基于气相-离子迁移谱分析反复炖煮过程中鸡肉风味物质的变化规律

杜超，戚军，姚文生，张浩，张庆永，刘登勇, 6*

1(渤海大学 食品科学与工程学院，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心, 辽宁 锦州， 121013) 2(安徽农业大学 茶与食品科技学院，安徽 合肥， 230036)3(渤海大学 化学化工学院，辽宁 锦州， 121013) 4(济南海能仪器股份有限公司,山东 济南， 250000)5(山东德州扒鸡股份有限公司，山东 德州， 253000) 6(江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏 南京， 210095)

酱卤肉制品是一种以鲜(冻)畜禽肉和可食副产品放在加有配料的水中,经预煮、浸泡、烧煮、酱制(卤制)等工艺加工而成的肉制品[1],是我国传统风味熟肉制品的典型代表。由于鸡肉具有蛋白质含量高、脂肪含量低和口感适中等特点，常被用于制作酱卤制品的加工，在经过反复炖制的卤汤卤制后，风味更加浓郁，这是酱卤肉制品广受欢迎的主要原因[2-4]。酱卤卤汤风味对肉制品风味而言，至关重要,但是，目前卤汤反复卤煮过程中，鸡肉风味形成机制还知之甚少。

风味是评价鸡肉品质的一个重要指标，现已有许多对鸡肉关键挥发性风味物质的研究报道[5-7]，常见的风味物质测定方法如：电子鼻[8]、气相色谱-嗅闻测量法(gas-chromatography-olfactometer,GC-O)[9-10]、气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)[11],这些方法被广泛应用于肉制品风味物质的测定，具有样品用量少、无需大量化学试剂、色谱分离率高等特点，但同时存在前处理复杂、时间长、灵敏性较低等不足。气相-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)作为一种新兴的风味物质分析手段，具有仪器易携带、小型化、响应迅速、操作简单、快速、检测结果准确等优点[12]，可应用于大多数复杂体系构成的食品品质分析，特别是食品特征风味有机挥发组分的快速检测、识别等。气相分离与离子迁移谱的联用可以克服单独气相色谱方法的不足，在离子迁移管中的二次分离，大大提高仪器的分辨能力和灵敏度[13]。在肉制品风味[14]、掺假[15-16]、冷鲜肉贮藏[17]、气味劣变[18]、鉴定不同肉类的挥发性有机成分差异[19]等方面被广泛应用。目前对鸡肉风味物质的研究主要集中在不同品种[20]、炖煮时间[21]、煮制条件[22]及香辛料[23]等因素，而酱卤加工中，卤制次数和肉本身对鸡肉风味的研究尚未见到。

本研究采用气相-离子迁移谱技术，并通过指纹图谱对不同炖煮次数的鸡肉进行挥发性物质分析，为酱卤肉制品的风味物质调控提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料：华北柴鸡(日龄100 d的公鸡，活鸡均重800 g)，山东德州扒鸡有限公司；纯净水，杭州娃哈哈集团有限公司。

试剂：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)均为国产分析纯，国药公司。

仪器：SCCWE 102G万能蒸箱,德国Rational公司；YT-100液体真空包装机，山东小康机械有限公司；S2A-818绞肉机，九阳股份有限公司；Flavour Spec气相离子迁移谱联用仪，德国G.A.S.Gesellschaft für analytische Sensorsysteme GmbH公司。

1.2 采样与预处理

1.2.1 样品制备

鸡汤制备：共取168只鸡，分为4组(其中8只鸡用于生肉取样，剩余160只炖汤)，宰后24 h去头、去爪、鸡脖后胴体鸡肉质量在(500±50) g之间。用刀沿鸡背均匀把鸡胴体分为两半后放入蒸煮袋中，精确调整肉重为500 g,加入纯净水，肉水质量比为1∶4，真空封口。当蒸箱温度达到99 ℃时，将蒸煮袋放入蒸箱中，当蒸箱温度再次达到99 ℃，蒸煮1 h，冷却至室温。取出鸡肉和多余汤汁，确保剩余汤汁为2 000 g,用于下一次炖制。重复上述炖制程序20次，鸡汤循环使用，鸡肉每次更新。

