笼养系统下增加上市日龄对黄羽与白羽肉鸡肌肉品质及潜在主导挥发性风味化合物2,3-丁二酮（2,3-butanedione）的差异化影响

《Food Chemistry: X》：Characterization and comparison of meat quality and potential dominant volatile flavor compounds in yellow-feathered and white-feathered broilers under a cage rearing system: Effects of increasing marketable age

　　

• 遗传来源影响肉鸡肌肉特性与品质。
• 上市日龄选择与生产实际密切一致。
• 多方面比较涵盖品种、日龄、性别和组织部位。
• 2,3-butanedione被鉴定为潜在关键挥发性风味化合物。
• 延长上市日龄在一定程度上导致鸡肉风味变化。

研究背景方面，原文指出鸡肉是优质动物蛋白来源，在全球肉类消费中占重要比例，2025年全球肉鸡产量为107.554 million tons，中国产量为28.0344 million tons。除产量外，肉质和风味特征日益受到关注。白羽肉鸡与黄羽肉鸡在遗传背景和生长周期上差异明显，但在同一上市日龄下对其肉质和风味特征的系统评价仍不足。影响鸡肉品质的因素包括品种、年龄、饲养系统、肌肉组织类型和性别，其中年龄被认为是关键因素之一。延长饲养期会影响肉色、pH、嫩度、持水能力（WHC，water-holding capacity）等常规肉品质，并进一步影响风味前体，包括游离氨基酸、脂肪酸、核苷酸、糖和挥发性有机化合物（VOCs，volatile organic compounds）。适当延长生长期可促进肌内脂肪（IMF，intramuscular fat）和蛋白质积累，而Glu、Asp、C18:2n-6c、C20:4n-6等受年龄显著影响。这些前体经美拉德反应、脂质氧化和Strecker降解形成VOCs。IMP对风味尤其重要，并与Glu协同增强鲜味。以往研究多比较单一品种在生长期任意时间点的肉质，而非特定上市日龄，且较少同时整合常规肉品质、营养成分和风味特征，也常仅关注特定性别或部位。因此，研究人员选用纯种B-line小型白羽肉鸡和纯种L-line黄羽肉鸡，在各自商业上市日龄56 d和112 d下，对年龄影响肉质和风味属性进行综合比较。研究采用笼养系统以消除打斗、啄羽和环境异质性所致个体差异，并选用纯种以排除遗传异质性干扰。该研究为阐明这两个肉鸡品种风味形成的分子机制、未来养殖实践和行业发展提供依据。

研究人员开展的研究及结论方面，研究人员在笼养条件下系统分析了黄羽与白羽肉鸡在不同上市日龄（56和112 d）的常规肉品质、营养成分和风味特征，并将品种、组织和性别作为亚组因素。结果表明，增加上市日龄对肉品质具有显著但方向多样的影响，例如降低pH和嫩度，同时增加整体蛋白含量和腿肌IMF含量。雄性肉鸡腿肌中氨基酸和脂肪酸含量差异显著。2,3-butanedione在挥发性风味谱中占主导。这些发现表明，品种、性别、组织和上市日龄构成调控肉鸡肉品质的多维系统，并可为生产者根据市场定位和消费者期望选择品种和日龄、为肉制品行业开发差异化产品和优化加工策略提供数据支持。

关键技术方法概括：样本队列来自同批孵化、健康且体重相近（约40 g）的300只1日龄纯种B-line小型白羽肉鸡（上市日龄56 d）和300只1日龄纯种L-line黄羽肉鸡（上市日龄112 d）；29 d龄转入笼养系统，饲养至112 d。56和112 d各随机选20只，雌雄各半，取胸肌和腿肌。关键技术包括常规肉品质测定（pH、L*、a*、b*、剪切力、失水率、WHC）、营养组成与IMP的HPLC测定、氨基酸HPLC测定、脂肪酸GC-FID测定、SPME-GC×GC TOF MS挥发性风味分析、ROAV筛选和Pearson相关分析。实验经扬州大学动物护理和使用委员会批准（SYDW-2019015）。

