卤鸡腿肉中风味成分检测方案(感官智能分析)

食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 研究报告 肉桂添加量对卤鸡腿肉挥发性风味成分的影响 刘欣，赵改名，田玮，柳艳霞，孙灵霞，刘永安 (河南省肉制品加工与质量安全控制重点实验室，河南农业大学，河南郑州，450002) 摘 要 比较不同肉桂添加量对卤鸡腿肉挥发性风味成分的影响。设置5个梯度的肉桂添加量(0%，0.05%，0.1%，0.2%，0.3%)，采用电子鼻(EN)、顶空固相微萃取( HS-SPME) 和气质联用( GC-MS) 的方法对不同肉桂添加量的卤鸡肉样品进行检测分析。结果显示：不同肉桂添加量鸡肉样品的电子鼻信信表现出较强的聚类特性；按肉桂添加量由低到高的顺序经 GC-MS依次检出54、60、63、65、80种挥发性风味物质；与空白组相比，添加肉桂的鸡肉样品中新增了肉桂醛、桉叶油醇、香叶基丙酮、香豆素、对异丙基甲苯、石竹烯等40种挥发性风味物质，以0.3%肉桂增增加的萜烯类物质最多。表明添加肉桂后鸡肉样品中新增的挥发性风味物质多属于肉桂添加的直接引入。肉桂添加浓度达到0.3%时，样品中萜烯类物质急剧增加，风味成分变化较大。 关键词 肉桂，鸡肉，挥发性风味成分，电子鼻，顶空固相微萃取气质联用 酱卤肉制品作为我国独有的传统肉制品，是中华民族3000多年肉类加工实践的结晶，以自身独特的魅力吸引着广大消费者。其中，常用的原料肉鸡肉以其细嫩多汁、味道鲜美、低脂高蛋白等特点尤受人们青睐。河南道口烧鸡、安徽符离集烧鸡、山东德州扒鸡等都是酱卤鸡肉制品的典型代表。 随着人们生活水平的提高，对酱卤肉制品的市场需求量越来越大；而人们生活节奏的加快，也迫切希望家务劳动社会化，传统酱卤肉制品的工业化与现代化势在泌行。如何保持原有的独特风味是其工业化生产中的重点和难点。酱卤肉制品风味的产生受很多因素影响，主要取决于香辛料的使用。在以往的作坊式生产中，仅凭经验控制香辛料的用量，没有标准量化，在工业化生产中可操作性不强。而目前关于此方面的研究很少，国内外对香辛料的研究也主要集中在其有效成分的抑菌防腐、抗氧化及药理作用方面，关于香辛料对鸡肉风味影响的报道仅见到鲁松涛等的一篇，其中未涉及到香辛料添加量的内容。所以本文选取酱卤肉制品加工中最常用的一种香辛料，亦是卤汁、五香粉主要原料之一的肉桂为研究对象，通过设置不同的肉桂添加量，探讨其对鸡肉挥发性风味成分的影响。 ( 第一 作 者：硕士研究生(赵改名教授为通讯作者，E-mail： gmzhao @126.com) 。 ) ( *国家自然科学基金“传统酱卤禽肉制品卤煮过程中的火候机制研究”(31271895)，肉鸡产业体系“现代农业产业技术体系专项资金资助”(CARS-42) ) ( 收稿日期：2013-03-14，改回日期：2013-05-09 ) 材料与方法 1.1 材料与试剂 冻鸡腿(150~170g/只)，购自河南某肉品公司，品种为 AA 肉鸡(42日龄，公司自养)；肉桂，购自郑州某大型中药房，产地广西。 1.2 仪器与设备 PEN3( Portable Electronic Nose 3) 便携式电子鼻，德国Airsense 公司； Trance MS 气相色谱-质谱联用仪(配有美国 Perkin Elmer 公司的 TurboMatrixTD 热脱附进样器)，美国 Finnigan 公司； SPME 萃取头(萃取头涂层为 Car/PDMS(Carboxen/polydimethylsioxane)，非极性，涂层厚75um)，美国 Supelco 公司。 