感官評(píng)定結(jié)合主成分分析和馬氏距離的分析方法比較不同雞種雞肉揮發(fā)性物質(zhì)

王 浩，王 鵬，余嘉航，曾憲明，李 震，束婧婷，鄒劍敏，徐幸蓮,*

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇南京 210095；2.江蘇省家禽科學(xué)研究所，江蘇揚(yáng)州 225125）

雞肉作為我國(guó)的主要肉類來(lái)源之一，在滿足生活需要和穩(wěn)定社會(huì)生產(chǎn)方面具有重要地位，我國(guó)的肉雞品種可分為白羽雞、黃羽雞、肉雜雞和淘汰蛋雞等四大類，其中白羽雞和黃羽雞占比最多[1]，據(jù)了解我國(guó)白羽雞的祖代雞苗完全依賴進(jìn)口，而我國(guó)是黃羽肉雞的原產(chǎn)國(guó)，黃羽肉雞相較于白羽雞生長(zhǎng)日齡更長(zhǎng)，具有更緊實(shí)的肉質(zhì)和更濃厚的雞肉風(fēng)味，良好的發(fā)展黃羽雞產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)肉雞行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

肉類中的揮發(fā)性物質(zhì)有很多，如烴類、醛類、酮類、酯類、醇類、酸類、含硫化合物類、含氮化合物等[2]，雞肉的氣味主要來(lái)源脂肪分解、美拉德反應(yīng)、氨基酸降解和硫胺素的降解。美拉德反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，但有研究表明在肉需要在較高溫度的前提下才能發(fā)生美拉德反應(yīng)，即高壓烹飪或者煎烤時(shí)更容易發(fā)生[3]。氨基酸作為肉制品中重要的水溶性前體物，當(dāng)加熱到較高的溫度時(shí)(180 ℃)，氨基酸脫氨基或者脫酰胺基，形成氨[4]，氨基酸熱降解形成的氨具有較高的活性可后續(xù)與羰基發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生噻唑類、噻吩類、吡啶類、吡嗪類以及一些含硫化合物，這些都是對(duì)肉香味形成具有重要作用的香味化合物。硫胺素是一種含有硫和氮的二環(huán)化合物，加熱可降解成多種含硫和氮的揮發(fā)性物質(zhì)，其降解的初級(jí)產(chǎn)物可以通過(guò)多種其他途徑反應(yīng)生成2-甲基-3-呋喃硫醇等具有肉香的物質(zhì)[5]。

本研究以具有地方代表性的四個(gè)不同品種的黃羽肉雞（狼山雞、崇仁雞、鹿苑雞和文昌雞）為研究對(duì)象，控制不同品種肉雞的生長(zhǎng)日齡和飼養(yǎng)環(huán)境，使其具備相同的研究起步點(diǎn)，首次利用主成分分析結(jié)合馬氏距離的分析方法，并佐以專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)定小組評(píng)定不同雞種之間的氣味特性差異，揭示黃羽肉雞雞肉的氣味品質(zhì)形成規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

四種雞肉（狼山雞、崇仁雞、鹿苑雞、文昌雞）樣本均采集自中國(guó)農(nóng)科院揚(yáng)州家禽研究所，日齡120天；環(huán)己酮（99%） Sigma Aldrich 公司；反,反-2,4-癸二烯醛（90%）、反-2-十一烯醛（93%）、反,反-2,4-庚二烯醛（98%），反-2-癸烯醛（95%）、1-辛烯-3-醇（98%）均購(gòu)于阿拉丁公司；

