基于电子鼻、GC-MS结合感官评价分析丰都麻辣鸡调料风味特征

屠大伟,陈小鸿,黄永强,胡霞,王烁超,刘文俊*

1(重庆工商大学 环境与资源学院,重庆,400067)2(重庆万标检测技术有限公司,重庆,400714)

丰都麻辣鸡,又称鬼城麻辣鸡,约有2 000多年历史,是重庆丰都特色小吃,已被纳入重庆市第4批非物质文化遗产名录。截至目前,丰都麻辣鸡生产企业已有16家,线上线下交易额达4.5亿元。丰都麻辣鸡主要是将熟制的鸡和佐料拌合而成,“三油”、“三重”是丰都麻辣鸡调料2个重要特点,“三油”即为油辣子、红油、香油,“三重”即为辣椒重、花椒重、汤卤重,这样加工好的麻辣鸡,色泽红亮鲜香,香味浓郁四溢,味道麻辣鲜甜,回味悠长[1-2],已成为重庆市的一张独具特色的美食名片。

丰都麻辣鸡,红油调料为灵魂,所使用的红油调料直接赋予了丰都麻辣鸡不同的味觉感受及视觉享受。丰都麻辣鸡的风味以麻为首,其麻味主要由花椒中山椒素类物质产生[3],花椒不仅带来麻味,还具有相应的香气[4],例如芳樟醇、柠檬烯等。辣味是丰都麻辣鸡另一重要风味,来自于辣椒中辣椒素类物质[5],包括辣椒素和二氢辣椒素等,辣椒品种不同其香气亦有差异[6],实际生产中,用不同辣椒搭配以生产香气浓郁的红油调料[7]。目前,对于麻辣鸡的研究主要以加工工艺及延长其保质期为主[1-2],其风味研究较少,这导致丰都麻辣鸡的生产缺少必要的数据支撑,而多以经验制作。

本实验以9家丰都麻辣鸡生产厂家的麻辣调料为研究对象,采用HPLC、电子鼻、顶空微萃取结合GC-MS技术以及感官分析等方法,对其麻度、辣度、挥发性风味成分等指标进行检测分析,对其总体风味进行研究分析,为丰都麻辣鸡的生产以及典型地方特色产品的风味研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

丰都麻辣鸡调料,来自重庆市丰都县9家丰都麻辣鸡生产企业。

四氢呋喃、甲醇、乙腈(均为色谱纯),美国默克公司;辣椒素、二氢辣椒素标准品(纯度≥98%),美国Sigma公司;羟基-α/β/γ-山椒素标准品(纯度≥98.0%)、羟基-ε/γ-山椒素标准品(纯度≥95.0%),成都麦德生科技有限公司;C5～C25系列烷烃混标,上海安谱实验科技股份有限公司;葡萄糖、硝酸、NaOH、酚酞、AgNO3(均为分析纯),成都市科隆化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

JA303P分析天平,常州幸运电子设备有限公司;LC-20A液相色谱仪、GC-MS-QP2020气相色谱-质谱联用仪,日本岛津公司;PEN3.5电子鼻分析仪,德国Airsense;SPME手动进样手柄及萃取头(50/30 μm DVB/CAR/PDMS),美国Supleco公司;HP-5MS石英毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm),惠普分析仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 山椒素含量测定

称取5 g样品于50 mL聚四氟乙烯具塞离心管中,加入10 mL甲醇,在常温水浴条件下经超声处理30 min后,8 000 r/min离心10 min,收集上清液至150 mL容量瓶中。再次按上述步骤超声提取离心1次,合并上清液。将上清液在30 ℃条件下浓缩至干,再用10 mL甲醇溶解,然后移取20 μL样品液于10 mL容量瓶中,用甲醇定容,摇匀、过膜后,待测。HPLC条件:十八烷基键合硅胶柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相:甲醇(A)-水(B);流速1.0 mL/min;检测波长270 nm;进样量20 μL;柱温40 ℃;洗脱条件:0～25 min,60%A,40%B;25～36 min,80%A,20%B;36～40 min,60%A,40%B。采用外标法对山椒素类物质定量,试样中山椒素含量(以羟基-α/β/γ/ε-山椒素之和计)按公式(1)计算:

(1)

式中:X,样品中山椒素的含量,mg/g;ρi,样品中羟基-α/β/γ/ε-山椒素的质量浓度,μg/mL;ρ0,空白试验中羟基-α/β/γ/ε-山椒素的质量浓度,μg/mL;V,定容体积,mL;m,试样质量,g;f,甲醇提取定容后的稀释倍数;1 000,换算系数。

1.3.2 辣椒素类物质含量测定

称取搅拌均匀的样品5 g,加入甲醇-四氢呋喃(体积比为1∶1)混合溶液25 mL,盖上保鲜膜,用针扎小孔,60 ℃超声30 min,过滤,重复2次(60 ℃超声10 min),收集3次滤液于旋转蒸发瓶中。将收集的滤液于旋转蒸发仪中70～75 ℃浓缩至45～50 mL。用甲醇-四氢呋喃(体积比为1∶1)将浓缩液定容至50 mL。将定容后的样品溶液用0.45 μm滤膜过滤,滤液置于样品瓶中备用。HPLC条件:WondaSil®C18-WR色谱柱(5 μm,4.6 mm×150 mm);流动相:70%(体积分数)甲醇溶液;荧光检测器:激发波长229 nm,发射波长320 nm;进样量10 μL;流速1.0 mL/min;柱温30 ℃。样品中辣椒素及二氢辣椒素含量按公式(2)计算。辣椒素类物质含量以辣椒素和二氢辣椒素含量之和除以0.9(系数)进行计算。

(2)

式中:W,样品中辣椒素或二氢辣椒素的含量,g/kg;ρ,样品中辣椒素或二氢辣椒素的质量浓度,μg/mL;V,定容体积,mL;m,试样质量,g;1 000,换算系数。

1.3.3 电子鼻分析

称2 g样品置于顶空瓶中,置于60 ℃恒温水浴平衡30 min,上机检测。电子鼻设置参数:检测时间120 s,清洗时间80 s,预进样时间5 s,进样流量600 mL/min,载气流速600 mL/min。每个样品平行测定2次。PEN3.5型电子鼻传感器由10种金属氧化物传导阵列构成,不同传感器性能描述如表1所示。

表1 PEN3.5电子鼻传感器阵列及其主要特性Table 1 PEN3.5 electronic nose sensor array and its main characteristics

1.3.4 挥发性成分分析

参考董殊廷等[8]的方法略作修改。称取2.0 g样品置于15 mL螺口玻璃瓶中,100 μL质量浓度为200 mg/mL的1,3-二氯苯内标溶液,盖好瓶盖;混匀后置于60 ℃水浴锅中保温20 min,然后插入萃取头平衡30 min,于230 ℃下解析5 min。GC-MS条件:载气He,流量1.0 mL/min,不分流,进样口温度230 ℃。升温程序:起始初温50 ℃,保持1 min,以6 ℃/min的速度升至220 ℃,保持7 min。接口温度230 ℃,离子源温度230 ℃,电子能量70 eV,扫描速率0.5 s/scan。采用NIST数据库检索,结合匹配度和保留指数(retention index,RI)鉴定挥发性化合物,各成分RI值按公式(3)计算,以内标法定量。

(3)

式中:RI,被分析组分的保留指数;tx,被分析组分流出峰的保留时间,min;tn,碳原子数为n的正构烷烃的保留时间,min;tn+1,碳原子数为n+1的正构烷烃的保留时间,min,且tn

