研究成果│红烧鸡风味形成的探究：基于电子鼻、GC-MS、GC-IMS 和 UPLC-Q-Exactive-MS/MS

红烧鸡是中国最著名的传统菜肴之一，有着300多年的悠久历史。独特的风味和丰富的营养物质使红烧鸡成为中国的一道美食。红烧鸡的加工主要包括三个阶段，即成型、油炸和炖煮。其中，炖煮是制作红烧鸡的关键工序。炖煮过程中涉及美拉德反应、脂质降解和脂质-美拉德相互作用等多种生化反应和途径，导致红烧鸡中挥发性有机化合物（volatile organic compounds-VOCs）的形成，从而形成其独特的香气特征。然而，对于红烧鸡在炖煮过程中挥发性有机化合物的形成及其机制，研究人员的关注有限。

香气是影响肉制品消费的一个重要因素。美拉德反应和脂质降解是肉类烹饪过程中的化学反应，导致大量挥发性有机化合物的产生，从而影响肉类的香气。脂质氧化的一级产物氢过氧化物、共轭二烯/三烯进一步分解为二级氧化产物，形成醛类、醇类、酮类、呋喃等一系列挥发性有机化合物，导致肉制品香气特性发生变化。此外，不同的烹饪方法，如焖、烤和烧烤，都会影响脂肪氧化，从而影响肉制品的香气特征。Yao等（2022）发现，炖煮对德州扒鸡风味形成有显著影响。同时，还发现炖煮会增加道口烧鸡的酯类、酮类和萜烯含量。此外，1-辛烯-3-醇、壬醛和己醛是道口烧鸡的特征挥发性有机化合物。然而，在红烧鸡的炖煮过程中产生挥发性有机化合物的机制尚未完全了解。分析和了解红烧鸡中挥发性有机化合物和脂质含量的变化，对控制脂质氧化、提高红烧鸡风味具有重要意义。

电子鼻是一种用于食品、饮料、化妆品、医药和农业等行业质量控制的分析工具。它可以检测到特定范围的挥发物。挥发性有机化合物的微小变化会影响传感器的响应。由于其强大的定性和定量能力，气相色谱-质谱（GC-MS）被广泛认为是食品行业风味分析的主要技术。同时，气相色谱-离子迁移谱法（GC-IMS）是一种新兴技术，具有检出限低、选择性好、小型化潜力大等优点。这些技术包含可以直观地研究食物中挥发性有机化合物的差异和变化的功能。例如，电子鼻、气相色谱-质谱（GC–MS） 和气相色谱-离子迁移谱法（GC-IMS）的结合可用于评价虾干加工过程中的风味质量，以及表征中国四种最著名的传统红烧鸡的香气特征。超高效液相色谱联用轨道阱质谱/质谱（UPLC-Q-Exactive-MS/MS）作为一种新兴技术，已广泛应用于脂质分析，以了解脂质与表现型之间的联系以及脂质调节表现型的可能机制。多种技术的结合阐明了广泛的信息，并产生比单独应用的技术更一致的推论。因此，结合电子鼻、GC–MS、GC-IMS和UPLC-Q-Exactive-MS/MS技术，可以有效地分析和鉴定红烧鸡在整个炖煮过程中的挥发性有机化合物和脂质。

然而，到目前为止，人们对鸡肉炖煮过程中挥发性有机化合物的发展及其潜在机制还没有完全了解。因此，为了控制脂质氧化，提高红烧鸡的风味，了解和研究鸡肉中挥发性有机化合物和脂质的动态波动至关重要。本研究旨在结合电子鼻、GC-IMS和GC–MS等现代技术，测定鸡肉在炖煮过程中挥发性有机化合物的变化。此外，使用UPLC-Q-Exactive-MS/MS技术分析了烧鸡在炖煮过程中脂质组学谱的变化。此外，采用多变量分析对差异VOCs和脂质进行鉴定，并建立所选差异脂质代谢物与挥发性有机化合物的相关性分析，以阐明在炖煮过程中挥发性有机化合物的发展。研究结果有助于了解红烧鸡风味特征的形成，提高红烧鸡的整体质量，以满足消费者的需求，这对红烧鸡生产链的发展将是有利的。

