影響犬糧適口性關(guān)鍵因素的鑒定

殷明　陳茂深　徐菲菲　李玥　鐘芳

摘要：為了探究影響犬糧適口性的關(guān)鍵因素，選擇6種具有代表性的市售犬糧，采用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)其氣味組成和滋味組成進(jìn)行測(cè)定，共檢測(cè)出55種氣味化合物和34種滋味化合物。采用適口性試驗(yàn)分析試驗(yàn)犬對(duì)6種犬糧的采食率，并建立氣味物質(zhì)和滋味物質(zhì)與采食率的偏最小二乘回歸（PLSR）模型，共得出10種氣味物質(zhì)[庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E）-2癸烯醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃、4甲基-5-噻唑乙醇、2-甲基-3-呋喃硫醇]和3種滋味物質(zhì)（乙酸、檸檬酸、抗壞血酸）與采食率呈顯著正相關(guān)。通過關(guān)鍵化合物的返添加試驗(yàn)得出，PLSR模型篩選出的關(guān)鍵化合物具有較高的可信度，將氣味化合物和滋味化合物返添加到基礎(chǔ)犬糧中進(jìn)行2碗試驗(yàn)，結(jié)果表明，添加氣味化合物基礎(chǔ)犬糧的適口性高于添加滋味化合物基礎(chǔ)犬糧的適口性。

關(guān)鍵詞：犬糧;適口性;氣味;滋味;關(guān)鍵化合物;PLSR

中圖分類號(hào)： S829.25? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）19-0190-10

收稿日期：2020-08-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31601437）。

作者簡(jiǎn)介：殷 明（1995—），男，山東菏澤人，碩士研究生，主要從事食品工程研究。E-mail：1132369193@qq.com。

通信作者：陳茂深，博士，副教授，主要從事食品加工與配料研究。E-mail：chenmaoshen@jiangnan.edu.cn。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的日益發(fā)展，國(guó)內(nèi)寵物行業(yè)發(fā)展迅速，2010—2014年我國(guó)寵物行業(yè)年均增長(zhǎng)達(dá)到50.7%[1]，截至2017年，我國(guó)犬貓的數(shù)量達(dá)到0.9億只[2]，預(yù)計(jì)2020年市場(chǎng)規(guī)模將超2 000億元[1]。然而我國(guó)寵物食品工業(yè)興起較晚，至今不過20～30年，國(guó)內(nèi)對(duì)犬糧方面的報(bào)道也大多集中于犬糧的功能性以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面，而對(duì)犬糧誘食劑以及適口性的研究相對(duì)較少。

寵物食品適口性[3]是指寵物覓食、定位和采食某種食物過程中，對(duì)食物氣味、味道、外觀等特征的反應(yīng)。適口性的好壞直接影響著寵物采食積極性和采食量等。因此適口性問題是生產(chǎn)高品質(zhì)寵物食品需要解決的問題。

犬的采食過程可以劃分為5個(gè)階段：（1）尋找食物并確定位置;（2）選擇食物;（3）獲取食物;（4）咀嚼;（5）消化[4]。在（1）（2）階段，寵物利用嗅覺感知食物氣味、視覺感知食物位置、觸覺感知食物溫度。研究表明，犬的嗅覺系統(tǒng)比人類更發(fā)達(dá)，犬的嗅腦占大腦的比例為人的35倍，單位面積的嗅覺細(xì)胞是人類的10倍以上，對(duì)氣味分子濃度的檢測(cè)閾是人的106～108倍[5]。因此，食物是否具有誘食性很大程度上取決于其氣味。李超通過美拉德反應(yīng)制備出烘烤味和肉香味的誘食劑，它們顯著提高了犬糧的適口性[6]。陳雪梅利用啤酒廢酵母作為氮源通過美拉德反應(yīng)制備出肉香味的誘食劑，并通過適口性試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，其具有較好的誘食效果[7]。在（4）階段，起作用的主要是味覺（嗅覺也起到一定作用）。犬大約有1 700個(gè)味蕾[8]，而人類擁有9 000 個(gè)左右的味蕾[5]，因此與人味覺相比很不發(fā)達(dá)。但研究表明，犬仍然可以嘗出酸、甜、苦、咸、鮮5種味道，且偏好甜味食物[4]。Trres等發(fā)現(xiàn)，犬糧中添加蔗糖或者葡萄糖能提高犬糧的適口性[9-10]。因此，氣味和滋味是影響犬糧適口性的主要因素，然而哪種因素是造成適口性差異的關(guān)鍵因素仍不明確。

