基于離子遷移譜技術(shù)對冰鮮雞肉和解凍雞肉的鑒別

于林宏++王淑玲++孫京新++李鵬

摘 要：為實現(xiàn)冰鮮雞肉和解凍雞肉的快速鑒別，本實驗采用離子遷移譜技術(shù)，取新鮮（對照組）、冰鮮和解凍雞胸肉各10 g并攪碎成肉糜狀，測定其剪切力、保水性（蒸煮損失率、汁液流失率、滴水損失率及加壓損失率）、色澤和質(zhì)構(gòu)等理化指標并進行離子遷移譜的圖譜采集，對其進行標準變量正態(tài)變換處理，利用主成分分析及判別函數(shù)分析進行鑒別。結(jié)果表明：冰鮮雞肉的各項理化指標與新鮮雞肉相比無顯著性差異（P>0.05），而與解凍雞肉相比差異顯著（P<0.05）；冰鮮雞肉與解凍雞肉的主成分分析得分達到98.60%，判別函數(shù)法得分高達99.17%，完全能夠?qū)? 種樣品進行區(qū)分。因此，離子遷移譜用于鑒別冰鮮雞肉和解凍雞肉是可行的。

關(guān)鍵詞：離子遷移譜；冰鮮雞肉；解凍雞肉；理化指標；主成分分析；判別函數(shù)分析

Discrimination of Fresh， Chilled and Frozen-Thawed Chicken Based on Ion Mobility Spectrometry

YU Linhong1， WANG Shuling1， SUN Jingxin1，*， LI Peng1， WANG Shubai1， ZHOU Xinghu2

（1.College of Food Science and Engineering， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China；

2.Nanjing Nongda Meat Co. Ltd.， Nanjing 210095， China）

Abstract： This research was done in an attempt to quickly discriminate fresh chilled and frozen-thawed chicken employing ion mobility spectrometry （IMS）. Samples （10 g each） of fresh （as control）， chilled and frozen-thawed chicken breast were minced for physiochemical measurements such as shear force， water-holding properties （cooking loss， exudate loss， drip loss and pressing loss）， color and texture properties. Moreover， IMS spectra were acquired and processed by standard normal variate （SNV） transformation. The discrimination was performed using principal component analysis （PCA） and discriminant function analysis （DFA）. Results showed that no significant differences in all investigated parameters were seen between fresh and chilled samples （P > 0.05）， yet significant differences existed between chilled and frozen-thawed samples （P < 0.05）. PCA scores for chilled and frozen-thawed samples were 98.60%， and DFA scores were 99.17%， suggesting successful discrimination between the two samples. Consequently， IMS is feasible to be used to discriminate chilled and frozen-thawed chicken.

Key words： ion mobility spectrometry （IMS）； chilled chicken； frozen-thawed chicken； physicochemical indexes； principle component analysis （PCA）； discriminant function analysis （DFA）

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201703010

中圖分類號：TS251.4 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2017）03-0051-05

引文格式：

于林宏， 王淑玲， 孫京新， 等. 基于離子遷移譜技術(shù)對冰鮮雞肉和解凍雞肉的鑒別[J]. 肉類研究， 2017， 31（3）： 51-55. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201703010. http：//www.rlyj.pub

YU Linhong， WANG Shuling， SUN Jingxin， et al. Discrimination of fresh， chilled and frozen-thawed chicken based on ion mobility spectrometry[J]. Meat Research， 2017， 31（3）： 51-55. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201703010. http：//www.rlyj.pub

雞肉屬于高蛋白低脂肪的食品，味道鮮美、營養(yǎng)豐富，深受廣大消費者的喜愛[1]。現(xiàn)宰肉雞在宰殺、流通及銷售過程中極容易受沙門氏菌等細菌的感染[2]，成為廣大消費者極為關(guān)注的焦點。冰鮮雞是指經(jīng)屠宰后冷卻至0～4 ℃并在該溫度范圍內(nèi)流通的現(xiàn)宰活雞[3]。隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，冰鮮雞在市場上逐漸被消費者所接受，其以安全、衛(wèi)生及方便快捷等優(yōu)點正逐步占據(jù)禽肉市場[4]。冰鮮雞肉因其流通保存過程需要全程冷卻處理，因而銷售成本比現(xiàn)宰活雞成本要高。然而，一些不法商家利用消費者對冰鮮雞的喜愛心理，將經(jīng)過冷凍后的雞肉解凍充當冰鮮雞出售，這種做法不僅欺騙了消費者的知情權(quán)，更擾亂了市場秩序。

