基于感官评价、电子舌、电子鼻与GC–IMS解析德州扒鸡六个月贮藏期间风味演变及候选劣变标志物

《Food Chemistry: X》：Insights into the flavor evolution of braised chicken during six-month storage via sensory evaluation, E-tongue, E-nose, and GC–IMS

　　

系统评价了贮藏6个月的扒鸡风味演变。在所有感官属性中，气味劣变最为显著。滋味轮廓向鲜味（umami）和丰富度（richness）降低、咸味（saltiness）增强方向移动。气味轮廓中富集了含硫和含氮化合物。辛醛（octanal）、二乙基二硫醚（diethyl disulfide）、丁酸（butanoic acid）和2-呋喃甲硫醇（2-furanmethanethiol）可作为潜在标志物。

研究背景与问题：德州扒鸡是中国传统且广受欢迎的即食肉制品，以独特风味、嫩滑质地和便利性著称。其风味由调味料、香辛料和炖煮热反应复杂互作形成，是影响消费者接受度和市场竞争力的关键。长期贮藏中，脂质氧化、蛋白质降解和微生物代谢等理化和微生物变化导致风味劣变；脂质氧化产生醛酮造成酸败异味，蛋白质降解和微生物代谢产生胺类和含硫化合物造成不良风味。这些过程导致理想风味损失、异味异臭形成，缩短货架期。传统感官评价依赖培训感官评价员，但主观、耗时、品评员间变异大。电子鼻（E-nose）和电子舌（E-tongue）通过传感器阵列模拟嗅觉和味觉，可快速客观初评；气相色谱–离子迁移谱（GC–IMS）结合高分离和高灵敏，适合复杂食品基质挥发物分析。将电子鼻、电子舌和GC–IMS整合可建立多维分析框架，连接宏观感官属性与微观化学组成。但针对扒鸡等复杂调味肉制品长货架期风味轨迹的系统研究不足，尤其缺乏多维数据融合联合化学计量学识别风味劣变标志物。为此，Liu Jing、Li Huanjia、Yue Caishuan、Su Zhiwei、Li Yujin、Wang Bingui和Guo Yujie开展研究，系统考察德州扒鸡六个月贮藏风味演变。

关键技术方法：样本为山东德州湘盛食品有限公司（Dezhou Xiangsheng Food Co., Ltd.）生产的高温灭菌德州扒鸡，来自七个独立生产批次，采用817肉鸡（35日龄）和同一专有调味配方，相同加工条件；样品于25±1 °C避光贮藏，每月采样，覆盖0、1、2、3、4、5、6个月，共七个贮藏时长，采样完成后统一分析。方法包括感官评价、理化分析、电子舌（E-tongue）、电子鼻（E-nose）、顶空–气相色谱–离子迁移谱（HS–GC–IMS）及主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）和Spearman相关分析等化学计量学方法。

