基于氣相-離子遷移色譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析大鯢肉烤制過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味成分

金文剛，趙萍，劉俊霞，耿敬章，陳小華，裴金金，姜鵬飛

1(陜西理工大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西省資源生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 漢中，723001) 2(大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心，遼寧 大連，116034)

大鯢作為我國(guó)特種養(yǎng)殖大型水生兩棲動(dòng)物，具有較高的食用和藥用價(jià)值[1]。近年來(lái)，大鯢已在我國(guó)多個(gè)省市實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；斯ゐB(yǎng)殖[2-4]。隨著大鯢養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)逐漸低迷，特別是新冠肺炎疫情影響下，商品鯢滯銷(xiāo)給養(yǎng)殖企業(yè)、養(yǎng)殖戶造成了較大經(jīng)濟(jì)損失，大鯢綜合加工利用愈發(fā)成為養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的瓶頸[4-5]。目前，大鯢深加工應(yīng)用基礎(chǔ)研究逐漸增多，諸如營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[6]、貯藏保鮮[7]、活性成分提取[8-9]等，對(duì)延伸大鯢產(chǎn)業(yè)鏈具有一定推動(dòng)作用。

燒烤是肉類(lèi)食材比較流行的烹制方法之一，因其制作便捷、口味鮮美，特別是食材中蛋白質(zhì)、糖以及調(diào)味料在高溫條件下誘發(fā)Maillard反應(yīng)、酯化反應(yīng)以及帶有部分煙熏味，賦予烤肉獨(dú)特的食味品質(zhì)[10]，被越來(lái)越多消費(fèi)者青睞。隨著食品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)和方法的日益成熟，烤肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)也能得到很好的定性定量評(píng)價(jià)，例如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)、氣相色譜-嗅聞法(gas chromatography olfactory, GC-O)、電子鼻等技術(shù)已廣泛用于各種烤肉食品風(fēng)味物質(zhì)分析中[11-12]。與GC-MS常規(guī)揮發(fā)性成分分析相比，氣相色譜-離子遷移譜(GC-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)是一種快速檢測(cè)揮發(fā)性風(fēng)味成分的新興技術(shù)，可實(shí)時(shí)得到風(fēng)味物質(zhì)的構(gòu)成及可視化圖譜，具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)[11,13]，在食品揮發(fā)性風(fēng)味檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

在熱加工肉類(lèi)風(fēng)味定性定量分析方面，有關(guān)GC-IMS技術(shù)的應(yīng)用研究也顯示出了一定優(yōu)勢(shì)。QIAN等[14]通過(guò)GC-IMS分析了腌制和油炸對(duì)紅燒鴿子風(fēng)味物質(zhì)的影響；CHANG等[15]利用GC-IMS技術(shù)構(gòu)建了自熱油炸鲅魚(yú)風(fēng)味指紋圖譜；CUI等[16]利用GC-IMS對(duì)不同烹飪加工的魷魚(yú)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析；姚文生等[10]利用GC-IMS技術(shù)對(duì)市售烤羊肉串揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析，構(gòu)建了烤羊肉串風(fēng)味物質(zhì)指紋圖譜；徐永霞等[11]采用GC-IMS分析了海鱸魚(yú)蒸制過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，表明GC-IMS結(jié)合正交偏最小二乘法可區(qū)分魚(yú)肉熟化過(guò)程。

