《食品科学》:中国农业科学院王振宇研究员等:顶空-气相色谱-离子迁移谱结合多元统计学解析烤鸭坯冻融次数对烤鸭中香气物质的影响规律
- 2026-05-09 07:43:53
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烤鸭坯反复冻融后烤鸭的感官评价
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烤鸭坯反复冻融下烤鸭电子鼻PCA
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烤鸭坯反复冻融下烤鸭挥发性风味物质HS-GCIMS分析
利用HS-GC-IMS对烤鸭坯反复冻融下烤鸭中挥发性风味物质进行分析，结果如图3所示。HS-GC-IMS三维图谱（图3A）中红色竖形峰表示反应离子峰，两侧的点代表挥发性风味物质，其中白色点表示响应信号较弱，红色点表示响应信号较强，颜色越深响应信号越大。值得注意的是，一种挥发性风味物质可能对应1～3 个点，分别代表该物质的单体、二聚体及三聚体。由图3A可知，随着烤鸭坯冻融次数的增加，未冻融烤鸭坯与经冻融5 次的烤鸭坯制作而成的烤鸭挥发性风味物质含量及种类具有较大差异。
通过归一化取HS-GC-IMS二维图（图3B）进行对比，反应离子峰右侧点表示不同处理组中单个挥发性风味物质，颜色从蓝到红表示该挥发性风味物质的信号强度由小到大。为进一步直观对比不同处理组烤鸭样品中挥发性风味物质的差异，选取FT-0作为参比，其他样品的谱图扣减参比，得到不同处理组中烤鸭样品挥发性风味物质的差异对比图（图3C）。若目标样品和参比中的挥发性有机物含量一样，则扣减后的背景为白色，而红色代表该物质的含量在目标样品中高于参比，蓝色代表该物质的含量在目标样品中低于参比。由图3C可见，HS-GC-IMS技术可以较好地分离冻融0～5 次的烤鸭坯制作而成的烤鸭中挥发性风味物质，且烤鸭中挥发性风味物质的含量随烤鸭坯冻融次数的增加而升高。在6 组样品中，FT-3～FT-5处理组中挥发性风味物质的含量及种类高于FT-0～FT-2处理组。大部分挥发性风味物质的保留时间在200～800 s之间，漂移时间主要集中在1.0～1.9 ms范围内，表明不同冻融次数下烤鸭坯制作的烤鸭挥发性风味成分组成较为相似。
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烤鸭坯反复冻融下烤鸭挥发性风味物质指纹图谱分析
通过HS-GC-IMS测定烤鸭坯反复冻融下烤鸭中挥发性风味物质的指纹图谱如图4所示，横坐标为测定的挥发性风味物质，纵坐标为不同处理组样品，每个样品平行3 次。每一列代表某一挥发性风味物质在不同处理组中的信号强度，颜色从蓝到红代表信号强度由小到大，也表明挥发性风味物质的含量由低到高。图4中测定的烤鸭样品组内挥发性风味物质种类和含量相似，组间差异较大。随着烤鸭坯冻融次数的增加，图4中A区域烤鸭挥发性风味物质的相对含量呈上升趋势，包括(E)-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇、(E)-2-壬烯醛、(E)-2-庚烯醛、2-庚酮、己醇和戊醇。相反，图4中C区域挥发性风味物质的含量呈下降趋势，如3-甲硫基丙醛、环己酮、2-己酮和庚醛。值得注意的是，图4中B区域的壬醛和辛醛含量呈先升高后降低的波动变化，在FT-4处理组中最高。研究表明醛类和醇类物质主要由脂质氧化和Strecker降解反应生成，通常情况下，肉类中的醛类物质因阈值较低而对整体风味有较大贡献，醇类对肉类风味的贡献率低于醛类。本研究中，随着烤鸭坯冻融次数增加，烤鸭中醛类和醇类含量的变化趋势并不一致，说明反复冻融促进了烤鸭坯中蛋白质和脂质的氧化、降解，改变了风味前体物，进而影响了烤鸭的风味品质。