SPME 萃 取 頭（carboxen/polydimethylsiloxane,Supelco） Bellefonte, PA, USA；DSQⅡ氣質(zhì)聯(lián)用儀器、GC-MS 分析系統(tǒng)、TR-5 MS 毛細(xì)管柱（30m×0.25 mm×0.25 μm） 美國(guó)熱電公司；不銹鋼蒸鍋蘇泊爾公司；C21-SC011 電磁爐 九陽(yáng)公司；J10 絞肉機(jī) 奧克斯公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣本制備 選用日齡、飼養(yǎng)時(shí)間和飼養(yǎng)條件均相同的狼山雞、崇仁雞、鹿苑雞、文昌雞母雞各5 只，平均體重1.5 kg；活雞屠宰在江蘇立華集團(tuán)屠宰線上進(jìn)行，活雞依次經(jīng)由：上掛（由工人將腳環(huán)扣至雞腳踝關(guān)節(jié)，將其倒掛在傳送帶上），電擊暈（電極自動(dòng)電擊倒掛在傳送帶上的雞頭部），刺殺（人工在雞頸部刀割放血），瀝血（雞因倒掛經(jīng)過(guò)傳送帶，該過(guò)程數(shù)分鐘可自動(dòng)完成），脫毛（雞通過(guò)傳送帶依次進(jìn)入脫毛池和脫毛機(jī)）工藝后由生產(chǎn)線取下，摘取其胸肉和腿肉，為保持樣本品質(zhì)，雞肉經(jīng)真空包裝后迅速置于結(jié)凍庫(kù)（?30 ℃）進(jìn)行風(fēng)冷速凍，1 h 后取出，置于裝有冰袋的保溫箱中運(yùn)輸至本地冷藏庫(kù)（?18 ℃）中保藏。

雞肉熟制程序：純凈水1 L 加入鍋中，加熱至水溫96～99 ℃，此時(shí)水呈微沸狀態(tài)。取同一只雞的腿肉與胸肉，自然解凍后加入鍋中。保持水溫（96～99 ℃），煮制20 min 撈出。煮制不同雞肉時(shí)清洗鍋體并更換用水。

肉樣制備：將熟制后的胸肉和腿肉按照1:1 重量比例混合，并用絞肉機(jī)攪碎、混勻，真空包裝后，置于冷藏庫(kù)（?18 ℃）中留樣待測(cè)。

1.2.2 測(cè)定方法 稱取約5 g 雞肉放入20 mL 頂空瓶中，再加入環(huán)己酮（0.1%（v/v）乙醇）溶液5 μL，壓蓋。在50 ℃條件下使用SPME 萃取頭（75 μm）萃取30 min，收集和富集揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[6]。

色譜條件：將吸附化合物的萃取頭在氣相進(jìn)樣口250 ℃脫附3 min 不分流近樣。揮發(fā)性成分用TR-5 MS 毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）進(jìn)行分離。以氦氣做載氣，流速為1 mL/min。氣相色譜程序升溫條件如下：爐溫在40 ℃保持3 min，以3 ℃/min的升溫速率升至70 ℃，不保持，再以5 ℃/min的升溫速率升至180 ℃，不保持，再以10 ℃/min的升溫速率升至280 ℃，保持5 min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃，電離方式為EI+，電子能量為70 eV，掃描質(zhì)量范圍30～550 m/z。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留時(shí)間通過(guò)正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品轉(zhuǎn)化為線性保留指數(shù)[7]。

風(fēng)味物質(zhì)成分的鑒定：將揮發(fā)性成分的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與NIST 08（Natl. Inst. of Standards and Technology,Gaithersburg Waltham,Md. Waltham, U.S.A.http://webbook.nist.gov）譜庫(kù)資料進(jìn)行比較，以及與文獻(xiàn)比較線性保留指數(shù)。采用半定量方法定量揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，環(huán)己酮為內(nèi)標(biāo)。通過(guò)比較揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的峰面積與內(nèi)標(biāo)的峰面積確定物質(zhì)含量[6]。

1.2.3 OAV 分析 OAV（ordoracitiveity value）值定義為物質(zhì)的含量與其閾值的比值，OAV=C/T（C 為物質(zhì)濃度；T 為感覺(jué)閾值），OAV 值反映揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)香氣的貢獻(xiàn)，OAV 小于1 表示該物質(zhì)未對(duì)樣品滋味有貢獻(xiàn)；OAV 大于1 表示該物質(zhì)對(duì)樣品滋味有貢獻(xiàn)，且數(shù)值越大，貢獻(xiàn)越大。計(jì)算所測(cè)得揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的OAV 值評(píng)估其對(duì)香氣的貢獻(xiàn)[8]。