隨著大鯢分割加工產(chǎn)業(yè)化，小包裝速凍大鯢肉片、肉丸等初加工產(chǎn)品逐漸上市，消費(fèi)人群不斷擴(kuò)大。前期利用GC-IMS技術(shù)對(duì)大鯢肉揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)大鯢不同部位氣味物質(zhì)存在較大差異[4]。養(yǎng)殖大鯢由于食用魚(yú)餌料、腥味較重，限制了大眾接受度。餐飲市場(chǎng)只有高明廚師和部分有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)殖戶才能制作出美味可口的大鯢菜品，而普通大眾無(wú)法做到。燒烤作為一種容易掌握的烹飪方式，在我國(guó)各地已形成了一種流行文化[10]，大鯢肉經(jīng)腌制、高溫烤制、熟化后具有獨(dú)特的口感和風(fēng)味，也受到越來(lái)越多消費(fèi)者追捧。然而有關(guān)大鯢肉烤制過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究，未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。為此，本研究利用GC-IMS技術(shù)結(jié)合偏最小二乘法分析確定大鯢肉烤制過(guò)程中特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，為今后大鯢烤肉類(lèi)調(diào)理食品開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料：養(yǎng)殖大鯢[3尾健康子二代個(gè)體，體重為(2.26±0.21)kg]，漢中市魏大鯢生態(tài)繁養(yǎng)園。低溫運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后宰殺、去內(nèi)臟、分割獲得大鯢胴體4 ℃冷藏備用。

分析純正酮(2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮和2-壬酮)，國(guó)藥化學(xué)試劑北京有限公司；料酒(含黃酒、香辛料、食鹽、酵母抽提物、谷氨酸鈉、5′-呈味核苷酸二鈉，酒精度≥10%vol)，山東魯花集團(tuán)有限公司；生姜和食鹽，當(dāng)?shù)厝A潤(rùn)萬(wàn)家超市。

1.2 儀器與設(shè)備

K42電烤箱，廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司；Flavour Spec?風(fēng)味分析儀，德國(guó)G.A.S公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品制備

參考丁丹等[17]和前期烤制大鯢肉的方法[18]，稍作調(diào)整。選取50個(gè)大小均勻去皮大鯢肉塊[約3 cm×2 cm×1 cm，每塊(25.67±1.46)g]→加入10 g生姜末、15 mL料酒和8 g食鹽拌勻腌制30 min→瀝干→放入電烤箱設(shè)置160 ℃→于0、20、40、60和80 min獲得不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品，外觀如圖1所示，組織搗碎機(jī)絞碎混合均勻后，用于風(fēng)味分析。

圖1 不同烤制時(shí)間大鯢肉外觀照片F(xiàn)ig.1 Appearance photo of giant salamander meat at different roasting time

1.3.2 大鯢肉烤制過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

采用GC-IMS對(duì)不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分析。分別取烤制過(guò)程中不同時(shí)間段大鯢肉樣品，精密稱取3.0 g，放入20.0 mL頂空進(jìn)樣瓶中，90 ℃孵育1 min進(jìn)樣后上機(jī)分析，每個(gè)肉樣測(cè)定3次，由儀器軟件獲得揮發(fā)性有機(jī)物差異譜圖；再通過(guò)儀器內(nèi)置NIST 2014數(shù)據(jù)庫(kù)和自建IMS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行揮發(fā)性成分定性分析，儀器詳細(xì)參數(shù)設(shè)置如下：

頂空孵化溫度90 ℃；孵化時(shí)間1 min；加熱方式：振蕩加熱；頂空進(jìn)樣針溫度95 ℃；進(jìn)樣量500.0 μL，不分流模式；載氣：高純N2(純度≥99.99 %)；清洗時(shí)間0.5 min。

GC條件：色譜柱溫度40 ℃；運(yùn)行時(shí)間20 min；載氣：高純N2(純度≥99.99%)；流速：初始5.0 mL/min，保持10 min后在5 min內(nèi)線性增至150 mL/min。漂移管長(zhǎng)度5 cm；管內(nèi)線性電壓400 V/cm。

IMS條件：色譜柱(MXT-5，15 m，0.53 mm ID，1 μm FT)；柱溫60 ℃；漂移氣(N2，純度≥99.99%)；流速150 mL/min；IMS探測(cè)器溫度45 ℃；分析時(shí)間30 min。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用風(fēng)味儀Laboratory Analytical Viewer(LAV)和Reporter、Gallery Plot 3個(gè)插件分析數(shù)據(jù)，由內(nèi)置GC×IMS Library Search NIST 2014和IMS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)樣品風(fēng)味成分定性。利用Origin 8.5繪制不同組分相對(duì)含量變化柱狀圖；SIMCA-P 14.1軟件進(jìn)行正交偏最小二乘-判別法(orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA)建模分析。ClustVis在線統(tǒng)計(jì)工具(https://biit.cs.ut.ee/clustvis/)進(jìn)行主成分及聚類(lèi)熱圖繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同烤制時(shí)間大鯢肉GC-IMS風(fēng)味成分譜圖分析

