基于多元统计学解析我国四大烧鸡菜肴制品 滋味物质图谱

孙祥祥，喻余梅，杨欣宇，孟德娟，李文浩，刘 欢，张德权，王振宇,*

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，农业农村部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193；2.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

烧鸡以其风味独特、造型美观、色泽鲜艳、营养丰富深受消费者喜爱[1]，其中山东德州扒鸡、河南道口烧鸡、辽宁沟帮子熏鸡和安徽符离集烧鸡被称为我国四大烧鸡。四大烧鸡常见加工工艺主要包括造型、上色、油炸和卤煮。在卤煮过程中加入香辛料，辅以老汤，使产品味道鲜美，香气浓郁[2-3]。此外，沟帮子熏鸡在卤煮过后还有一个独特的烟熏过程。然而，作为我国典型民族菜肴，四大烧鸡菜肴很少受到关注。因此，有必要对我国四大烧鸡菜肴的滋味特征进行系统、全面的研究，以期丰富我国四大烧鸡菜肴滋味品质的基础理论。

滋味是决定消费者购买意愿的重要指标之一。鸡肉加热过程中生成的游离氨基酸、小肽和核苷酸等呈味物质共同组成了鸡肉制品菜肴的滋味特征[4]。电子舌将电信号转化为味觉信号来区分食物口味，感官阈值小，消除了感官评价的主观性，因其快速、简便和安全等特点得到广泛应用[5-6]，如中华绒螯蟹滋味轮廓评定、酸肉质量辨别及不同品牌盐水鸭辨别等[7-9]。同时，电子舌结合不同分析方法，能够更加准确、全面分辨炖煮牛肉、德州扒鸡及鲊肉粉加工过程滋味的差异[10-12]。游离氨基酸和核苷酸是主要的非挥发性物质，对滋味的形成有重要贡献[13]。Xiong Guoyuan等[14]研究发现，肌苷酸、赖氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸对符离集烧鸡滋味有重要影响。Liu Dengyong等[12]研究发现，肌苷酸、谷氨酸和赖氨酸是道口烧鸡的主要滋味物质。此外，非挥发性风味化合物含量的差异，如游离氨基酸和5’-核苷酸，导致肉制品的不同滋味特征。虽然已有少数研究对个别品牌烧鸡菜肴的滋味特性进行了研究，但对我国四大烧鸡菜肴的滋味进行系统、全面研究的报道很少。因此，解析我国四大烧鸡菜肴滋味图谱，明确我国四大烧鸡菜肴滋味特征很有价值。

本研究以山东德州扒鸡、河南道口烧鸡、辽宁沟帮子熏鸡和安徽符离集烧鸡为研究对象，系统分析其游离氨基酸和5’-核苷酸滋味物质，并计算味精当量（equivalent umami concentration，EUC）和滋味活度值（taste activity value，TAV），结合主成分分析（principal component analysis，PCA）、偏最小二乘判别分析（partial least squares discrimination analysis， PLS-DA）和聚类分析（hierarchical cluster analysis，HCA），解析我国四大烧鸡菜肴滋味图谱，明确我国四大烧鸡菜肴滋味特征，以期为我国四大烧鸡菜肴滋味的标准化调控、新工艺优化和专用香辛料开发提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

道口烧鸡（A）、德州扒鸡（B）、符离集烧鸡（C） 和沟帮子熏鸡（D）分别在4 个按其传统工艺加工的知名企业取样，成品后45 min内分别取鸡胸肉（1）、鸡胸皮（2）， 放置于4 ℃保温箱中运回实验室，进行相关指标测定。

5’-鸟苷酸（5’-guanosine monophosphate， 5’-GMP）、5’-肌苷酸（5’-inosine monophosphate， 5’-IMP）、5’-腺苷酸（5’-adenosine monophosphate，5’-AMP）、5’-腺苷二磷酸（5’-adenosine diphosphate，5’-ADP）、次黄嘌呤（hypoxanthine，Hx）、肌苷（inosine，I）、游离氨基酸标准品 Sigma-Aldrich（中国）公司；甲醇、乙腈（均为分析纯） Thermo Fisher（中国）有限公司；高氯酸（HClO4）、氢氧化钠（NaOH）、磷酸二氢钾（KH2PO4）（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；磺基水杨酸 北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

ML204电子天平 瑞士Mettler-Toledo公司；超低温冰箱 美国Thermo公司；α-Astree电子舌 法国Alpha MOS公司；Agilent 1260液相色谱仪（配备TSKgel ODS-80TM色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）） 美国 Agilent公司；CR21N离心机、L-8900氨基酸分析仪 日本Hitachi公司。