研究结果：
3.1 货架期扒鸡的感官特征：通过感官评价发现所有感官属性均下降，但气味劣变最显著，气味评分从8.35降至6.43，接近统计拒绝阈值6.0，下降幅度1.92分显著大于其他属性（P<0.05）。滋味和质构下降中等，色泽和外观稳定。总体可接受性从8.30降至7.02。Spearman相关显示气味与总体可接受性相关性最强（r=0.964，P<0.001），表明气味劣变是总体可接受性下降的主要因素。
3.2 货架期扒鸡的理化变化：通过理化分析发现，L*和a*下降，b*略降；剪切力降低，胸肉从31.48降至27.10 N，腿肉从29.42降至26.55 N。总挥发性盐基氮（TVB-N）从10.45升至18.48 mg/100 g，硫代巴比妥酸反应物（TBARS）从0.53升至2.56 mg MDA/kg，分别指示蛋白质分解和脂质氧化；pH稳定在6.56–6.67，菌落总数（TVC）始终低于2.0 log CFU/g。研究人员认为风味腐败主要由化学反应而非微生物酸化驱动，TVB-N和TBARS增加为气味劣变提供化学基础。
3.3 货架期扒鸡的电子舌分析：电子舌客观量化滋味演变，传感器响应显示鲜味、丰富度和甜味持续下降，咸味稳步升高，苦味和涩味后期升高。鲜味从11.57降至11.09，丰富度从1.42降至1.04，咸味从2.33升至3.26。PCA的PC1和PC2累计贡献率超过80%，载荷图显示鲜味、丰富度和甜味是初始风味核心贡献者，其下降是风味演变主要驱动力，咸味、苦味和涩味呈反向驱动。电子舌表明滋味向鲜味和丰富度降低、咸味增强转变。
3.4 货架期扒鸡的电子鼻分析：电子鼻传感器W5S和W1W响应高且随贮藏逐渐升高，6个月达峰，提示氮氧化物和含硫化合物积累；W1S和W2S响应下降，提示短链烷烃、醇、醛、酮减少；W2W先降后升，后两月显著升高，提示含硫挥发物积累。PCA中PC1和PC2分别解释74.3%和15.7%，累计90.0%，后期样品（4–6个月）与早期样品分离。载荷图显示后期样品与W5S、W1W正相关，与W1S、W2S负相关。电子鼻表明气味轮廓富集含氮和含硫化合物，与气味感官劣变一致。
3.5 货架期扒鸡挥发物的GC–IMS分析：
3.5.1 挥发物轮廓表征：GC–IMS检测75个挥发信号，鉴定67个，对应61种化合物，分为醇11、醛14、酮9、酯5、酸3、萜烯2、有机硫5、杂环4和其他8。三维图、差异图、指纹、热图和堆叠图显示贮藏后期峰强度显著改变。美拉德反应和Strecker降解产物如2,3-丁二酮、2-甲基吡嗪、3-甲基-2-丁烯醛、2-甲基-2-庚烯-6-酮、1-羟基-2-丙酮和3-羟基-2-丁酮损失；1,8-桉叶素因高挥发性散失；2-呋喃甲硫醇氧化降解。醛类如正戊醛、(E)-2-戊烯醛、(E)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、1-壬醛、庚醛和1-辛醛积累，醇类如1-己醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇增加，酯类增加，2-戊基呋喃增加；2-甲基吡嗪下降28.3%，2,5-二甲基吡嗪增加79.3%；二乙基二硫醚等含硫化合物后期可能转化为硫磺和腐烂蔬菜样异味。热图聚类显示后期样品与新鲜和早期样品分离，醛醇上升，酮和萜烯下降，有机硫后期急升。堆叠图显示醇和醛增加最显著，酮后期下降，酯和含硫总体增加，萜烯持续下降。挥发物模式由加工来源转向贮藏劣变来源，涉及脂质氧化、蛋白质降解、美拉德产物降解、物理挥发和化学降解等多通路，且具阶段依赖性；TVC低和pH稳定表明微生物贡献有限。
3.5.2 通过OPLS–DA鉴定关键差异化合物：基于相对气味活度值（rOAV）建立OPLS-DA，模型R²X(cum)=0.999，R²Y(cum)=0.809，Q²(cum)=0.551，200次置换检验Q²截距为?0.796，未过拟合。以变量重要性投影（VIP）>1.0且P<0.05筛选出10个关键差异挥发物：3-甲基丁醛、1-辛醛-M、2,3-丁二酮、3-甲基丁酸乙酯、1-丁酸-M、1,8-桉叶素-M、1,8-桉叶素-D、乙基甲基二硫醚、二乙基二硫醚和2-呋喃甲硫醇，作为候选化学标志物。
3.6 关键差异挥发物与感官气味属性相关性：五种气味属性中，鸡肉香、鸡脂香和辛香下降，分别从8.25降至7.25、7.75降至7.45、7.60降至6.25；酸败气味从0.25升至1.85，异味从0.60升至2.25。Spearman相关热图显示，正气味属性与1,8-桉叶素、2,3-丁二酮、2-呋喃甲硫醇正相关，与1-辛醛-M、3-甲基丁醛、二乙基二硫醚、1-丁酸-M负相关；酸败气味和异味呈相反模式；总体气味和总体可接受性与气味一致。四个化合物——辛醛、二乙基二硫醚、丁酸和2-呋喃甲硫醇与七个感官指标强相关（|r|>0.8），被确定为表征贮藏风味质量的关键候选标志物。讨论指出，辛醛和丁酸指示脂质氧化，提示抗氧化干预；二乙基二硫醚提示需通过抗菌包装或优化贮藏控制微生物活性；这些标志物可能作为工业质量监测的实用指标。

结论翻译：本研究系统评价了德州扒鸡在六个月贮藏期间的风味演变。感官评价发现气味劣变最显著，其下降显著大于滋味、质构、颜色和外观。理化分析进一步证实，TVB-N和TBARS显著增加（P<0.05），分别表明蛋白质降解和脂质氧化，为气味劣变提供化学基础。电子舌客观显示滋味轮廓向鲜味和丰富度降低、咸味增强转变；电子鼻数据表明总体气味轮廓富集含硫和含氮化合物。GC–IMS鉴定出67种挥发性化合物，OPLS–DA筛选出10个关键差异化合物。相关分析显示感官劣变与四种化合物（辛醛、二乙基二硫醚、丁酸和2-呋喃甲硫醇）之间存在强负相关（|r|>0.8），支持其作为扒鸡贮藏期间风味降解候选标志物的作用。该工作建立了理解扒鸡贮藏风味降解的系统多维框架，对即食肉制品质量监测和货架期管理具有直接意义。