应用气相色谱—质谱联用与感官评价分析猪肉丸子风味

姬雪可+杨璐+郑丽敏

摘 要：为评价分析消费者对不同猪肉丸子的喜爱程度，对4 种肥瘦比不同的猪肉丸子进行感官评价，并用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）法获取丸子的挥发性风味物质。感官评价结果表明：4 种丸子的香味、嫩度、多汁性、受喜爱程度等感官评价指标差异显著，嫩度、多汁性与受喜爱程度的相关性大于香味与受喜爱程度的相关性。对4 种丸子共有的挥发性风味物质进行相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）分析，确定丸子的关键挥发性风味物质为己醛、辛醛、壬醛、反式-2-壬烯醛、桉树醇、1-辛烯-3-醇。使用偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）模型对香味和关键挥发性风味物质进行分析，发现所有关键挥发性风味物质都与香味相关，其中己醛和桉树醇对香味具有显著影响。

关键词：猪肉丸子；感官评价；顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法；相对气味活度值；偏最小二乘回归

Application of Gas Chromatography-Mass Spectrometry and Sensory Evaluation for Flavor Analysis of Pork Balls

JI Xueke1， YANG Lu1，*， ZHENG Limin1，2

（1.College of Information and Electrical Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China；

2.Beijing Laboratory of Food Quality and Safety， China Agricultural University， Beijing 100083， China）

Abstract： In order to evaluate and analyze consumers affection for different pork balls， four pork balls with different fat-to-lean meat ratios were evaluated by sensory evaluation and the volatile flavor compounds were determined by headspace-solid phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC-MS）. Through the sensory evaluation， we found significant differences in aroma， tenderness， juiciness and consumer liking among four meatball samples. Consumer liking was more correlated with tenderness and juiciness than with aroma. Based on the relative odor activity values （ROAV） for the volatile flavor compounds which were common to all samples， hexanal， octanal， nonanal，

（E）-non-2-enal， cineol， 1-octen-3-ol were identified as the key volatile compounds of pork balls. A partial least squares regression （PLSR） model was developed for the analysis of aroma and key volatile compounds. We also found that all the key volatile compounds， especially hexanal and cineol， were related to the aroma of pork balls.

Key words： pork balls； sensory evaluation； headspace-solid phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC-MS）； relative odor activity value （ROAV）； partial least squares regression （PLSR）

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201707008

中圖分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）07-0044-06

引文格式：

姬雪可， 杨璐， 郑丽敏. 应用气相色谱-质谱联用与感官评价分析猪肉丸子风味[J]. 肉类研究， 2017， 31（7）： 44-49. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201707008. http：//www.rlyj.pub

JI Xueke， YANG Lu， ZHENG Limin. Application of gas chromatography-mass spectrometry and sensory evaluation for flavor analysis of pork balls[J]. Meat Research， 2017， 31（7）： 44-49. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201707008. http：//www.rlyj.pubendprint

猪肉丸子是猪肉常见的加工方式，分析消费者对不同肥瘦比猪肉丸子喜爱程度的差异、确定猪肉丸子中影响消费者评价的挥发性风味物质和感官指标对于猪肉丸子生产过程中的成本控制和配方研究具有参考意义。

传统感官分析技术的定义是用于唤起、测量、分析和解释通过视觉、嗅觉、味觉和听觉而感知到的食品及其物质的特征或性质的一种科学方法[1]。感官评价方法无需复杂的仪器、简便易操作、结果直观，但是评价员在对食品进行评价时带有主观性，使评分的可靠性受到影响，导致评定结果之间存在个体差异。为了获取真实的结果，必须对评定所得数据进行综合分析。

顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace-solid

phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometer，HS-SPME-GC-MS）技术被广泛应用于食品挥发性风味物质的研究中。相洋等[2]利用GC-MS技术分析了复合天然保鲜剂处理前后冷却猪肉的挥发性风味物质，发现使用复合保鲜剂处理冷却猪肉能够增加冷却猪肉中挥发性风味物质的种类；潘见等[3]采用GC-MS技术鉴定了2 种熟制猪肉中的挥发性风味成分，发现醛、醇、酮含量不同是造成定远黑猪肉和瘦肉型猪肉风味差异的重要原因；为了从提取到的挥发性风味物质中识别出影响食物风味的关键挥发性风味物质，陈海涛等[4]将GC-MS技术与香气活性值（odor activity value，OAV）结合，鉴定了内蒙古风干牛肉的风味活性物质；刘登勇等[5]定义了一个新的参数“相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）”，并用該参数分析了各挥发性风味物质对腊肠总体风味的贡献；为了在挥发性风味物质与感官评价指标间建立联系，Tian Huaixiang等[6]将牛肉调味料的挥发性风味物质与牛肉味、脂肪味、蔬菜味等感官指标做偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）分析，结果表明，PLSR模型能很好地说明感官评价指标与挥发性风味物质间的相关性；傅静等[7]先用OAV法确定了花生粉的关键挥发性风味物质，然后应用PLSR分析了关键挥发性风味物质与感官评价指标之间的相关性。

本研究采用感官评价方法分析了4 种不同肥瘦比的猪肉丸子，确定有显著差异的感官指标及其与丸子受喜爱程度的相关性；应用HS-SPME-GC-MS技术提取猪肉丸子的挥发性风味物质，使用ROAV法确定猪肉丸子的关键挥发性风味物质，并用PLSR分析关键挥发性风味物质与香味的关系。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

瘦猪肉馅、肥猪肉馅 北京资源集团；深井碘盐 中盐北京市盐业公司；大红袍花椒 北京羽利兴商贸有限公司；味精 沈阳红梅食品有限公司。

1.2 仪器与设备

Trace1310-TSQ8000 GC-MS联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司；Fiber手动SPME（75 μm）进样器、二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethysiloxane，DVB/CAR/PDMS）型萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 猪肉丸子的制作

猪肉丸子的配方如表1所示，其中花椒水是花椒泡水（100 g花椒加水1 000 mL）10 h后过滤得到。将肥、瘦猪肉馅和调料按照配方中的比例混合，搅拌20 min，加工制作成丸子（10 g/个），用水将丸子煮熟（丸子∶水=

1∶2，m/V）。

1.3.2 感官评价

感官评价小组由食品专业的10 位博士生组成，所有感官评价人员均接受过专业学习，满足GB/T 16291.1—2012

《感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则》。为了获得评价员对每种丸子较为真实的评价，每个评价员对每种丸子分别品尝4 次，每次品尝完用清水漱口，每种丸子共产生40 条感官评价记录。样品的感官评价指标及评分标准如表2所示。

1.3.3 挥发性化合物的SPME提取

准确称取3 g样品，装入固相微萃取小瓶中，旋紧盖子，放入55 ℃水浴锅中，然后将固相微萃取针头插入瓶中，纤维头处于顶空状态，吸附挥发性风味物质40 min。

1.3.4 色谱条件

色谱柱：JTG-Wax极性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：高纯氦气（纯度>99.99%）；升温程序：进样口温度230 ℃，起始柱温40 ℃，保持5 min，以3 ℃/min的速率升温到170 ℃，再以15 ℃/min的速率升温到230 ℃，保持2 min；载气流速1.0 mL/min；不分流进样。

1.3.5 质谱条件

电子电离方式；传输线温度2 230 ℃；电子能量70 eV；离子源温度280 ℃；质量扫描范围设定为40～600 u。

1.3.6 挥发性风味物质的鉴定

通过美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）和Willey谱库检索，对样品的挥发性组分进行分析。