1.3 实验方法 1.3.1 样品制备 试验分为空白组(0%肉桂组)和不同浓度(0.05%，0.1%，0.2%，0.3%)肉桂组。空白组只添加3%食盐煮制鸡腿肉，不同浓度肉桂组是分别添加不同量的肉桂及3%食盐煮制鸡腿肉。添加量为质量分数，均以肉重计。解冻、清洗后的鸡腿加入食盐及用二层纱布包裹的肉桂【5~8) mm×(5~8) mm的块状]，大火煮制10 min，小火煮制60 min。其中，大火指锅内汤汁剧烈沸腾，小火指锅内汤汁微沸或缓缓冒气；将所用火力换算成加热速率，即大火的加热速率为1134 J/s，小火的加热速率为178 J/s。从加工好的鸡腿中每组随机抽取3只作为分析样品，并在分析测试前于-40℃冰柜中保存。 EN样品：在室温下迅速将样品切成边长约2mm 的肉粒，称取2.5 g于15 mL的样品瓶中，压盖密封。60℃水浴锅中水浴35 min，用于电子鼻检测。 GC-MS样品：在室温下迅速将样品切成边长2mm左右的肉粒，称取5.3 g于15 mL 的顶空萃取瓶中。将老化后的 SPME 萃取头插入顶空瓶的顶空部分，于60℃萃取静态顶空中的挥发性化合物35 min。 然后将萃取头拔出顶空瓶并迅速插入气相色谱-质谱联用仪( GC-MS) 的进样口，于250℃解吸2 min，用于 GC-MS分析检测。 1.3.2 实验条件 电子鼻条件：采样间隔时间1s，清洗时间100 s，归零时间10 s，样品测试时间50 s. 色谱条件：色谱柱： DB-WAX( Agilent Technolo-gies) 毛细管 GC 柱(30m×0.25 mm，0.25 pm)；升温程序：起始温度40℃，保持3 min，5℃ /min 升温至80℃，10℃/min 升温至230℃，于230℃保持8min；载气( He)不分流。 质谱条件：电子轰击(EI)离子源；电子能量70eV； GC 与 MS接口温度为250℃；离子源温度200℃；质量扫描范围33~500amu；电子检测器检测电压350V。 1.3.3 数据处理 电子鼻数据：运用电子鼻配套的 WinMuster 软件对第35~37s内电子鼻测定数据进行主成分分析( principle component analysis， PCA) 。 GC-MS 数据：定性：将 GC-MS分析图谱与WIL-LEY、REPLIB、MAINLIB、NISTDEMO 4个图谱库资料进行匹配检索定性，取匹配度(SI) 和反匹配度(RSI)均大于800(最大值1000)的物质作为鉴定结果；定量：按峰面积归一化法计算相对百分含量。 2 结果与分析 2.1 电子鼻检测 图1是不同肉桂添加量鸡肉样品的电子鼻PC 图1 不同肉桂浓度组鸡肉样品的PCA 图 Fig.4 PCA plot of chicken samples in different groups 分析结果。 图1中每个椭圆代表不同肉桂浓度样品的数据采集点。由分析可得，第一主成分(PC1)的贡献率为98.64%，第一和第二主成分贡献率之和达到99.96%。随着肉桂添加量的增高，对应鸡肉样品在第一主成分中呈现先向右后向左再向右的分布，在第二主成分中呈逐渐向下的分布趋势。0.1%和0.2%肉桂组样品分布发生部分重叠，说明其成分比较相似；0.3%肉桂组与其余4组样品分布距离相对较远，说明其风味成分与其余4组有较大的差异。因此采用 SPME-GC-MS 方法对5组样品的挥发性风味成分进行进一步分析和鉴定，以期探明样品中挥发性风味成分的变化0 2.2 GC-MS 检测及挥发性风味成分 c. 0.1%肉桂组； d. 0.2%肉桂组；e. 0.3%肉桂组 图2 不同肉桂浓度组鸡肉挥发性风味物质的总离子流图 Fig.2 Total ion chromatograms of volatileflavor compounds in different groups 图2是不同肉桂浓度组鸡肉挥发性风味物质的 总离子流图。