动物营养学报 >

2026 , Vol. 38 >Issue 8: 6187 - 6201

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.495

研究论文

基于气相色谱-离子迁移谱和多变量统计分析比较象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间的胸肌风味差异

  • 张立 , 1, 2 ,
  • 林明昕 1, 2 ,
  • 张梦萍 1, 2 ,
  • 吴琼 , 2, * ,
  • 吴旭 , 1, *
展开
  • 1 福建农林大学动物科学学院, 福州 350002
  • 2 龙岩学院生命科学学院, 龙岩 364000
*吴 琼,副教授,硕士生导师,E-mail: ;
吴 旭,教授,硕士生导师,E-mail:

张 立(2001—),男,重庆人,硕士研究生,从事动物遗传育种与繁殖研究。E-mail:

Office editor: 武海龙

收稿日期: 2025-12-24

  网络出版日期: 2026-08-13

基金资助

福建省科技厅对外合作项目(2024I01020104)

福建省农业引导性(重点)项目(2025N0027)

收起

Comparison of Flavor Differences of Breast Muscle between Xiangdong Chickens and Cobb Broilers and between Different Genders of Xiangdong Chickens based on Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry and Multivariate Statistical Analysis

  • ZHANG Li , 1, 2 ,
  • LIN Mingxin 1, 2 ,
  • ZHANG Mengping 1, 2 ,
  • WU Qiong , 2, * ,
  • WU Xu , 1, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China
  • 2 College of Life Sciences, Longyan University, Longyan 364000, China
*WU Qiong, associate professor, E-mail: ;
WU Xu, professor, E-mail:

Received date: 2025-12-24

  Online published: 2026-08-13

Fold

摘要

本试验旨在比较象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间胸肌挥发性有机化合物(VOCs)的组成差异及风味特征。采用气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)和多变量统计分析,对胸肌VOCs组成进行比较,并以相对气味活度值(ROAV)评价风味特征。结果表明,象洞鸡不同性别之间共鉴定出45种VOCs,象洞鸡与科宝肉鸡间共鉴定出47种VOCs,主要包括醛类、酮类、醇类、酯类和呋喃类化合物。象洞鸡VOCs总量显著高于科宝肉鸡(P<0.05),且雄性象洞鸡显著高于雌性(P<0.05)。以P<0.05且变量重要性投影(VIP)>1为筛选条件,鉴定出性别差异VOCs 15种和品种差异VOCs 16种。ROAV分析显示,象洞鸡在甜味、脂肪味和蘑菇味方面优于科宝肉鸡,且雄性象洞鸡在甜味、蘑菇味、烘烤味和脂肪味方面优于雌性象洞鸡。综上所述,象洞鸡肌肉风味品质优于科宝肉鸡,性别是影响其风味特征的重要因素,且雄性象洞鸡风味优于雌性象洞鸡。

关键词： 象洞鸡; 科宝肉鸡; 挥发性有机化合物; 气相色谱-离子迁移谱; 风味特征

本文引用格式

张立 , 林明昕 , 张梦萍 , 吴琼 , 吴旭 . 基于气相色谱-离子迁移谱和多变量统计分析比较象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间的胸肌风味差异[J]. 动物营养学报, 2026 , 38(8) : 6187 -6201 . DOI: 10.12418/CJAN2026.495