本研究通過頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（HS-SPME-GC-MS）和高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（HPLC-MS）技術(shù)分析市售6種犬糧的氣味成分和滋味成分，探討6種犬糧的氣味和滋味差異，并通過適口性試驗(yàn)評(píng)定6種犬糧的適口性，通過建立偏最小二乘回歸（PLSR）模型探究得出影響犬糧適口性的關(guān)鍵化合物，最后通過關(guān)鍵化合物的返添加試驗(yàn)驗(yàn)證PLSR模型篩選的準(zhǔn)確性進(jìn)而確定引起適口性提高的關(guān)鍵因素，以期為犬糧的加工、生產(chǎn)及深入研究提供研究方法及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇巔峰、狼道、比瑞吉、麥富迪、寶路、好主人（DF1、DF2、DF3、DF4、DF5、DF6）等6種成品犬糧作為試驗(yàn)材料（無錫寵物超市）;乙酸、檸檬酸、抗壞血酸、壬酸、果糖（國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司）;庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、E-2-癸烯醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃、4-甲基-5-噻唑乙醇、2-甲基-3-呋喃硫醇、1，2-二氯苯、C6-C33正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品[西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司]。

1.2 儀器

電子分析天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司];數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、三合一自動(dòng)進(jìn)樣器、50/30 μmCAR/DVB/PDMS 固相微萃取頭（美國(guó)安捷倫科技公司）;Waters2695高效液相色譜儀、Waters1525高效液相色譜儀[沃特世科技（上海）有限公司]。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 犬糧風(fēng)味化合物的測(cè)定

精準(zhǔn)稱取2 g左右犬糧于25 mL樣品瓶中，將樣品瓶置于固相微萃取裝置上，加入10 μL二氯苯甲醇溶液（1.036 μg/μL）作內(nèi)標(biāo)，并置于60 ℃恒溫水浴中平衡10 min，從插入萃取頭開始計(jì)時(shí)，萃取時(shí)間為40 min。GC條件：通過DB-WAX（30 m×0.53 mm×0.25 μm）毛細(xì)色譜柱進(jìn)行分離;載氣為He，流速為1 mL/min;程序升溫條件為初始溫度40 ℃ 保持2 min，升溫速率4.0 ℃/min，終溫230 ℃，保持5 min;進(jìn)樣溫度為230 ℃。MS條件：電子能量70 eV;離子源溫度為230 ℃;接口溫度為250 ℃;采用全掃描方式，掃描質(zhì)量范圍為33～450 m/z。

2.3 犬糧適口性試驗(yàn)結(jié)果

適口性測(cè)試是指單獨(dú)測(cè)試，單獨(dú)測(cè)試是僅提供單一犬糧，測(cè)試試驗(yàn)犬對(duì)其采食量，本試驗(yàn)采用6種犬糧（DF1、DF2、DF3、DF4、DF5、DF6），其中DF1、DF2為高端犬糧，DF3、DF4為中端犬糧，DF5、DF6為低端犬糧，犬糧的選擇主要從營(yíng)養(yǎng)成分、氣味以及市場(chǎng)占有率等幾個(gè)方面考慮，6種犬糧為市場(chǎng)上具有影響力的品牌，并受到消費(fèi)者歡迎的產(chǎn)品。分別對(duì)這6種犬糧進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，測(cè)定試驗(yàn)犬對(duì)其喜好度。