各图谱经检索分析得出：空白组鸡肉中共鉴定出54种物质，包括醛类14种、醇类14种、酮类6种、酯类3种、醚类3种、芳香族化合物4种、含硫含氮及杂环化合物等10种；0.05%肉桂组鸡肉中共鉴定出60种物质，包括醛类16种、醇类14种、酮类8种、酯类4种、醚类2种、芳香族化合物5种、萜烯类1种、含硫含氮及及环化合物等10种；0.1%肉桂组鸡肉中共鉴定出63种物质，包括醛类17种、醇类14种、酮类7种、酯类4种、醚类3种、芳香族化合物6种、萜烯类2种、含硫含氮及杂环化合物等10种；0.2%肉桂组鸡肉中共鉴定出65种物质，包括醛类17种、醇类14种、酮类8种、酯类4种、醚类3种、芳香族化合物6种、萜烯类3种、含硫含氮及杂环化合物等10种；0.3%肉桂组鸡肉中共鉴定出80种物 质，包括醛类12种、醇类14种、酮类7种、酯类5种、醚类4种、芳香族化合物6种、萜烯类24种、含硫含氮及杂环化合物等8种。 由表1可知，与空白组相比，添加肉桂的四组鸡肉中新增了氢化肉桂醛、2-甲氧基苯甲醛、肉桂醛、甲氧基肉桂醛、桉叶叶醇、L-芳樟醇、龙脑、2，3戊二酮、香叶基丙酮、乙酸芳樟酯、乙酸桂酯、香豆素、茴香脑、五甲基庚烷、异丙基甲苯、甘葡环烃、石竹烯、衣兰油烯、去氢白菖烯等40种物质，以0.3%肉桂组增加的萜烯类物质最多。除0.3%肉桂组样品中萜烯类物质也较多外，其余4组样品中醛、醇、酮、含硫含氮、杂环化合物及其他的种类和含量均占香味成分的绝大部分，酯、醚、芳香族及萜烯类物质则较少。 表1不同组鸡肉中挥发性风味物质的分析结果 Table 1Analysis results of volatile flavor compounds of chicken in different groups 续表1 续表1 保留时间/ min 英文名称 化合物名称 中文名称 相对含量/% 0%组 0.05%组 0.1%组 0.2%组 0.3%组 19.50 muurolene 衣兰油烯 0.20 0.01 1.23 19.89 delta-cadinene 荜澄茄烯 一 1.23 20.20 cadina-1，4-diene 杜松1，4-二烯 — 0.11 20.78 calamenene 去氢白菖烯 0.06 0.16 0.05 0.22 21.71 calacorene 白菖烯 — 0.14 others 含硫含氮、杂环化合物 15.81 6.16 9.57 3.81 2.02 及其他 5.48 2-methoxy- benzothieno [2，3-e] quinolin-6 5H] -one 2-甲氧基-苯并噻吩 [2，3c]喹啉-6氢]-酮 0.78 0.11 0.86 0.22 0.04 10.51 4-ethynyl-4-methyl-1，5-hexadiene-3-o1 4-乙炔基-4-甲基-1，5- 2.08 0.42 0.95 0.36 0.19 己二烯3-醇 11.25 2-pentylfuran 2-正戊基呋喃 0.17 1.55 0.18 0.22 0.14 14.53 dimethyltrisulfide 二甲基三硫 0.04 0.05 0.04 0.03 0.02 16.55 4-nitrophthalamide 4-硝基邻苯二甲酰胺 1.02 0.38 0.65 0.30 0.16 17.70 dimethyl sulfoxide 二甲基亚砜 0.15 