1.4 数据处理

采用SPSS 20.0软件对感官评价的数据进行处理，The Unscrambler X 10.4.1软件进行PLSR分析。

2 结果与分析

2.1 样品的感官评价

李华等[8]认为，不同的评价员存在异质性，造成异质性的原因主要有：评价尺度、评价位置及评价方向的差异，因此获得的感官评价结果并不能直接用于分析，需要先对原始数据进行校正。表3是本研究中的3 位评价员对4 种丸子嫩度的评价结果，由表3可知，即使对于同一评价员，4 次品尝结果的评价尺度也会有所不同，不同评价员具有不同的评价尺度，如果直接对感官评价的原始数据进行处理，评价位置较大的评价记录会削弱评价位置较小的评价记录的影响，例如第3位评价员的第1条评价结果的评价尺度为2～4，与其他3 次评价相比偏差较大，因此对数据进行直接处理不能反映4 种丸子间的真实差异。在进行进一步分析前，需要对原始数据进行校正，进行无量纲化处理。使用均值化法[9]对数据进行标准化处理，消除量纲和数量级对评价结果的影响。表4是对原始数据进行处理后的方差分析表。由表4可知，4 种丸子的香味、嫩度、多汁性和受喜爱程度具有显著差异endprint

（P<0.05），鲜味差异不显著。

由图1可知，4 种丸子的香味、嫩度、多汁性和受喜爱程度随肥肉含量的增多呈上升趋势，样品2、3的嫩度及多汁性变化尤为明显，说明二者的嫩度和多汁性差异较大；样品4的香味、嫩度、多汁性及受喜爱程度得分均最高，这可能是由于样品的肥肉含量最高，从而增加了丸子的香味、嫩度和多汁性。王文勇[10]在研究胡萝卜鸡肉丸的配方时也发现肥肉不但可以增加丸子特有的香气，掩盖不良气味，还可以与水、蛋白质发生乳化作用，从而有利于丸子口感的改善，使丸子口感嫩滑。

2.2 感官指标与受喜爱程度的相关性分析

对样品的香味、嫩度、多汁性与受喜爱程度进行相关性分析，得到它们之间的相关系数分别为0.831 0、0.997 1和0.996 7，表明嫩度和多汁性与样品受喜爱程度的相关性大于香味与样品的受喜爱程度，这说明消费者更加在意丸子的嫩度和多汁性。因此在丸子的生产过程中，可以优先提高丸子的嫩度和多汁性。

2.3 样品的气相色谱-质谱分析

猪肉风味的形成主要是猪肉在热加工过程中通过美拉德反应及脂质的降解氧化反应形成的。4 种丸子分别做2 组HS-SPME-GC-MS检测，结果取平均值。在4 种丸子中共检测出67 种挥发性风味物质，其中4 种丸子中共同含有的挥发性风味物质为38 种（如表5所示）。样品1～4中分别检测出60、55、54、50 种挥发性风味物质，瘦肉含量越高的丸子中挥发性风味物质种类越多，这和Estévez等[11]对猪肉的挥发性风味物质的研究结论一致。

由表5可知，样品1中相对含量较高的挥发性风味物质有己醛（23.42%）、桉树醇（17.56%）、反式-2-辛烯醇（13.48%）、1-辛烯-3-醇（6.77%）和胡椒酮（4.45%）；样品2中相对含量较高的挥发性风味物质有己醛（31.21%）、桉树醇（16.41%）、4-萜烯醇（13.19%）和1-辛烯-3-醇（4.22%）；样品3中相对含量较高的挥发性风味物质有己醛（36.46%）、桉树醇（12.04%）、4-萜烯醇（7.41%）、1-辛烯-3-醇（5.34%）、正己醇（5.32%）和2，5-辛二酮（4.82%）；样品4中相对含量较高的挥发性风味物质有己醛（37.79%）、桉树醇（11.89%）、1-辛烯-3-醇（8.59%）、2，5-辛二酮（7.00%）和4-萜烯醇（6.95%）。含量较高的挥发性风味物质中己醛、反式-2-辛烯醇、

