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1 研究背(bei)景

三(san)黃(huang)雞(ji)是中國著名的土雞(ji)品種，以(yi)味(wei)(wei)道鮮美而(er)聞名。香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)能(neng)提高雞(ji)肉(rou)的風(feng)(feng)(feng)味(wei)(wei)，并能(neng)很好地保存(cun)雞(ji)肉(rou)。五香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)(CS)和(he)格拉(la)姆馬薩拉(la)(GM)分(fen)別為(wei)中國和(he)巴(ba)基(ji)斯坦常(chang)規(gui)使(shi)用的香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)。傳(chuan)統香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)(CS和(he)GM)不僅能(neng)提供令人愉悅的風(feng)(feng)(feng)味(wei)(wei)，而(er)且可以(yi)保留大量的功(gong)能(neng)成(cheng)分(fen)，如抗氧(yang)化(hua)劑，可以(yi)成(cheng)為(wei)肉(rou)類保存(cun)的良好資(zi)源。香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)被(bei)廣泛地添加到肉(rou)類中以(yi)增強(qiang)其(qi)風(feng)(feng)(feng)味(wei)(wei)，但對其(qi)風(feng)(feng)(feng)味(wei)(wei)特(te)征的研究還不夠，并且在香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)以(yi)及(ji)雞(ji)肉(rou)香(xiang)(xiang)料(liao)(liao)(liao)混(hun)合物中發現的揮發性(xing)有機化(hua)合物(VOCs)數量很少。

為了(le)解決(jue)這些(xie)問題，上(shang)海交通大學(xue)劉(liu)源教授團隊(dui)在《Food Science and Human Wellness》期刊（IF=4.41）上(shang)發表了(le)題目為“Volatile profi le and multivariant analysis of Sanhuang chicken breast in combination with Chinese 5-spice blend and garam masala ”的(de)文章（DOI: 10.1016/j.fshw.2022.07.023)，采用電子鼻(E-nose)、固相微萃取氣(qi)相色(se)譜(pu)-質譜(pu)聯用(SPME - GC-MS)和(he)氣(qi)相色(se)譜(pu)離子遷移譜(pu)法(fa)(GC-IMS)測定了(le)三黃(huang)雞胸肉（CB）及其與CS、GM共混物的(de)風味特征。

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

2 E-nose分析(xi)揮(hui)發性化合(he)物使用方(fang)法

通過電子(zi)(zi)鼻E-nose(上海保圣(sheng))對雞肉樣(yang)品(pin)揮發(fa)性(xing)(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)進行分(fen)析，電子(zi)(zi)鼻中(zhong)配備(bei)了各種(zhong)金屬氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)半(ban)導體(MOS)傳(chuan)感器。MOS傳(chuan)感器具(ju)有(you)較高的(de)交叉(cha)選擇性(xing)(xing)和(he)(he)靈敏度(du)，可(ke)以有(you)效(xiao)地將(jiang)響應信號(hao)(hao)傳(chuan)播到各種(zhong)揮發(fa)性(xing)(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)中(zhong)。由于(yu)靈敏度(du)高，每(mei)個(ge)傳(chuan)感器在檢(jian)測不同種(zhong)類(lei)(lei)的(de)揮發(fa)物(wu)(wu)(wu)時會(hui)產生(sheng)不同的(de)響應信號(hao)(hao)。此次使用14個(ge)MOS傳(chuan)感器，包括(kuo)s1(胺類(lei)(lei)和(he)(he)氨)、s2(硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing))、s3(氫(qing))、s4(乙(yi)醇和(he)(he)其他有(you)機溶(rong)劑(ji))、s5(醛類(lei)(lei)、醇類(lei)(lei)、酮類(lei)(lei)和(he)(he)芳香化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu))、s6(沼(zhao)氣、天(tian)然(ran)(ran)氣和(he)(he)甲烷(wan)(wan))、s7(可(ke)燃氣體)、s8(揮發(fa)性(xing)(xing)有(you)機化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu))、s9(天(tian)然(ran)(ran)氣和(he)(he)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)氣)、s10(可(ke)燃氣體和(he)(he)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)氣)、s11(乙(yi)醇、烷(wan)(wan)烴、煙(yan)霧(wu)和(he)(he)天(tian)然(ran)(ran)氣)、s12(乙(yi)醇和(he)(he)有(you)機溶(rong)劑(ji))、s13(烹飪氣味(wei)和(he)(he)煙(yan)霧(wu))、s14(天(tian)然(ran)(ran)氣和(he)(he)甲烷(wan)(wan))。