離子遷移譜（ion mobility spectrometry，IMS）技術(shù)是將氣化后的待測物進行化學電離，在電場作用下使之移動形成隨時間變化的離子圖譜的一種檢測技術(shù)[5]。

由于靈敏度高、檢測速率快等優(yōu)點，近年來IMS在食品檢測方面受到不少的青睞。彭麗英等[6]利用IMS檢測白酒中的鄰苯二甲酸酯，最小分析周期可小于95 s，檢出限為0.02～0.44 mg/L，檢測速率和靈敏度均有很大的提高。Garrido-Delgado等[7]通過IMS對橄欖油進行檢測，并依據(jù)風味進行分類，結(jié)果顯示，其準確率高達86.1%～100%。竇懷志等[8]在檢測乳品中的三聚氰胺時，將設(shè)備樣機與IMS結(jié)合，實現(xiàn)了對三聚氰胺的快速檢測。Krapas等[9]將IMS用于檢測肉品中的揮發(fā)性生物胺，并成功繪制出肉品中生物胺與溫度及時間的關(guān)系圖，推動了IMS在食品檢測及監(jiān)測方面的應(yīng)用。但目前，IMS用于禽肉新鮮度鑒別方面的研究較少。本研究通過利用IMS技術(shù)，以新鮮雞肉作對照，對冰鮮雞肉和解凍雞肉進行測定，得出相應(yīng)的離子遷移譜圖，進一步結(jié)合二者的理化指標如剪切力、蒸煮損失、質(zhì)構(gòu)及色澤等進行分析，這在國內(nèi)外尚未見報道。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮活雞 青島市城陽區(qū)農(nóng)貿(mào)市場；冰鮮雞肉（取于公司冷鏈，下同） 青島市正大食品有限公司；解凍雞肉 青島市城陽區(qū)大潤發(fā)超市。

1.2 儀器與設(shè)備

UDK142型嫩度儀 北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司；

TA-XT.plus物性測定儀 英國Stable Micro Systems

公司；Minolta CR200便攜式色差儀 日本Konica公司；JYL-C50T型料理機 九陽股份有限公司；PCY-Ⅱ膨脹壓縮儀 湘潭湘儀儀器有限公司；AOOA26Q202型離子遷移譜 武漢矽感科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 剪切力測定

參照王春青等[10]的方法測定。統(tǒng)一取新鮮雞肉（對照組）、冰鮮雞肉和解凍雞肉的右側(cè)雞胸肉樣品，沿肌纖維方向切取5 cm×2 cm×0.5 cm的長方條，用嫩度儀沿肌纖維方向剪切肉條，分別測定剪切力。每種樣品平行測定10 次。

1.3.2 蒸煮損失率測定

參照馮憲超等[11]的方法測定。分別取新鮮雞肉（對照組）、冰鮮雞肉和解凍雞肉的右側(cè)雞胸肉肉樣，用手術(shù)刀切成2 cm×2 cm×1 cm的條塊，用濾紙吸去表面的水分并進行稱量（m1）；然后在100 ℃水浴鍋中煮制20 min，取出后于4 ℃冰箱中放置1 h，用濾紙吸去表面的水分，再進行稱量（m2），每種樣品平行測定10 次。蒸煮損失率按照式（1）計算。

（1）

1.3.3 汁液流失率測定

參照余小領(lǐng)等[12]的方法測定。測定空托盤的質(zhì)量（m），將肉樣放進空托盤，稱量空托盤和肉的總質(zhì)量（m3），用保鮮膜覆蓋空托盤表面直至恒質(zhì)量，取出肉樣稱量其質(zhì)量（m4）。汁液流出率按照式（2）計算。

（2）

1.3.4 滴水損失率測定

參照鄒華鋒等[13]的方法測定。測量肉樣質(zhì)量（m5），將肉樣真空包裝后置于0～4 ℃環(huán)境下24 h，后取出用吸水紙吸干表面水分測量其質(zhì)量（m6）。滴水損失率按照式（3）計算。