肉样制备：炖制结束后，蒸煮袋冰水冷却至室温，将鸡肉从肉汤中取出。用刀将炖熟的胸肉和腿肉剔下，去除可见的皮肤和脂肪。将每只鸡剔下的胸肉和腿肉混合，并用绞肉机搅碎和混匀，用于GC-IMS的测定。试验中分别取炖煮第1次、第3次、第5次、第7次、第10次、第15次和第20次后的鸡肉样品进行下一步分析。

称取4.5 g鸡肉样品至20 mL顶空瓶中，封口。每份样品3个重复，用于GC-IMS分析。

1.2.2 挥发性物质测定

分析时间30 min，色谱柱类型：FS-SE-54-CB-1(15 m×0.53 mm,1 μm)，柱温60 ℃，采用自动顶空进样，进样体积500 μL，孵育时间20 min，孵育温度65 ℃，进样针温度85 ℃，孵化转速500 r/min，载气/漂移气为N2。

1.2.3 气相色谱条件

气相色谱条件如表1所示。

表1 气相色谱条件Table 1 gas chromatographic conditions

1.3 数据处理

使用仪器配套的分析软件LAV(laboratory analytical viewer)以及GC-IMS Library Search软件内置的NIST 2014数据库和IMS数据库对特征风味物质进行定性分析，运用LAV中Reporter构建挥发性化合物的差异图谱，运用Gallery插件生成挥发性有机物指纹图谱。

2 结果与分析

2.1 炖煮过程中鸡肉的顶空(head space, HS)分析

图1是由LAV分析软件中的Reporter插件程序制作的炖煮过程中鸡肉的3D对比图。从色彩角度观察，不同炖煮次数的鸡肉GC-IMS谱图具有一定的相似性，很难直观的进行区分。图2是将图1的三维GC-IMS谱图投影到二维平面上的顶视图，可直接比较不同炖煮次数鸡肉风味物质差异。纵坐标表示保留时间，横坐标表示漂移时间，红色垂直线表示反应离子峰(reaction ion peak，RIP，归一化后漂移时间为7.76～8.05 ms)，离子峰两侧的每个点代表一种挥发性有机物，颜色的深浅表示 含量的高低。一种化合物可能会产生1、2个或多个斑点 (代表单体、二聚体或三聚体)，具体取决于它们的浓度和性质。从左到右分别为生鸡肉、炖煮第1次、炖煮第3次、炖煮第5次、炖煮第7次、炖煮第10次、炖制第15次和炖煮第20次。

图1 炖煮过程中鸡肉的HS-GC-IMS三维谱图示意图Fig.1 Comparison of HS-GC-IMS three dimensional spectra of chicken during stewing

图2 炖煮过程中鸡肉的HS-GC-IMS二维谱图比较Fig.2 Comparison of HS-GC-IMS two dimensional spectra of chicken during stewing注：n-m表示第n次炖煮第m组(下同)

从图1和图2中明显地看出鸡肉样品随着炖煮次数的改变，挥发性风味物质的种类和浓度也会随之变化。由图2可以看出，炖煮过程中鸡肉样本特征挥发性组分可通过GC-IMS分离，具有各自不同的GC-IMS特征谱图信息。炖煮过程中的鸡肉比生鸡肉多了一部分挥发性风味物质，如图中红色长方形区域。随着炖煮次数的增加，炖煮过程中挥发性风味物质含量会增加或减少，如图中黄色圆圈区域，这可能是由于炖煮过程中持续的脂质氧化，会使部分风味物质含量大大增加[24]。此外，在炖煮过程中，伴随着鸡肉中风味物质迁移到鸡汤中，使鸡肉中的风味物质含量降低并且产生一些新的物质。因此，鸡肉中挥发性化合物的增加或减少可归因于鸡肉的脂肪降解和风味物质的迁移。若要进一步观察，需要与指纹图谱进行对比。

