馮 敏 汪 敏 常國(guó)斌 張 揚(yáng) 趙永富，*

(1 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，江蘇 南京 210014；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014；3 揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225004)

近幾年，隨著生活水平的提高，人們對(duì)肉類產(chǎn)品的消費(fèi)觀念發(fā)生了較大變化，不再僅以豬肉、牛羊肉等畜肉產(chǎn)品為主，逐漸向雞、鴨、鵝等家禽肉產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，其中，鹽水鴨、烤鴨等肉鴨產(chǎn)品在家禽肉產(chǎn)品中占據(jù)了半壁江山[1]。我國(guó)的養(yǎng)鴨業(yè)歷史悠久，早在公元前 500年就有大群養(yǎng)鴨、食用鴨肉和鴨蛋的記載。上世紀(jì)80年代，我國(guó)的養(yǎng)鴨業(yè)迅速發(fā)展，飼養(yǎng)量以平均每年5%～8%的速度遞增[2]，市場(chǎng)對(duì)肉鴨產(chǎn)品的需求量日益增大的同時(shí)，對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來(lái)越高[3]，但由于鴨肉含水量高(高達(dá)78%)、營(yíng)養(yǎng)豐富(富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、維生素、微量元素等)，為微生物提供了良好的生長(zhǎng)、繁殖環(huán)境。因此，肉鴨產(chǎn)品加工過(guò)程中如果殺菌不徹底，極易出現(xiàn)出水、變色、漲袋、貨架期短等問(wèn)題[4-5]。

輻照技術(shù)以其殺菌徹底，且可在不破壞產(chǎn)品包裝的前提下對(duì)預(yù)包裝產(chǎn)品進(jìn)行加工處理等優(yōu)勢(shì)引起了廣泛關(guān)注。上世紀(jì)80年代，我國(guó)對(duì)肉鴨產(chǎn)品的輻照加工研究已有報(bào)道[6]，目前已經(jīng)涉及輻照保鮮工藝[7-8]、輻照對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響[9-10]、輻照對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味的影響[11]等。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院核農(nóng)應(yīng)用研究室前期開(kāi)展了鹽水鴨輻照保鮮工藝方面的研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)經(jīng)保鮮劑處理的鹽水鴨在真空包裝后進(jìn)行輻照處理(2～8 kGy)，輻照殺菌效果顯著，可將鹽水鴨產(chǎn)品的貨架期延長(zhǎng)至2～3月，但輻照劑量超過(guò)4 kGy后鹽水鴨的風(fēng)味發(fā)生了變化，含有 “輻照味”，且隨輻照劑量的增加其“輻照味”加劇[8]。目前，鹽水鴨的輻照處理尚處于研究階段，未應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)，故無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定鹽水鴨輻照加工的適宜劑量，“輻照味”仍是一個(gè)未解的難題。

電子鼻是一種通過(guò)模擬哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)識(shí)別食品中揮發(fā)性成分進(jìn)而快速檢測(cè)、分析食品品質(zhì)的儀器[12]，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)魚(yú)肉[13]、牛肉[14]、臘肉[15]、雞肉[16]、鹽水鴨[17]等產(chǎn)品的揮發(fā)性風(fēng)味化合物。本研究以鹽水鴨、烤鴨2種肉鴨產(chǎn)品為試驗(yàn)材料，采用電子鼻檢測(cè)了2種肉鴨產(chǎn)品在輻照前后包裝袋內(nèi)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成的變化，并對(duì)檢測(cè)值進(jìn)行傳感器貢獻(xiàn)率分析(Loading分析)、主成分分析(principal component analysis, PCA)分析和線性判別分析(linear discriminant analysis, LDA)分析，以期為進(jìn)一步深入研究“輻照味”、區(qū)分輻照肉鴨產(chǎn)品，促進(jìn)輻照技術(shù)在鴨肉產(chǎn)品中的應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用烤鴨、鹽水鴨樣品購(gòu)自南京市板鴨廠。鹽水鴨和烤鴨樣品均是同一批次加工的產(chǎn)品，且原料肉鴨為同一品種、同一鴨齡。加工完成后按1/4只每袋進(jìn)行切割、真空包裝后運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室；輻照處理前,除了工藝中必須的煮制、烤制工序外，未對(duì)樣品進(jìn)行其他的殺菌處理。