由表6可知，試驗(yàn)犬對(duì)6種犬糧樣品的采食率在3個(gè)水平，在單獨(dú)測(cè)試中，犬對(duì)DF1、DF2、DF3的接受度最高且沒有顯著性差異，采食率均在80%以上，對(duì)DF4、DF5 2種樣品的采食率沒有顯著性差異，處于40%左右，然而犬對(duì)DF6的接受性最差，采食率低于20%。從單獨(dú)測(cè)試的結(jié)果可以基本了解犬對(duì)6種市售犬糧的適口性偏好，高端犬糧的適口性普遍優(yōu)于低端犬糧。

2.4 PLSR相關(guān)性分析

在上述研究中，通過適口性測(cè)試已經(jīng)明確了試驗(yàn)犬對(duì)樣品的喜好程度，并通過GC-MS檢測(cè)了樣品中的風(fēng)味（滋味和氣味）物質(zhì)組成。雖然對(duì)于犬糧和誘食劑中的風(fēng)味（滋味和氣味）成分進(jìn)行了初步的分析，但是其與適口性之間的聯(lián)系需要進(jìn)一步探索。偏最小二乘回歸性分析（PLSR）可以用于研究風(fēng)味物質(zhì)與樣品各屬性之間的聯(lián)系。

以樣品中氣味和滋味物質(zhì)為x變量，其中未檢測(cè)到的物質(zhì)標(biāo)示其含量為0，采食率（IR）為y變量建立PLSR模型，其擬合效果見圖1、圖2。

由圖1、圖2可知，利用所建立的PLSR模型分析得出，6個(gè)樣品的氣味成分經(jīng)過線性擬合后的實(shí)際觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間吻合度達(dá)到84.73%，而滋味成分?jǐn)M合后吻合度為91.32%，說明所建立的模型對(duì)于所分析的數(shù)據(jù)具有很好的擬合效果，且滋味成分模型對(duì)于滋味成分的預(yù)測(cè)效果好于氣味成分，故可以通過此模型進(jìn)行相關(guān)性分析。

通過建立的PLSR模型可以更加清楚地判斷影響采食率的風(fēng)味（氣味和滋味）物質(zhì)。利用Jack-knife不確定度分析計(jì)算回歸系數(shù)，以判斷哪些變量對(duì)采食率有顯著影響，圖3、圖4顯示了模型的回歸系數(shù)值。誤差棒沒有與橫軸（零點(diǎn)）相交的變量與因變量有顯著相關(guān)性。

由圖3、圖4可知，犬糧中共有10種氣味化合物[A2：庚醛A3：壬醛，A4：辛醛，A5：3-甲基丁醛，A6：（E，E）-2，4-癸烯醛， A11：（E）-2-癸烯醛，G6：2，6-二甲基吡嗪，G10：2-甲基呋喃，G11：4-甲基-5-噻唑乙醇，G12：2-甲基-3-呋喃硫醇]和3種滋味化合物（乙酸、檸檬酸、維生素C）與采食率呈顯著正相關(guān)關(guān)系;而3種氣味化合物[A9：（E）-2-辛烯醛，D1：草酸二乙酯，G5：麥芽酚]與采食率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，并沒有滋味化合物與采食率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

為了測(cè)定PLSR分析結(jié)果的可信度，選擇若干種化合物（顯著相關(guān)和非顯著相關(guān)）返添加入基礎(chǔ)犬糧中進(jìn)行適口性測(cè)試。由表7中可知，添加了顯著相關(guān)化合物的試驗(yàn)組基礎(chǔ)犬糧在首選犬?dāng)?shù)和采食率方面均高于或低于對(duì)照組。其中添加辛醛的采食率相比對(duì)照組高出23.46百分點(diǎn)，添加（E）-2-辛烯醛的基礎(chǔ)犬糧比對(duì)照組低于13.44百分點(diǎn)，添加乙酸的基礎(chǔ)犬糧相比于對(duì)照組高出15.28百分點(diǎn)，而添加壬酸和果糖的試驗(yàn)組采食率僅比對(duì)照組高1.08百分點(diǎn)、4.78百分點(diǎn)，差異不明顯。由以上試驗(yàn)可知，PLSR篩選出的關(guān)鍵化合物具有較高的可信度。

