德州扒鸡是我国著名的传统酱卤肉制品之一，其具有金黄透亮、爪入鸡膛、口衔双翅的外型，鲜香馥郁、细嫩多汁的口感以及丰富的营养价值，深得消费者喜爱。电子鼻是利用仿生学模仿人的鼻子，对目标物的气味进行快速识别，并通过软件进行分析处理，得到可靠的目标物信息，比人的嗅觉更加客观和真实[1-2]。顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法（headspace solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry，HSSPME/GC-MS）测定风味化合物有较高的准确度和敏感度，可有效提取目标物中的挥发性风味物质。白娟等[3]利用电子鼻对鲊肉粉风味进行分析，很好地区分出鲊肉粉风味物质的变化。徐宝才等[2]利用电子鼻对盐水鸭风味进行详细分析，并探寻出一种可以快速辨别不同品牌、类型和优劣盐水鸭的方法。付勋等[4]利用HS-SPME/GC-MS分析玫瑰香橙果酒中的挥发性成分，并鉴定出52 种挥发性物质。
目前，电子鼻多用于盐水鸭[2]、羊肉火腿[5]、鳕鱼[6]及黄酒[7]的风味研究。王学敬[8]通过电子鼻结合主成分分析，得出4 种德州扒鸡间的风味差异。本研究以德州扒鸡为研究对象，利用电子鼻结合HS-SPME/GC-MS分析鉴定其挥发性物质，为德州扒鸡特征品质评价指标的建立提供理论借鉴。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
扒鸡 山东德州扒鸡股份有限公司。
环己酮、无水乙醇（均为色谱纯） 山东西亚化学工业有限公司。
1.2 仪器与设备
AL104电子天平 瑞士Mettler Toledo公司；HX-J3011绞肉机 佛山市海迅电器有限公司；PEN3电子鼻德国Airsense公司；7890A-5975C GC-MS仪 美国安捷伦公司。
1.3 方法
1.3.1 电子鼻测定
参照王当丰[9]、徐康[10]等的方法并做适当修改。取5 g绞碎混匀的鸡腿肉于25 mL干净小烧杯中，并用保鲜膜密封，封口要求无褶皱，室温下静置0.5 h后用电子鼻检测烧杯内部气体。设定检测时间120 s、清洗时间120 s、气体流量300 mL/min。利用电子鼻自带的Win Muster软件对检测到的指标进行分析。PEN3便捷式电子鼻标准传感器阵列及其性能描述如表1所示。
表1 PEN3便携式电子鼻标准传感器阵列及其性能
Table 1 Standard sensor arrays and performance of PEN3 portable electronic nose
编号 传感器名称 性能描述 备注
1.3.2 挥发性风味成分的提取及测定
参考相倩[11]、张春晖[12]等的方法并作适当修改。称取4.5 g绞碎混匀的鸡腿肉，置于顶空瓶中，加入0.01 mL环己酮内标溶液（946 μg/mL），密封，平衡10 min后将SPME针管穿透顶空瓶隔垫，插入顶空瓶中，推动手柄使75 μm CAR/PDMS萃取头伸至样品上部，以完成顶空吸附过程。75 μm CAR/PDMS萃取头于45 ℃萃取50 min，于250 ℃解吸5 min，进行GC-MS分析。
GC-MS条件：HP-5MS毛细管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm），载气为氦气，流速1.8 mL/min，不分流，恒压35 kPa；进样口温度250 ℃，接口温度250 ℃，初温40 ℃，保持10 min，以4 ℃/min升温至120 ℃，以12 ℃/min升温至250 ℃，保持10 min；离子源温度200 ℃，电子轰击电离，电子能量70 eV，采用全扫描模式。
定性及定量分析方法：总离子流图中的各个峰经计算机质谱数据系统检索及NIST 11比对，确定挥发性风味物质成分匹配度大于80的化合物。按照峰面积归一化法计算各组分相对含量。用正构烷烃（C7～C30）测定各化合物的Kovats保留指数（retention index，RI），RI按式（1）计算。
式中：n为正构烷烃的碳原子数；tn+1为碳原子数为n+1正构烷烃的保留时间/min；tn为碳原子数为n正构烷烃的保留时间/min；t为未知物的保留时间（tn＜t＜tn+1）/min。
对于鸡肉中的主体香味物质，参照刘登勇等[13]的方法，采用相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）进行确定。ROAV的大小表示相应挥发性风味化合物对样品总体香气的贡献程度，所有组分ROAV≤100，且ROAV越大的组分对样品总体风味的贡献越大。定义ROAV≥1的组分为所分析样品的主体香味物质，0.1≤ROAV＜1的组分对样品的总体风味具有重要的修饰作用。ROAV按式（2）计算。
