基于多维质谱技术的不同品种烤猪肉香气指纹差异解析及特征标志物筛选

本研究针对中国缺乏适宜烤制猪肉品种筛选依据的产业化瓶颈，采用GC-IMS、GC-O-MS和GC×GC-MS多维分析技术，结合感官评价和PLS-DA统计方法，系统解析了南阳黑猪、长白猪、莒南土著猪、乌金猪和闽猪5个品种烤猪肉的香气指纹差异，发现闽猪烤制后呈现最浓郁的焙烤香、肉香和脂肪香气，鉴定出31种关键香气化合物，其中3,5-二乙基-2-甲基吡嗪可作为区分品种的特征标志物，为烤制猪肉专用品种选育提供了科学依据和技术支撑。

　　

烤猪肉那诱人的香气总是让人垂涎欲滴，但你是否知道，不同品种的猪肉烤制后产生的香气竟然有天壤之别？在中国，虽然拥有上百个地方猪种资源，但究竟哪个品种最适合制作烤猪肉，却一直缺乏科学依据。这严重制约了烤猪肉产业的标准化发展和品质提升。以往的研究大多聚焦于加工工艺、温度时间等外部因素对猪肉香气的影响，却忽视了一个根本问题——猪的品种这个内在生物学因素可能对香气形成起着决定性作用。

正是为了解开这个谜团，来自鲁东大学食品工程学院的研究团队开展了一项开创性研究，他们采用多种先进分析技术，系统比较了五个不同品种猪肉烤制后的香气特征，研究成果发表在《Food Chemistry: X》上。这项研究不仅揭示了品种对烤猪肉香气的深刻影响，还找到了区分不同品种烤猪肉的关键化学标记物。

研究人员主要运用了电子鼻（E-nose）和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）进行香气指纹图谱绘制，采用气相色谱-嗅闻-质谱联用（GC-O-MS）和全二维气相色谱-质谱联用（GC×GC-MS）进行关键香气化合物鉴定，并运用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）进行品种区分和标志物筛选。实验样本包括南阳黑猪（NBP）、长白猪（LAP）、莒南土著猪（JUP）、乌金猪（WUP）和闽猪（MIP）五个品种，每个品种选取三头8月龄猪只的里脊肉进行标准化烤制。

3.1. 基于电子鼻和GC-IMS的烤猪肉香气指纹图谱绘制

通过感官评价发现，不同品种烤猪肉的香气特征存在明显差异，其中闽猪（MIP）和南阳黑猪（NBP）的整体香气强度显著高于其他品种，特别是在焙烤香、肉香和脂肪香方面表现突出。电子鼻分析结果显示，闽猪烤猪肉对18个传感器中的14个都产生了高响应值，表明确实含有更丰富的挥发性成分。GC-IMS分析进一步证实，闽猪烤猪肉中斑点密度和强度最高，而长白猪的最低。共有化合物包括2-丁醇、1-丙醇、2-丙酮和2-戊酮等，而闽猪烤猪肉特别富含丁醛、戊醛、庚醛、(E)-2-庚烯醛、1-辛醇和2-庚酮等赋予脂肪香和青草香的化合物。

3.2. 基于GC-O-MS和GC×GC-MS的烤猪肉香气轮廓解析

通过GC-O-MS鉴定出30种香气化合物，主要包括含氮化合物、醛类、醇类、含硫化合物、酮类和酚类。吡嗪类和醛类占总香气轮廓的50%以上。不同品种间香气化合物数量差异明显，闽猪中鉴定出23种化合物，数量最多。含量最高的化合物包括3-乙基-2,5-二甲基吡嗪(4122.35–24,637.13 ng/g)、2,3,5-三甲基吡嗪(0–17,216.15 ng/g)和1-辛醇(0–16,454.49 ng/g)。GC×GC-MS进一步鉴定出78种香气化合物，包括20种含氮化合物、19种酮类、15种醛类、6种呋喃类、6种酸类、5种酯类、4种醇类和3种含硫化合物。闽猪烤猪肉中73种化合物的含量都是最高的，表明其香气成分最为丰富。

3.3. 导致品种间香气差异的关键香气化合物表征

通过相对气味活度值（ROAV）分析，从GC×GC-MS数据中鉴定出31种ROAV>1的关键香气化合物，包括11种含氮化合物、9种醛类、4种酮类、3种含硫化合物、2种醇类、1种酸类和1种呋喃类。二甲基三硫醚的ROAV最高(0–294,326.34)，其次是2-乙基-3-甲基吡嗪(0–21,055.97)、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪(1299.54–5633.38)和2,3-二甲基-5-乙基吡嗪(0–5463.00)。闽猪烤猪肉的总ROAV值(341,974.39)最高，表明其整体香气强度最强。在焙烤香方面，闽猪中含氮化合物的ROAV总和(34,290.17)显著高于其他品种；在脂肪香方面，闽猪中不饱和醛类的ROAV值(1796.06)也最高。

3.4. 基于PLS-DA的品种特异性香气标志物筛选

偏最小二乘判别分析（PLS-DA）成功将不同品种的烤猪肉完全区分开，无任何重叠，模型参数(R²X = 0.97, R²Y = 1, Q² = 0.99)显示模型具有优异的稳定性和预测能力。通过变量重要性投影（VIP）分析，发现3,5-二乙基-2-甲基吡嗪(VIP>1且p<0.05)可作为区分不同品种烤猪肉的判别标志物。闽猪烤猪肉中该化合物含量最高，莒南土著猪的含量最低。

研究结论表明，闽猪是最适合烤制的猪肉品种，因其烤制后含有更高水平的关键香气化合物，特别是吡嗪类物质。南阳黑猪和乌金猪烤制后也表现出明显的焙烤香和肉香，显著强于莒南土著猪和长白猪。3,5-二乙基-2-甲基吡嗪可作为区分不同品种烤猪肉的潜在标志物。GC-IMS、GC-O-MS和GC×GC-MS技术结合PLS-DA统计方法能够有效区分不同品种烤猪肉的香气指纹，并识别出独特标志物。

这项研究的意义在于首次系统解析了品种对烤猪肉香气品质的影响，为烤制猪肉专用品种选育提供了科学依据，建立了基于香气标志物的品种鉴别方法，推动了猪肉烤制产业的标准化和高质量发展。研究采用的多维分析技术组合也为复杂食品体系香气研究提供了方法学参考。未来研究可扩大样本量验证已识别标志物的可靠性，并深入探究品种间吡嗪前体物差异及其热转化途径。