1.2 主要儀器與設(shè)備

VS2660真空包裝機(jī)，深圳愛(ài)博士實(shí)業(yè)有限公司；GM200攪拌搗磨儀，德國(guó)RETSCH公司；PEN3便攜式電子鼻，德國(guó)Airsense公司，含有W1C/S1、W5S/S2、W3C/S3、W6S/S4、W5C/S5、W1S/S6、W1W/S7、W2S/S8、W2W/S9、W3S/S1010個(gè)不同的金屬傳感器，特異性響應(yīng)的氣體類型依次為芳香型化合物、氮氧化物、氨類和芳香型化合物、氫氣、烯烴和芳香型化合物、烴類物質(zhì)、硫化氫、醇類和部分芳香型化合物、芳香化合物和有機(jī)硫化物、烷烴。頂空瓶(50 mL)，德國(guó)Airsense公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 輻照處理 樣品的輻照處理于南京航空航天大學(xué)輻照中心進(jìn)行。輻照源為60Co-γ射線，預(yù)設(shè)輻照劑量分別為0、2、4、6、8 kGy，每個(gè)劑量處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，輻照劑量率為0.9 kGy·h-1，輻照后于低溫條件(4℃左右)下儲(chǔ)藏備用。

1.3.2 電子鼻氣味值的提取 參照沈旭嬌等[18]、顧欣哲等[19]的方法進(jìn)行電子鼻氣味值提取。

烤鴨：精確稱取5 g烤鴨腿肉，將其剪碎后置于20 mL的樣品瓶中，于20℃頂空萃取30 min，電子鼻測(cè)量參數(shù)設(shè)置：洗氣時(shí)間120 s、調(diào)零時(shí)間5 s、樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s、進(jìn)樣時(shí)間60 s、流速300 mL·min-1。

鹽水鴨：精確稱取10 g鹽水鴨腿肉，絞碎后置于150 mL的三角瓶中，用錫紙密封后，在30℃條件下水浴頂空萃取30 min，電子鼻測(cè)量參數(shù)設(shè)置：洗氣時(shí)間120 s、調(diào)零時(shí)間5 s、樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s、進(jìn)樣時(shí)間90 s、流速150 mL·min-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用電子鼻自帶WinMuster軟件進(jìn)行Loading分析、PCA分析和LDA分析。應(yīng)用SPSS19.0軟件中的t檢驗(yàn)對(duì)輻照前后各傳感器的氣味值進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤鴨、鹽水鴨輻照前后氣味值的Loading分析

由圖1可知，烤鴨樣品袋內(nèi)氣味值第1主成分的主要貢獻(xiàn)傳感器為S2、S7和S9，且3個(gè)傳感器貢獻(xiàn)大小的排序?yàn)镾7>S9>S2；第2主成分的主要貢獻(xiàn)傳感器為S9。第1主成分、第2主成分的主要貢獻(xiàn)傳感器在輻照前后無(wú)變化，但輻照后各傳感器的響應(yīng)值有不同程度的增強(qiáng)，且輻照后第1、第2主成分的貢獻(xiàn)率均增加。輻照前后第1主成分貢獻(xiàn)率為94.7%～97.7%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為1.1%～1.4%。

注：輻照前后樣品氣味值的Loading分析圖相似，因此，僅列出輻照劑量為10 kGy的樣品氣味值的分析圖。下同。Note: For unirradiated and irradiated samples, the Loading analysis charts of the sample odor value are similar. Therefore, only the sample odor value analysis diagram with the irradiated dose of 10 kGy is listed. The same as following.圖1 不同劑量輻照處理下烤鴨的Loading分析Fig.1 Loading analysis of roast duck irradiated with different doses

由圖2可知，鹽水鴨樣品袋內(nèi)氣味值第1主成分的主要貢獻(xiàn)傳感器也為S2、S7和S9，3個(gè)傳感器貢獻(xiàn)大小的排序?yàn)镾2>S7>S9；第2主成分的主要貢獻(xiàn)傳感器為S7、S9，貢獻(xiàn)大小的排序?yàn)镾7>S9。與烤鴨的Loading分析結(jié)果相似，鹽水鴨Loading分析中第1、第2主成分的主要貢獻(xiàn)傳感器在輻照前后未發(fā)生變化，但輻照后的第1主成分的貢獻(xiàn)率增加，而第2主成分的貢獻(xiàn)率減小。輻照前后第1主成分貢獻(xiàn)率為85.3%～90.9%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為7.4%～9.4%。

圖2 不同劑量輻照處理下鹽水鴨的Loading分析Fig.2 Loading analysis of salty wild duck irradiated with different doses