圖2是烤制過(guò)程中大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味成分3D譜圖。譜圖離子峰上每個(gè)化合物可能會(huì)有1、2個(gè)斑點(diǎn)(指示單體或二聚體)，受到揮發(fā)性有機(jī)物含量和狀態(tài)的影響[13]。從譜圖外觀可見(jiàn)，不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品的GC-IMS三維譜圖肉眼不容易直接區(qū)分。

圖2 不同烤制時(shí)間大鯢肉GC-IMS三維譜圖Fig.2 Three dimensional GC-IMS spectra of giant salamander meat at different roasting time

將圖2中3D GC-IMS圖轉(zhuǎn)換生成二維俯視平面圖(圖3)，能直觀對(duì)比分析不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的細(xì)微差別。由圖3可見(jiàn)，不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品揮發(fā)性風(fēng)味成分通過(guò)GC-IMS技術(shù)可以得到較好地識(shí)別與分離，不同烤制時(shí)間大鯢肉表現(xiàn)出相對(duì)特征性的GC-IMS圖譜。同時(shí)，不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品中某些揮發(fā)性成分濃度有升高或降低，具有一定的差異(圖3-b紅色方形、橢圓虛線框區(qū)域)。本文利用GC-IMS技術(shù)對(duì)不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不同烤制時(shí)間大鯢GC-IMS特征譜具有一定差異，究其原因可能與烤制過(guò)程中脂肪氧化、水分蒸發(fā)以及美拉德反應(yīng)等綜合因素有關(guān)[17-19]。

2.2 大鯢肉烤制前期GC-IMS揮發(fā)性風(fēng)味成分定性分析

經(jīng)過(guò)對(duì)比特征性風(fēng)味成分的保留時(shí)間和遷移時(shí)間，通過(guò)GC-IMS內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)搜索從而實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性物質(zhì)的定性分析。圖4為對(duì)烤制初期大鯢肉樣品Library Search定性分析結(jié)果(以0 min為例，其他烤制時(shí)間未顯示)，圖中信號(hào)峰旁的數(shù)字，表示1個(gè)具體風(fēng)味化合物。調(diào)用風(fēng)味儀NIST 2014氣相保留指數(shù)與IMS遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)，從不同烤制時(shí)間大鯢肉60個(gè)信號(hào)峰中，鑒定出43種揮發(fā)性有機(jī)化合物(表1)，可大體分為9種醇類(lèi)、8種醛類(lèi)、8種酮類(lèi)、7種烯類(lèi)、6種酯類(lèi)、2種醚類(lèi)、2種吡嗪類(lèi)和1種酚類(lèi)。

a-俯視圖；b-對(duì)比圖圖3 不同烤制時(shí)間大鯢肉GC-IMS二維譜圖Fig.3 Two dimensional GC-IMS spectra of giant salamander meat at different roasting time

圖4 烤制前期大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)離子 遷移譜定性分析Fig.4 IMS qualitative analysis of volatile flavor compounds of giant salamander meat before roasting

表1 不同烤制時(shí)間大鯢肉中鑒定的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)Table 1 Volatile flavor compounds identified from giant salamander meat at different roasting time