研究结果部分：

3.1 常规肉品质比较分析（Comparative analysis of conventional meat quality）。通过肉色、pH、剪切力、失水率、WHC及营养组成测定，研究人员发现，日龄从56 d增至112 d时，在差异显著组中a*值显著增加，尤其白羽肉鸡；L*和b*值在显著差异组中降低，如白羽母鸡腿肌L*值、白羽母鸡胸肌b*值，黄羽公鸡L*值、黄羽胸肌b*值及黄羽母鸡腿肌b*值也呈下降趋势。两品种肌肉pH₁显著降低；白羽母鸡腿肌pH₁、pH₁₂、pH₂₄及黄羽公母鸡所有肌肉pH显著降低。剪切力随日龄增加，白羽公鸡腿肌及黄羽公母鸡所有肌肉中差异显著。112 d肉样失水率低于56 d，白羽公鸡胸肌、白羽母鸡腿肌、黄羽公母鸡腿肌差异显著；但黄羽胸肌呈相反趋势。WHC随日龄增加，并与失水率呈反向变化。营养组成方面，水分含量随日龄增加在显著组中降低，尤其白羽肉鸡和黄羽母鸡胸肌；粗灰分变化较小，仅112 d白羽公鸡胸肌降低；粗蛋白随日龄增加，白羽公鸡胸肌及黄羽公母鸡胸肌显著增加；IMF变化具组织特异性，白羽母鸡腿肌112 d高于56 d，黄羽腿肌112 d增加而胸肌112 d降低。

3.2 风味前体比较分析（Comparative analysis of flavor precursors）。通过氨基酸、脂肪酸和IMP测定，研究人员发现，黄羽肉鸡氨基酸组成基本稳定，仅少数变化：112 d黄羽母鸡胸肌Thr、Ile、EAA/TAA和EAA/NEAA显著高于56 d，Ser相反；黄羽公鸡腿肌Thr显著降低。白羽肉鸡年龄相关差异更明显，尤其公鸡腿肌：112 d多数氨基酸增加，除His、Pro、Met、Cys及EAA/TAA、EAA/NEAA外；白羽母鸡胸肌Pro降低，公鸡胸肌Ser降低而Arg、Thr增加。脂肪酸方面，黄羽肉鸡年龄相关变化具组织特异性；胸肌仅少数脂肪酸显著变化，母鸡112 d C20:2n-6、C20:1n-9、C20:0降低，公鸡C14:1n-5、C16:1n-7、C18:2n-6c降低而C17:0、C20:4n-6、C22:6n-3增加。黄羽腿肌变化较一致：母鸡C18:2n-6c、C18:1n-9c、C20:1n-9降低，C20:4n-6、C20:3n-6、C22:6n-3增加；公鸡除C20:1n-9、C20:3n-6、C20:0和C22:6n-3外，多数脂肪酸随年龄显著变化，且C14:1n-5、C16:1n-7、C16:0、C18:1n-9c和MUFAs降低，其他增加。白羽肉鸡中，年龄显著影响母鸡胸肌和公鸡腿肌脂肪酸，母鸡胸肌C14:1n-5、C14:0、C16:1n-7、C17:0、C18:3n-3、C18:1n-9c和MUFAs增加，C18:0、C20:3n-6、C20:2n-6、PUFAs和SFAs降低；公鸡腿肌C14:0、C17:0、C18:0、C20:4n-6、C20:2n-6、C22:6n-3和SFAs增加，C18:3n-3、C18:1n-9c和MUFAs降低。IMP含量随年龄增加而降低，尤其两品种公母鸡腿肌；56 d白羽公鸡胸肌和黄羽母鸡胸肌IMP显著高于112 d。