根据特征性物质保留时间和迁移时间，使用外标正酮C4-C9作为参考计算每种挥发性物质的保留指数，通过GC-IMS库进行匹配从而对挥发物质进行定性。如图3所示，用数字标记出的点代表定性出的一种挥发性风味物质。由于目前软件内置的NIST 2014气相保留指数数据库与G.A.S.的IMS迁移时间数据库二维定性数据库还不够完善，所以可以明确定性的挥发性物质有37种单体及部分物质的二聚体，单体、二聚体的化学式和CAS号都相同，仅形态不同，结果如表1(图3中数字编号与表1中物质一一对应)。

图3 挥发性组分的定性Fig.3 Qualitative analysis of volatile components

表1 炖煮过程中鸡肉的挥发性化合物的定性分析Table 1 Qualitative analysis of volatile compounds in chicken during stewing

续表1

编号化合物名称CAS号分子式保留指数保留时间/s漂移时间/ms30柠檬烯二聚体C138863C10H161067.6626.3061.676 931苯甲醛二聚体C100527C7H6O923.8390.821.463 6322,6-二甲基吡嗪二聚体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-甲基丁醇二聚体C137326C5H12O740.1217.9571.481 436壬醛C124196C9H18O1115.5734.2751.476 137壬醛二聚体C124196C9H18O1135.7785.3491.951 3

由图3和表1可知，鸡肉在炖煮过程中可以明确定性出的挥发性物质有37种单体及部分物质的二聚体，主要包括醇类10种、酮类3种、醛类7种、酯类1种、杂环类3种、烃类1种，这与唐春红等[25]从蒸煮鸡腿肉中定性出挥发性化合物(主要为醛类、醇类、酮类等)结果一致。被检测到的醛类物质有丁醛、戊醛、反-2-辛烯醛、苯甲醛、甲基丁醛和壬醛。醛类主要来源于脂质氧化[26]，挥发性强，是鸡肉中重要的风味物质。壬醛是由油酸脂肪氧化产生的[27]，具有油气味[28]，对鸡肉产生特殊风味。戊醛具有果香气息[29]。鸡肉中醛类物质浓度最大，可以确定鸡肉中最主要肉香来源是醛类。醇类物质有丙醇、己醇、正戊醇、3-甲基-1-戊醇、(E)-2-己烯醇、(Z)-3-己烯-1-醇、1,8-桉叶油醇、2-乙基己醇、2-苯基乙醇和2-甲基丁醇。醇类主要来源于不饱和脂肪的氧化，不饱和醇的阈值较低，对鸡肉风味影响大。酮类物质包括2-戊酮、2,3-戊二酮、1-辛烯-3-酮,酮类物质来自于美拉德反应和脂肪降解[30]。酯类物质包括乙酸乙酯。烃类物质包括柠檬烯，柠檬烯有柑橘的气味，会赋予鸡肉令人愉悦的香气。杂环类物质有三甲基吡嗪、2,4,5-三甲基噻唑和2,6-二甲基吡嗪。醛类、酮类和醇类是以上8个样品主要特征性风味物质的种类，主要来源于鸡肉经过长时间的炖煮发生脂质氧化和美拉德反应[31]。

