感官评定结合主成分分析和马氏距离的分析方法比较不同鸡种鸡肉挥发性物质

王 浩，王 鹏，余嘉航，曾宪明，李 震，束婧婷，邹剑敏，徐幸莲,*

（1.南京农业大学食品科技学院，江苏南京 210095；2.江苏省家禽科学研究所，江苏扬州 225125）

鸡肉作为我国的主要肉类来源之一，在满足生活需要和稳定社会生产方面具有重要地位，我国的肉鸡品种可分为白羽鸡、黄羽鸡、肉杂鸡和淘汰蛋鸡等四大类，其中白羽鸡和黄羽鸡占比最多[1]，据了解我国白羽鸡的祖代鸡苗完全依赖进口，而我国是黄羽肉鸡的原产国，黄羽肉鸡相较于白羽鸡生长日龄更长，具有更紧实的肉质和更浓厚的鸡肉风味，良好的发展黄羽鸡产业对我国肉鸡行业的稳定发展具有重要意义。

肉类中的挥发性物质有很多，如烃类、醛类、酮类、酯类、醇类、酸类、含硫化合物类、含氮化合物等[2]，鸡肉的气味主要来源脂肪分解、美拉德反应、氨基酸降解和硫胺素的降解。美拉德反应也会产生挥发性风味物质，但有研究表明在肉需要在较高温度的前提下才能发生美拉德反应，即高压烹饪或者煎烤时更容易发生[3]。氨基酸作为肉制品中重要的水溶性前体物，当加热到较高的温度时(180 ℃)，氨基酸脱氨基或者脱酰胺基，形成氨[4]，氨基酸热降解形成的氨具有较高的活性可后续与羰基发生美拉德反应，产生噻唑类、噻吩类、吡啶类、吡嗪类以及一些含硫化合物，这些都是对肉香味形成具有重要作用的香味化合物。硫胺素是一种含有硫和氮的二环化合物，加热可降解成多种含硫和氮的挥发性物质，其降解的初级产物可以通过多种其他途径反应生成2-甲基-3-呋喃硫醇等具有肉香的物质[5]。

本研究以具有地方代表性的四个不同品种的黄羽肉鸡（狼山鸡、崇仁鸡、鹿苑鸡和文昌鸡）为研究对象，控制不同品种肉鸡的生长日龄和饲养环境，使其具备相同的研究起步点，首次利用主成分分析结合马氏距离的分析方法，并佐以专业训练的感官评定小组评定不同鸡种之间的气味特性差异，揭示黄羽肉鸡鸡肉的气味品质形成规律。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

四种鸡肉（狼山鸡、崇仁鸡、鹿苑鸡、文昌鸡）样本均采集自中国农科院扬州家禽研究所，日龄120天；环己酮（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%）均购于阿拉丁公司；

SPME 萃 取 头（carboxen/polydimethylsiloxane,Supelco） Bellefonte, PA, USA；DSQⅡ气质联用仪器、GC-MS 分析系统、TR-5 MS 毛细管柱（30m×0.25 mm×0.25 μm） 美国热电公司；不锈钢蒸锅苏泊尔公司；C21-SC011 电磁炉 九阳公司；J10 绞肉机 奥克斯公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样本制备 选用日龄、饲养时间和饲养条件均相同的狼山鸡、崇仁鸡、鹿苑鸡、文昌鸡母鸡各5 只，平均体重1.5 kg；活鸡屠宰在江苏立华集团屠宰线上进行，活鸡依次经由：上挂（由工人将脚环扣至鸡脚踝关节，将其倒挂在传送带上），电击晕（电极自动电击倒挂在传送带上的鸡头部），刺杀（人工在鸡颈部刀割放血），沥血（鸡因倒挂经过传送带，该过程数分钟可自动完成），脱毛（鸡通过传送带依次进入脱毛池和脱毛机）工艺后由生产线取下，摘取其胸肉和腿肉，为保持样本品质，鸡肉经真空包装后迅速置于结冻库（−30 ℃）进行风冷速冻，1 h 后取出，置于装有冰袋的保温箱中运输至本地冷藏库（−18 ℃）中保藏。

鸡肉熟制程序：纯净水1 L 加入锅中，加热至水温96～99 ℃，此时水呈微沸状态。取同一只鸡的腿肉与胸肉，自然解冻后加入锅中。保持水温（96～99 ℃），煮制20 min 捞出。煮制不同鸡肉时清洗锅体并更换用水。

肉样制备：将熟制后的胸肉和腿肉按照1:1 重量比例混合，并用绞肉机搅碎、混匀，真空包装后，置于冷藏库（−18 ℃）中留样待测。

1.2.2 测定方法 称取约5 g 鸡肉放入20 mL 顶空瓶中，再加入环己酮（0.1%（v/v）乙醇）溶液5 μL，压盖。在50 ℃条件下使用SPME 萃取头（75 μm）萃取30 min，收集和富集挥发性风味物质[6]。