Abstract

The purpose of this experiment was to compare the composition differences and flavor characteristics of volatile organic compounds (VOCs) of breast muscle between Xiangdong chickens and Cobb broilers and between different genders of Xiangdong chickens. The gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS) combined with multivariate statistical analysis were used to analyze VOCs composition in breast muscle, and the flavor characteristics were evaluated using relative odor activity value (ROAV). The results showed that 45 VOCs were identified between different genders of Xiangdong chickens, and 47 VOCs were identified between Xiangdong chickens and Cobb broilers, these compounds were mainly aldehydes, ketones, alcohols, esters, and furans. The total VOCs content in Xiangdong chickens was significantly higher than that in Cobb broilers (P<0.05), and male Xiangdong chickens was significantly higher than female Xiangdong chickens (P<0.05). Based on P<0.05 and variable importance in projection (VIP)>1, 15 sex related differential VOCs and 16 breed related differential VOCs were identified. ROAV analysis showed that Xiangdong chickens showed more pronounced sweet, fatty and mushroom like aromas than Cobb broilers, and male Xiangdong chickens showed more pronounced sweet, mushroom like, roasted and fatty aromas than female Xiangdong chickens. In conclusion, Xiangdong chicken shows superior volatile flavor characteristics compared with Cobb broiler, and sex is an important factor affecting flavor quality, and male Xiangdong chickens show better flavor than female Xiangdong chickens.

Key words： Xiangdong chickens; Cobb broilers; volatile organic compounds; gas chromatography-ion mobility spectrometry; flavor characteristics

地方鸡种产业是我国畜牧业的重要组成部分,在保护遗传资源多样性、推动特色农业发展、满足消费者对优质禽产品需求、促进农户增收及助力乡村振兴等方面具有重要作用[1-3]。地方鸡肉因其风味独特、营养丰富而日益受到市场青睐。风味是决定肉品食用品质和消费者接受度的关键属性之一,其形成主要来源于香气和滋味物质,后者由挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)和非挥发性滋味物质共同作用所决定[4-5]。VOCs的种类、浓度及组成比例直接影响肉品的总体风味轮廓,进而影响其感官品质、市场竞争力及消费偏好,这些特征又受到动物物种、品种、性别、饲养条件及加工方式等多种因素的调控[6]。目前,已在畜禽肉和肉制品中鉴定出超过1 000种VOCs,主要包括醛类、醇类、酮类、酯类以及含硫化合物等[7]。这些VOCs不仅构成不同肉类特有的香气特征,也与消费者的喜好密切相关。Lee等[8]研究发现,烘烤的香味可以改善消费者的偏好,而金属味则会降低消费者的接受度。Ripoll等[9]研究证明,欧盟山羊的肌肉VOCs与风味呈正相关。Kilgannon等[10]研究证明,不同烘烤时间、温度牛肉的VOCs与风味显著相关。
近年来,固相微萃取-气相色谱-质谱联用(SPME-GC-MS)技术已被广泛用于肉类VOCs的定性和定量分析,该技术能够有效捕获并鉴定出肉类中的VOCs[11]。气相色谱-嗅闻(GC-O)技术的应用进一步帮助识别出对整体风味具有显著贡献的关键香味活性物质[12]。然而,这些技术方法常面临前处理复杂、分析时间长、易造成风味物质损失或变化等问题,限制了其在实时检测与高通量样本分析中的应用。相比之下,气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)作为一种新兴的VOCs检测技术,具有无需复杂前处理、分析快速、灵敏度高、操作简便等优势,尤其适合于活体或鲜肉样品的实时风味监控与差异分析[13-14]。GC-IMS已被用于鉴定不同品种鸡肉VOCs的种类和含量差异[15]。基于GC-IMS技术结合化学计量学方法,已有研究对猪、牛、驴、鸡等常见畜禽肉的VOCs进行了系统分析[16-19]。象洞鸡作为我国优良的地方鸡种,因其肉质鲜美、风味独特而广受消费者青睐[20]。然而,针对象洞鸡这一具有独特风味的地方品种,尚未见采用GC-IMS技术系统探究其性别间肌肉风味差异的研究报道,尤其缺乏结合多变量统计方法对其VOCs的组成进行深入解析的研究。因此,本研究采用GC-IMS技术结合多变量统计方法,系统比较了象洞鸡不同性别之间以及象洞鸡与科宝肉鸡之间胸肌VOCs的组成差异,可为揭示象洞鸡性别和品种对肌肉风味物质的影响提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