1.2.4 主成分與馬氏距離的計(jì)算 主成分分析（PCA）過(guò)程通過(guò)將高維特征映射到低維特征空間上，從而構(gòu)建全新的正交特征，以達(dá)到消除眾多重疊信息的目的。PCA 可以得到多個(gè)變量的主成分和得分，得分為壓縮后的變量數(shù)據(jù)，使用得分?jǐn)?shù)據(jù)代替原始數(shù)據(jù)計(jì)算馬氏距離，不僅能反映全部數(shù)據(jù)信息，而且也能壓縮參加計(jì)算馬氏距離的變量數(shù)，并能保證M 矩陣不存在共線問(wèn)題[9]。馬氏距離的計(jì)算需要有一個(gè)數(shù)據(jù)“重心”作為計(jì)算過(guò)程中的“原點(diǎn)”，通過(guò)計(jì)算不同樣本與“重心”的距離來(lái)體現(xiàn)樣本間的區(qū)別。為體現(xiàn)馬氏距離的準(zhǔn)確性，本次研究中參考相關(guān)文獻(xiàn)模擬制定“最佳標(biāo)準(zhǔn)”樣本，即一個(gè)虛擬的、立足于實(shí)際的、各個(gè)評(píng)測(cè)維度都趨近于最佳狀態(tài)的樣本，本次研究中的四個(gè)雞種與之進(jìn)行對(duì)比，從而得出四個(gè)雞種之間的差異。

馬氏距離的計(jì)算由下式進(jìn)行：

計(jì)算由多個(gè)主成分變量賦予的不同樣品各自得分T（式（1））。

式中：X 為指標(biāo)變量矩陣；P 為載荷矩陣；n 為樣品數(shù)；m 為變量數(shù)；f 為主成分?jǐn)?shù)。

計(jì)算樣品數(shù)據(jù)到“最佳標(biāo)準(zhǔn)”的馬氏距離矩陣（式（2））。

式中，D 為馬氏距離；M 為標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)集因子分析中得分陣的協(xié)方差陣；Ti 為樣本的得分向量；T 為n 個(gè)樣品參考的標(biāo)準(zhǔn)值；i 為不同的樣本。

得到的距離得分代表樣品該營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)與“最佳標(biāo)準(zhǔn)”的吻合程度，數(shù)值越大，表示樣本距離越遠(yuǎn)，與“最佳標(biāo)準(zhǔn)”吻合度越低；數(shù)值越小，距離越近，樣本營(yíng)養(yǎng)素含量值更為相似。

1.2.5 感官評(píng)價(jià)測(cè)定 據(jù)了解，醛類物質(zhì)，如己醛、壬醛、辛醛、烯醛等是煮雞肉中主要的氣味化合物[10?11]。先前報(bào)道表明，在肉中的醛類物質(zhì)主要是由脂質(zhì)氧化產(chǎn)生[7]，脂質(zhì)?；湹臒峤到庑纬傻闹|(zhì)降解產(chǎn)物，是肉制品中主要的揮發(fā)性化合物形成路徑[12]。因此，可以推斷脂質(zhì)氧化是雞肉煮制過(guò)程中形成風(fēng)味的主要途徑。本次測(cè)定中，擬選定以反,反-2,4-癸二烯醛、反-2-十一烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛，反-2-癸烯醛、1-辛烯-3-醇為本次測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)品標(biāo)度，共同組成5 個(gè)維度，對(duì)雞肉的揮發(fā)性氣味特征進(jìn)行評(píng)測(cè)，各標(biāo)準(zhǔn)品的濃度配制如表1 所示。

表1 不同濃度標(biāo)準(zhǔn)品的配制Table 1 Preparation of standard substances of different concentrations

感官評(píng)定小組成員已參照《選拔、培訓(xùn)與管理評(píng)價(jià)員一般導(dǎo)則》[13]完成優(yōu)選評(píng)價(jià)員培訓(xùn)。本次評(píng)價(jià)采用定量描述分析法（QDA）進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010 和Minitab 16.2.3 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、繪圖、方差分析，利用Matlab 2014 和SPSS 軟件進(jìn)行主成分分析、馬氏距離評(píng)分計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雞種揮發(fā)性物質(zhì)含量測(cè)定