將(jiang)5克煮(zhu)熟的雞肉樣(yang)品(pin)稱(cheng)重，裝入20毫升的電(dian)子鼻(bi)小瓶(ping)中，蓋緊蓋子。樣(yang)品(pin)在(zai)室溫(21±2℃)下靜(jing)置(zhi)30分鐘，然后由電(dian)子鼻(bi)裝置(zhi)進行檢測。樣(yang)品(pin)中的VOCs通過傳(chuan)感器以0.6 L/min的速率吸附60 s。當(dang)一(yi)個樣(yang)品(pin)完(wan)成后，在(zai)插入下一(yi)個樣(yang)品(pin)之(zhi)前，用潔凈(jing)空氣以相(xiang)同的流(liu)速清洗系統(tong)120 s，使其重新(xin)平衡。每種配方設置(zhi)7個重復(fu)。

文章采用(yong)主成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)(PCA)對(dui)(dui)電(dian)子鼻的譜圖和(he)GC-MS數(shu)據進行分(fen)(fen)析(xi)。采用(yong)偏最小二乘回(hui)歸(PLS-R)對(dui)(dui)3種雞肉(rou)樣(yang)品的揮發性化(hua)合(he)物和(he)電(dian)子鼻傳感器的相關數(shu)據進行可視化(hua)分(fen)(fen)析(xi)。

3 實驗結果

1 電子鼻結果分析

圖 (a) E-nose數據(ju)和(b) GC-MS數據(ju)(濃(nong)度揮發性化(hua)合物(wu))的PCA結果，代(dai)表了三種雞(ji)肉(rou)樣品的整體香氣特(te)征和空(kong)間分(fen)布。

采(cai)用主成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)(xi)法對雞肉(rou)(rou)香(xiang)(xiang)(xiang)氣的空間分(fen)(fen)布和距離進行(xing)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(圖a)，如PCA三維圖所(suo)示，三個主成分(fen)(fen)(PCs)，PC1、PC2和PC3分(fen)(fen)別解(jie)釋了26.52%、49.21%和18.83%的方差。三種雞肉(rou)(rou)配(pei)方在(zai)不同位置(zhi)表明，不僅香(xiang)(xiang)(xiang)料影響(xiang)雞肉(rou)(rou)的香(xiang)(xiang)(xiang)氣，而且不同的香(xiang)(xiang)(xiang)料在(zai)雞肉(rou)(rou)香(xiang)(xiang)(xiang)料混合物（CSBs）中也有(you)顯(xian)著的變(bian)化。

2 多元分析(xi)

圖 (a)雞(ji)肉(rou)樣(yang)品(pin)(pin)(每(mei)個(ge)樣(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)一個(ge)重(zhong)復)的(de)(de)揮發(fa)性特征與二維光譜1的(de)(de)比較(jiao)，(b)不同強(qiang)度下3個(ge)雞(ji)樣(yang)品(pin)(pin)4個(ge)重(zhong)復揮發(fa)性化合物(wu)譜圖，包括單(dan)體(ti)和二聚體(ti)。樣(yang)品(pin)(pin)以行表示，化合物(wu)以列表示，兩(liang)個(ge)圖中(zhong)的(de)(de)顏色強(qiang)度與化合物(wu)的(de)(de)濃度強(qiang)度相關，數(shu)字1-4和樣(yang)本名稱(cheng)代表他們的(de)(de)重(zhong)復。