象洞鸡雏鸡来自福建省龙岩市武平县象洞鸡保种场,科宝肉鸡雏鸡来自福建正大食品集团。相同饲养条件下育雏,育雏后笼养至120日龄,随机选取体况相近、健康状况良好的30只(公母各占1/2)象洞鸡以及30只科宝肉鸡进行屠宰,屠宰前10 h禁食。屠宰后,将左侧胸肌完整地剥离并称重,于液氮中速冻后保存于-80 ℃超低温冰箱,用于后续风味组学测序。本试验动物屠宰方案通过龙岩学院伦理审查(批准号:LY2024008L)。基础饲粮参照农业行业标准《黄羽肉鸡营养需要量》(NY/T 3645—2020)配制,其组成及营养水平见表1。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (air-dry basis)

项目
Items		 含量 Content
1~22日龄
1 to 22
days of age		 22日龄以后
After 22
days of age
原料 Ingredients
玉米 Corn 53.25 57.32
豆粕 Soybean meal 30.71 27.24
次粉 Wheat-middling 8.00 7.00
大豆油 Soybean oil 3.00 3.50
磷酸氢钙 CaHPO4 1.20 1.20
石粉 Limestone 1.60 1.50
食盐 NaCl 0.24 0.24
预混料 Premix1) 2.00 2.00
合计 Total 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
代谢能 ME/(MJ/kg) 12.25 12.85
粗蛋白质 CP 21.14 20.23
钙 Ca 1.06 0.97
总磷 TP 0.70 0.67
有效磷 AP 0.38 0.30

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 8 000 IU,VD3 2 000 IU,VE 20.00 mg,VK3 4.0 mg,VB1 2.0 mg,VB2 6.0 mg,VB6 4.0 mg,VB12 0.02 mg,烟酰 nicotinamide 40 mg,D-泛酸 D-pantothenate 12 mg,D-生物素 D-biotin 0.1 mg,叶酸 folic acid 1.0 mg,胆碱 choline 800 mg,DL-蛋氨酸 DL-methionine 1 000 mg,Fe 80 mg,Cu 8 mg,Mn 60 mg,Zn 80 mg,I 0.60 mg,Se 0.30 mg。

2)代谢能和有效磷为计算值,粗蛋白质、钙和总磷为实测值。ME and AP were calculated values, while CP, Ca and TP were measured values.

1.2 指标测定

1.2.1 饲粮营养水平

代谢能和有效磷含量根据《中国饲料成分及营养价值表(2021年第32版)》进行计算。粗蛋白质、钙和总磷含量测定分别根据《饲料中粗蛋白的测定 凯氏定氮法》(GB/T 6432—2018)、《饲料中钙的测定》(GB/T 6436—2018)和《饲料中总磷的测定 分光光度法》(GB/T 6437—2018)进行测定。

1.2.2 胸肌风味物质测定

使用FlavourSpec® FlavourHS-GC-IMS仪(德国G.A.S.公司)分析胸肌样品。VOCs的组成分析参考Han等[21]。将1.5 g切碎的胸肌样品放入20 mL顶空小瓶中,并在60 ℃下孵育15 min。将500 μL顶空样品自动注入FlavourSpec® FlavourHS-GC-IMS仪。注射器和进样针温度分别设置为85和45 ℃。使用MXT-5毛细管柱(15 m×0.53 mm,1 μm)[瑞思泰康科技(北京)有限公司]在等温条件下进行气相色谱分离。气相色谱色谱柱温度为60 ℃,离子迁移谱漂移管温度为60 ℃。将氮气(纯度≥99.999%)用作载气,流速为2 mL/min(0~2 min),然后在2~20 min内升至100 mL/min。漂移管长度9.8 cm,管中线性电压400 V/cm,用于离子迁移谱的漂移气体为氮气,流速为150 mL/min。使用C4~C9正酮(国药集团化学试剂有限公司)确定VOCs的保留指数(RIs)。为进行绝对定量,在样品分析前添加了已知浓度的内标物[2-甲基-3-庚酮(单体峰)、2-甲基-3-庚酮(二聚体峰)]。通过比较目标化合物与内标物的GC-IMS响应值(峰面积或峰高),并依据预先建立的标准曲线,将信号强度转换为该化合物在肌肉组织中的绝对含量(μg/kg)。每个样品设置6个平行,在相同条件下进行分析。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 评估特征性VOCs