1.3 方法

1.3.1 电子舌分析

参考Xiang Can等[15]的方法。称取4 g搅碎的样品与20 mL超纯水混合匀浆（10 000 r/min、20 s，2 次，冰浴），然后加入100 mL超纯水，超声浸提20 min后，4 ℃、10 000 r/min离心15 min。将上清液过0.45 μm水系滤膜，取100 mL待测液倒入烧杯中，每个样品数据采集时间为120 s，以确保传感器对每个样品获得足够的滋味信息。

1.3.2 核苷酸分析

参考Xiang Can等[15]的方法。称取10 g搅碎的样品置于50 mL离心管，加入30 mL体积分数5% HClO4溶液后，匀浆（10 000 r/min、20 s，2 次，冰浴），离心（4 ℃、8 500 r/min、10 min），收集上清液。沉淀溶于10 mL体积分数5% HClO4溶液，匀浆（10 000 r/min、 20 s，2 次，冰浴），离心（4 ℃、10 000 r/min，10 min），收集上清液。用中速滤纸过滤上清液，收集滤液，用1 mol/L NaOH调节滤液pH值至5.4，定容至100 mL。经0.45 μm滤膜过滤后上机检测。检测条件为：柱温30 ℃，紫外检测波长254 nm，进样量10 μL，流速0.6 mL/min。流动相：A为甲醇， B为磷酸二氢钾缓冲液 （0.05 mol/L，pH 5.4）；流动相经0.45 μm滤膜过滤后，在室温下超声脱气30 min。采用二元流动相进行梯度洗脱分离：0～10 min，0% A、100% B；11～17 min，10% A、90% B；18～25 min，0% A、100% B，检测时间25 min。

根据标准品保留时间定性，以峰面积为横坐标，各标准品质量浓度为纵坐标绘制标准曲线。将样品峰面积带入对应标准曲线，得到目标物质质量浓度。

1.3.3 游离氨基酸分析

参考颜统晶等[16]方法。称取3 g搅碎的样品与3 mL超纯水混合，匀浆（6 000 r/min、20 s，2 次，冰浴），离心（4 ℃、10 000 r/min，10 min），收集上清液，定容至5 mL。取1 mL上述所得溶液加入1 mL 8 g/100 mL磺基水杨酸溶液，离心（4 ℃、10 000 r/min，15 min），取1 mL上清液经氮吹仪吹干，加入1 mL 0.02 mol/L HCl溶液复溶，经0.20 μm滤膜过滤后，使用氨基酸自动检测仪检测。

1.3.4 TAV计算

TAV反映单一化合物对整体滋味的贡献，TAV＜1表示该物质对于样品的滋味贡献不大；TAV＞1表示该物质对于样品的滋味有显著贡献，且数值越大，贡献越大。TAV按式（1）计算。

式中：Ci为滋味物质i的含量/（mg/100 g）；Ti为滋味物质i的味觉阈值/（mg/100 g）。

1.3.5 EUC计算

EUC衡量食品中鲜味物质的呈味强度，即用谷氨酸钠的量来衡量100 g干物质中呈鲜物质的总量[17]。EUC按式（2）计算。

式中：αi为鲜味氨基酸（谷氨酸或天冬氨酸）的含 量/（g/100 g）；βi为鲜味氨基酸相对于谷氨酸钠的相对鲜度系数（谷氨酸为1.000、天冬氨酸为0.077）；αj为呈味核苷酸（5’-AMP、5’-IMP、5’-GMP）的含量/（g/100 g）；βj为呈味核苷酸相对于5’-IMP的相对鲜度系数（5’-AMP为0.18、5’-IMP为1.00、5’-GMP为2.30）；1 218为协同作用常数。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件处理数据（平均值±标准差，n=3），使用IBM SPSS Statistics 22统计分析软件进行数据分析。采用单因素方差分析中Duncan检验计算样品之间的差异显著性（P＜0.05）。使用SIMCA 14.1软件对样品进行HCA和PLS-DA。使用Origin 2022b软件进行PCA。

2 结果与分析

2.1 我国四大烧鸡菜肴电子舌味觉分析

图 1 我国四大烧鸡菜肴滋味强度雷达图Fig. 1 Radar chart of taste intensity of four most famous Chinese chicken dishes