為了進(jìn)一步檢測(cè)氣味和滋味哪一種因素更能影響犬糧的適口性，分別將氣味化合物和滋味化合物返添加到基礎(chǔ)犬糧中，并進(jìn)行2碗試驗(yàn)，結(jié)果見表8。

由表8可知，添加氣味化合物的犬糧適口性（采食率和首選數(shù)量）高于添加滋味化合物。有文獻(xiàn)報(bào)道[5]，以人為參照物，犬的嗅覺細(xì)胞是人類的10倍以上，而味覺細(xì)胞僅為人類的四分之一。因此在犬采食過程中氣味是影響采食率的關(guān)鍵因素。

3 討論與結(jié)論

犬糧適口性是犬糧氣味、滋味和質(zhì)構(gòu)等因素的總和，可以通過影響犬的食欲來影響其采食量，而采食量是衡量犬?dāng)z入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)數(shù)量的尺度，因此適口性越來越受到犬糧購(gòu)買者和犬糧生產(chǎn)廠家的重視。在犬類采食過程中氣味和滋味是影響其采食率的主要因素，本研究中選取市場(chǎng)中具有代表性的6種犬糧作為研究對(duì)象，分別采用HS-SPME-GC-MS和HPLC-MS測(cè)定犬糧的氣味組成和滋味組成，分別檢測(cè)出55種氣味化合物和34種滋味化合物。其中氣味化合物包括醛類（11種）、酸類（10種）、醇類（7種）、脂類（6種）、酮類（5種）、芳香烴類（4種）、雜環(huán)類（12種），其中醛類、酸類、雜環(huán)類的化合物種類較多且含量較高;而滋味成分包括16游離氨基酸，7種有機(jī)酸，7種可溶性糖，4種呈味核苷酸。

通過建立氣味物質(zhì)和滋味物質(zhì)與采食率的PLSR模型得出，共有10種氣味物質(zhì)[庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E）-2癸烯醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃、4甲基-5-噻唑乙醇、2-甲基-3-呋喃硫醇]和3種滋味物質(zhì)（乙酸、檸檬酸、維生素C）與采食率呈顯著正相關(guān)關(guān)系。陳雪梅的試驗(yàn)結(jié)果表明，庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃能夠提高犬糧的適口性[7]，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。有研究報(bào)道，醛類化合物通常具有脂肪味、牛油味和清香，其中辛醛廣泛地存在于水果、茶葉中，其形成可能與亞油酸脂的自動(dòng)氧化有關(guān)[26]。（E）-2-癸烯醛在雞湯中發(fā)現(xiàn)具有脂肪香[27]。在10種氣味化合物中包括2種含硫化合物，含硫化合物的氣味閾值通常較低，尤其是3位上含巰基的噻吩、呋喃以及一些有類似結(jié)構(gòu)的硫醚，一般都具有較強(qiáng)的肉味[28]。通過添加不同的化合物（顯著相關(guān)和非顯著相關(guān)）進(jìn)行試驗(yàn)可知，PLSR模型可以準(zhǔn)確篩選犬糧中關(guān)鍵化合物，同時(shí)適口性試驗(yàn)表明，添加氣味化合物的犬糧對(duì)應(yīng)采食率和首選犬?dāng)?shù)高于添加滋味化合物的犬糧，由此可知，氣味可能是影響犬糧喜好度的關(guān)鍵因素。

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