1.3.5 感官评价

采用感官评分法对丰都麻辣鸡调料进行感官评价。挑选6名专业感官人员在感官分析室进行评定,在评价前,用单一气味、味道的刺激物对评价员进行感官培训。取适量搅拌均匀的丰都麻辣鸡调料样品置于已编号的洁净烧杯中,在自然光下观察色泽和状态;闻其气味,用温开水漱口后品尝,填写感官评价表,感官评价标准如表2所示。评价过程中不得相互讨论,不同样品评价间隔15 min。

表2 丰都麻辣鸡调料感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of Fengdu spicy chicken seasoning

1.4 数据处理

实验数据使用Office 2019进行统计整理,利用SPSS 26进行单因素方差分析,显著水平P<0.05,利用Origin 2021进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 山椒素含量测定结果

麻味是丰都麻辣鸡调料的重要特性,麻味物质是麻味信息的载体,其含量的高低与麻味的强弱程度有关。目前,已分离得到麻味物质20余种,其中山椒素是代表性的麻味物质[9]。不同厂家麻辣鸡调料的山椒素含量如图1所示,9个样品中山椒素含量范围为0.023～4.053 mg/g。除了S2、S3、S5的山椒素含量没有显著差异外(P>0.05),其余样品均存在显著差异(P<0.05),且明显相差较大。其中,S9样品的山椒素含量最高,S5最低,不同厂家的丰都麻辣鸡调料在麻度方面有较大的差别。

图1 不同厂家丰都麻辣鸡调料中山椒素的含量Fig.1 Sanshool content in Fengdu spicy chicken seasoning of different manufactures注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同。

2.2 辣椒素类物质含量测定结果

有研究表明辣椒素类物质含量与辣度级别呈正相关,这说明辣椒素类物质与辣味存在关联性[10]。丰都麻辣鸡调料中的辣味主要由辣椒中的辣椒素类物质提供,辣椒素和二氢辣椒素含量约占辣椒素类物质总含量的90%[11]。如图2所示,麻辣调料中辣椒素和二氢辣椒素的含量分别介于0.068～0.288 g/kg、0.037～0.135 g/kg,经计算后辣椒素类物质的含量范围为0.123～0.471 g/kg。不同样品的辣椒素类物质总量存在差异,其中S6显著高于其他样品(P<0.05),S5最低。

图2 不同厂家丰都麻辣鸡调料中辣椒素类物质的含量Fig.2 Capsaicinoids content in Fengdu spicy chicken seasoning of different manufactures

2.3 电子鼻气味分析

为了更直观地比较分析不同厂家麻辣鸡调料香气特征,将样品在10个不同传感器下的响应强度峰值绘制成雷达图,如图3所示。不同样品对传感器的响应强度存在差异,特别是W1W、W2W、W5S,它们分别对应的敏感类物质为硫化物、芳香成分、氮氧化物等。因此,通过从传感器信号响应的强弱可以初步判断样品间气味物质存在差异。

图3 不同厂家丰都麻辣鸡调料的电子鼻雷达图Fig.3 The radar map of Fengdu spicy chicken seasoning of different manufacturers

采用PCA对电子鼻测定结果进行进一步分析,结果如图4所示,PC1为51.9%,PC2为31.1%,2个主成分的累计贡献率为83.0%,可以较好地代表样本信息。图4中,9个样品主要分散于3个区域,在水平轴的上半区,仅S2分布在第一象限,与其余样品的距离均较远,表明S2的香气与其余样品差异显著;S1、S3、S5和S6的分布距离较近,但均能完全分离开,表明S1、S3、S5和S6存在差异,在水平轴的下半区,S4、S9存在部分重叠现象,表明他们的香气存在相似性。

2.4 挥发性物质组成分析

经GC-MS分析,在9个丰都麻辣鸡调料样品中共检测出81种挥发性成分,其挥发性物质种类和含量见表3。81种挥发性成分可分为6个类别,包括烃类26种,醇类12种,醛类19种,酮类4种,酯类8种,其他类化合物12种。其中,烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、其他类含量范围分别为1.29～275.73、2.56～218、1.26～19.71、0～11.51、0～383.27、2.22～111.22 μg/g。