（3）

1.3.5 加壓失水率測定

參照Farouk等[14]的方法測定。測量加壓前肉樣質(zhì)量（m7），將肉樣用18層濾紙上下覆蓋，然后將其放在膨脹壓縮儀平臺上，加壓至35 kg并保持5 min，消除壓力后稱其質(zhì)量（m8）。加壓失水率按照式（4）計算。

（4）

1.3.6 質(zhì)構(gòu)測定

參照劉功明等[15]的方法測定。分別取新鮮雞肉（對照組）、冰鮮雞肉和解凍雞肉的右側(cè)雞胸肉肉樣，切成3 cm×2 cm×1 cm的小塊，在物性測定儀下分別對2 種樣品做質(zhì)構(gòu)剖面分析（texture profile analysis，TPA），從而得出2 種樣品的硬度、彈性及黏著性。設(shè)置參數(shù)：探頭型號為P/0.5R柱狀，以1.6 mm/s速率進入測試肉樣，再恢復(fù)至初位，下壓距離8 mm。每種樣品平行測定10 次。

1.3.7 色澤測定

參照廖勇[16]的方法測定。分別取新鮮雞肉（對照組）、冰鮮雞肉和解凍雞肉的右側(cè)雞胸肉肉樣，用色差儀測定其L*、a*和b*，其中L*表示亮度，a*表示紅綠范圍，b*表示藍黃范圍。色差儀使用前要先進行校正，經(jīng)過標準化之后將鏡頭垂直置于肉面之上，檢測光源為D65，測量直徑為8 mm，然后將鏡口緊壓肉面，按下按鈕，進行測定。每個樣品均進行6 個位點的測定，并加以標記，盡量使得樣品之間測定位點相同，減小誤差，然后將6 個位點的測量值取平均值即為該樣品的測量值。每種樣品平行測定10 次。

1.3.8 離子遷移譜測定

分別取新鮮雞肉（對照組）、冰鮮雞肉和解凍雞肉的右側(cè)雞胸肉肉樣各10 g，用料理機將其攪碎成肉糜狀，裝入測量瓶進行測定。測定參數(shù)為：進樣端溫度為200 ℃；遷移管內(nèi)部溫度60 ℃；放電時間（T2）676 μs；引出起始時間（T3）728 μs；引出時間（T4）1 534 μs；進樣量為0.6 mg；測試時間30 s。每種樣品平行測定3 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計軟件SPSS 17.0及Origin 9.0對理化指標進行統(tǒng)計分析并作圖，采用Metabo Analyst 2.0進行離子遷移譜的預(yù)處理和數(shù)據(jù)分析[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類別雞肉剪切力和保水性測定

肉質(zhì)的嫩度高低與剪切力大小成反比，影響肉質(zhì)質(zhì)量的5 個品質(zhì)指標中，嫩度是最主要的指標[18]。與禽肉嫩度有關(guān)的因素包括家禽的品種、部位、年齡、屠宰方法、加工方法等，從微觀結(jié)構(gòu)看都是對肌肉的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定影響，尤其是有關(guān)結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)、肌原纖維蛋白中肌動蛋白與肌球蛋白結(jié)合的緊密度以及肌間脂肪的含量方面[19]。由表1可知，冰鮮雞肉與新鮮雞肉（對照）剪切力值差異并不顯著（P>0.05），而解凍雞肉與前兩者相比差異顯著（P<0.05）。這表明雞肉在冷凍和解凍過程中，結(jié)締組織遭到破壞，肌原纖維發(fā)生斷裂[20]，肌球蛋白緊密度降低等原因?qū)е录羟辛υ龃螅鄱认陆怠?/p>

肉的保水性的測量指標有很多，包括蒸煮損失率、汁液流失率、滴水損失率及加壓失水率等，不同的指標表示的是肌肉處于不同狀況下的水分流失情況[21]。冰鮮雞肉的蒸煮損失率為15.17%與對照組的新鮮雞肉14.95%無顯著差異（P>0.05），解凍雞肉的蒸煮損失率高達19.48%，與冰鮮雞肉存在顯著差異（P<0.05）；汁液流失率方面，冰鮮雞肉和新鮮雞肉分別為0.25%和0.22%，二者之間無顯著差異（P>0.05），解凍雞肉的汁液流失率為1.31%，顯著高于前者（P<0.05）；冰鮮雞肉和新鮮雞肉的滴水損失率分別為0.59%和0.61%，與解凍雞肉的1.84%之間存在顯著差異（P<0.05）；而解凍雞肉的加壓損失率為49.70%，顯著高于冰鮮雞肉的38.40%和新鮮雞肉的38.10%（P<0.05）。綜合幾個指標分析，雞肉在解凍之后，其保水性顯著低于新鮮雞肉和冰鮮雞肉