3.3 潜在关键挥发性风味化合物筛选（Screening for potential key volatile flavor compounds）。通过SPME-GC×GC TOF MS分析及ROAV≥1筛选，研究人员发现，总离子色谱峰尖锐对称、基线稳定。黄羽56 d胸肌风味化合物数量最高，公鸡为2118，母鸡为2709；112 d白羽公鸡腿肌最低，为1044。除黄羽母鸡腿肌外，其他组随年龄增加风味化合物数量减少。风味成分主要为酮、烃、杂环、醛、酯、醇和羧酸等；烃类最多，通常200–400种，部分超过400种；酮、醇、酯为50–150种；杂环、醛、羧酸为20–60种。相对含量上，酮、醇等较高；杂环相对含量在所有实验组中随年龄持续增加。ROAV≥1的潜在关键挥发性风味化合物置信水平为Level 1。胸肌共有潜在关键物为2-nonenal, (E)-、2-octenal, (E)-、heptanal、butanal, 2-methyl-、2,3-butanedione和furan, 2-pentyl-，气味特征主要为脂肪、可可、愉悦、奶油和青豆；腿肌共有潜在关键物为2-nonenal, (E)-、butanal, 2-methyl-、2,3-butanedione和furan, 2-pentyl-。比较共有物ROAV，2,3-butanedione影响最大；黄羽胸肌2,3-butanedione的ROAV随年龄从66.6增至100。112 d黄羽母鸡腿肌潜在关键物多样性高且ROAV分布较均衡。2,3-butanedione是所有组中鸡肉的潜在关键挥发性风味化合物；腿肌挥发性风味谱随年龄更复杂，尤其黄羽母鸡，而胸肌相对较简单。

3.4 风味前体与潜在关键挥发性风味化合物相关分析（Correlation analysis between flavor precursors and potential key volatile flavor compounds）。通过Pearson相关分析，研究人员发现，胸肌和腿肌中潜在关键挥发性风味化合物与风味前体的相关性不同。氨基酸对胸肌关键物的正相关强于腿肌；IMP与腿肌关键物负相关更强；SFAs和PUFAs主要呈正相关，MUFAs主要呈负相关。胸肌中，furan, 2-pentyl、acetic acid和butanoic acid, 3-methyl-与PUFAs、C20:4n-6、C22:6n-3正相关，与C14:0和MUFAs负相关；naphthalene与C18:0、His、Pro、Cys和SAAs显著正相关；2-propenoic acid, ethyl ester与C18:2n-6c、Arg、Thr、Val、TAAs和NEAAs显著正相关；hexadecanoic acid, ethyl ester与Gly和His显著正相关；heptanal与Phe、butanal, 2-methyl-与SFAs显著负相关；hexadecanoic acid, ethyl ester和naphthalene与C14:0、C16:1n-7显著负相关；2,3-butanedione与Ser、Leu、Phe和Lys显著负相关。腿肌中，acetic acid、2-propenoic acid, ethyl ester、2,3-butanedione和pyrazine, trimethyl-与C17:0、C18:0、C20:4n-6、C20:2n-6、C20:0、C22:6n-3、PUFAs、SFAs和Gly正相关，与C16:1n-7、C18:1n-9c、MUFAs和His负相关；IMP与butanoic acid, 3-methyl-、acetic acid、2-propenoic acid, ethyl ester和2,3-butanedione显著负相关。