0.06 0.08 0.06 18.54 4-(benzoyloxy)- 2H-pyran-3-one 4-(苯酰氧基)-2氢- 吡喃-3-酮 6.85 2.18 4.04 1.77 1.29 19.85 1-(4-methoxyphenyl) -1- methoxypropane 1-(4-甲氧基苯基)-1- 甲丙醚 4.38 1.28 2.46 0.75 — 21.52 dimethyl sulfone 二甲基砜 0.08 0.01 0.04 0.05 0.02 21.87 benzyl cyanide 苯乙腈 0.26 0.12 0.27 0.05 0.16 注：“”表示未检出。 3 讨论 3.1 醛类 醛类物质是脂肪降解的主要产物，具有脂肪香味④，由于检出浓度较高而感觉阈值却很低，是比较重要的风味成分。本试验5组鸡肉样品检测出的挥发性风味成分中，醛类所占的比重都最大(>50%)，其中己醛的含量最高(>25%)，且其阈值较低(4.5×10-mg/kg)，是鸡肉中重要的气味物质.戊醛、庚醛、辛醛、壬醛的含量也较高，是鸡肉主要的挥发性风味化合物。有报道称3~4个碳原子的醛具有强烈的刺激性气味，5~9个碳原子时具有青香、油香、脂香气息，10~12个碳原子时具有柠檬味和桔子皮味。戊酒具有果香、面包香及辛辣气息；己醛呈生油脂、青草气、清新木香及苹果香味；庚醛具有强烈、粗糙的油脂气味；辛醛具有腊香、苹果皮香，明显的脂肪和水果气味；壬醛有强烈的脂肪气息，类似牛脂，稀释时具有橙子及玫瑰香韵。另外，十四醛、十六醛等分子较大的物质，其发香基团往往因为支链或其他基团的影响而不容易接触到鼻腔嗅觉细胞，且其沸点一般较高，常温下的挥发性明显不如小分子化合物，在食品中正常的浓度范围内几乎没有嗅感感，故对样品的整体风味没有较大影响。与空白组相比， 肉桂组鸡肉中新增了肉桂醛、氢化肉桂醛和4-甲氧基肉桂醛这3种醛类，这3种物质都是肉桂中主要的醛基物质10，为肉桂添加的直接引入。肉桂醛具有甜的、辛香、肉桂香气；氢化肉桂醛具有类似风信子花香、醛香、甜瓜香，并带有油脂气息。0.3%肉桂组中癸醛、反式-2-壬烯醛、十一醛、十二醛消失，同一保留时间出现的是衣兰烯、石竹烯等萜烯类物质。 3.2 醇类 醇类物质的产生一方面可能来自样品中脂肪的氧化，另一方面可能经斯特雷克尔( Strecker) 氨基酸反应产生。支链醇是鲜肉中所没有的化合物2，挥发性较强，1-辛烯-3-醇呈现蘑菇味特征已经成为共识3，其其值较低(1×10-mg/kg)，可能对风味有重要作用。本实验中，添加0.05%、0.1%、0.2%肉桂的3组样品中的醇类物质种类与空白保持一致，添加0.3%肉桂组的样品与空白组相比，增加了桉叶油醇、L-芳樟醇、龙脑，而2-乙基己醇、4-丁氧基1-丁醇、十二醇消失，按同一保留时间来看，消失的原因可能是转化为衣兰烯、喇叭烯等萜烯类物质。桉叶油醇、龙脑、芳樟醇存在于肉桂油挥发性成分中4-15，属于肉桂添加的直接引入。芳樟醇具有旋光异构体，本文中所检出的左旋体天然存在于多种植物精油中，具有花香、木香、浆果香等多种香气。龙脑亦称冰片醇、2- 茨醇，存在于250多种植物中，具有松林、樟脑气味，并略带薄荷的凉辣味道“”。 3.3 酮类 酮类物质也大多来自于脂肪氧化和美拉德反应，其阈值较高，一般认为对风味贡献不大。与空白组相比，添加肉桂的鸡肉样品中新增了2，3戊二酮、香叶基丙酮这2种酮类物质，这2种物质在肉桂挥发性香气成分中未见有报道，可能是肉桂与鸡肉中的成分反应所得。2，3戊二酮具有奶油、焦糖气息，并带有坚果底香。香叶基丙酮具有果香、蜡香、木香，并有生梨、番石榴、热带的香韵. 