鹿苑雞、文昌雞、狼山雞、崇仁雞的揮發(fā)性物質(zhì)含量比較如表2 所示。本次研究中共檢測(cè)出醇、醛、酮、碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)共29 種，其中醛類、醇類和酮類物質(zhì)占比最高，是本次測(cè)定的雞肉中主要的揮發(fā)性物質(zhì)。在醛類物質(zhì)中，己醛是含量最高的物質(zhì)，約占總?cè)╊愇镔|(zhì)的85%，己醛含量較高且閾值較低，在OAV 的比較中是主要的呈味物質(zhì)之一，此外戊醛、壬醛、辛醛的含量也相對(duì)較高，四者約占總?cè)╊愇镔|(zhì)的95%，是主要的醛類物質(zhì)。癸烯醛的含量相對(duì)不高但閾值極低，因此也是呈味物質(zhì)之一。在測(cè)試到的數(shù)種醇類物質(zhì)中，1-辛烯-3-醇含量較高且閾值較低，也是主要的呈味物質(zhì)之一。由于酮類和碳?xì)浠衔镫m然種類很多但含量較低且閾值較高，呈味性較低。

表2 不同雞種揮發(fā)性物質(zhì)濃度Table 2 Concentrations of volatile substances in different chicken species

觀察表中數(shù)據(jù)可知各個(gè)樣本之間揮發(fā)性物質(zhì)含量存在明顯差異。在測(cè)得的主要呈味物質(zhì)的比較下，鹿苑雞各物質(zhì)含量相對(duì)最高，而崇仁雞最低，文昌雞略高于狼山雞，但兩者相差不大。鹿苑雞的壬醛、辛醛、1-辛烯-3-醇、辛烯醛等物質(zhì)平均含量明顯高于其他雞種；相對(duì)地，崇仁雞在本次比較的4 個(gè)雞種中呈味揮發(fā)性物質(zhì)的含量最低。

2.2 主成分分析結(jié)合馬氏距離計(jì)算評(píng)分

為體現(xiàn)馬氏距離的準(zhǔn)確性，參考相關(guān)文獻(xiàn)[21?26]模擬制定“最佳標(biāo)準(zhǔn)”樣本，樣本中各個(gè)物質(zhì)的數(shù)值來(lái)源于文獻(xiàn)中所記載的各類雞種的物質(zhì)含量所取得的最大值，即一個(gè)虛擬的，卻又立足于實(shí)際的雞肉樣本，并且該樣本具有最佳的雞肉揮發(fā)性物質(zhì)含量狀態(tài)。其相關(guān)指標(biāo)如表3 所示，該樣本包含醇類、醛類、酮類等共29 個(gè)維度。

表3 “最佳標(biāo)準(zhǔn)”樣本相關(guān)指標(biāo)含量（ng/g）Table 3 The content of relevant indexes of the “best standard”sample(ng/g)

首先對(duì)四個(gè)樣本的醛類、醇類、酮類、碳?xì)浠衔铩⑵渌煞謹(jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行主成分分析（表4），提取出2 個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%。

表4 特征值與方差貢獻(xiàn)率Table 4 Eigenvalue and variance contribution rate

對(duì)提取出的成分進(jìn)行馬氏距離分析，得到馬氏距離評(píng)分。如圖1 所示，綜合來(lái)看，各樣本之間差異不大，馬氏距離最小的樣品為鹿苑雞，為25.69；文昌雞與狼山雞次之，分別為26.70 和26.66。距離最遠(yuǎn)的樣本為崇仁雞，得分為28.77。綜合馬氏距離評(píng)分越低，表明其與“最佳樣本”之間的距離更小、相似度更高。

圖1 綜合馬氏距離Fig.1 Complex Mahalanobis distance

為進(jìn)一步探究各營(yíng)養(yǎng)素對(duì)整體得分的影響，對(duì)醛類、醇類、酮類、碳?xì)浠衔?、其他成分?jǐn)?shù)據(jù)分別再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化等預(yù)處理、主成分分析，根據(jù)累積貢獻(xiàn)率大于85%的原則，提取主成分，并分別計(jì)算其馬氏距離評(píng)分，得分如表5 所示。