研究了不同炖煮时间对鸡肉挥发性有机物（VOCs）和脂质的影响。电子鼻识别的香气特征在区分炖煮阶段是有效的。在炖煮过程中，共检测到25种关键挥发性有机化合物，其中炖煮210 min的样品中关键挥发性有机化合物含量最高。此外，还建立了气相色谱质谱指纹图谱，以评估整个炖煮过程中挥发性有机化合物的分布。偏最小二乘判别分析表明，2-庚酮、3-甲基-2-丁酮、辛烷、壬烷、丁烷、(E)-2-戊烯醛、1-辛烷-3-醇、1-己醇、戊烷、己烷和1-戊醇对红烧鸡的风味特性影响显著。

此外，筛选了88种不同的脂质，发现甘油脂代谢是炖煮过程中的主要代谢途径。甘油三酯（Triglycerides -TG）和磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine-PE），如TG（16:0/18:1/18:2）、TG（18:0/18:1/18:2）、TG（18:1/18:2）、PE（O-18:2/18:2）、PE（O-18:2/18:1）和TG（16:0/16:1/18:2）在挥发性有机的生成中起着至关重要的作用。

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 图1. (A)基于红烧鸡电子鼻数据集的雷达图；(B)加载图；(C)评分图。

Fig. 1. The radar map (A), loading plot (B), and score plot (C) based on the e-nose data set of braised chicken.

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 图2. GC-MS鉴定的挥发性化合物：(A)挥发性化合物数量雷达图；(B)挥发性化合物热图；(C)主要挥发性化合物热图。

Fig. 2. Volatile compounds identified by GC–MS: (A) radar map of the number of volatile compounds, (B) heatmap of the volatile compounds; (C) heatmap of the key volatile compounds.

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图3. GC-IMS鉴定挥发性化合物：(A)三维地形图；(B)二维地形图；(C)指纹图谱。“M”和“D”分别表示单体和二聚体。

Fig. 3. Volatile compounds identified by GC-IMS: (A) 3D topographic plot; (B) 2D topographic plots; (C) Gallery plot. “M” and “D” denote monomer and dimer, respectively.

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 图4. 红烧鸡在炖煮过程中的PLS-DA评分图(A)和VIP值(B)；以及差异脂质分子热图(C)。

Fig. 4. PLS-DA score plots (A) and VIP values (B), and heatmap of differential lipid molecules (C) of braised chicken during braising.

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图5. 差异化合物的相关热图。

Fig. 5. Correlation heat map of differential compound.

鸡肉中挥发性有机化合物和脂类的含量和组成随炖煮时间的不同而发生显著变化。基于香气特征，发现电子鼻可以有效地区分鸡肉的炖煮阶段。在炖煮过程中，共鉴定出25种关键挥发性有机化合物，其中炖煮时间为210 min的样品中挥发性有机化合物含量最高。采用GC-IMS建立了鸡肉在焖煮过程中的风味指纹图谱。2-庚酮、3-甲基-2-丁酮、辛醛、壬醛、丁醛、(E)-2-戊烯醛、1-辛烯-3-醇、1-己醇、戊醛、己醛、1-戊醇等11种挥发性有机化合物可作为红烧鸡在炖煮过程中香气的标志。同时，发现甘油脂代谢是红烧过程中的主要代谢途径。鸡肉在炖煮过程中，甘油三酯和磷脂酰乙醇胺的分解产生了游离脂肪酸，游离脂肪酸又被氧化分解成醛类，改变了香气化合物的含量。本研究结果有助于了解红烧鸡风味的形成，对红烧鸡生产链的完善具有重要意义。不同烹饪工艺对红烧鸡挥发性化合物形成的影响有待进一步研究。此外，红烧鸡的营养价值和潜在的健康益处还需要进一步研究。