通过电子舌分析我国四大烧鸡菜肴的滋味图谱，也称滋味雷达图。由图1可知，符离集烧鸡的鲜味显著高于其他3 个品牌烧鸡，这可能与较高浓度的谷氨酸钠、 5’-呈味核苷酸二钠等鲜味贡献物质有关[18]。德州扒鸡和符离集烧鸡的咸味和甜味显著高于其他2 个品牌烧鸡，这可能与德州扒鸡和符离集烧鸡在制作过程添加的食用盐和蔗糖有关[19]。不同品牌的烧鸡电子舌响应值存在差异，这表明电子舌传感器对我国四大烧鸡滋味有较好的区分效果[4]。

图 2 我国四大烧鸡菜肴电子舌响应值PCA载荷图（A）和得分图（B）Fig. 2 PCA loading (A) and score (B) plots of electronic tongue data of four most famous Chinese braised chicken dishes

根据烧鸡对电子舌不同传感器的响应值，采用PCA对我国四大烧鸡菜肴进行区分。由图2可知，PC1的贡献率为73.2%，PC2的贡献率为19.8%，总贡献率为93.0%，表明电子舌PCA能够反映我国四大烧鸡菜肴滋味的整体信息[20]。由图2A可知，PC1主要由烧鸡的甜味和鲜味特征性滋味指标组成，PC2主要由苦味、咸味和酸味非特征性滋味指标组成。由图2B可知，德州扒鸡、道口烧鸡分别聚集在第1、2象限，间距较远，滋味差异较大。符离集烧鸡和沟帮子熏鸡均聚集第4象限，但位于不同位置，说明滋味存在一定的差异。为了进一步明确我国四大烧鸡菜肴滋味物质差异，对其进行游离氨基酸和5’-核苷酸组成分析。

2.2 我国四大烧鸡菜肴游离氨基酸组成分析

游离氨基酸是影响烧鸡滋味的重要因素，根据其呈味特性，主要分为鲜味、甜味和苦味3 类[21]。鲜味氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸，可以与其他物质协同作用来提高产品风味；苦味氨基酸虽然呈苦味，但能增加厚味；甜味氨基酸可丰富产品口感，协调鲜味[22]。

由表1可知，16 种游离氨基酸中包括鲜味氨基酸2 种、甜味氨基酸7 种和苦味氨基酸7 种。我国四大烧鸡菜肴中呈味氨基酸含量差异较大。与其他3 种烧鸡相比，沟帮子熏鸡中总氨基酸含量最高，为363.66～396.96 mg/100 g。可能由于加工工艺和原料的不同，如卤制时间，导致我国四大烧鸡菜肴中呈味氨基酸含量不同。常亚楠等[23]研究发现，长时间煮制可以降低鸡肉中总游离氨基酸含量，可能是由于鸡肉中的蛋白质因加热处理而逐渐降解，一些水溶性氨基酸流失到汤中，因此总游离氨基酸含量降低。

我国四大烧鸡菜肴中鲜味、甜味和苦味氨基酸的含量存在显著差异。不同含量的游离氨基酸相互结合可能产生不同的滋味[24]，导致其滋味特征不同。甜味氨基酸是道口烧鸡、德州扒鸡和符离集烧鸡中主要氨基酸，分别占总氨基酸的46.37%～53.21%、47.53%～47.70%和38.63%～54.96%。同时，蛋氨酸是一种重要的风味前体物质，可以产生不同的挥发性风味化合物[25]，这可能导致道口烧鸡、德州扒鸡和符离集烧鸡的蛋氨酸含量相对较低。沟帮子熏鸡的苦味氨基酸含量高于其他3 种品牌烧鸡，这可能与卤煮时蛋白质变性和二级键断裂，暴露出更多的酪氨酸和精氨酸等疏水性氨基酸有关。苦味氨基酸滋味易被甜味和鲜味掩盖，但会带来持久的浓厚 味[26]。谷氨酸和天冬氨酸是影响烧鸡鲜味的关键物质。与其他3 个品牌相比，沟帮子熏鸡中鲜味氨基酸含量最高，为198.80～205.83 mg/100 g。有清香甜味的甘氨酸能降低入口苦味，其与谷氨酸的协同作用可以增加食物的鲜 味[27]。沟帮子熏鸡（10.23～13.23 mg/100 g）和德州扒鸡（10.57～11.80 mg/100 g）中甘氨酸含量相对较高。较高含量的甘氨酸可以提升烧鸡鲜味[28]。综上，我国四大烧鸡菜肴的鲜美滋味并不是由单一氨基酸决定的，鲜味、甜味和苦味氨基酸间的平衡及相互影响可能是决定我国四大烧鸡菜肴差异的关键因素[4]。

表 1 我国四大烧鸡菜肴游离氨基酸含量Table 1 Free amino acid contents of four most famous Chinese braised chicken dishes mg/100 g

