮膚和脂肪。將每只雞剔下的胸肉和腿肉混合，并用絞肉機攪碎和混勻，用于GC-IMS的測定。試驗中分別取燉煮第1次、第3次、第5次、第7次、第10次、第15次和第20次后的雞肉樣品進行下一步分析。

稱取4.5 g雞肉樣品至20 mL頂空瓶中，封口。每份樣品3個重復，用于GC-IMS分析。

1.2.2 揮發性物質測定

分析時間30 min，色譜柱類型：FS-SE-54-CB-1(15 m×0.53 mm,1 μm)，柱溫60 ℃，采用自動頂空進樣，進樣體積500 μL，孵育時間20 min，孵育溫度65 ℃，進樣針溫度85 ℃，孵化轉速500 r/min，載氣/漂移氣為N2。

1.2.3 氣相色譜條件

氣相色譜條件如表1所示。

表1 氣相色譜條件Table 1 gas chromatographic conditions

1.3 數據處理

使用儀器配套的分析軟件LAV(laboratory analytical viewer)以及GC-IMS Library Search軟件內置的NIST 2014數據庫和IMS數據庫對特征風味物質進行定性分析，運用LAV中Reporter構建揮發性化合物的差異圖譜，運用Gallery插件生成揮發性有機物指紋圖譜。

2 結果與分析

2.1 燉煮過程中雞肉的頂空(head space, HS)分析

圖1是由LAV分析軟件中的Reporter插件程序制作的燉煮過程中雞肉的3D對比圖。從色彩角度觀察，不同燉煮次數的雞肉GC-IMS譜圖具有一定的相似性，很難直觀的進行區分。圖2是將圖1的三維GC-IMS譜圖投影到二維平面上的頂視圖，可直接比較不同燉煮次數雞肉風味物質差異。縱坐標表示保留時間，橫坐標表示漂移時間，紅色垂直線表示反應離子峰(reaction ion peak，RIP，歸一化后漂移時間為7.76～8.05 ms)，離子峰兩側的每個點代表一種揮發性有機物，顏色的深淺表示 含量的高低。一種化合物可能會產生1、2個或多個斑點 (代表單體、二聚體或三聚體)，具體取決于它們的濃度和性質。從左到右分別為生雞肉、燉煮第1次、燉煮第3次、燉煮第5次、燉煮第7次、燉煮第10次、燉制第15次和燉煮第20次。

圖1 燉煮過程中雞肉的HS-GC-IMS三維譜圖示意圖Fig.1 Comparison of HS-GC-IMS three dimensional spectra of chicken during stewing

圖2 燉煮過程中雞肉的HS-GC-IMS二維譜圖比較Fig.2 Comparison of HS-GC-IMS two dimensional spectra of chicken during stewing注：n-m表示第n次燉煮第m組(下同)

從圖1和圖2中明顯地看出雞肉樣品隨著燉煮次數的改變，揮發性風味物質的種類和濃度也會隨之變化。由圖2可以看出，燉煮過程中雞肉樣本特征揮發性組分可通過GC-IMS分離，具有各自不同的GC-IMS特征譜圖信息。燉煮過程中的雞肉比生雞肉多了一部分揮發性風味物質，如圖中紅色長方形區域。隨著燉煮次數的增加，燉煮過程中揮發性風味物質含量會增加或減少，如圖中黃色圓圈區域，這可能是由于燉煮過程中持續的脂質氧化，會使部分風味物質含量大大增加[24]。此外，在燉煮過程中，伴隨著雞肉中風味物質遷移到雞湯中，使雞肉中的風味物質含量降低并且產生一些新的物質。因此，雞肉中揮發性化合物的增加或減少可歸因于雞肉的脂肪降解和風味物質的遷移。若要進一步觀察，需要與指紋圖譜進行對比。

