3种乌骨鸡肌肉中挥发性有机物差异分析

屠云洁,栾德琴,单艳菊,巨晓军,刘一帆,姬改革,章 明,邹剑敏,束婧婷*

(1. 江苏省家禽科学研究所,江苏省家禽遗传育种重点实验室,江苏 扬州 225125;2. 国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏 苏州 215163)

肉品的风味是在加热中形成的,包括非挥发性的滋味化合物和挥发性的香味化合物,其中挥发性香味有机物是决定肉品质风味最重要的物质[1]。气相色谱-离子迁移谱法(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)适用于挥发性有机化合物的痕量分析,可分析不同生长度鸡肌肉中挥发性有机物的差异[2],明显区分不同卤煮次数的鸡肉和不同材料熏制的鸡腿肉[3],区分新鲜鸡蛋和非新鲜鸡蛋[4]。GC-IMS技术在羊肉[5]、番荔枝[6]、白酒[7]、辣椒酱[8]、草鱼等[9]多种食品挥发性有机物鉴别、新鲜度和变质度的评价等方面也应用广泛。

丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡是典型的地方乌骨鸡品种,生长速度较慢,120 d左右性成熟,体重1.2 kg左右。竹丝鸡为乌骨鸡配套系,生长速度较快,为中速型优质肉鸡品种,商品鸡70～75 d上市,体重1.3 kg左右[10]。研究表明,生长速度不同,肉质风味有一定的差异[11],然而关于这3种乌骨鸡肌肉中挥发性风味成分差异鲜有报道。本研究主要利用GC-IMS技术测定3种乌骨鸡肌肉中的挥发性有机物,分析3种乌骨鸡肌肉品质的风味差异,为乌骨鸡品种资源评价和培育肉品风味好的乌骨鸡新品种提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

丝羽乌骨鸡、余干乌骨鸡、竹丝鸡各400个种蛋孵化,选择健康活泼的雏鸡带上翅号,丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡饲养至120 d,竹丝鸡饲养至75 d。全期自由采食和饮水,进行常规免疫,实施规范的饲养管理。饲养管理条件保持一致。

1.2 仪器与设备

FlavourSpec1H1-00053型分析仪(德国G.A.S.公司)。色谱柱:FS-SE-54-CB-1(非极性,15 m×0.53 mm×0.5 μm,德国)。

1.3 试验方法

分别随机选择120日龄丝羽乌骨鸡、余干乌骨鸡各2只和75日龄竹丝鸡2只,取同侧胸大肌相同部位,将胸肉搅碎,每个样品取三次作为平行样,称取2g置于20mL顶空瓶中,密闭封口后,80℃孵育15min后进样,顶空孵育温度60℃;采用振荡加热;孵育转速500r/min;孵育时间15min;顶空进样针温度85℃;进样量500μL;清洗时间30s。采用气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)技术,测量样品中的挥发性有机物,GC和IMS条件参照文献[2]。

1.4 数据分析与处理

特征风味物质定性分析、差异图谱、指纹图谱、主成分分析和样品聚类分析由仪器FlavourSpec 1H1-00053型分析仪自带软件分析形成,参照参考文献[2]。采用SPSS16.0软件进行单因子方差分析,LSD多重比较3种乌骨鸡肌肉中挥发性有机物含量的差异,P<0.05为差异显著,结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 3种乌骨鸡肌肉的挥发性物含量分析

由表1可知,鉴定出的已知挥发性有机物主要包括醛类、醇类、酮类、酯类等化合物。生长速度较慢的地方鸡种(丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡)肉中已定性的挥发性有机物含量有13种高于生长速度较快的配套系竹丝鸡,尤其是反式-2-辛烯醛、戊醛、己醛、反式-2-庚烯醛、苯甲醛、己醛、乙醇、1-辛烯-3-醇、1-戊醇、1-庚醇、2-庚酮、2-正戊基呋喃含量显著高于竹丝鸡P<0.05)。余干乌骨鸡苯甲醛、2-丙醇、3-戊酮含量显著高于丝羽乌骨鸡和竹丝鸡(P<0.05)。竹丝鸡3-甲基丁醛、1-丁醇、乙酸乙酯、2-羟基丙酸乙酯含量显著高于其他2种乌骨鸡(P<0.05)。