2.2 烤鴨、鹽水鴨輻照前后氣味值的LDA分析

由圖3可知，經(jīng)不同劑量輻照烤鴨的氣味值分布于圖中的不同位置，各劑量之間無(wú)重疊，且第1和第2主成分的總貢獻(xiàn)率超過(guò)95%，說(shuō)明第1和第2主成分已經(jīng)包含了很大的信息量，能夠反映樣品的整體信息，即在本試驗(yàn)條件下，不同劑量輻照后的氣味值存在差異，電子鼻能夠有效區(qū)分不同劑量輻照后的烤鴨樣品的氣味。此外，不同劑量輻照后的氣味值在圖3中的橫向分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即從左向右對(duì)應(yīng)的輻照劑量逐漸增大。

圖3 不同劑量輻照處理下烤鴨的LDA分析Fig.3 LDA analysis of roast duck irradiated with different doses

與烤鴨的分析結(jié)果相似，經(jīng)不同劑量輻照烤鴨的氣味值也分布于圖中的不同位置，第1和第2主成分的貢獻(xiàn)率超過(guò)94%，說(shuō)明不同劑量輻照后的樣品氣味值也能夠通過(guò)電子鼻有效地區(qū)分出來(lái)(圖4)。但不同劑量輻照后的氣味值在圖4中的橫向分布的規(guī)律不同，即隨著輻照劑量的增加，引起的氣味值的變化規(guī)律不完全相同。

圖4 不同劑量輻照處理下鹽水鴨的LDA分析Fig.4 LDA analysis of salty wild duck irradiated with different doses

2.3 烤鴨、鹽水鴨輻照前后氣味值PCA分析

由圖5可知，未輻照樣(0 kGy)的分布位置和2、4 kGy輻照樣部分重疊在一起，2 kGy輻照樣和4、6 kGy輻照樣也有部分重疊在一起，說(shuō)明本試驗(yàn)條件下，PCA分析不能將這些烤鴨樣品區(qū)分開(kāi)。

圖5 不同劑量輻照處理下烤鴨的PCA分析Fig.5 PCA analysis of s roast duck irradiated with different doses

經(jīng)不同劑量輻照處理的鹽水鴨分布位置的重疊情況比烤鴨更復(fù)雜(圖6)。未輻照樣(0 kGy)的分布位置和2、4、6 kGy輻照樣的有重疊，2 kGy輻照樣與4、6 kGy輻照樣有重疊，4 kGy輻照樣與6、8 kGy輻照樣有重疊，且6 kGy輻照樣與8 kGy輻照樣也有小部分重疊，說(shuō)明本試驗(yàn)條件下，PCA分析同樣不能將這些鹽水鴨樣品區(qū)分開(kāi)。

圖6 不同劑量輻照處理下鹽水鴨的PCA分析Fig.6 PCA analysis of salty wild duck irradiated with different doses

2.4 烤鴨、鹽水鴨輻照前后氣味值差異顯著性分析

由表1可知，烤鴨經(jīng)一定劑量輻照處理后，除S3、S4和S8外，其他7個(gè)傳感器的響應(yīng)值都發(fā)生了顯著變化。與未輻照樣(0 kGy)相比，S1和S10的響應(yīng)值在輻照劑量為6 kGy時(shí)達(dá)到顯著差異，S2、S5和S6在4 kGy時(shí)達(dá)到顯著差異，S7和S9在2 kGy時(shí)達(dá)到顯著差異；除S6外，其他傳感器的響應(yīng)值都是達(dá)到相應(yīng)的輻照劑量后顯著增加，且總體上隨著輻照劑量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)。綜上，經(jīng)輻照處理，烤鴨揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的響應(yīng)值發(fā)生了變化，但主要風(fēng)味的類別無(wú)明顯變化。

表1 輻照處理前后電子鼻傳感器對(duì)烤鴨氣味的響應(yīng)值方差分析Table 1 Analysis of variance of response values of electronic nose sensors for flavor of roast duck

注：同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters in the same line indicate significant difference at 0.05 level. The same as following.

表2 輻照處理前后電子鼻傳感器對(duì)鹽水鴨氣味的響應(yīng)值方差分析Table 2 Analysis of variance of response values of electronic nose sensors for flavor of salty wild duck

與烤鴨的分析結(jié)果有所不同，鹽水鴨經(jīng)一定劑量的輻照處理后，除S4外，其他9個(gè)傳感器的響應(yīng)值都發(fā)生了顯著變化(表2)。與未輻照樣(0 kGy)相比，S1和S3的響應(yīng)值在輻照劑量為8 kGy時(shí)達(dá)到顯著差異，S2、S6、S7、S8和S9在2 kGy時(shí)達(dá)到顯著差異，S10在4 kGy時(shí)達(dá)到顯著差異；這8個(gè)傳感器的響應(yīng)值都是達(dá)到相應(yīng)的輻照劑量后顯著增加，且總體上隨著輻照劑量的增加呈增加的趨勢(shì)。S5的響應(yīng)值在6 kGy時(shí)顯著增加，8 kGy時(shí)與未輻照樣無(wú)顯著差異。綜上，經(jīng)輻照射處理，鹽水鴨揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的響應(yīng)值也發(fā)生了變化。