3.4 酯类 酯是由肌肉组织中脂肪氧化产生的醇和游离脂肪酸的相互作用形成的，通常呈现水果的香味。一般认为，除内酯和硫酯以外的酯阈值较高，且在肉中含量有限，对肉风味贡献不大。内酯是羟基酸分子内脱水产物，大都具有奶油、水果、坚果、蔬菜样的香味特征。本实验中，共检出y-丁内酯和香豆素两种内酯γ-丁内酯具有牛奶和奶油的气味。香豆素广泛分布于高等植物中，具有新鲜干草香和香豆香。与空白组相比，添加肉桂的样品中新增了乙酸芳樟酯、乙酸肉桂酯、香豆素3种酯类，其中乙酸芳樟酯、乙酸肉桂酯只存在于0.3%肉桂组鸡肉中，可能是肉桂添加量较高，肉桂中的香气成分挥发出的较多。乙酸芳樟酯具有花香、蜡香、木香，香气透发但不持久。乙酸肉桂酯在肉桂油中天然存在，具有甜香、玫瑰香、辛香气息，并带有又辣又甜的菠萝味道這”。 3.5 醚类 样品中所检出的醚类物质只有4种，且含量都在1%以下。与空白组样品相比，只有0.3%肉桂组增加一种醚类物质丙烯基茴香醚，亦称茴香脑，具有辛香料、甘草的气味，在肉桂油挥发性成分中检出14，属于肉桂添加的直接引入。 3.6 芳香类 与空白组样品相比，肉桂组样品中新增了五甲基庚烷、对异丙基甲苯、甘葡环烃3种芳香族化合物。其中，对异丙基甲苯、甘葡环烃在肉桂挥发性成分中有检出6，属于肉桂添加的直接引入。对异丙基甲苯具有胡萝卜、萜烯香气和柑桔味道"，只出现在0.3%肉桂组中。五甲基庚烷作为饱和烷烃类物质，感觉阈值高，一般认为对风味的贡献不大3，在肉桂挥发性成分中未检出其存在，它的增加可能是肉桂与鸡肉中的成分反应生成，且肉桂浓度达到0.1%以后 能检出其存在。 3.7 萜烯类 萜烯是一类广泛存在于植物体内的天然来源碳氢化合物，可从许多植物特别是针叶树得到。本实验中，共检出24种萜烯类化合物。其中，空白组未检出；0.3%肉桂组检出24种，含量也高达35.19%；0.05%、0.1%、0.2%肉桂组分别检出1、2、3种，含量都不及0.5%。添加肉桂浓度达到0.05%以后样品中出现去氢白菖烯，肉桂浓度达到0.1%以后出现衣兰油烯，肉桂浓度达到0.2%以后出现石竹烯，其他21种萜烯只在0.3%肉桂组中检出。可以看出，当肉桂浓度达到0.3%时，样品中萜烯类物质的产生会急剧增多。石竹烯的香气介于松节油与丁香油之间，其沸点较高，留香时间较长。β-蒎烯常和α-蒎烯一起存在，具有松木、松节油样树脂气息。茨烯具有壤香、樟脑样香气. 3.8 含硫含氮、杂环化合物及其他 含硫含氮及杂环化合物具有较低的气味阈值，是熟肉香味的重要贡献因素7，主要来源于氨基酸和还原糖之间的美拉德反应、氨基酸的热解和硫胺素的降解18。与空白组相比，添加肉桂后并未有新的含硫含氮及杂环化合物产生，只有0.3%肉桂组中二甲基亚砜和1-(4-甲氧基苯基)1-甲丙醚两种物质消失，按同一保留时间来看，可能是分别转化为β-榄香烯和荜澄茄烯。2-戊基呋喃可能是亚油酸的氧化产物，其阈值相对较低(6×10-mg/kg)，具有豆香、果香、青香及类似蔬菜香韵；二甲基三硫是由含硫氨基酸通过氨基酸斯特雷克尔( Strecker) 降解产生，具有肉香、洋葱、蔬菜样香气，气味阈值很低(1×10-5mg/kg)，它们都被认为是鸡肉的关键挥发性风味物质。4-硝基邻苯二甲酰胺、1-(4-甲氧基苯基) 1-甲丙醚的分子结构中虽然也具有-NH，、-0-等发香基，但由于分子质量较大，分子结构也比较复杂，感觉阈值可能不会很低，因此对总体风味可能只具有一定的修饰作用。二甲基亚砜具有油脂、乳酪、大蒜、蘑菇的气味。 4 结论 本文采用电子鼻和顶空固相微萃取气质联用的方法对不同肉桂添加量的鸡肉样品进行了分析检测。各组样品电子鼻信号表现出较强的聚类特性。