主成(cheng)分(fen)分(fen)析是一種外推方(fang)(fang)(fang)法，通(tong)過獲取主成(cheng)分(fen)來壓縮(suo)數(shu)據維數(shu)，提高特征指標(biao)。電子鼻不僅能區分(fen)出三種雞肉樣品的香氣(qi)特征，還(huan)能找出不同配方(fang)(fang)(fang)之間的差(cha)異(yi)。CB與C + CS距離較近(jin)，與C + GM距離較遠，C + CS保留了(le)(le)更多普通(tong)雞胸肉的香氣(qi)特征，而GM賦予(yu)了(le)(le)雞肉更多香氣(qi)。雞肉配方(fang)(fang)(fang)香氣(qi)譜(pu)圖的差(cha)異(yi)是由于揮發性化合(he)物的種類和濃(nong)度的差(cha)異(yi)。

PLS-R是(shi)一種有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)關分(fen)(fen)析方(fang)法，可以(yi)在一個(ge)點上(shang)對不同(tong)來源的(de)(de)(de)(de)多個(ge)目標(biao)進(jin)行相(xiang)關分(fen)(fen)析。MOS傳(chuan)感器(qi)可以(yi)有(you)效(xiao)地識別雞(ji)肉、干腌火腿、牛肉和羊肉等食(shi)品的(de)(de)(de)(de)揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物，因(yin)此，配備MOS傳(chuan)感器(qi)陣(zhen)列的(de)(de)(de)(de)電子鼻可以(yi)有(you)效(xiao)地檢測到雞(ji)肉上(shang)方(fang)揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物產生的(de)(de)(de)(de)信(xin)號。此外，研究表(biao)明，與分(fen)(fen)析普(pu)通雞(ji)肉相(xiang)比(bi)，傳(chuan)感器(qi)分(fen)(fen)析香(xiang)料時產生的(de)(de)(de)(de)揮發物的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)更大，因(yin)此MOS傳(chuan)感器(qi)可以(yi)成為分(fen)(fen)析香(xiang)料香(xiang)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)良好工(gong)具。在六組揮發物中，觀察到高度相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)有(you)醇類(lei)、碳氫化(hua)(hua)(hua)(hua)合物和醛(quan)類(lei)，其次是(shi)酚類(lei)和酸類(lei)。只有(you)一種酮“2-辛(xin)酮”受到了(le)PLS-R的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，傳(chuan)感器(qi)對它的(de)(de)(de)(de)靈敏度較低(di)，但是(shi)高濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)CB可以(yi)被清楚地分(fen)(fen)別出來。2-辛(xin)酮具有(you)藍紋(wen)奶酪(lao)的(de)(de)(de)(de)特有(you)香(xiang)氣(qi)，在雞(ji)肉中由(you)于脂質過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用而(er)被認為具有(you)異(yi)味(wei)(wei)。因(yin)此，由(you)于香(xiang)料的(de)(de)(de)(de)抗氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活性(xing)，雞(ji)肉的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)顯著減少(shao)，可能導致異(yi)味(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)減少(shao)。

由圖可知，C + CS中受(shou)影(ying)響(xiang)最(zui)大的(de)(de)揮(hui)(hui)發物(wu)是(shi)醇類(lei)和酸類(lei)，C + GM中受(shou)影(ying)響(xiang)最(zui)大的(de)(de)揮(hui)(hui)發物(wu)是(shi)碳氫化合(he)(he)物(wu)和酚類(lei)。即(ji)使化合(he)(he)物(wu)的(de)(de)性質在兩種(zhong)混合(he)(he)物(wu)之間有(you)所不同，但這些化合(he)(he)物(wu)的(de)(de)香(xiang)氣幾(ji)乎(hu)是(shi)相似的(de)(de)，分(fen)(fen)別(bie)是(shi)辛辣、木(mu)質、草本和萜烯氣味(wei)。雖然所有(you)傳感(gan)器(qi)都(dou)能有(you)效地檢(jian)測(ce)和區(qu)分(fen)(fen)雞肉樣品，但s6、s8和s10對(dui)CB檢(jian)測(ce)更高(gao)效，s2和s4對(dui)C + CS更高(gao)效，s1、s3和s9對(dui)C + GM的(de)(de)揮(hui)(hui)發性化合(he)(he)物(wu)的(de)(de)檢(jian)測(ce)效率(lv)更高(gao)。