2.3 我国四大烧鸡菜肴5’-核苷酸组成分析

鲜味氨基酸和5’-核苷酸具有较强的协同增鲜作用，使得产品的滋味更加鲜美、浓郁[29]。风味核苷酸 （5’-IMP和5’-GMP）也是影响肉制品滋味的另一种重要成分。当5’-IMP浓度较低时，5’-IMP和5’-GMP均能改善肉制品的甜度[30]。

表 2 我国四大烧鸡菜肴5’-核苷酸含量Table 2 5’-nucleotide contents of four most famous Chinese braised chicken dishes mg/100 g

由表2可知，同一品牌的鸡胸肉中5’-G M P、 5’-IMP、5’-ADP、5’-APM和I的含量显著高于胸皮。另外，与其他3 个品牌的烧鸡鸡胸肉相比，道口烧鸡鸡胸肉含有更高含量的5’-GMP和5’-IMP。5’-IMP不仅自身具有鲜味，并且可以通过与其他核苷酸和氨基酸的相互作用增强风味[27]。如5’-IMP与谷氨酸和5’-AMP协同作用，可以增强食品鲜味[29]。呈味核苷酸在高温加热过程中可分解，加热时间较短时，核苷酸主要发生的是脱磷酸反应，产生呈味效果不显著的I，长时间的加热会发生脱碱基反应，产生有苦味的Hx[31-32]。沟帮子熏鸡含有更高含量的Hx，可能由于5’-GMP和5’-IMP的热降解导 致[32]。我国四大烧鸡菜肴的5’-GMP、5’-IMP、5’-AMP、 5’-ADP、Hx和I含量存在差异，这可能是导致它们滋味存在差异的原因之一。

2.4 我国四大烧鸡菜肴TAV分析

图 3 我国四大烧鸡菜肴TAV热图Fig. 3 Heat map of TAVs of four most famous Chinese braised chicken dishes

根据游离氨基酸和核苷酸阈值计算TAV，TAV的大小与氨基酸和核苷酸的呈味效果成正相关[28]。由图3可知，沟帮子熏鸡中谷氨酸的TAV（6.23～6.51）显著高于其他3 个品牌烧鸡，表明谷氨酸对沟帮子熏鸡的呈味有非常显著的贡献。虽然天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸等氨基酸的TAV小于1，但通过与谷氨酸协同作用，可以赋予烧鸡不同的鲜味特征[33]。呈苦味的组氨酸可增强肉制品的风味，使肉制品具有“肉香”特征[34]。沟帮子熏鸡组氨酸的TAV（0.31～0.39）显著高于其他3 个品牌烧鸡，说明组氨酸对沟帮子熏鸡呈现肉香味有一定的促进作用。鸡胸肉中5’-IMP的TAV显著高于胸皮，说明5’-IMP对鸡胸肉呈鲜味特征有显著贡献。道口烧鸡鸡胸肉中5’-IMP的TAV显著高于其他3 个品牌烧鸡的胸肉，赋予道口烧鸡胸肉极佳的口感。同样，道口烧鸡的鸡胸皮中5’-IMP的TAV显著高于其他3 个品牌烧鸡。从AMP的TAV看，四大烧鸡中5’-AMP的TAV均小于1，说明5’-AMP对四大烧鸡呈甜味特征无显著贡献。我国四大烧鸡菜肴各类氨基酸和核苷酸的TAV存在差异，这可能是导致我国四大烧鸡菜肴滋味特征不同的原因之一。

2.5 我国四大烧鸡菜肴EUC分析

EUC可以用来评价鲜味氨基酸与呈味核苷酸的协同增鲜效果[29]。由图4可知，对于同一品牌烧鸡，除了道口烧鸡外，鸡胸肉EUC显著高于鸡胸皮，使得鸡胸肉比鸡胸皮更具有鲜味。道口烧鸡鸡胸肉和鸡胸皮的EUC没有显著差别，说明鲜味没有差别。沟帮子熏鸡的EUC（7.70～8.63 g/100 g）显著高于其他3 个品牌烧鸡。EUC不仅与核苷酸的含量有关，而且也与游离氨基酸含量有关，二者的协同作用导致沟帮子熏鸡的EUC高于其他3 个品牌烧鸡。我国四大烧鸡菜肴EUC存在差异，这可能是导致其滋味特征不同的原因之一。EUC的结果与电子舌结果存在差异，可能是由于味精当量的鲜味量化只考虑了部分氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）和核苷酸之间的协同作用，却忽略了其他滋味物质在其中的作用[29]。