添加肉桂后，鸡肉样品中新增了肉桂醛、甲氧基肉桂醛、桉叶油醇、乙酸桂酯、香豆素、石竹烯、衣兰油烯等40种 挥发性风味物质，新增的风味物质以肉桂添加的直接引入居多。随着肉桂浓度的增高，对应鸡肉样品中检出的挥发性风味物质种类逐渐增多。当肉桂浓度达到0.3%时，鸡肉样品中萜烯类物质急剧增多，其挥发性风味成分与空白及其他浓度组有明显差异。 ( 参 考 文 献 ) ( [1] 赵改名：酱卤肉制品加工[M].北京：化学工业出版 社，2008. ) ( 鲁松涛，赵改名，李苗云，等.丁香对卤制鸡肉风味物质形成的影响叨.农产品加工·学刊，2011(11)：20 -25. ) ( 张晓敏，朱丽敏，张捷，等.采用电子鼻评价肉制品中的香精质量叨.农业工程学报，2008，24(9)：175- 178. ) ( [4] Maars e H. 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Withthe increase of cinnamon addition， 54， 60， 63， 65 and 80 volatile flavor compounds were identified successively.Compared with the contrast group， 40 new flavor compounds ( cinnamaldehyde， cineole， geranylacetone， coumarin，p-cymene， caryophyllene， etc) were found in the cinnamon groups. Terpenes content increased the most in 0.3%cinnamon group. The newly-added volatile flavor compounds in chicken samples with cinnamon were mainly contribu-ted by the addition of cinnamon. When the addition amount of cinnamon reached to 0. 3%， terpenes in chicken sam-ples sharply increased and volatile flavour components changed greatly. Key words cinnamon， chicken， volatile flavor compounds， electronic nose， HS-SPME-GC-MS Vol. No. ( Total 第第期(总第) 摘 要 比较不同肉桂添加量对卤鸡腿肉挥发性风味成分的影响。设置 5 个梯度的肉桂添加量(0%， 0. 05%，0. 1%， 0. 2%， 0. 3%)， 采用电子鼻(EN)、 顶空固相微萃取(HS- SPME)和气质联用(GC- MS)的方法对不同肉桂添加量的卤鸡肉样品进行检测分析。结果显示:不同肉桂添加量鸡肉样品的电子鼻信号表现出较强的聚类特性;按肉桂添加量由低到高的顺序经 GC- MS 依次检出 54、 60、 63、 65、 80 种挥发性风味物质;与空白组相比， 添加肉桂的鸡肉样品中新增了肉桂醛、 桉叶油醇、 香叶基丙酮、 香豆素、 对异丙基甲苯、 石竹烯等 40 种挥发性风味物质， 以0. 3%肉桂组增加的萜烯类物质最多。表明添加肉桂后鸡肉样品中新增的挥发性风味物质多属于肉桂添加的直接引入。肉桂添加浓度达到 0. 3%时， 样品中萜烯类物质急剧增加， 风味成分变化较大。