2.2 3种乌骨鸡肌肉样品中的挥发性有机物GC-IMS定性分析

图1a为俯视二维图谱。整个图背景为蓝色,横坐标迁移时间1.0处的垂直红线表示反应离子峰(reactionionpeak,RIP),RIP两侧的每个点代表一种挥发性有机物,点的颜色深浅及面积表示物质含量大小。白色表示浓度较低,红色表示浓度较高,颜色越深表示浓度越大。图1b为差异图谱,以样品竹丝鸡11为参照样品,若其他乌骨鸡的挥发性有机物含量高于参照样品,则显示为红点,反之为蓝点。由图1可直观观察样品谱图之间的区别,具体体现在峰位置数量以及对应的峰强度,3种鸡肉中的挥发性有机物存在明显差异,同时两个丝羽乌骨鸡肌肉样品中的挥发性有机物存在较大差异。

图1 3种乌骨鸡肌肉样品中挥发性有机物的GC-IMS谱图(俯视图)Fig. 1 GC-IMS spectrum of volatile organic compounds in muscle samples of three black bone chicken breeds (top view)

2.3 3种乌骨鸡肌肉样品中的挥发性有机物指纹图谱对比

由图2可知,红框中的物质在竹丝鸡肉中的乳酸乙酯和乙酸乙酯等含量高于其他两种鸡肉;黄框中的2-戊酮等物质在余干乌骨鸡鸡肉中的含量高于其他两种鸡肉。紫框中的物质在竹丝鸡肌肉中的含量低于其他两个地方乌骨鸡品种,包括1-己醇、2-庚酮、1-辛烯-3-醇、1-戊醇和3-甲硫基丙醛等;紫框左侧中的戊醛、庚酮、庚醇等挥发性有机物在竹丝鸡鸡肉中的含量低于丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡。

图2 3种乌骨鸡肌肉样品中挥发性有机物的指纹图谱(放大图)注:X轴为选取的特征峰标识号,Y轴为样品编号。ZS代表竹丝鸡,YG代表余干乌骨鸡,SY代表丝羽乌骨鸡。每一行代表一个鸡肉样品中全部的挥发性有机物信息,每一列代表同一挥发性有机物在不同鸡肉样品中的信息,每一个点代表一种挥发性有机物,白色表示浓度较低,红色表示浓度较高,颜色越深表示浓度越高。Fig. 2 Finger print of volatile organic compounds in muscle samples of three black bone chicken breeds (enlarged image)Note:the X axis is the selected characteristic peak identification number, and the Y axis is the sample number. ZS is Zhusi black bone chicken,YG is Yugan black bone chicken, SY is Silky black bone chicken. Each row represents all volatile organic compound information in a chicken sample, each column represents the same volatile organic compound information in different chicken samples, and each dot represents a volatile organic compound, white means lower density, red means higher density, and the darker color the higher density.

2.4 3种乌骨鸡肌肉样品中的挥发性有机物动态主成分(PCA)分析

图3是基于3种乌骨鸡已知定性有机物的PCA分析。由图3可知,采用3种乌骨鸡已知定性有机物(特征峰)进行PCA分析时,3种乌骨鸡可以分为3类。

3 讨 论

GC-IMS技术能够对食品中多种风味物质进行定性、定量分析,实现多维度、多层次、多方向的判断识别,更加适用于食品中挥发性有机化合物定性与定量分析[12]。本研究基于GC-IMS技术对3种乌骨鸡肌肉挥发性有机物进行定性、定量分析。采用二维平面上的顶视图可以比较直观的看出3种乌骨鸡挥发性有机物的差异。因为不同品种和样品间差异变化区域少,并且变化较为微弱,采用便于观察与比较的二维差异图谱,能够更加直观的看到3种乌骨鸡挥发性有机物的差异。为了更加直观地分析3种乌骨鸡挥发性有机物的差异性,依据特征峰选取原则,通过GC-IMS将选取的3种乌骨鸡肌肉中不同有机挥发性物质对应的特征峰区域进行排序对照,得到指纹图谱。指纹图谱能够更直观快速的看出挥发性有机物在不同乌骨鸡品种中的特异性以及样品之间的差异。但二维指纹图谱仅能从整体上分析风味变化,对其具体成分变化量无法进行数字化表达,借助化学计量学方法对图谱信息进行深入计算分析,对挥发性有机物进行痕量分析。