根據特征性物質保留時間和遷移時間，使用外標正酮C4-C9作為參考計算每種揮發性物質的保留指數，通過GC-IMS庫進行匹配從而對揮發物質進行定性。如圖3所示，用數字標記出的點代表定性出的一種揮發性風味物質。由于目前軟件內置的NIST 2014氣相保留指數數據庫與G.A.S.的IMS遷移時間數據庫二維定性數據庫還不夠完善，所以可以明確定性的揮發性物質有37種單體及部分物質的二聚體，單體、二聚體的化學式和CAS號都相同，僅形態不同，結果如表1(圖3中數字編號與表1中物質一一對應)。

圖3 揮發性組分的定性Fig.3 Qualitative analysis of volatile components

表1 燉煮過程中雞肉的揮發性化合物的定性分析Table 1 Qualitative analysis of volatile compounds in chicken during stewing

續表1

編號化合物名稱CAS號分子式保留指數保留時間/s漂移時間/ms30檸檬烯二聚體C138863C10H161067.6626.3061.676 931苯甲醛二聚體C100527C7H6O923.8390.821.463 6322,6-二甲基吡嗪二聚體C108509C6H8N2930.8399.7451.537 4332,6-二甲基吡嗪C108509C6H8N2924.7391.9711.143 0342-苯基乙醇C137326C5H12O742.2219.4211.244 2352-甲基丁醇二聚體C137326C5H12O740.1217.9571.481 436壬醛C124196C9H18O1115.5734.2751.476 137壬醛二聚體C124196C9H18O1135.7785.3491.951 3

由圖3和表1可知，雞肉在燉煮過程中可以明確定性出的揮發性物質有37種單體及部分物質的二聚體，主要包括醇類10種、酮類3種、醛類7種、酯類1種、雜環類3種、烴類1種，這與唐春紅等[25]從蒸煮雞腿肉中定性出揮發性化合物(主要為醛類、醇類、酮類等)結果一致。被檢測到的醛類物質有丁醛、戊醛、反-2-辛烯醛、苯甲醛、甲基丁醛和壬醛。醛類主要來源于脂質氧化[26]，揮發性強，是雞肉中重要的風味物質。壬醛是由油酸脂肪氧化產生的[27]，具有油氣味[28]，對雞肉產生特殊風味。戊醛具有果香氣息[29]。雞肉中醛類物質濃度最大，可以確定雞肉中最主要肉香來源是醛類。醇類物質有丙醇、己醇、正戊醇、3-甲基-1-戊醇、(E)-2-己烯醇、(Z)-3-己烯-1-醇、1,8-桉葉油醇、2-乙基己醇、2-苯基乙醇和2-甲基丁醇。醇類主要來源于不飽和脂肪的氧化，不飽和醇的閾值較低，對雞肉風味影響大。酮類物質包括2-戊酮、2,3-戊二酮、1-辛烯-3-酮,酮類物質來自于美拉德反應和脂肪降解[30]。酯類物質包括乙酸乙酯。烴類物質包括檸檬烯，檸檬烯有柑橘的氣味，會賦予雞肉令人愉悅的香氣。雜環類物質有三甲基吡嗪、2,4,5-三甲基噻唑和2,6-二甲基吡嗪。醛類、酮類和醇類是以上8個樣品主要特征性風味物質的種類，主要來源于雞肉經過長時間的燉煮發生脂質氧化和美拉德反應[31]。