式中：Ci、Ti分别为各挥发性风味物质的相对含量/%和相应的感觉阈值/（ng/g）；Cmax、Tmax分别为对样品总体风味贡献最大组分的相对含量/%和相应的感觉阈值/（ng/g）。
1.4 数据处理
采用SPSS 19.0软件和Excel 2013软件进行数据分析，每个样品测定3 个批次，每个批次至少3 个样品，每个样品至少重复测定3 次，结果以平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 德州扒鸡的电子鼻分析结果
电子鼻是一种模仿人和动物的鼻子，作为分析识别、检测复杂嗅味和挥发性成分的新型仪器，可有效规避人为评价误差，被广泛应用于食品研究过程[10]。电子鼻可用于肉制品感官质量、货架期、变质、异味、污染等样品不稳定性方面的研究，这使得电子鼻对样品的筛选更具真实性[14]。
表2 德州扒鸡电子鼻响应值结果（n=27）
Table 2 Electronic nose response values of Dezhou braised chicken (n= 27)
注：同列小写字母不同，表示差异显著（P＜0.05）。
传感器编号 响应值R1 1.071±0.061e R2 2.356±0.252a R3 1.144±0.046d R4 1.081±0.039e R5 1.497±0.092b R6 1.364±0.178c R7 0.242±0.036g R8 0.874±0.135f R9 1.170±0.035d R10 1.290±0.076c
选取平稳后104 s处的响应值作为分析点。由表2可知：传感器R2（对氮氧化合物较灵敏）响应值最大，且与其他传感器差异显著（P＜0.05），表明传感器R2对评价德州扒鸡挥发性风味物质有重要作用；传感器R3、R5、R6、R9和R10的响应值也较大，表明德州扒鸡挥发性风味物质中含有一定量的芳香烃化合物和含硫含氮化合物。为了进一步确定德州扒鸡中挥发性风味物质的具体成分，需采用GC-MS进行分析检测。
2.2 德州扒鸡挥发性风味成分分析
由表3可知，采用HS-SPME/GC-MS法在德州扒鸡中共检测出醛类、酮类、醇类、烯烃类、烷烃类、芳香烃类等54 种挥发性风味物质，包括醇类6 种、酮类4 种、醛类8 种、醚类4 种、烷烃类5 种、烯烃类15 种、芳香烃类7 种、酸类1 种、其他化合物及含氮含硫化合物4 种。通过ROAV评价各挥发性风味化合物对德州扒鸡整体风味的贡献作用，发现关键风味化合物（ROAV≥1）包括14 种：壬醛（100.00）、癸醛（81.67）、己醛（38.94）、辛醛（19.29）、庚醛（14.50）、柠檬烯（14.08）、1-辛烯-3-醇（11.50）、2-戊基呋喃（10.14）、桉树脑（9.71）、草蒿脑（5.69）、丁香酚（5.56）、芳樟醇（3.86）、α-蒎烯（3.08）和茴香脑（2.01），其中贡献较大的风味化合物是壬醛（100.00）、癸醛（81.67）和己醛（38.94）。同时，邻异丙基甲苯、戊醛、苯甲醛、（-）-4-萜品醇等（0.1≤ROAV＜1）对德州扒鸡总体风味发挥着重要的修饰作用，这些成分可能对德州扒鸡风味有一定的辅助作用[13]。
表3 德州扒鸡中挥发性风味物质GC-MS测定结果
Table 3 GC-MS analysis results of volatile flavor components in Dezhou braised chicken
化合物类别 化合物 保留时间/min鉴定方式相对含量/%阈值/（ng/g） ROAV醛类戊醛（pentanal） 3.801 MS/RI 0.56±0.27 12[15] 0.78乙缩醛（acetal） 4.037 MS/RI 0.10±0.00 40[16] 0.04己醛（hexanal） 5.117 MS/RI 7.01±3.10 3[17] 38.94庚醛（heptanal） 8.928 MS/RI 0.87±0.26 1[16] 14.50苯甲醛（benzaldehyde） 11.485 MS/RI 5.09±2.41 3 500[16] 0.02辛醛（octanal） 13.585 MS/RI 1.81±0.74 0.7[17] 19.29壬醛（nonanal） 17.749 MS/RI 6.00±0.73 1[18] 100.00癸醛（decanal） 21.098 