图 4 我国四大烧鸡菜肴EUCFig. 4 EUC of four most famous Chinese braised chicken dishes

2.6 PLS-DA和HCA

图 5 我国四大烧鸡菜肴滋味PLS-DA模型得分图（A）、 树状图（B）和Biplot图（C）Fig. 5 PLS-DA score plot (A), dendrogram (B) and biplot (C) of four most famous Chinese braised chicken dishes

运用SIMCA软件，基于我国四大烧鸡菜肴电子舌、游离氨基酸、5’-核苷酸、TAV和EUC数据，应用PLS-DA方法分析其滋味差异，获得PLS-DA模型得分图（图5A）和变量投影重要性（variable importance in the projection，VIP） （图6）。基于PLS-DA模型，R2X为0.987，R2Y为0.971，Q2为0.955，说明该模型非常符合样本的真实情况，并能很好地预测和解释样本之间的差异。由图5A可知，我国四大烧鸡菜肴可明显区分，沟帮子熏鸡聚在第2象限、德州扒鸡聚在第3象限，符离集烧鸡聚在第2、3象限之间，道口烧鸡聚在第4象限，即我国四大烧鸡菜肴具有不同的滋味特性。

HCA是一种多元分析工具，根据相似度对研究对象或指标的特性进行分类[35]。对我国四大烧鸡菜肴鸡胸肉和鸡胸皮8 个样品采用瓦尔德法进行系统HCA。由图5B可知，当欧氏距离为160～660时，四大烧鸡被分为2 类，沟帮子烧鸡单独为一类，其他3 个品牌烧鸡为一类。这可能是因为沟帮子烧鸡的大部分指标与其他烧鸡差异 显著[36]，此结果与PLS-DA得分图结果保持一致，加工工艺和原料肉是导致其滋味差异的重要因素，聚类结果较好反映了我国四大烧鸡菜肴滋味品质间的差异。

为了进一步明确指标与样品之间的关系，采用Biplot分析。由图5C可知，第1主成分对结果解释占比为64.3%，第2主成分对结果解释占比为23.6%，前2 个主成分特征值的累计贡献率达87.9%，表明第1主成分及第2主成分基本包含了样本大部分信息。5’-核苷酸及其TAV分布在道口烧鸡周围，表明上述指标与道口烧鸡滋味具有较强的相关性。其他的滋味指标分布在x轴的左边，特别是鲜味、游离氨基酸及其TAV聚集在沟帮子熏鸡周围，表明上述指标与沟帮子熏鸡滋味具有较强的相关性。甜味和咸味与德州扒鸡滋味具有较强的相关性。

图 6 我国四大烧鸡菜肴滋味PLS-DA模型VIP图Fig. 6 PLS-DA variable importance in the projection (VIP) plots of four most famous Chinese braised chicken dishes

为更深入地了解我国四大烧鸡菜肴滋味差异，并获得差异变量，进行VIP分析。VIP可以量化PLS-DA的每个变量对分类的贡献，VIP越大，对分类起着越关键的 作用[36]。通常认为VIP＞1的变量在不同类别之间差异显著，对分类起着重要作用。我国四大烧鸡菜肴中氨基酸的组成和含量直接影响其滋味，其中谷氨酸是我国四大烧鸡菜肴中含量最高的一类氨基酸，由图6可知，谷氨酸的VIP＞1，表明谷氨酸与我国四大烧鸡菜肴滋味有明显的相关性，可以为我国四大烧鸡菜肴的滋味品质差异提供一定的理论支持。通过VIP可知，甜味、咸味、酸味、总氨基酸、苦味、鲜味氨基酸、谷氨酸和鲜味8 个变量可作为我国四大烧鸡菜肴滋味特征相互区分的主要指标。

3 结 论

本研究以我国典型民族菜肴四大烧鸡为研究对象，系统分析其游离氨基酸和5’-核苷酸滋味物质，并计算其EUC和TAV，结合PCA、PLS-DA和HCA等多元统计分析方法，解析我国四大烧鸡菜肴的滋味图谱。结果表明：四大烧鸡的鲜美滋味并不是由单一氨基酸和游离核苷酸决定的，鲜味、甜味和苦味氨基酸间的平衡以及与核苷酸的协同作用，导致我国四大烧鸡菜肴的滋味特征不同；通过PCA、PLS-DA均可直观对我国四大烧鸡菜肴进行有效区分，其中甜味、咸味、酸味、总氨基酸、苦味、鲜味氨基酸、谷氨酸和鲜味8 个变量是影响四大烧鸡滋味特征差异的重要指标。本研究结果为我国四大烧鸡滋味特征分析提供了参考，以期为我国四大烧鸡菜肴滋味的标准化调控、新工艺优化和专用香辛料开发提供数据支持。