色谱条件：将吸附化合物的萃取头在气相进样口250 ℃脱附3 min 不分流近样。挥发性成分用TR-5 MS 毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）进行分离。以氦气做载气，流速为1 mL/min。气相色谱程序升温条件如下：炉温在40 ℃保持3 min，以3 ℃/min的升温速率升至70 ℃，不保持，再以5 ℃/min的升温速率升至180 ℃，不保持，再以10 ℃/min的升温速率升至280 ℃，保持5 min。

质谱条件：离子源温度230 ℃，电离方式为EI+，电子能量为70 eV，扫描质量范围30～550 m/z。挥发性风味物质的保留时间通过正构烷烃标准品转化为线性保留指数[7]。

风味物质成分的鉴定：将挥发性成分的质谱数据与NIST 08（Natl. Inst. of Standards and Technology,Gaithersburg Waltham,Md. Waltham, U.S.A.http://webbook.nist.gov）谱库资料进行比较，以及与文献比较线性保留指数。采用半定量方法定量挥发性风味物质，环己酮为内标。通过比较挥发性风味物质的峰面积与内标的峰面积确定物质含量[6]。

1.2.3 OAV 分析 OAV（ordoracitiveity value）值定义为物质的含量与其阈值的比值，OAV=C/T（C 为物质浓度；T 为感觉阈值），OAV 值反映挥发性风味物质对香气的贡献，OAV 小于1 表示该物质未对样品滋味有贡献；OAV 大于1 表示该物质对样品滋味有贡献，且数值越大，贡献越大。计算所测得挥发性风味物质的OAV 值评估其对香气的贡献[8]。

1.2.4 主成分与马氏距离的计算 主成分分析（PCA）过程通过将高维特征映射到低维特征空间上，从而构建全新的正交特征，以达到消除众多重叠信息的目的。PCA 可以得到多个变量的主成分和得分，得分为压缩后的变量数据，使用得分数据代替原始数据计算马氏距离，不仅能反映全部数据信息，而且也能压缩参加计算马氏距离的变量数，并能保证M 矩阵不存在共线问题[9]。马氏距离的计算需要有一个数据“重心”作为计算过程中的“原点”，通过计算不同样本与“重心”的距离来体现样本间的区别。为体现马氏距离的准确性，本次研究中参考相关文献模拟制定“最佳标准”样本，即一个虚拟的、立足于实际的、各个评测维度都趋近于最佳状态的样本，本次研究中的四个鸡种与之进行对比，从而得出四个鸡种之间的差异。

马氏距离的计算由下式进行：

计算由多个主成分变量赋予的不同样品各自得分T（式（1））。

式中：X 为指标变量矩阵；P 为载荷矩阵；n 为样品数；m 为变量数；f 为主成分数。

计算样品数据到“最佳标准”的马氏距离矩阵（式（2））。

式中，D 为马氏距离；M 为标准指标集因子分析中得分阵的协方差阵；Ti 为样本的得分向量；T 为n 个样品参考的标准值；i 为不同的样本。

得到的距离得分代表样品该营养指标与“最佳标准”的吻合程度，数值越大，表示样本距离越远，与“最佳标准”吻合度越低；数值越小，距离越近，样本营养素含量值更为相似。

1.2.5 感官评价测定 据了解，醛类物质，如己醛、壬醛、辛醛、烯醛等是煮鸡肉中主要的气味化合物[10−11]。先前报道表明，在肉中的醛类物质主要是由脂质氧化产生[7]，脂质酰基链的热降解形成的脂质降解产物，是肉制品中主要的挥发性化合物形成路径[12]。因此，可以推断脂质氧化是鸡肉煮制过程中形成风味的主要途径。本次测定中，拟选定以反,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-醇为本次测定的标准品标度，共同组成5 个维度，对鸡肉的挥发性气味特征进行评测，各标准品的浓度配制如表1 所示。

表1 不同浓度标准品的配制Table 1 Preparation of standard substances of different concentrations

感官评定小组成员已参照《选拔、培训与管理评价员一般导则》[13]完成优选评价员培训。本次评价采用定量描述分析法（QDA）进行。

1.3 数据处理

利用Excel 2010 和Minitab 16.2.3 软件进行数据整理、绘图、方差分析，利用Matlab 2014 和SPSS 软件进行主成分分析、马氏距离评分计算。

2 结果与分析

2.1 不同鸡种挥发性物质含量测定

鹿苑鸡、文昌鸡、狼山鸡、崇仁鸡的挥发性物质含量比较如表2 所示。本次研究中共检测出醇、醛、酮、碳氢化合物等物质共29 种，其中醛类、醇类和酮类物质占比最高，是本次测定的鸡肉中主要的挥发性物质。在醛类物质中，己醛是含量最高的物质，约占总醛类物质的85%，己醛含量较高且阈值较低，在OAV 的比较中是主要的呈味物质之一，此外戊醛、壬醛、辛醛的含量也相对较高，四者约占总醛类物质的95%，是主要的醛类物质。癸烯醛的含量相对不高但阈值极低，因此也是呈味物质之一。在测试到的数种醇类物质中，1-辛烯-3-醇含量较高且阈值较低，也是主要的呈味物质之一。由于酮类和碳氢化合物虽然种类很多但含量较低且阈值较高，呈味性较低。