MS/RI 0.49±0.40 0.1[19] 81.67酮类羟基丙酮（hydroxy-2-propanone） 2.819 MS/RI 0.08±0.10 - -2,5-辛二酮（2,5-octanedione） 12.877 MS/RI 1.61±0.39 - -樟脑（（+）-2-bornanone） 19.069 MS/RI 1.84±0.20 1 150[20] 0.03 l-香芹酮（carvone） 23.198 MS/RI 1.53±0.24 - -醇类糠醇（furfuryl alcohol） 7.850 MS/RI 0.19±0.27 2 000[21] ＜0.01 1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol） 12.604 MS/RI 0.69±0.16 1[21] 11.50桉树脑（eucalyptol） 14.681 MS/RI 6.99±1.91 12[20] 9.71芳樟醇（linalol） 17.629 MS/RI 1.39±0.12 6[20] 3.86（-）-4-萜品醇（（-）-4-terpineol） 20.197 MS/RI 7.33±0.35 340[17] 0.36 α-松油醇（α-terpineol） 20.738 MS/RI 2.58±0.40 300[18] 0.14烯烃类3-侧柏烯（3-thujene） 10.497 MS/RI 0.53±0.00 75[17] 0.12莰烯（camphene） 11.408 MS/RI 0.04±0.01 - -α-蒎烯（α-pinene） 12.016 MS/RI 1.11±0.60 6[22] 3.08 3-蒈烯（3-carene） 13.471 MS/RI 0.47±0.00 500[23] 0.02萜品油烯（terpinolene） 14.051 MS/RI 1.21±0.08 200[22] 0.10 α-水芹烯（α-phellandrene） 14.097 MS/RI 0.81±0.20 200[24] 0.07 α-松油烯（α-terpinene） 14.417 MS/RI 1.24±0.32 200[25] 0.09柠檬烯（D-limonene） 14.638 MS/RI 8.45±1.75 10[24] 14.08反式-β-罗勒烯（trans-β-ocimene） 15.669 MS/RI 2.55±0.02 - -γ-萜品烯（γ-terpinene） 15.881 MS/RI 1.50±0.45 260[21] 0.10罗勒烯（ocimene） 17.034 MS/RI 0.32±0.02 - -长叶烯（α-longifolene） 27.432 MS/RI 0.24±0.22 - -α-石竹烯（caryophyllene） 27.779 MS/RI 0.29±0.25 64[25] 0.08 α-姜黄烯（α-curcumene） 29.391MS/RI 0.10±0.02 - -α-衣兰油烯（α-muurolene） 30.402 MS/RI 0.08±0.03 - -烷烃类癸烷（decanal） 13.369 MS 0.22±0.03 - -十一烷（undecane） 17.531 MS 0.25±0.02 - -十三烷（tridecane） 24.444 MS 2.11±1.04 - -十四烷（tetradecane） 26.603 MS 0.55±0.37 - -十六烷（hexadecane） 32.503 MS 0.08±0.01 - -
续表3
注：MS. 由所得质谱图鉴定；RI. 由参考文献中RI鉴定；-. 未查到阈值而未作分析。
化合物类别 化合物 保留时间/min鉴定方式相对含量/%阈值/（ng/g） ROAV芳香烃类苯（benzene） 2.677 MS/RI 0.06±0.00 8.8[18] 0.11甲苯（toluene） 4.093 MS/RI 0.30±0.13 1 550[19] ＜0.01乙基苯（ethylbenzene） 7.171 MS/RI 0.17±0.04 29[16] 0.09对二甲苯（p-xylene） 7.494 MS/RI 1.57±0.28 450.23[17] 0.06邻异丙基甲苯（o-cymene） 14.577 MS/RI 3.01±0.54 150[18] 0.33丁香酚（eugenol） 25.721 MS/RI 10.01±4.20 30[26] 5.56 2,6-二叔丁基对甲酚（2,6-di-tert-butyl-methy-phenol） 