3 討論

肉類食品的“輻照味”是輻照后產(chǎn)生的自由基、活性物質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)成分相互作用生成的揮發(fā)性物質(zhì)[20]。通常肉類在輻照后生成的有“輻照味”物質(zhì)達(dá)100 種以上[21-22]。本研究中，2種肉鴨產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果中傳感器S2、S7和S9的響應(yīng)值較高，LDA分析能夠?qū)⒉煌瑒┝枯椪仗幚淼娜怿啴a(chǎn)品明顯區(qū)分出來(lái)。輻照處理改變了肉鴨樣品中各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的響應(yīng)值，但沒(méi)有改變揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的主要組成類別，即輻照前后起主要作用的傳感器都是S2、S7和S9，這3個(gè)傳感器響應(yīng)的特異性氣體分別為氨類和芳香型化合物、硫化氫、芳香化合物和有機(jī)硫化物。研究表明，肉類在輻照后生成的硫化物主要來(lái)自脂肪的降解，而硫化物和芳香族化合物(如苯、甲苯等)主要來(lái)自蛋白質(zhì)的降解[23]。施帥等[11]發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照處理后，含硫化合物等物質(zhì)的含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，可能是由于輻照處理導(dǎo)致含硫氨基酸降解后形成了新的含硫化合物。氨類等含氮化合物的增加也可能是蛋白質(zhì)降解導(dǎo)致的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子遭受射線輻照后，分子中的二硫鍵、氫鍵等容易斷裂，使蛋白質(zhì)分子的三級(jí)、二級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破壞，生成了揮發(fā)性的氨類等含氮化合物[24-25]。因此，本研究中，2種肉鴨產(chǎn)品輻照處理后，傳感器的響應(yīng)值發(fā)生變化可能是由于輻照處理后產(chǎn)品中的脂肪、蛋白質(zhì)降解或氨基酸結(jié)構(gòu)遭到破壞引起的。

電子鼻與頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法[26]、同時(shí)蒸餾萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法[27]、衍生化-氣質(zhì)聯(lián)用法[28]等檢測(cè)方法不同，其檢測(cè)得到的不是被測(cè)樣品中各揮發(fā)性物質(zhì)的定性或定量結(jié)果，而是樣品的整體風(fēng)味信息[29-30]。沈旭嬌等[18]采用與本研究相同型號(hào)的電子鼻檢測(cè)鹽水鴨芳香成分，傳感器S8、S7和S9所起的作用最大，對(duì)電子鼻的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行LDA分析的結(jié)果優(yōu)于PCA分析，這與本研究的結(jié)果相似。趙澤偉等[31]利用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法(olid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry SPME-GC-MS)和電子鼻測(cè)定薏仁飲料貯藏過(guò)程中揮發(fā)性化合物的變化，發(fā)現(xiàn)電子鼻和SPME-GC-MS聯(lián)用能較好地對(duì)薏仁飲料貯藏期間揮發(fā)性化合物進(jìn)行檢測(cè)、分析，同時(shí)能有效區(qū)分不同貯藏時(shí)間樣品的品質(zhì)變化。綜上，在研究輻照處理對(duì)肉制品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的中，可以將電子鼻和SPME-GC-MS等方法聯(lián)用以定性或定量檢測(cè)輻照前后揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化。

4 結(jié)論

電子鼻檢測(cè)結(jié)果表明，輻照處理導(dǎo)致烤鴨、鹽水鴨袋內(nèi)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的響應(yīng)值發(fā)生了變化，但主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的類別未發(fā)生明顯變化，輻照處理前后肉鴨的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)均是氨類和芳香型化合物、硫化氫、芳香化合物和有機(jī)硫化物。采用電子鼻檢測(cè)樣品袋內(nèi)各類氣體的響應(yīng)值，LDA分析可以將經(jīng)不同劑量(0～8 kGy)輻照處理的樣品區(qū)分出來(lái)。今后的研究可將電子鼻和其他揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)方法聯(lián)合使用，以便深入研究并解決肉鴨產(chǎn)品“輻照味”問(wèn)題，為明確肉制品適宜的輻照劑量提供理論依據(jù)。