表2 不同鸡种挥发性物质浓度Table 2 Concentrations of volatile substances in different chicken species

观察表中数据可知各个样本之间挥发性物质含量存在明显差异。在测得的主要呈味物质的比较下，鹿苑鸡各物质含量相对最高，而崇仁鸡最低，文昌鸡略高于狼山鸡，但两者相差不大。鹿苑鸡的壬醛、辛醛、1-辛烯-3-醇、辛烯醛等物质平均含量明显高于其他鸡种；相对地，崇仁鸡在本次比较的4 个鸡种中呈味挥发性物质的含量最低。

2.2 主成分分析结合马氏距离计算评分

为体现马氏距离的准确性，参考相关文献[21−26]模拟制定“最佳标准”样本，样本中各个物质的数值来源于文献中所记载的各类鸡种的物质含量所取得的最大值，即一个虚拟的，却又立足于实际的鸡肉样本，并且该样本具有最佳的鸡肉挥发性物质含量状态。其相关指标如表3 所示，该样本包含醇类、醛类、酮类等共29 个维度。

表3 “最佳标准”样本相关指标含量（ng/g）Table 3 The content of relevant indexes of the “best standard”sample(ng/g)

首先对四个样本的醛类、醇类、酮类、碳氢化合物、其他成分数据进行预处理，进行主成分分析（表4），提取出2 个主成分，累积贡献率达到85%。

表4 特征值与方差贡献率Table 4 Eigenvalue and variance contribution rate

对提取出的成分进行马氏距离分析，得到马氏距离评分。如图1 所示，综合来看，各样本之间差异不大，马氏距离最小的样品为鹿苑鸡，为25.69；文昌鸡与狼山鸡次之，分别为26.70 和26.66。距离最远的样本为崇仁鸡，得分为28.77。综合马氏距离评分越低，表明其与“最佳样本”之间的距离更小、相似度更高。

图1 综合马氏距离Fig.1 Complex Mahalanobis distance

为进一步探究各营养素对整体得分的影响，对醛类、醇类、酮类、碳氢化合物、其他成分数据分别再进行标准化等预处理、主成分分析，根据累积贡献率大于85%的原则，提取主成分，并分别计算其马氏距离评分，得分如表5 所示。

由表5 可知，各鸡种之间差异不大，差异性主要体现在醛类、醇类和酮类方面，其中鹿苑鸡在醛类、醇类和酮类的马氏距离数值最低，可以说明其与“最佳标准”之间的差距最小，即可说明鹿苑鸡在四个鸡种的比较中具有优势。同理，狼山鸡与文昌鸡相近，而崇仁鸡数值相对较高，与“最佳样本”间差距最大，说明崇仁鸡在此间比较中品质较差。

表5 不同鸡种不同类型物质的马氏距离Table 5 MD of different types of substances in different chicken species

2.3 感官评定检测

感官评测结果如表6 所示，在脂肪味、干草味、青草味和烟苦味方面，鹿苑鸡占据明显优势；狼山鸡的蘑菇味得分较高；崇仁鸡除蘑菇味得分较高之外其他维度得分都较低；文昌鸡除蘑菇味得分最低外，在其他4 个维度中得分都趋于中间位置。在总体水平上看，品评者对鹿苑鸡的偏好程度更多。

表6 不同鸡种感官评定得分Table 6 Sensory rating scores for different chicken species

3 结论

综合来看，在本次测试的4 个鸡种中，鹿苑鸡的气味状态更高，其OAV 值占明显优势；相对地，崇仁鸡在气味方面表现最差；狼山鸡与文昌鸡相似。通过对四个鸡种的挥发性物质含量测定发现，醇类、醛类和酮类物质是煮鸡肉气味中含量最多的物质。由马氏距离评分可知，鹿苑鸡与“最佳标准”差异最小，而崇仁鸡与“最佳标准”差异最大。整体马氏距离得分的差异同样体现在鸡种间的醇类、醛类和酮类物质含量的差异上，而碳氢化合物和其他成分物质对整体得分的影响较小。在感官评定的结果中，消费者对鹿苑鸡气味的偏好性更高，而崇仁鸡得分最低。所得各个理化数据与感官评定之间结果相近，综上所述，鹿苑鸡在此次对比的四个鸡种的挥发性物质方面更为优良。

除气味物质的比较外，在活鸡屠宰时可以明显地发现相同饲养环境和日龄的鸡之间，鹿苑鸡体型明显较大（净膛后约为1.8 kg），且腹脂量最多（约80 g），而崇仁和狼山鸡则明显偏小（净膛后约为1.2 kg），崇仁鸡腹脂量最少（约40 g），这可能与鸡种本身的生长基因不同有关[27]。本次研究仅在鸡肉的气味呈味方面进行了实验，而不同鸡种的生长速度、饲料转化率以及饲养成本等各类其他因素依然会影响到农户生产积极性和消费者的选择，因此从多个角度出发在整体水平上结合建立一套完整的黄羽肉鸡品质品评系统，将会对我国黄羽肉鸡产业的发展具有重要意义。