由表5 可知，各雞種之間差異不大，差異性主要體現(xiàn)在醛類、醇類和酮類方面，其中鹿苑雞在醛類、醇類和酮類的馬氏距離數(shù)值最低，可以說(shuō)明其與“最佳標(biāo)準(zhǔn)”之間的差距最小，即可說(shuō)明鹿苑雞在四個(gè)雞種的比較中具有優(yōu)勢(shì)。同理，狼山雞與文昌雞相近，而崇仁雞數(shù)值相對(duì)較高，與“最佳樣本”間差距最大，說(shuō)明崇仁雞在此間比較中品質(zhì)較差。

表5 不同雞種不同類型物質(zhì)的馬氏距離Table 5 MD of different types of substances in different chicken species

2.3 感官評(píng)定檢測(cè)

感官評(píng)測(cè)結(jié)果如表6 所示，在脂肪味、干草味、青草味和煙苦味方面，鹿苑雞占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)；狼山雞的蘑菇味得分較高；崇仁雞除蘑菇味得分較高之外其他維度得分都較低；文昌雞除蘑菇味得分最低外，在其他4 個(gè)維度中得分都趨于中間位置。在總體水平上看，品評(píng)者對(duì)鹿苑雞的偏好程度更多。

表6 不同雞種感官評(píng)定得分Table 6 Sensory rating scores for different chicken species

3 結(jié)論

綜合來(lái)看，在本次測(cè)試的4 個(gè)雞種中，鹿苑雞的氣味狀態(tài)更高，其OAV 值占明顯優(yōu)勢(shì)；相對(duì)地，崇仁雞在氣味方面表現(xiàn)最差；狼山雞與文昌雞相似。通過(guò)對(duì)四個(gè)雞種的揮發(fā)性物質(zhì)含量測(cè)定發(fā)現(xiàn)，醇類、醛類和酮類物質(zhì)是煮雞肉氣味中含量最多的物質(zhì)。由馬氏距離評(píng)分可知，鹿苑雞與“最佳標(biāo)準(zhǔn)”差異最小，而崇仁雞與“最佳標(biāo)準(zhǔn)”差異最大。整體馬氏距離得分的差異同樣體現(xiàn)在雞種間的醇類、醛類和酮類物質(zhì)含量的差異上，而碳?xì)浠衔锖推渌煞治镔|(zhì)對(duì)整體得分的影響較小。在感官評(píng)定的結(jié)果中，消費(fèi)者對(duì)鹿苑雞氣味的偏好性更高，而崇仁雞得分最低。所得各個(gè)理化數(shù)據(jù)與感官評(píng)定之間結(jié)果相近，綜上所述，鹿苑雞在此次對(duì)比的四個(gè)雞種的揮發(fā)性物質(zhì)方面更為優(yōu)良。

除氣味物質(zhì)的比較外，在活雞屠宰時(shí)可以明顯地發(fā)現(xiàn)相同飼養(yǎng)環(huán)境和日齡的雞之間，鹿苑雞體型明顯較大（凈膛后約為1.8 kg），且腹脂量最多（約80 g），而崇仁和狼山雞則明顯偏?。▋籼藕蠹s為1.2 kg），崇仁雞腹脂量最少（約40 g），這可能與雞種本身的生長(zhǎng)基因不同有關(guān)[27]。本次研究?jī)H在雞肉的氣味呈味方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，而不同雞種的生長(zhǎng)速度、飼料轉(zhuǎn)化率以及飼養(yǎng)成本等各類其他因素依然會(huì)影響到農(nóng)戶生產(chǎn)積極性和消費(fèi)者的選擇，因此從多個(gè)角度出發(fā)在整體水平上結(jié)合建立一套完整的黃羽肉雞品質(zhì)品評(píng)系統(tǒng)，將會(huì)對(duì)我國(guó)黃羽肉雞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。