（P<0.05），而冰鮮雞肉的保水性與新鮮雞肉相比，無顯著性差異（P>0.05）。

肌肉中的水分含量在75%左右，主要存在于肌原纖維中、肌原纖維與細胞膜之間、肌原纖維間以及細胞和肌束之間的空隙中[22]，當外界環(huán)境發(fā)生變化，如加熱、冷凍、pH值改變、加壓、存放時間過長等都會導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)、肌原纖維蛋白、細胞內(nèi)外空隙及細胞膜通透性的變化[23-24]，造成肌肉水分含量發(fā)生改變。解凍雞肉與新鮮雞肉相比之所以保水性下降，正是因為在冷凍-解凍過程中，細胞內(nèi)外的間隙變小造成部分失水，且冷凍條件下，肌原纖維蛋白和肌漿蛋白變性、冰晶增大使得肌肉細胞破壞導(dǎo)致的[25]，

該結(jié)果與余小領(lǐng)[26]的結(jié)論相一致，而冰鮮雞肉因其所有環(huán)節(jié)均保持在0～4 ℃范圍內(nèi)，肌纖維未遭到破壞，因此其保水性與新鮮雞肉（對照）無顯著差別。

2.2 不同類別雞肉色澤測定

在CIE L*a*b*色空間中，L*值代表樣品的亮度值，其值越低則表明越暗；a*表示樣品的紅綠值，正值為紅色，負值為綠色，其絕對值越高表示顏色越深；b*表示樣品的黃藍值，正值為黃色，負值為藍色，同樣是絕對值越高顏色越深[27]。由表2可知，冰鮮雞肉的L*、a*和b*分別為45.72、10.96和13.28，與新鮮雞肉（對照）的46.85、10.31和12.96相比均無顯著性差異（P>0.05），而與解凍雞肉的50.08、14.75及18.92相比，色差值存在差異，L*、a*和b*均顯著提高

（P<0.05）。這表明雞肉在冷凍解凍過程中，色澤發(fā)生改變，a*的改變是由于變化的溫度使得雞肉中的肌球蛋白變性，被破壞掉的細胞中的亞鐵血紅素發(fā)生水解[28]，酸性物質(zhì)增多同時蛋白聚合和卟啉環(huán)遭到破壞[29]，導(dǎo)致高鐵肌紅蛋白大量積累[20]，從而使紅色加深；而b*的改變與脂肪氧化有關(guān)，凍融后細胞膜上的不飽和脂肪酸被氧化與肉中的胺類物質(zhì)反應(yīng)導(dǎo)致黃色素的生成[30]。

2.3 不同類別雞肉質(zhì)構(gòu)測定

肉的口感和嫩度與其質(zhì)構(gòu)有著密切關(guān)系，肉的質(zhì)構(gòu)常用的指標包括硬度、黏度和彈性。由表3可知，冰鮮雞肉與新鮮雞肉（對照）的硬度、黏度和彈性均無顯著性差異（P>0.05）；而解凍雞肉的硬度高達13 740.60 g、黏度為123.55 g·s，與冰鮮雞肉相比顯著增加

（P<0.05），彈性為0.36 mm，與冰鮮雞肉的0.57 mm相比顯著降低（P<0.05）。這是由于雞肉在冷凍解凍過程中，冰晶的增長對肌肉結(jié)構(gòu)造成機械損傷[31]，肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)遭到破壞導(dǎo)致蛋白的變性[32]，同時低溫冷凍條件下使得肌肉細胞中的鈣離子酶失去活性，使肌肉中的支撐蛋白無法水解，宏觀表現(xiàn)出硬度增加，彈性降低[33]。另外，變化的溫度使細胞表面的膜蛋白發(fā)生變性和水解從而引起肌肉表面黏度增加。

