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  • 上海保圣电子鼻助力上海交通大学刘源教授团队在《Food Science and Human Wellness》发表关于三黄鸡胸肉与中国五香调料和格拉姆马萨拉混合的挥发性特征及多变量分析的文章
  • 发布日期:2024-03-07 浏览次数:329
  • 1 研究背景
    三黄鸡是中国著名的土鸡品种,以味道鲜美而闻名。香料能提高鸡肉的风味,并能很好地保存鸡肉。五香料(CS)和格拉姆马萨拉(GM)分别为中国和巴基斯坦常规使用的香料。传统香料(CS和GM)不仅能提供令人愉悦的风味,而且可以保留大量的功能成分,如抗氧化剂,可以成为肉类保存的良好资源。香料被广泛地添加到肉类中以增强其风味,但对其风味特征的研究还不够,并且在香料以及鸡肉香料混合物中发现的挥发性有机化合物(VOCs)数量很少。
    为了解决这些问题,上海交通大学刘源教授团队在《Food Science and Human Wellness》期刊(IF=4.41)上发表了题目为“Volatile profi le and multivariant analysis of Sanhuang chicken breast in combination with Chinese 5-spice blend and garam masala ”的文章(DOI: 10.1016/j.fshw.2022.07.023),采用电子鼻(E-nose)、固相微萃取气相色谱-质谱联用(SPME - GC-MS)和气相色谱离子迁移谱法(GC-IMS)测定了三黄鸡胸肉(CB)及其与CS、GM共混物的风味特征。
     
    文章中用到E-nose电子鼻就是由我们上海保圣自主研发,那么如何使用电子鼻系统分析挥发性化合物呢?
     
    2 E-nose分析挥发性化合物使用方法
    通过电子鼻E-nose(上海保圣)对鸡肉样品挥发性化合物进行分析,电子鼻中配备了各种金属氧化物半导体(MOS)传感器。MOS传感器具有较高的交叉选择性和灵敏度,可以有效地将响应信号传播到各种挥发性化合物中。由于灵敏度高,每个传感器在检测不同种类的挥发物时会产生不同的响应信号。此次使用14个MOS传感器,包括s1(胺类和氨)、s2(硫化物和硫化氢)、s3(氢)、s4(乙醇和其他有机溶剂)、s5(醛类、醇类、酮类和芳香化合物)、s6(沼气、天然气和甲烷)、s7(可燃气体)、s8(挥发性有机化合物)、s9(天然气和液化气)、s10(可燃气体和液化气)、s11(乙醇、烷烃、烟雾和天然气)、s12(乙醇和有机溶剂)、s13(烹饪气味和烟雾)、s14(天然气和甲烷)。
    将5克煮熟的鸡肉样品称重,装入20毫升的电子鼻小瓶中,盖紧盖子。样品在室温(21±2℃)下静置30分钟,然后由电子鼻装置进行检测。样品中的VOCs通过传感器以0.6 L/min的速率吸附60 s。当一个样品完成后,在插入下一个样品之前,用洁净空气以相同的流速清洗系统120 s,使其重新平衡。每种配方设置7个重复。
    文章采用主成分分析(PCA)对电子鼻的谱图和GC-MS数据进行分析。采用偏最小二乘回归(PLS-R)对3种鸡肉样品的挥发性化合物和电子鼻传感器的相关数据进行可视化分析。
    3 实验结果
    1 电子鼻结果分析
      
    图 (a) E-nose数据和(b) GC-MS数据(浓度挥发性化合物)的PCA结果,代表了三种鸡肉样品的整体香气特征和空间分布。
     
    采用主成分分析法对鸡肉香气的空间分布和距离进行分析(图a),如PCA三维图所示,三个主成分(PCs),PC1、PC2和PC3分别解释了26.52%、49.21%和18.83%的方差。三种鸡肉配方在不同位置表明,不仅香料影响鸡肉的香气,而且不同的香料在鸡肉香料混合物(CSBs)中也有显著的变化。
    2 多元分析
    图 (a)鸡肉样品(每个样品的一个重复)的挥发性特征与二维光谱1的比较,(b)不同强度下3个鸡样品4个重复挥发性化合物谱图,包括单体和二聚体。样品以行表示,化合物以列表示,两个图中的颜色强度与化合物的浓度强度相关,数字1-4和样本名称代表他们的重复。
     
    主成分分析是一种外推方法,通过获取主成分来压缩数据维数,提高特征指标。电子鼻不仅能区分出三种鸡肉样品的香气特征,还能找出不同配方之间的差异。CB与C + CS距离较近,与C + GM距离较远,C + CS保留了更多普通鸡胸肉的香气特征,而GM赋予了鸡肉更多香气。鸡肉配方香气谱图的差异是由于挥发性化合物的种类和浓度的差异。
    PLS-R是一种有效的相关分析方法,可以在一个点上对不同来源的多个目标进行相关分析。MOS传感器可以有效地识别鸡肉、干腌火腿、牛肉和羊肉等食品的挥发性化合物,因此,配备MOS传感器阵列的电子鼻可以有效地检测到鸡肉上方挥发性化合物产生的信号。此外,研究表明,与分析普通鸡肉相比,传感器分析香料时产生的挥发物的变化更大,因此MOS传感器可以成为分析香料香气的良好工具。在六组挥发物中,观察到高度相关的有醇类、碳氢化合物和醛类,其次是酚类和酸类。只有一种酮“2-辛酮”受到了PLS-R的影响,传感器对它的灵敏度较低,但是高浓度的CB可以被清楚地分别出来。2-辛酮具有蓝纹奶酪的特有香气,在鸡肉中由于脂质过氧化作用而被认为具有异味。因此,由于香料的抗氧化活性,鸡肉的氧化显著减少,可能导致异味的减少。
    由图可知,C + CS中受影响最大的挥发物是醇类和酸类,C + GM中受影响最大的挥发物是碳氢化合物和酚类。即使化合物的性质在两种混合物之间有所不同,但这些化合物的香气几乎是相似的,分别是辛辣、木质、草本和萜烯气味。虽然所有传感器都能有效地检测和区分鸡肉样品,但s6、s8和s10对CB检测更高效,s2和s4对C + CS更高效,s1、s3和s9对C + GM的挥发性化合物的检测效率更高。
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