图4 不同厂家丰都麻辣鸡调料的电子鼻主成分分析Fig.4 PCA of E-nose for different manufacturers’ Fengdu spicy chicken seasoning

表3 不同厂家丰都麻辣鸡调料挥发性成分含量Table 3 Volatile component content of Fengdu spicy chicken seasoning of different manufacturers

续表3

续表3

2.4.1 烃类

烃类是检测到的挥发性成分种数最多的类别,其含量的差异可能是脂肪酸裂解的含量和程度不同造成的。不饱和烯烃是主要的烃类物质,其中萜烯类化合物具有特殊的香气,广泛存在于水果、香料等多种植物中,其来源可能与香辛料的添加有关[12]。D-柠檬烯是所有样品中共有的组分,具有柑橘、柠檬、薄荷味,月桂烯具有天竺葵、胡椒等辛香味,桧烯具有木香、柑橘香[13-14],石竹烯具有辛香、木香、丁香香气,天然存在于胡椒、肉豆蔻中[15]。S8的烃类物质种类最多,含有D-柠檬烯、蒎烯、石竹烯、月桂烯等15种不饱和烯烃;S9的烃类物质含量最高,为275.73 μg/g,其中D-柠檬烯、桧烯、月桂烯是含量较高的成分,分别为106.92、66.29、46.46 μg/g;因此,烃类物质可能对S8、S9整体风味的构建具有重要作用。

2.4.2 醇类

醇类化合物主要来源于脂肪的分解氧化。饱和醇的风味阈值较高,对麻辣鸡调料整体风味的贡献不大,而不饱和醇的阈值较低,对风味形成有一定影响[16]。检测到的不饱和醇主要为芳樟醇、α-松油醇、γ-萜品醇、桉叶油醇等。芳樟醇具有花香、果香、木香、甜味,天然存在于薰衣草油、橙花油等中[13]。α-松油醇、γ-萜品醇、桉叶油醇具有木香、花香、药草香等气息[17]。在9个样品中,S8、S9的醇类物质含量最高分别为105.69和218.00 μg/g,特别是芳樟醇的含量最高(S8:89.31 μg/g;S9:101.05 μg/g),这可能与麻辣鸡调料制作过程中大量使用花椒有关[18]。

2.4.3 醛类

醛类的香气阈值通常也较低,样品中醛类物质主要为(E)-2-庚烯醛、(Z)-2-癸烯醛、(E)-2辛烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等。(E,E)-2, 4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等具有强烈的油脂、鸡肉气味,可由亚麻酸氧化降解产生[19]。有学者认为烯醛和二烯醛是鸡肉和鸡脂的主要香气成分[20],这些物质在鸡肉味调味品的生产中有重要作用[21]。此外,苯甲醛、苯乙醛、2-甲基丁醛、糠醛、己醛、异戊醛等小分子醛类物质仅在单一样品中被检测到,苯甲醛有苦杏仁味,苯乙醛有浓郁的玉簪花香气[8],己醛具有青草香、脂肪香[22],异戊醛呈果香等气息,这些独有挥发性成分可能是不同样品香气存在差异的原因。

2.4.4 酮类

酮类物质是美拉德反应或醛类氧化反应的产物,通常呈清香、奶香和果香[23]。仅检测到4种酮类化合物,2,3-二氢-3,5二羟基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮在5个样品中均被检测到,它是吡喃烯醇酮类化合物,这类化合物大多具有焦糖样香味,普遍存在于卷烟烟气、美拉德反应产物、糖裂解产物和天然浸膏中。S4、S8中还检出具有樟脑和薄荷香气的胡椒酮,S9中仅有羟基丙酮1种酮类化合物,其主要存在于啤酒、蜂蜜中。