2.2 燉煮過程中雞肉特征風味GC-IMS指紋圖譜分析

為了更加直觀地對比燉煮過程中雞肉的揮發性有機物組分的差異性，每個試樣重復3次所得GC-IMS二維圖譜中所有的待分析峰，生成指紋圖譜。為了分析方便，將指紋圖譜分為2個部分，如圖4所示。通過圖4對比指紋圖譜可以看出，燉煮過程中雞肉樣本特征風味有各自的特征峰區域(A、B、C、D、E、F、G、H)，同時也有共同的風味區域。A區域為生肉特征峰區域，主要包括2-戊酮、戊醛等16種特征物質，其中戊醛濃度最大，這一結果與李繼昊等[32]研究不同類型的生鮮雞肉風味方面的差異結果一致。B區域為燉煮第1次特征峰區域，主要特征物質包括1,8-桉葉油醇、2,4,5-三甲基噻唑、1-辛烯-3-酮、(E)-2-己烯醇、2-苯基乙醇、三甲基吡嗪、2-甲基丁醇等21種。C區域為燉煮第3次特征峰區域，主要特征物質包括1,8-桉葉油醇、2,4,5-三甲基噻唑、1-辛烯-3-酮、(E)-2-己烯醇、2-苯基乙醇、三甲基吡嗪、2-甲基丁醇和(Z)-3-己烯-1-醇等24種。D區域為燉煮第5次特征峰區域，主要特征物質包括1,8-桉葉油醇、2,4,5-三甲基噻唑、1-辛烯-3-酮、(E)-2-己烯醇、2-苯基乙醇、三甲基吡嗪、2-甲基丁醇和(Z)-3-己烯-1-醇等29種，其中1-辛烯-3-酮濃度最大。燉煮1、3、5次產生的物質相似，濃度逐漸增大，可能是由于燉煮過程中持續的脂肪氧化所致。經過燉煮后E、F區域特征物質包括2-甲基丁醇、1,8-桉葉油醇、(E)-2-己烯醇、三甲基吡嗪、2-苯基乙醇、2,6-二甲基吡嗪等。燉煮第7次，揮發性風味物質濃度最高，是風味形成的主要階段。G、H區域主要特征物質包括2,6-二甲基吡嗪等,揮發性風味物質種類和濃度變化不明顯，說明鹵湯趨于平穩，這一結果與劉登勇等[33]的老湯燉煮16次達到穩定結果相似。所有的樣本共有的風味物質包括檸檬烯、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛等13種，并且含量相差不大。除生雞肉以外，其他樣本共有的風味物質包括苯甲醛、反-2-辛烯醛、2-甲基丁醇、三甲基吡嗪等22種。通過B、C、D 3個區域對比，C區域和D區域特有的物質是(Z)-3-己烯-1-醇。E、F、G、H區域與A區域相比，E、F區域特有的物質是1,8-桉葉油醇、(E)-2-己烯醇和三甲基吡嗪。隨著燉煮次數的增加，在檢出揮發性物質的數量上，除生肉外7組雞肉樣品各類物質均呈現升高后趨于平穩，并且產生2,6-二甲基吡嗪等新的風味物質，這可能是隨著燉煮次數的增加，吡嗪類等雜環化合物種類和濃度增加[34]，其中2,6-二甲基吡嗪濃度最大，對雞肉的揮發性風味物質形成貢獻；含醇類化合物的數量最多，醛類物質次之，檢出數量最少的是酯類和烴類。檢出的7組雞肉樣品濃度上，含醛類化合物的濃度是最高的，脂肪氧化強度增大，這可能是燉煮過程中產生肉香的主要原因，這一結果與劉欣等[35]的檢測結果一致；醇類和酮類化合物其次，醛酮類化合物對雞肉肉香味起到不可替代的作用；相對含量最低的是烴類物質。

a-譜圖的左部分；b-譜圖的右部分圖4 燉煮過程中雞肉揮發性有機物的指紋圖譜Fig.4 Fingerprint of volatile organic compounds in chicken during stewing (a)the left part、(b)the right part注：揮發性物質中數字為數據庫中未能識別化合物

3 結論

通過GC-IMS分析從燉煮過程的雞肉樣本中共檢測鑒定出37種揮發性物質，包括一些物質的二聚體，主要有醇類、酮類、醛類。燉煮過程中主要風味物質為苯甲醛、反-2-辛烯醛、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛和壬醛。雞肉樣品中醛類化合物的濃度最高，烴類化合物濃度較低，其中檸檬烯、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛、苯甲醛、反-2-辛烯醛是燉煮過程中雞肉共有的風味物質。隨著燉煮次數的增加，戊醛、反-2-辛烯醛、戊醇含量呈現增加趨勢，說明反復鹵煮顯著影響雞肉風味。燉煮15次后，雞肉的揮發性物質含量趨于平穩，基本達到穩定狀態，說明鹵湯鹵制到多次后趨于穩定。GC-IMS可以很好地用于雞肉風味的可視化檢測。