讨论部分总结：原文讨论指出，宰后肉色、pH、失水率、WHC和剪切力直接影响购买意愿。胸肌以白肌纤维为主、肌红蛋白低，L*较高而a*较低；腿肌富含红肌纤维和肌红蛋白，a*较高。随着年龄增加，肉色变深可能与肌红蛋白积累和胶原交联有关；白羽112 d的a*高于56 d。黄羽肉色变化更复杂，年轻鸡胸肌更黄，可能反映早期脂肪沉积，年龄对腿肌L*和b*的影响存在性别差异。112 d pH低于年轻鸡，可能与肌肉代谢和糖酵解增加有关，但原文未直接测糖酵解。pH变化影响WHC，WHC与失水率负相关；年轻鸡pH较高接近等电点，蛋白持水较弱，失水率较高；112 d pH较低且远离等电点，持水增加、失水率降低。黄羽胸肌表现相反，可能因56 d肌肉快速发育、纤维细和胶原低，持水强；112 d肌肉成熟、纤维粗和胶原交联增加，持水下降。剪切力随年龄增加，说明年轻鸡更嫩，可能与肌纤维直径增加、肌原纤维蛋白增加、胶原交联和蛋白水解酶活性降低有关；黄羽胸肌和腿肌均显著，白羽仅腿肌，但原文未进行品种×年龄×组织交互统计检验。营养组成方面，水分影响多汁性，水分随年龄下降，黄羽老鸡胸肌最明显。IMF影响多汁性、风味和嫩度；两品种腿肌IMF随年龄增加而胸肌减少，原文归因于活动减少、能量消耗降低、腿肌储脂空间大，而胸肌蛋白合成旺盛、脂肪沉积能力降低。粗蛋白随年龄增加，反映肌球蛋白、肌动蛋白和胶原等沉积增加；粗灰分变化小，但白羽老鸡公鸡胸肌较低，可能与长饲养期矿物质沉积降低有关。风味前体方面，IMP是重要鲜味增强剂和挥发性风味前体，胸肌IMP高于腿肌，胸肌鲜味可能优于腿肌；IMP随年龄下降，可能因磷酸酶活性增加而加速降解。黄羽氨基酸受年龄影响小，白羽公鸡腿肌多数氨基酸老鸡高于年轻鸡；原文认为黄羽慢生长使氨基酸代谢和沉积较稳定，白羽快生长腿肌上市后继续发育。脂肪酸主要差异出现在黄羽公鸡腿肌、白羽公鸡腿肌和白羽母鸡胸肌，MUFAs和PUFAs增加有助于改善风味。潜在关键挥发性风味化合物方面，四个共有物为2-nonenal, (E)-、butanal, 2-methyl-、2,3-butanedione和furan, 2-pentyl-。其中2-nonenal, (E)-和furan, 2-pentyl-主要来自不饱和脂肪酸氧化降解，赋予脂肪和果香；butanal, 2-methyl-为美拉德反应和Strecker降解产物，赋予坚果香，其ROAV随年龄降低。2,3-butanedione具奶油味且ROAV最高，是主要风味贡献者，来源于氨基酸分解和脂肪酸微生物氧化，并可能受肠道微生物年龄演替影响；支链氨基酸尤其Val为其形成提供直接前体。高IMP可能通过稳定反应中间体及核苷酸与鲜味物质互作协同改善总体风味。总体上，年轻黄羽胸肌和老黄羽腿肌挥发性风味化合物多样性最大，随成熟前体沉积由胸肌转向腿肌。相关分析显示，胸肌关键物生成更依赖氨基酸介导的美拉德反应和PUFA氧化降解；腿肌关键物主要受多种脂肪酸正调控，因IMF较高和脂质代谢较活跃。胸肌和腿肌均表现为PUFAs正调控、MUFAs负调控，说明PUFAs易自氧化而MUFAs相对稳定；IMP与腿肌挥发性风味化合物负相关，可能抑制积累，但机制尚待阐明。原文同时指出，本研究唯一独立变量为上市日龄，选择56和112 d贴近商业实际；未来需研究品种和年龄依赖风味差异的分子基础，包括关键酶和调控基因，并整合多因素交互、感官评价和定量验证（GC-O、香气重组、缺失实验）。

研究结论部分翻译：本研究在笼养条件下系统分析了黄羽与白羽肉鸡在不同上市日龄（56和112 d）的常规肉品质、营养成分和风味特征，并将品种、组织和性别作为亚组因素纳入。结果表明，增加上市日龄对肉品质具有显著但方向多样的影响，如降低pH和嫩度，同时增加整体蛋白含量和腿肌IMF含量。值得注意的是，在雄性肉鸡腿肌中检测到氨基酸和脂肪酸含量的显著差异。此外，2,3-butanedione在挥发性风味谱中占主导。这些发现证实，品种、性别、组织和上市日龄构成调控肉鸡肉品质的多维调控系统。此外，本研究为生产者根据不同市场定位和消费者期望选择适当品种和日龄提供了科学证据，并为肉制品行业开发差异化产品和优化加工策略提供了有价值的数据支持。然而，本研究监测了许多参数，但未监测其交互作用或感官指标，这是该研究工作的明显局限。此外，仪器分析结果不能被视为消费者感知的直接测量。因此，未来研究应关注2,3-butanedione的风味形成机制、肉鸡品种间风味差异的分子基础，以及整合多因素分析方法的应用，以更全面地阐明肉鸡肉品质的调控网络。此外，感官评价和定量实验应关注确定挥发性化合物浓度与感官特性之间的定量关系。