2.3 不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性成分指紋圖譜

為解析不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異性，利用不同烤制時(shí)間大鯢肉3次測(cè)試的GC-IMS二維圖譜中全部信號(hào)峰，構(gòu)建了不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味指紋圖譜。如圖5所示，橫向指示不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品(從上至下分別為烤制0、20、40、60和80 min)，縱向指示烤制過(guò)程中大鯢肉中同一揮發(fā)性有機(jī)物(顏色越深，反映該物質(zhì)含量較大)[10，11,13]。由圖5橫縱向譜圖差異對(duì)比可見(jiàn)，不同烤制時(shí)間大鯢樣品揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)顯示較大差異(圖5紅框區(qū)域)，其中未烤制大鯢肉(0 min)的揮發(fā)性有機(jī)物中，以壬醛、2-乙基己醇、丁酸乙酯、戊醇(單體、二聚體)、乙酸異戊酯、乙酸乙酯、2-庚酮、異戊醛、己醛單體含量相對(duì)較高(圖5中紅色框區(qū)域A1和A2區(qū)域)，與前期報(bào)道的大鯢不同可食部位揮發(fā)性有機(jī)物成分差異較大[4]，可能是原料新鮮狀態(tài)、調(diào)味料腌制等因素造成。與未烤制相比，大鯢肉烤制后揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)和含量明顯增加(圖5)，這與魚(yú)類(lèi)熱加工后揮發(fā)性風(fēng)味成分變化趨勢(shì)相同[11,19]。

圖5 不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性成分Gallery指紋譜圖Fig.5 Gallery fingerprint of volatile organic compounds of giant salamander meat at different roasting time注：每個(gè)斑點(diǎn)代表1種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，圖下方為已定性的化合物名稱，數(shù)字表示未定性化合物(下同)

隨著烤制時(shí)間的延長(zhǎng)(20～80 min)，大鯢肉揮發(fā)性有機(jī)物中壬醛、2-乙基己醇、丁酸乙酯、戊醇(單體、二聚體)、乙酸異戊酯、乙酸乙酯含量急劇下降。與0 min相比，烤制20～40 min時(shí)大鯢肉中4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、二丁基硫醚、芳樟醇、桉葉油醇(單體、二聚體)、雙戊烯、α-葑烯、α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、2-甲基-1-丁醇、3, 5-二甲基-2-乙基吡嗪、反-2-戊烯醛、1-辛烯-3-酮、2, 3-丁二醇、甲基庚烯酮、2-甲基丁酸乙酯和苯甲醛含量明顯增多(圖5紅框中B、C區(qū)域)；但是隨著烤制時(shí)間從40增加到60 min，這些揮發(fā)性有機(jī)物含量逐漸下降，而苯甲醛、2-庚酮(單體、二聚體)、2-丁酮、異戊醛、2-戊酮、2-甲基吡嗪、丁醇、3-戊酮、辛醛、苯乙烯、丁酸丁酯(單體、二聚體)、乙酸異戊酯含量逐漸增加(圖5紅框中C、D區(qū)域)；烤制時(shí)間從60繼續(xù)增至80 min過(guò)程中，大鯢肉中苯甲醛、2-庚酮(單體、二聚體)、2-丁酮、異戊醛、2-戊酮、2-甲基吡嗪、丁醇含量逐漸降低，而辛醛、苯乙烯、丁酸丁酯(單體、二聚體)、乙酸異戊酯、己醛(單體、二聚體)、庚醛和甲基叔丁基醚含量逐漸增加(圖5中D、E區(qū)域)。

肉類(lèi)熱加工過(guò)程中揮發(fā)性成分較為復(fù)雜，具有多樣性，總體包含醇類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、萜烯衍生物、烴類(lèi)以及少量呋喃、硫醚、萘類(lèi)等有機(jī)化合物[10,12,17]。為了更好表征各類(lèi)揮發(fā)性化合物的變化，根據(jù)化合物在指紋圖譜上的信號(hào)強(qiáng)度，換算得到不同烤制時(shí)間下大鯢肉中揮發(fā)性組分的相對(duì)含量變化(圖6)。從圖6中可看出，大鯢烤肉中揮發(fā)性成分以酮類(lèi)、醇類(lèi)為主，其次是醛類(lèi)、酯類(lèi)和烯類(lèi)。大鯢烤肉中檢測(cè)到酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量為27.47%～39.67%，由甲基庚烯酮、2-庚酮、1-辛烯-3-酮、3-羥基-2-丁酮、2-丁酮、2-戊酮和3-戊酮構(gòu)成；醇類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量為19.54%～48.95%，由芳樟醇、2-乙基己醇、桉葉油醇、戊醇、2-甲基-1-丁醇、2,3-丁二醇和丁醇構(gòu)成；醛類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量為8.18%～21.34%，由壬醛、辛醛、庚醛、己醛、苯甲醛、反-2-戊烯醛和異戊醛構(gòu)成；烯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量為8.09%～25.09%，由雙戊烯、α-葑烯、苯乙烯、α-蒎烯、苯乙烯、β-蒎烯、3-蒈烯構(gòu)成；酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量為6.37%～11.34%，由丁酸丁酯單體、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸丁酯二聚體、2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯構(gòu)成。