2.4 不同類別雞肉離子遷移譜測定

圖1是新鮮雞肉（對照組）、冰鮮雞肉和解凍雞肉3 種樣品的測定時間與峰面積的IMS圖譜。在測定時間5～20 s內(nèi)，冰鮮雞肉與新鮮雞肉（對照組）的出峰時間與峰面積基本吻合，表明二者之間并無顯著性差異

（P>0.05），這與其理化指標結(jié)果相一致。但圖1b與圖1c相比，二者總體出峰范圍明顯不一致，冰鮮雞肉出峰多集中在10～15 s及18～20 s范圍內(nèi)，而解凍雞肉則集中在9～12 s；冰鮮雞肉最高峰出現(xiàn)在9 s左右，解凍雞肉則出現(xiàn)在11 s左右；由此可知，2 種雞肉存在顯著性差異

（P<0.05）。研究表明，解凍雞肉在反復(fù)凍融后，其總蛋白和肌漿蛋白溶解性相對于新鮮雞肉均顯著降低，并且雞肉的肌纖維空隙面積增加、肌節(jié)長度變短[34]，這就導(dǎo)致其IMS圖譜的波峰出現(xiàn)的位置不同，這一結(jié)果與牛力[35]的結(jié)論具有一致性。

2.5 不同類別雞肉主成分分析

為消除實驗產(chǎn)生的誤差，對所得的圖譜進行標準變量正態(tài)變換（standard normal variate transformation，SNVT）處理，建立3 種樣品的IMS數(shù)據(jù)庫，并進一步進行主成分判別。圖4為IMS圖譜經(jīng)過標準變量正態(tài)變換處理以后的主成分得分圖。

由圖4可知，第1主成分得分為87.1%，第2主成分得分為11.5%，總得分為98.6%，完全可以區(qū)分2 種雞肉（主成分得分大于80%均視為有效值）。冰鮮雞肉和新鮮雞肉（對照）的PCA圖有大部分重疊，表明二者之間在理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)非常接近，但冰鮮雞肉與解凍雞肉相比，分布在不同的區(qū)域，分布趨勢明顯不一致，表明二者之間存在差異，這與上述理化指標的測定結(jié)論完全統(tǒng)一，該結(jié)論與王文秀等[36]對新鮮豬肉和解凍豬肉的研究結(jié)果相一致。

2.6 不同類別雞肉判別函數(shù)分析

進一步建立所得數(shù)據(jù)的判別函數(shù)：設(shè)一共n個樣本體，分別為M1， M2， M3，...，Mn，判別函數(shù)為

F（X）=f1X1+f2X2+，...， fkXk，f1， f2，...，fn為變量系數(shù)，

X1， X2，...， Xn為變量。分別把30 個樣本的IMS數(shù)據(jù)帶入函數(shù)式中，根據(jù)規(guī)則進行判定[37]。得到判別函數(shù)為F=-0.132X1+0.550X2+0.079X3-0.168X4-0.903X5+0.039X6。隨機帶入5 個樣本數(shù)值進行判別，準確率達到99.17%，能夠很好地對2 種樣品進行區(qū)分。

3 結(jié) 論

本研究利用離子遷移譜技術(shù)對冰鮮雞肉與解凍雞肉進行鑒別，以新鮮雞肉作為對照，得到3 種樣品的離子遷移譜圖，對比發(fā)現(xiàn)，解凍雞肉與冰鮮雞肉的出峰時間及面積均有差異，后通過對離子遷移譜圖進行標準變量正態(tài)變換處理，得出主成分得分圖及判別函數(shù)并進行分析，其中主成分得分為98.60%，判別函數(shù)判別率為99.17%。同時對3 種樣品進行理化指標的測定，包括剪切力、保水性（蒸煮損失率、汁液損失率、滴水損失率及加壓損失率）色澤及質(zhì)構(gòu)，結(jié)果顯示，冰鮮雞肉與解凍雞肉理化指標均存在顯著性差異（P<0.05）。通過2 種分析方法并結(jié)合相應(yīng)的理化指標可以得出結(jié)論，利用離子遷移譜技術(shù)能夠準確地將冰鮮雞肉和解凍雞肉區(qū)分開，這一技術(shù)檢測時間短、成本低、準確率高，為快速鑒別冰鮮雞肉和解凍雞肉提供了有效的理論依據(jù)。

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