GC-IMS分析发现,3种乌骨鸡肌肉中共测得66种挥发性有机物,已定性物质47种,主要包括醛类11种、醇类9种、酮类5种、酯类3种等化合物。鸡肉中挥发性有机物主要包括醛类、醇类、酮类、酯类、酸类和呋喃类化合物,其中醛类、醇类和酯类为鸡肉主要香味呈味物质[9]。生长速度较慢的地方鸡种(丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡)肉中13种挥发性有机化合物显著高于生长速度较快的竹丝鸡,竹丝鸡含有更多的乙酸乙酯、2-羟基丙酸乙酯含量,这与前人研究结果基本一致,巨晓军等研究表明慢速型狼山鸡肉中醛类和醇类含量显著高于生长速度较快的肉鸡品种(花山鸡、3A、罗斯308),中速型3A和花山麻鸡乙酸乙酯含量极高[2],本研究中速型肉鸡竹丝鸡也含有更多的乙酸乙酯。但本研究中3种乌骨鸡肌肉中挥发性有机物种类与含量与巨晓军等测定4个鸡种挥发性有机物的种类(挥发性有机物合计85种,已定性29种,醛类9种,醇类8种,酮类7种,酯类1种)和含量结果不同,这可能与鸡的品种、日龄、饲养方式等不同有关。诸多研究表明不同生长速度的鸡其肉品质风味也不同,鸡肉中挥发性物质的种类随着日龄的增加逐渐增加[2,12-14]。不同品种、饲养方式、处理方法等对鸡肉挥发性风味物质都存在影响[9]。

醛类化合物主要由多不饱和脂肪酸的双键氧化而来,其阈值一般较低,是鸡肉中一类最重要的风味化合物[15]。戊醛具有果香味、面包味,苯甲醛具有杏仁香、坚果香、水果香,1-辛烯-3-醇具有蘑菇、薰衣草、玫瑰和干草香气[10]。鸡肉中醛类物质种类浓度最大,对鸡肉香味影响最大,这与巨晓军等[2]、杜超等[3]研究结果一致。余干乌骨鸡含有更多的具有苦杏仁、樱桃及坚果香味的苯甲醛。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。1-庚醇具有有强烈芳香气味[9]。1-辛烯-3-醇,属于脂肪族不饱和醇,具有蘑菇、薰衣草、玫瑰和干草香气,1-己醇具有水果芬芳的诱人香气,对鸡肉的特征香味具有一定的贡献作用[17]。酮类物质的阈值较高,来自于美拉德反应和脂肪降解,对鸡肉香味的也有一定的贡献[11]。丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡含有更多的具有果实的香味的3-辛酮、2-庚酮。2个地方乌骨鸡种鸡肉中检测到较多的戊醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、1-戊醇、1-庚醇、1-己醇等醛类和醇类物质,说明丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡肌肉比竹丝鸡含有更多的香味物质。

酯类是由醇和小分子的游离脂肪酸反应生成,乙酸乙酯具有果香味,乳酸乙酯有温柔的醚样油性气息[18]。竹丝鸡肌肉中的乳酸乙酯和乙酸乙酯等含量高于其他两种鸡肉,说明竹丝鸡具有特殊的果香味和油性气息。但竹丝鸡比生长较慢的余干乌骨鸡和丝羽乌骨鸡中的醇类和醛类挥发性有机物少,丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡肌肉中挥发性有机物含量也存在差异,这可能是品种不同造成的。

4 结 论

GC-IMS二维俯视图、差异图谱及指纹图谱均可直观和快速看出3种乌骨鸡品种间和个体间挥发性有机物的差异及特征性,利用定性有机物PCA分析可将3种乌骨鸡可以分为3类。生长速度较慢的丝羽乌骨鸡和余干乌骨鸡含有更多的醛类、醇类、酮类等香味物质,在培育乌骨鸡新品种过程中,可以引入生长速度较慢的丝羽乌骨鸡和余干乌鸡等品种进行杂交配套,以培育肉品风味更好的乌骨鸡新品种。