醛類(lèi)物質(zhì)主要為脂肪氧化的產(chǎn)物，閾值較低，對(duì)肉類(lèi)總體揮發(fā)性風(fēng)味影響較大；酮類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)也來(lái)源于脂肪酸的氧化降解，其閾值高于醛類(lèi)，帶有花香、水果香等令人愉悅的風(fēng)味；酯類(lèi)物質(zhì)主要是酸類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)酯化反應(yīng)的產(chǎn)物[19-20]。從圖6中可知，大鯢肉烤制前以醇類(lèi)(33.66%)、醛類(lèi)(21.34%)、酮類(lèi)(19.54%)和酯類(lèi)(22.07%)為主，含有微量吡嗪類(lèi)、酚類(lèi)化合物。與烤制前0 min相比，大鯢肉烤制20 min后，醛類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)含量有所下降，而酮類(lèi)、烯類(lèi)、醚類(lèi)化合物相對(duì)含量有所上升；隨著烤制時(shí)間從20增加到80 min，烤制大鯢肉中醇類(lèi)、烯類(lèi)、醚類(lèi)化合物含量逐漸降低，而酯類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)化合物相對(duì)比例逐漸增加。肉制品熱加工過(guò)程中，由于脂肪氧化降解的程度加深，醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)比例上升，對(duì)肉類(lèi)風(fēng)味產(chǎn)生重要影響，特別是酮類(lèi)物質(zhì)對(duì)于水產(chǎn)品降低腥味有較大貢獻(xiàn)[19]。本研究中烤制中后期(40～80 min)，大鯢肉中揮發(fā)性有機(jī)物以酮類(lèi)、醇類(lèi)和醛類(lèi)為主，主要是不飽和脂肪酸的氧化降解或氨基酸的Strecker降解反應(yīng)產(chǎn)生[10,17]，可能是大鯢烤肉風(fēng)味形成的基礎(chǔ)。

圖6 大鯢肉烤制過(guò)程中揮發(fā)性組分相對(duì)含量變化Fig.6 Fingerprint of volatile organic compounds of giant salamander meat at different roasting time

2.4 OPLS-DA及模型驗(yàn)證

OPLS-DA是一種基于目標(biāo)成分與樣品類(lèi)別關(guān)系模型的統(tǒng)計(jì)算法。利用OPLS-DA中的score plot對(duì)不同烤制時(shí)間下大鯢肉樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，結(jié)果如圖7所示。隨機(jī)改變分類(lèi)變量的排列順序建立相應(yīng)的模型，圖中RX2(cum) =0.966，RY2(cum) =0.879，當(dāng)R2和Q2的值處于0.5～1時(shí)，表明模型有較好的概括解釋率：Q2(cum) =0.714，表示模型有較好預(yù)測(cè)能力[21]。

圖7 不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性成分OPLS-DA得分圖Fig.7 OPLS-DA analysis of giant salamander meat at different roasting time

本研究中模型穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)性能較好，提示構(gòu)建的模型穩(wěn)定性及預(yù)測(cè)能力均符合要求，可用于區(qū)分烤制過(guò)程中大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異，與徐永霞等[11]在構(gòu)建海鱸魚(yú)蒸制過(guò)程中的OPLS-DA模型參數(shù)結(jié)果相近。