2.2 炖煮过程中鸡肉特征风味GC-IMS指纹图谱分析

为了更加直观地对比炖煮过程中鸡肉的挥发性有机物组分的差异性，每个试样重复3次所得GC-IMS二维图谱中所有的待分析峰，生成指纹图谱。为了分析方便，将指纹图谱分为2个部分，如图4所示。通过图4对比指纹图谱可以看出，炖煮过程中鸡肉样本特征风味有各自的特征峰区域(A、B、C、D、E、F、G、H)，同时也有共同的风味区域。A区域为生肉特征峰区域，主要包括2-戊酮、戊醛等16种特征物质，其中戊醛浓度最大，这一结果与李继昊等[32]研究不同类型的生鲜鸡肉风味方面的差异结果一致。B区域为炖煮第1次特征峰区域，主要特征物质包括1,8-桉叶油醇、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种。C区域为炖煮第3次特征峰区域，主要特征物质包括1,8-桉叶油醇、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种。D区域为炖煮第5次特征峰区域，主要特征物质包括1,8-桉叶油醇、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种，其中1-辛烯-3-酮浓度最大。炖煮1、3、5次产生的物质相似，浓度逐渐增大，可能是由于炖煮过程中持续的脂肪氧化所致。经过炖煮后E、F区域特征物质包括2-甲基丁醇、1,8-桉叶油醇、(E)-2-己烯醇、三甲基吡嗪、2-苯基乙醇、2,6-二甲基吡嗪等。炖煮第7次，挥发性风味物质浓度最高，是风味形成的主要阶段。G、H区域主要特征物质包括2,6-二甲基吡嗪等,挥发性风味物质种类和浓度变化不明显，说明卤汤趋于平稳，这一结果与刘登勇等[33]的老汤炖煮16次达到稳定结果相似。所有的样本共有的风味物质包括柠檬烯、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛等13种，并且含量相差不大。除生鸡肉以外，其他样本共有的风味物质包括苯甲醛、反-2-辛烯醛、2-甲基丁醇、三甲基吡嗪等22种。通过B、C、D 3个区域对比，C区域和D区域特有的物质是(Z)-3-己烯-1-醇。E、F、G、H区域与A区域相比，E、F区域特有的物质是1,8-桉叶油醇、(E)-2-己烯醇和三甲基吡嗪。随着炖煮次数的增加，在检出挥发性物质的数量上，除生肉外7组鸡肉样品各类物质均呈现升高后趋于平稳，并且产生2,6-二甲基吡嗪等新的风味物质，这可能是随着炖煮次数的增加，吡嗪类等杂环化合物种类和浓度增加[34]，其中2,6-二甲基吡嗪浓度最大，对鸡肉的挥发性风味物质形成贡献；含醇类化合物的数量最多，醛类物质次之，检出数量最少的是酯类和烃类。检出的7组鸡肉样品浓度上，含醛类化合物的浓度是最高的，脂肪氧化强度增大，这可能是炖煮过程中产生肉香的主要原因，这一结果与刘欣等[35]的检测结果一致；醇类和酮类化合物其次，醛酮类化合物对鸡肉肉香味起到不可替代的作用；相对含量最低的是烃类物质。

a-谱图的左部分；b-谱图的右部分图4 炖煮过程中鸡肉挥发性有机物的指纹图谱Fig.4 Fingerprint of volatile organic compounds in chicken during stewing (a)the left part、(b)the right part注：挥发性物质中数字为数据库中未能识别化合物

3 结论

通过GC-IMS分析从炖煮过程的鸡肉样本中共检测鉴定出37种挥发性物质，包括一些物质的二聚体，主要有醇类、酮类、醛类。炖煮过程中主要风味物质为苯甲醛、反-2-辛烯醛、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛和壬醛。鸡肉样品中醛类化合物的浓度最高，烃类化合物浓度较低，其中柠檬烯、戊醇、己醇、乙酸乙酯、戊醛、苯甲醛、反-2-辛烯醛是炖煮过程中鸡肉共有的风味物质。随着炖煮次数的增加，戊醛、反-2-辛烯醛、戊醇含量呈现增加趋势，说明反复卤煮显著影响鸡肉风味。炖煮15次后，鸡肉的挥发性物质含量趋于平稳，基本达到稳定状态，说明卤汤卤制到多次后趋于稳定。GC-IMS可以很好地用于鸡肉风味的可视化检测。