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烤鸭坯反复冻融下烤鸭挥发性风味物质定性分析
由表2可知，共鉴定出40 种挥发性风味物质，含醛类19 种、醇类4 种、酮类6 种、酯类1 种、呋喃类1 种和未识别9 种。使用峰面积归一法对鉴定出的化合物进行相对含量计算，结果如图5所示，各处理组中挥发性风味物质相对含量最高的是醛类，其次是醇类、酮类、酯类。
大量研究发现，肉制品中醛类是脂质氧化和氨基酸Strecker降解反应的重要产物，其阈值较低，对肉制品的特征风味起主要贡献。相反的是，酮类和醇类虽也主要来源于脂质氧化、降解，但阈值较高，对肉制品特征风味贡献相对较小。由表2和图5可知，当烤鸭坯冻融次数超过2 次，醛类和酮类相对含量明显降低，醇类相对含量逐渐升高，酯类相对含量无明显变化。该结果表明，随着烤鸭坯冻融次数的增加，烤鸭特征香气物质逐渐减少，整体风味品质下降。值得注意的是，醛类和醇类之间的相互作用反而对肉制品风味有重要贡献。本研究中，(E)-2-庚烯醛、(E)-壬烯醛、(E)-2-辛烯醛、己醇、2-庚酮、1-辛烯-3-醇的相对含量随烤鸭坯冻融次数的增加明显升高，这些物质之间的相互作用可能对烤鸭特征风味有较大影响。呋喃类物质是由美拉德反应和Strecker降解生成的，具有甜味、焦味和烘烤味，对肉类风味有重要贡献。酯类是羧酸和醇类酯化反应的产物，阈值较低，对肉制品风味品质有较大作用。本研究中不同处理组中乙酸乙酯和2-戊基呋喃相对含量随烤鸭坯冻融次数的增加呈波动性变化，进一步表明烤鸭坯反复冻融会造成烤鸭风味品质的波动。
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烤鸭坯反复冻融下烤鸭挥发性风味物质OPLS-DA
OPLS-DA是一种有监督模式和基于特征分解的降维方法，可通过建立物质表达量与样本类别间关系模型实现有效判别分析。根据不同处理组烤鸭样品挥发性风味物质建立OPLS-DA模型，并对模型进行验证，结果见图6。图6A为烤鸭坯反复冻融下烤鸭挥发性风味物质的OPLS-DA得分图，结果表明不同处理组烤鸭样品区分明显且重复性良好，其中
Q2＝0.72。模型中
且Q2在0.5～1范围，表明该模型可靠并具有较好的预测准确性。此外，为验证OPLS-DA模型是否过度拟合，对该模型进行置换检验（n＝200），结果如图6B所示。图6B中R2和Q2两条回归线斜率较大，与纵坐标分别相交于（0.00，0.41）和（0.00，-0.89），且R2和Q2的原始值均高于模拟值，说明该模型不存在过度拟合现象，模型验证有效，可用于烤鸭坯反复冻融下烤鸭样品香气的判别分析。
将烤鸭坯反复冻融下烤鸭中挥发性风味物质的贡献进行VIP值量化，结果如图6C所示。当挥发性风味物质的VIP值≥1时，表明该挥发性风味物质为特征风味物质。图6C中VIP值≥1（红色柱形图）的特征挥发性风味物质共有15 种，分别为2-戊基呋喃、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-戊烯醛、2-丁酮、苯甲醛、庚醛、2-甲基丁醛、(E)-2-己烯醛、辛醛、戊醇、壬醛、乙醇、9（未识别）、11（未识别）和12（未识别）。
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烤鸭坯反复冻融下烤鸭挥发性风味物质ROAV及关键气味标志物筛选