1-辛烯-3-醇、正己醇和2，5-辛二酮均在以往的猪肉挥发性风味物质研究中出现过，桉树醇、4-萜烯醇和胡椒酮在对清炖猪肉的研究中均未出现过[14-16]，但出现在对花椒的挥发性风味物质分析中[17-18]，推测桉树醇、4-萜烯醇和胡椒酮可能来自配方中的花椒水。

4 种猪肉丸子的挥发性风味物质中醇类和醛类的含量较高，这与Mottrams[19]的研究结果一致。醛类在4 种丸子中的相对含量分别为30.68%、38.46%、43.31%和46.75%，4 种丸子中所含的醛类物质种类较多，其中己醛的含量最高，这也与之前对猪肉的研究结果一致[20-21]。醛类可以由脂肪酸氧化产生，也可以由氨基酸经Streker降解产生，醛类的阈值较低且含量较高，可能对丸子的风味有重要影响。醇类在4 种丸子中的相对含量分别为42.2%、38.34%、36.25%和32.27%。在脂肪氧化过程中，烷氧基自由基和另一个脂肪分子反应，产生一个醇和一个烷自由基[22]。

2.4 基于ROAV法对挥发性风味物质的分析

采用ROAV法分析各挥发性风味物质，挥发性风味物质ROAV≥1时，认为其对整体风味有直接影响，是食品的关键挥发性风味物质[23]。除9 种未查到感觉阈值的挥发性风味物质外，4 种丸子中共有的其余29 种挥发性风味物质的ROAV值如表6所示。

由表6可知，在4 种丸子中ROAV均大于1的挥发性风味物质有己醛、辛醛、壬醛、反式-2-壬烯醛、桉树醇和1-辛烯-3-醇，这些物质被认为是关键挥发性风味物质。己醛来自ω-6不饱和脂肪酸，是亚油酸的基本产物，呈油脂、青香、叶香、果香和木香香味[24]；辛醛是油酸的氧化产物，具有果香和脂肪香气[25]；壬醛有清香味，在浓度较高时有油脂味[26]；1-辛烯-3-醇是由亚油酸氧化得到的不饱和醇，有蘑菇香味[27]。

由表5～6可知，相对含量较低的挥发性风味物质可能由于有较低的感觉阈值而对丸子的整体风味有较大贡献，样品1中己醛和辛醛的相对含量分别为23.42%和0.98%，但是二者的ROAV分别为53.11和100，辛醛对样品1整体风味的贡献更大。同一种挥发性风味物质对食物整体风味的贡献还受食物中其他挥发性风味物质的影响，如桉树醇在样品1、2中的相对含量分别为17.56%和16.41%，但ROAV分别是14.9和18.2，其在样品2中对食物整体风味的贡献更大，这是因为在样品1中有其他挥发性风味物质对丸子整体风味的贡献更大。

2.5 香味与挥发性风味物质的PLSR分析

为了确定与香味相关的挥发性风味物质，采用PLSR法对6 个关键挥发性风味物质（X变量）和香味（Y变量）建立PLSR模型，所有数据在PLSR分析前都进行了标准化处理。图2是PLSR相关載荷图，图中的C1～C6分别代表己醛、辛醛、壬醛、反式-2-壬烯醛、桉树醇和1-辛烯-3-醇，小椭圆代表50%的解释方差，大椭圆代表100%的解释方差。

由图2可知，Y变量和所有X变量都在2 个椭圆内，表示模型能很好地解释这些变量[28-29]，模型解释了94%的X变量和92%的Y变量；香味与己醛、辛醛、壬醛、反式-2-壬烯醛及1-辛烯-3-醇呈正相关，与桉树醇呈负相关。

采用Jack-Knife不确定性测试方法计算回归系数[30]，进一步分析与香味有关的挥发性风味物质的贡献率。结果表明，己醛和桉树醇的回归系数分别为0.262 8和endprint