利用置換檢驗(yàn)對(duì)OPLS-DA所做的模型進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的隨機(jī)排列情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)推斷[11,21]。它將樣本進(jìn)行順序上的置換(permutation test，n=200)，重新得出統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)量，構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)分布，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行建模。圖8中Q2代表累計(jì)交叉有效性，其值與模型預(yù)測(cè)能力成正比關(guān)系；R2代表累計(jì)方差值，表示有多少原始數(shù)據(jù)被用來(lái)建立OPLS-DA判別模型，其值大反映出模型解釋變異好[21-22]。對(duì)OPLS-DA模型進(jìn)行擬合，得到RX2=0.966，RY2=0.879，Q2=0.714，提示所建模型擬合效果較好。為了繼續(xù)驗(yàn)證模型是否存在過(guò)擬合，將部分樣本類(lèi)別進(jìn)行200次的置換擬合，結(jié)果見(jiàn)圖8-a，圖中R2與左邊縱軸相交(0，0.718)，Q2與左邊縱軸相交(0，-0.459)，R2和Q2兩條回歸線斜率相對(duì)較大，左邊隨機(jī)排列產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)值R2和Q2值均低于最右邊的R2和Q2值，且Q2回歸線的截距是負(fù)數(shù)，說(shuō)明OPLS-DA判別模型無(wú)過(guò)擬合現(xiàn)象，模型可用于不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性成分的分類(lèi)判別。

通過(guò)GC-IMS指紋圖譜，將不同烤制時(shí)間下的大鯢肉樣品43種揮發(fā)性化合物的關(guān)系進(jìn)行可視化。依據(jù)OPLS-DA模型中的變量重要性(VIP值)將每個(gè)變量對(duì)分類(lèi)的貢獻(xiàn)進(jìn)行量化，篩選VIP值>1的揮發(fā)性有機(jī)物作為潛在的特征風(fēng)味成分，結(jié)果如圖8-b所示。圖8-b中大鯢肉烤制過(guò)程中共有14種特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)VIP>1，包括醇類(lèi)4種(丁醇、桉葉油醇單體、戊醇二聚體和2, 3-丁二醇)、醛類(lèi)3種(己醛二聚體、異戊醛和反-2-戊烯醛)、酮類(lèi)4種(甲基庚烯酮、2-丁酮、3-戊酮和2-戊酮)、烯類(lèi)2種(α-葑烯和雙戊烯)以及酯類(lèi)1種(乙酸乙酯)。該結(jié)果與徐永霞等[11]利用GC-IMS建立了海鱸魚(yú)蒸制過(guò)程中OPLS-DA模型，并通過(guò)VIP值確定了11種特征揮發(fā)性標(biāo)志化合物較為相似。

2.5 不同烤制時(shí)間大鯢肉特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主成分及聚類(lèi)分析

為直觀區(qū)分不同烤制時(shí)間大鯢肉特征揮發(fā)性化合物的變化，對(duì)篩選的14種特征性化合物成分進(jìn)行主成分和聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)圖9。主成分分析表明，烤制過(guò)程中篩選的14種特征性有機(jī)物PC1和PC2，分別為48.7%和33.4%，總和為82.1%，能夠解釋樣本總體的變異[23-25]；而且同一烤制時(shí)間大鯢肉樣品中14種特征風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)聚集，能夠較好區(qū)分不同烤制時(shí)間大鯢肉樣品(圖9-a)。

a-OPLS-DA擬合曲線；b-VIP值分布圖8 不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性成分OPLS-DA 擬合曲線及VIP值分布Fig.8 OPLS-DA simulation and VIP distribution of giant salamander meat volatile components at different roasting time