特征性VOCs通过相对气味活度值(ROAV)方法评估。ROAV越高,表明该化合物对整体风味的贡献越大。使用Origin 2024软件对象洞鸡不同性别之间以及象洞鸡与科宝肉鸡之间的风味轮廓进行可视化处理。

1.3.2 统计分析

VOCs的数据利用SPSS 27.0软件进行差异显著性分析。使用FlavourSpec® Flavour库中的NIST和IMS数据库对GC-IMS检测到的VOCs进行定性鉴定。样品之间的差异通过独立样本t检验进行分析,结果表示为平均值±标准误,P<0.05为显著差异。VOCs的谱图差异和二维指纹图分别通过FlavourSpec® Flavour上的Reporter插件和Gallery插件构建。主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)和变量重要性投影(VIP)值由SIMCA 14.1软件分析。通过VIP>1和P<0.05的条件筛选样品之间的差异VOCs。

2 结果

2.1 象洞鸡不同性别之间以及象洞鸡与科宝肉鸡之间胸肌VOCs组成

在象洞鸡和科宝肉鸡之间共鉴定出47种VOCs,象洞鸡不同性别之间共鉴定出45种VOCs,包括18种醛类、9种酮类、11种醇类(其中3项同时含呋喃结构)、5种酯类、5种呋喃/呋喃酮/内酯(包含与醇类重叠的3项)以及2种未知化合物(图1-A、图1-B和表2)。醛、酮、醇、酯类物质的总和在象洞鸡中显著高于科宝肉鸡(P<0.05,图2-A),且在雄性象洞鸡中显著高于雌性象洞鸡(P<0.05,图2-B)。
图1 气相离子迁移谱

A:科宝肉鸡气相离子迁移谱;B:象洞鸡气相离子迁移谱;C:雌性象洞鸡气相离子迁移谱;D:雄性象洞鸡气相离子迁移谱。A: gas phase ion mobility spectrum of Cobb broilers; B: gas phase ion mobility spectrum of Xiangdong chickens; C: gas phase ion mobility spectrum of female Xiangdong chickens; D: gas phase ion mobility spectrum of male Xiangdong chicken.

Fig.1 Gas phase ion mobility spectrum

横坐标为迁移时间(ms),纵坐标为气相保留时间(s)。The horizontal axis represents the migration time (ms), and the vertical axis represents the gas phase retention time (s).