挥发性风味物质的相对含量无法有效评判其对整体风味品质的作用，通常需要结合阈值进一步分析。ROAV法已广泛用于肉制品关键挥发性风味物质的筛选，当ROAV≥1时，表明该挥发风味物质是肉制品关键性风味成分，当0.1≤ROAV＜0.1时，表明该物质对肉制品整体风味起修饰作用。由表2和表3可知，烤鸭坯反复冻融下烤鸭中共检测出40 种挥发性风味物质（9 种未识别），其中ROAV≥1的挥发性风味物质共13 种，分别为癸醛、壬醛、苯乙醛、辛醛、3-甲硫基丙醛、庚醛、己醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、(E)-壬烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-戊烯醛和1-辛烯-3-醇，主要由醛类和醇类物质构成。
随着烤鸭坯冻融次数的增加，壬醛、辛醛、庚醛、己醛、2-甲基丁醛、(E)-壬烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-戊烯醛及1-辛烯-3-醇这9 种挥发性风味物质的ROAV整体呈波动性上升趋势。壬醛、辛醛、庚醛及己醛等醛类通常赋予肉制品油脂味，具有强烈刺激味，容易引起烤鸭异味。1-辛烯-3-醇具有清香、蘑菇香及土腥味，其ROAV越高，表明烤鸭异味可能越重。相反的是，癸醛及3-甲硫基丙醛的ROAV整体呈波动性下降趋势，这可能是高温烤制使多次冻融的烤鸭坯风味底物产生的降解产物发生交互作用所致。为进一步确证关键气味标志物，将ROAV≥1和VIP值≥1的挥发性风味物质结合后进行综合比对，得出壬醛、辛醛、庚醛、2-甲基丁醛和(E)-2-戊烯醛5 种挥发性风味物质为烤鸭坯反复冻融下烤鸭中关键气味标志物。
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烤鸭坯冻融次数与烤鸭关键气味标志物相关性分析
对烤鸭中5 种关键气味标志物和烤鸭坯冻融次数进行相关性分析，结果见图7。图7中PC1和PC2贡献率分别为61.20%、21.80%，总贡献率为83.00%，可以代表化合物大部分的原始变量信息。图7中红色圆点分别代表6 组烤鸭样品，挥发性风味物质分布的象限及与样品距离的远近反映该化合物对烤鸭坯反复冻融下烤鸭风味的影响取向及大小。6 组烤鸭样品均有明显区分，表明6 组样品之间香气差异显著。此外，辛醛、庚醛和壬醛对FT-1和FT-3组的烤鸭样品整体风味有较大贡献；(E)-2-戊烯醛和2-甲基丁醛对FT-4和FT-5组的烤鸭样品整体风味贡献较大。结合5 种关键气味标志物的香气描述和相对含量综合分析发现，反复冻融加深了烤鸭坯蛋白质和脂质的氧化、降解程度并促进了二者交联产物的生成，改变了风味前体物，进而造成了烤鸭异味的产生。以上结果有效验证了感官评价结果。
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结 语
采用感官评价、电子鼻及HS-GC-IMS结合多元统计学可以有效比较出烤鸭坯不同冻融次数下烤鸭香气的差异。感官评价结果显示烤鸭坯冻融次数越多，感官评分越低。当烤鸭坯冻融超过2 次时，烤鸭香气特征差异越大，与电子鼻结果相互印证。HS-GC-IMS共鉴定出40 种挥发性风味物质，其中相对含量最高的是醛类，其次是醇类、酮类、酯类。随着烤鸭坯冻融次数的增加，烤鸭中醛类和酮类等特征香气物质逐渐减少，整体风味品质下降。利用OPLS-DA和ROAV共筛选出壬醛、辛醛、庚醛、2-甲基丁醛和(E)-2-戊烯醛5 种关键气味标志物。结合关键气味标志物的香气描述及相对含量分析，反复冻融加深了烤鸭坯蛋白质和脂质的氧化、降解及交联程度，使风味前体物发生变化，从而导致了烤鸭的异味产生。因此，建议在稳定的低温环境（≤-20 ℃）中运输、储存和配送烤鸭坯。此外，应尽量减少烤鸭坯在上述各环节中的时间。
实习编辑：杨倩；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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