通過(guò)這些風(fēng)味化合物的信號(hào)強(qiáng)度繪制聚類(lèi)熱圖，如圖9-b所示。不同烤制時(shí)間下大鯢肉樣品14種特征揮發(fā)性有機(jī)物差異，大鯢烤肉風(fēng)味特征大致分為3類(lèi)，分別為烤制前(0 min)、烤制初期(20、40 min)、烤制中后期(60、80 min)。未烤制大鯢肉中揮發(fā)性特征有機(jī)物的種類(lèi)較少，其中丁醇、異戊醛、乙酸乙酯和戊醇二聚體含量相對(duì)較多；烤制初期(20～40 min)特征性有機(jī)物種類(lèi)和含量逐漸增加，其中反-2-戊烯醛、甲基庚烯酮、2,3-丁二醇、桉葉油醇單體、α-葑烯和雙戊烯含量明顯增加，反-2-戊烯醛、甲基庚烯酮、2,3-丁二醇可能來(lái)源于高溫下蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂質(zhì)等成分的聚合、降解反應(yīng)，而桉葉油醇單體、α-葑烯和雙戊烯可能由于香辛料中高溫加熱揮發(fā)造成含量上升[17,19,26]?？局浦泻笃?，其中烤制60 min后14種特征性有機(jī)物種類(lèi)和含量最多，可能由于高溫脂肪氧化、美拉德反應(yīng)等原因產(chǎn)生了較多的揮發(fā)性有機(jī)化合物[19,27-28]，結(jié)合烤制過(guò)程中實(shí)際感官色澤，烤制60 min后色香味相對(duì)較好，可作為大鯢烤肉的整體揮發(fā)性風(fēng)味輪廓；烤制80 min后這些物質(zhì)含量有所下降，伴隨一定的感官品質(zhì)劣變。本研究通過(guò)GC-IMS和OPLS-DA模型中變量重要性(VIP值>1)初步篩選了大鯢烤肉14種潛在特征風(fēng)味物質(zhì)，但是由于未對(duì)其進(jìn)行定量分析，今后還需要結(jié)合GC-MS、GC-O和相對(duì)氣味活性值深入揭示大鯢肉烤制過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)精細(xì)變化[15,30]。

a-主成分得分圖；b-聚類(lèi)熱圖圖9 不同烤制時(shí)間大鯢肉特征揮發(fā)性物質(zhì)主成分及 聚類(lèi)熱圖分析Fig.9 PCA score and clustering heatmap of characteristic volatile organic compounds of giant salamander meat at different roasting time

3 結(jié)論

采用GC-IMS初步確定了不同烤制時(shí)間大鯢肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。從大鯢烤肉中共鑒定出43種揮發(fā)性有機(jī)化合物，包括醇類(lèi)9種、醛類(lèi)8種、酮類(lèi)8種、烯類(lèi)8種、酯類(lèi)6種、醚類(lèi)2種、吡嗪類(lèi)2種和酚類(lèi)1種。大鯢肉烤制前以醇類(lèi)(33.66%)、醛類(lèi)(21.34%)、酮類(lèi)(19.54%)和酯類(lèi)(22.07%)為主，含微量吡嗪類(lèi)、酚類(lèi)化合物。與烤制前相比，大鯢肉烤制20 min后，醛類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)含量有所下降，而酮類(lèi)、烯類(lèi)、醚類(lèi)化合物相對(duì)含量有所上升；隨著烤制時(shí)間從20增加到80 min，大鯢肉中醇類(lèi)、烯類(lèi)、醚類(lèi)化合物含量逐漸降低，而酯類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)化合物相對(duì)比例逐漸增加。采用OPLS-DA建立了穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)能力較好的模型，從43種揮發(fā)性有機(jī)物中篩選出14種潛在特征標(biāo)志物(VIP>1)，包括4種醇類(lèi)(丁醇、桉葉油醇單體、戊醇二聚體和2, 3-丁二醇)、3種醛類(lèi)(己醛二聚體、異戊醛和反-2-戊烯醛)、4種酮類(lèi)(甲基庚烯酮、2-丁酮、3-戊酮和2-戊酮)、2種烯類(lèi)(α-葑烯和雙戊烯)和1種酯類(lèi)(乙酸乙酯)。主成分分析表明，2個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為82.1%，通過(guò)這些揮發(fā)性成分可進(jìn)行大鯢肉烤制階段的區(qū)分。