1 研究背景

三黃雞是中國(guó)著名的土雞品種，以味道鮮美而聞名。香料能提高雞肉的風(fēng)味，并能很好地保存雞肉。五香料(CS)和格拉姆馬薩拉(GM)分別為中國(guó)和巴基斯坦常規(guī)使用的香料。傳統(tǒng)香料(CS和GM)不僅能提供令人愉悅的風(fēng)味，而且可以保留大量的功能成分，如抗氧化劑，可以成為肉類(lèi)保存的良好資源。香料被廣泛地添加到肉類(lèi)中以增強(qiáng)其風(fēng)味，但對(duì)其風(fēng)味特征的研究還不夠，并且在香料以及雞肉香料混合物中發(fā)現(xiàn)的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)數(shù)量很少。

為了解決這些問(wèn)題，上海交通大學(xué)劉源教授團(tuán)隊(duì)在《Food Science and Human Wellness》期刊（IF=4.41）上發(fā)表了題目為“Volatile profi le and mul Tivariant analysis of Sanhuang chicken breast in combination with Chinese 5-spice blend and garam masala ”的文章（DOI: 10.1016/j.fshw.2022.07.023)，采用電子鼻(E-nose)、固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(SPME - GC-MS)和氣相色譜離子遷移譜法(GC-IMS)測(cè)定了三黃雞胸肉（CB）及其與CS、GM共混物的風(fēng)味特征。

文章中用到E-nose電子鼻就是由我們上海保圣自主研發(fā)，那么如何使用電子鼻系統(tǒng)分析揮發(fā)性化合物呢？

2 E-nose分析揮發(fā)性化合物使用方法

電子鼻對(duì)雞肉樣品揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析，電子鼻中配備了各種金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)傳感器。MOS傳感器具有較高的交叉選擇性和靈敏度，可以有效地將響應(yīng)信號(hào)傳播到各種揮發(fā)性化合物中。由于靈敏度高，每個(gè)傳感器在檢測(cè)不同種類(lèi)的揮發(fā)物時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)信號(hào)。此次使用14個(gè)MOS傳感器，包括s1(胺類(lèi)和氨)、s2(硫化物和硫化氫)、s3(氫)、s4(乙醇和其他有機(jī)溶劑)、s5(醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)和芳香化合物)、s6(沼氣、天然氣和甲烷)、s7(可燃?xì)怏w)、s8(揮發(fā)性有機(jī)化合物)、s9(天然氣和液化氣)、s10(可燃?xì)怏w和液化氣)、s11(乙醇、烷烴、煙霧和天然氣)、s12(乙醇和有機(jī)溶劑)、s13(烹飪氣味和煙霧)、s14(天然氣和甲烷)。

將5克煮熟的雞肉樣品稱(chēng)重，裝入20毫升的電子鼻小瓶中，蓋緊蓋子。樣品在室溫(21±2℃)下靜置30分鐘，然后由電子鼻裝置進(jìn)行檢測(cè)。樣品中的VOCs通過(guò)傳感器以0.6 L/min的速率吸附60 s。當(dāng)一個(gè)樣品完成后，在插入下一個(gè)樣品之前，用潔凈空氣以相同的流速清洗系統(tǒng)120 s，使其重新平衡。每種配方設(shè)置7個(gè)重復(fù)。

文章采用主成分分析(PCA)對(duì)電子鼻的譜圖和GC-MS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。采用偏最小二乘回歸(PLS-R)對(duì)3種雞肉樣品的揮發(fā)性化合物和電子鼻傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1 電子鼻結(jié)果分析

圖 (a) E-nose數(shù)據(jù)和(b) GC-MS數(shù)據(jù)(濃度揮發(fā)性化合物)的PCA結(jié)果，代表了三種雞肉樣品的整體香氣特征和空間分布。

采用主成分分析法對(duì)雞肉香氣的空間分布和距離進(jìn)行分析(圖a)，如PCA三維圖所示，三個(gè)主成分(PCs)，PC1、PC2和PC3分別解釋了26.52%、49.21%和18.83%的方差。三種雞肉配方在不同位置表明，不僅香料影響雞肉的香氣，而且不同的香料在雞肉香料混合物（CSBs）中也有顯著的變化。

2 多元分析

圖 (a)雞肉樣品(每個(gè)樣品的一個(gè)重復(fù))的揮發(fā)性特征與二維光譜1的比較，(b)不同強(qiáng)度下3個(gè)雞樣品4個(gè)重復(fù)揮發(fā)性化合物譜圖，包括單體和二聚體。樣品以行表示，化合物以列表示，兩個(gè)圖中的顏色強(qiáng)度與化合物的濃度強(qiáng)度相關(guān)，數(shù)字1-4和樣本名稱(chēng)代表他們的重復(fù)。

主成分分析是一種外推方法，通過(guò)獲取主成分來(lái)壓縮數(shù)據(jù)維數(shù)，提高特征指標(biāo)。電子鼻不僅能區(qū)分出三種雞肉樣品的香氣特征，還能找出不同配方之間的差異。CB與C + CS距離較近，與C + GM距離較遠(yuǎn)，C + CS保留了更多普通雞胸肉的香氣特征，而GM賦予了雞肉更多香氣。雞肉配方香氣譜圖的差異是由于揮發(fā)性化合物的種類(lèi)和濃度的差異。

PLS-R是一種有效的相關(guān)分析方法，可以在一個(gè)點(diǎn)上對(duì)不同來(lái)源的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析。MOS傳感器可以有效地識(shí)別雞肉、干腌火腿、牛肉和羊肉等食品的揮發(fā)性化合物，因此，配備MOS傳感器陣列的電子鼻可以有效地檢測(cè)到雞肉上方揮發(fā)性化合物產(chǎn)生的信號(hào)。此外，研究表明，與分析普通雞肉相比，傳感器分析香料時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)物的變化更大，因此MOS傳感器可以成為分析香料香氣的良好工具。在六組揮發(fā)物中，觀察到高度相關(guān)的有醇類(lèi)、碳?xì)浠衔锖腿╊?lèi)，其次是酚類(lèi)和酸類(lèi)。只有一種酮“2-辛酮”受到了PLS-R的影響，傳感器對(duì)它的靈敏度較低，但是高濃度的CB可以被清楚地分別出來(lái)。2-辛酮具有藍(lán)紋奶酪的香氣，在雞肉中由于脂質(zhì)過(guò)氧化作用而被認(rèn)為具有異味。因此，由于香料的抗氧化活性，雞肉的氧化顯著減少，可能導(dǎo)致異味的減少。

由圖可知，C + CS中受影響最大的揮發(fā)物是醇類(lèi)和酸類(lèi)，C + GM中受影響最大的揮發(fā)物是碳?xì)浠衔锖头宇?lèi)。即使化合物的性質(zhì)在兩種混合物之間有所不同，但這些化合物的香氣幾乎是相似的，分別是辛辣、木質(zhì)、草本和萜烯氣味。雖然所有傳感器都能有效地檢測(cè)和區(qū)分雞肉樣品，但s6、s8和s10對(duì)CB檢測(cè)更高效，s2和s4對(duì)C + CS更高效，s1、s3和s9對(duì)C + GM的揮發(fā)性化合物的檢測(cè)效率更高。