30.129 MS/RI 0.12±0.07 - -醚类草蒿脑（estragole） 20.966 MS/RI 2.56±0.46 7.5[26] 5.69茴香脑（anethole） 23.668 MS/RI 8.80±1.28 73 2.01丁香酚甲醚（methyl eugenol） 26.965 MS/RI 0.76±0.31 770[19] 0.02肉豆蔻醚（myristicin） 30.465 MS/RI 0.18±0.03 - -酸类 乙酸（acetic acid） 2.832 MS/RI 0.27±0.03 22 000[17]＜0.01 3-甲基-噻吩（3-methylthiophene） 4.310 MS/RI 0.49±0.31 - -其他类2,6-二甲基吡嗪（2,6-dimethylpyrazine） 9.443 MS/RI 0.68±0.18 400 0.03 2-戊基呋喃（2-pentylfuran） 13.078 MS/RI 3.65±0.34 6[27] 10.14 3-乙基-2,5-二甲基-吡嗪（3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine） 17.349 MS/RI 0.11±0.01 - -
2.2.1 醛酮类化合物
醛类和酮类化合物大多来源于脂质氧化。醛类作为脂肪降解的主要产物之一，阈值较低，在肉类特征风味中起重要作用，醛类被认为是鸡肉脂肪加热后所产生特征香气的主要成分，具有脂肪香味[23]。德州扒鸡中壬醛ROAV最高，可以确定是德州扒鸡特殊肉香的最主要来源，对德州扒鸡的挥发性风味有重要贡献。癸醛气味清新微甜，有似甜橙油与柠檬油的后韵；苯甲醛是由氨基酸与还原糖之间发生美拉德反应产生的；一定浓度的己醛具有令人愉快的草香味；辛醛有水果香气；壬醛主要来自于德州扒鸡中不饱和脂肪酸中的油酸，有强烈的甜橙气味。酮类物质的ROAV均小于1，对德州扒鸡的风味贡献较小。
2.2.2 醇类化合物
醇类化合物是主要的脂质氧化产物之一，大多数醇类化合物是由脂质氧化和蛋白质水解产生的。1-辛烯-3-醇、桉树脑和芳樟醇是德州扒鸡中主要的风味物质。1-辛烯-3-醇为直链醇，主要由脂质氧化产生。1-辛烯-3-醇有蘑菇和干草香气，可赋予德州扒鸡药香味。桉树脑与芳樟醇味辛冷，有清香味道，像樟脑气味[28]，二者主要来源于煮制过程中加入的八角、茴香等香辛料，可赋予德州扒鸡浓郁的五香味、八角味。（-）-4-萜品醇和α-松油醇对德州扒鸡的总体风味有重要的修饰作用。
2.2.3 烃类化合物
烯烃类化合物是德州扒鸡挥发性风味物质中种类及含量最多的物质，烷烃和烯烃是由脂肪酸烷氧自由基均裂生成的[29]，同时这两类化合物阈值较高，对德州扒鸡的风味贡献不明显。α-蒎烯、柠檬烯、丁香酚主要来源于煮制过程中加入的香辛料及中草药物质。3-侧柏烯、萜品油烯、γ-萜品烯、邻异丙基甲苯对德州扒鸡的总体风味有重要的修饰作用。此结果与电子鼻测定结果相一致。
2.2.4 醚酸类化合物
醚类化合物主要来源于天然香辛料，如草蒿脑、茴香脑主要来源于八角茴香[30]。草蒿脑、茴香脑对德州扒鸡的挥发性风味有重要影响。醚类物质阈值较低且有浓郁的清香味，可赋予德州扒鸡浓郁的香气。酸类化合物的阈值较高，对德州扒鸡的风味贡献不明显（ROAV＜1）。
2.2.5 其他类化合物
其他类化合物主要包括噻吩类化合物、吡嗪类化合物和呋喃类化合物，共4 种。吡嗪类化合物主要由α-氨基酮经美拉德反应生成。呋喃类化合物由氨基酸和还原糖经Strecker降解产生。2-戊基呋喃对德州扒鸡风味有较大影响，其阈值较低，是肉中重要的风味物质[31]。2-戊基呋喃有令人愉快的水果味和甜香味，赋予德州扒鸡浓郁的肉香味。此结果与电子鼻测定结果相一致。
3 结 论
通过电子鼻并结合HS-SPME/GC-MS对德州扒鸡的关键风味化合物进行研究，结果表明：德州扒鸡中含有一定量的含氮含硫化合物，且鲜香馥郁，德州扒鸡的关键风味化合物主要包括醛类、醇类、呋喃类、醚类和烃类物质，其中醛类中的壬醛（ROAV=100.00）、癸醛（ROAV=81.67）、己醛（ROAV=38.94）是德州扒鸡特殊肉香味的主要来源，2-戊基呋喃（ROAV=6.08）也是德州扒鸡中的主要风味物质；香辛料的加入共同赋予德州扒鸡浓郁的肉香味、五香味和药材香等气味；肉香味、五香味和药材香为德州扒鸡的特征气味。通过对德州扒鸡的风味进行研究，为酱卤肉制品的发展提供了理论依据，同时为企业工艺优化提供了借鉴。
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