2.4.5 酯类

酯类物质的阈值通常也较低,大多呈果香、花香等气息,主要来源于原料本身或酯化反应生成。乙酸芳樟酯和乙酸松油酯是检测到的主要酯类化合物,主要呈花香、辛香、果香[24],广泛应用于果香、肉香、辛香等香精香料的制备。S9中乙酸芳樟酯和乙酸松油酯的含量在所有样品中最高,该样品的辛香、果香等香气相较于其他样品更为突出。

2.4.6 其他类

在9个麻辣鸡调料样品中还检测到酸类、醚类、胺类、吡咯等其他化合物。乙酸具有较强的刺激性气味,S6、S9的乙酸含量明显高于其他样品,这可能与辅料的带入相关。龙蒿脑具有茴香香气,存在于大茴香、罗勒等香料植物中。

2.4.7 丰都麻辣鸡调料中的主要风味成分

选取5个及以上样品均检出的挥发性成分作为麻辣鸡调料的代表挥发性成分,在代表性物质中选择至少在1个样品中的香气活度值(odor activity value,OAV)>1的挥发性成分,共筛选出13种,结果见表4。挥发性成分的OAV的大小与其对整体香气的贡献有关,当OAV<1时,对香气的贡献有负作用,当OAV>1时,对香气的贡献有正相关作用, 这些物质更容易被感知到,是主要的香气成分[29]。月桂烯、芳樟醇、(Z)-2-癸烯醛、D-柠檬烯、乙酸芳樟酯的OAV相比于其他风味成分更高,且在不同样品中的OAV差别明显,这些成分对丰都麻辣鸡调料整体香气的形成有重要贡献,且对不同样品的香气贡献不同。总体来看,丰都麻辣鸡调料主要呈脂肪香、花果香和辛香气味。

表4 不同厂家丰都麻辣鸡条料的主要风味成分Table 4 Major flavor compounds in Fengdu spicy chicken seasoning of different manufacturers

2.5 感官评价分析

丰都麻辣鸡调料感官评价结果如图5所示。

图5 不同厂家丰都麻辣鸡调料感官评分结果Fig.5 Sensory score of Fengdu spicy chicken seasoning of different manufacturers

在色泽方面,S2、S4、S9的评分显著高于其他样品(P<0.05),其色泽更为红润油亮。在气味和滋味方面,相比于其他样品,S4、S8和S9的麻辣香气浓郁、协调,香气的持久性更好,麻辣味较协调,麻度、辣度的适口性较好。此时,S4、S8和S9样品中山椒素与辣椒素类物质的含量范围分别为1.512～4.053、0.184～0.200 g/kg,其余样品的山椒素与辣椒素类物质均在此范围之外,这可能是丰都麻辣鸡调料较为适宜的麻度和辣度范围。此外,S4、S8和S9的挥发性成分总含量也均高于其他样品,特别是D-柠檬烯、月桂烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯等重要挥发性成分,这可能是它们在香气方面感官评分更高的原因。

3 结论

本研究从麻、辣、香3个方面对丰都麻辣鸡调料风味特征进行研究分析。 结果表明,不同厂家丰都麻辣鸡调料的麻度和辣度显著不同,S4、S8、S9的感官评分高于其他样品,它们的山椒素与辣椒素类物质含量范围分别为1.512～4.053、0.184～0.200 g/kg,其余样品的山椒素与辣椒素类物质均在此范围之外。利用电子鼻和GC-MS技术分析了不同厂家丰都麻辣鸡调料的香气差异,共检测出81种挥发性成分,其在不同样品中的组成和比例均不同,从而形成了风味各异的丰都麻辣鸡产品。同时,从检测出的挥发性成分中筛选出了13种主要香气成分,主要为月桂烯、芳樟醇、(Z)-2-癸烯醛、D-柠檬烯、乙酸芳樟酯等物质,整体风味以脂肪香、花果香和辛香为主。通过分析不同厂家丰都麻辣鸡调料的麻辣程度和香气成分,可为控制和优化丰都麻辣鸡产品品质提供参考依据。