表2 特征性VOCs的鉴定

Table 2 Identification of characteristic VOCs

序号
No.		 化合物名称
Compound name		 化合物类别
Chemical class		 CAS号
CAS No.		 分子式
Formula		 相对分子质量
RMW		 保留指数
RI		 漂移时间
Dt/(a.u.)
1 壬醛 Nonanal 醛 Aldehyde C124196 C9H18O 142.2 1 106.5 1.499 35
2 (E)-2-辛烯醛 (E)-2-octenal 醛 Aldehyde C2548870 C8H14O 126.2 1 068.1 1.331 02
3 苯乙醛
Benzene acetaldehyde		 芳香醛
Aromatic aldehyde		 C122781 C8H8O 120.2 1 041.0 1.269 55
4 辛醛(M) Octanal M 醛 Aldehyde C124130 C8H16O 128.2 1 010.4 1.430 56
5 辛醛(D) Octanal D 醛 Aldehyde C124130 C8H16O 128.2 1 011.3 1.818 44
6 2-戊基呋喃 2-pentyl furan 呋喃 Furan C3777693 C9H14O 138.2 995.9 1.247 59
7 1-辛烯-3-醇(M)
Oct-1-en-3-ol M		 醇 Alcohol C3391864 C8H16O 128.2 987.0 1.152 45
8 1-辛烯-3-醇(D)
Oct-1-en-3-ol D		 醇 Alcohol C3391864 C8H16O 128.2 986.0 1.597 42
9 3-辛醇 3-octanol 醇 Alcohol C589980 C8H18O 130.2 989.9 1.423 24
10 未鉴定化合物1
Unidentified 1		 未鉴定 Unknown 992.7 1.486 18
11 苯甲醛(M)
Benzaldehyde M		 醛 Aldehyde C100527 C7H6O 106.1 962.4 1.143 16
12 苯甲醛(D)
Benzaldehyde D		 醛 Aldehyde C100527 C7H6O 106.1 964.1 1.460 18
13 (E)-2-庚烯醛(M)
(E)-hept-2-enal M		 醛 Aldehyde C18829555 C7H12O 112.2 960.7 1.255 84
14 (E)-2-庚烯醛(D)
(E)-hept-2-enal D		 醛 Aldehyde C18829555 C7H12O 112.2 959.3 1.661 51
15 5-甲基-2-呋喃甲醇(M)
5-methyl-2-furanmethanol M		 芳香醛
Furfuryl alcohol		 C3857258 C6H8O2 112.1 964.5 1.288 90
16 5-甲基-2-呋喃甲醇(D)
5-methyl-2-furanmethanol D		 芳香醛
Furfuryl alcohol		 C3857258 C6H8O2 112.1 963.5 1.562 34
17 庚醛(M) Heptanal M 醛 Aldehyde C111717 C7H14O 114.2 903.9 1.345 03
18 庚醛(D) Heptanal D 醛 Aldehyde C111717 C7H14O 114.2 902.8 1.695 20
19 2-庚酮(M) 2-heptanone M 酮 Ketone C110430 C7H14O 114.2 892.8 1.264 74
20 2-庚酮(D) 2-heptanone D 酮 Ketone C110430 C7H14O 114.2 893.6 1.624 70
21 正己醇(M) n-hexanol M 醇 Alcohol C111273 C6H14O 102.2 876.2 1.327 18
22 正己醇(D) n-hexanol D 醇 Alcohol C111273 C6H14O 102.2 873.8 1.658 39
23 未鉴定化合物2
Unidentified 2		 未鉴定 Unknown 892.8 1.363 11
24 二氢-2(3H)-呋喃酮
Dihydro-2(3H)-furanone		 内脂 Lactone C96480 C4H6O2 86.1 907.8 1.085 80
25 2-呋喃甲醇 2-furanmethanol 呋喃醇 Furanol C98000 C5H6O2 98.1 863.5 1.368 72
26 2-甲基丁酸乙酯(M)
Ethyl 2-methylbutyrate M		 酯 Ester C7452791 C7H14O2 130.2 862.8 1.262 06
27 2-甲基丁酸乙酯(D)
Ethyl 2-methylbutyrate D		 酯 Ester C7452791 C7H14O2 130.2 862.4 1.632 56
28 (E)-2-己烯醛(M)
(E)-2-hexenal M		 醛 Aldehyde C6728263 C6H10O 98.1 853.1 1.185 72
29 (E)-2-己烯醛(D)
(E)-2-hexenal D		 醛 Aldehyde C6728263 C6H10O 98.1 852.3 1.511 31
30 1-戊醇(M) Pentan-1-ol M 醇 Alcohol C71410 C5H12O 88.1 765.0 1.255 33
31 1-戊醇(D) Pentan-1-ol D 醇 Alcohol C71410 C5H12O 88.1 765.0 1.524 78
32 己醛(M) Hexanal M 醛 Aldehyde C66251 C6H12O 100.2 796.2 1.284 52
33 己醛(D) Hexanal D 醛 Aldehyde C66251 C6H12O 100.2 795.3 1.557 34
34 甲酸戊酯 Pentyl formate 酯 Ester C638493 C6H12O2 116.2 814.6 1.300 24
35 2-羟基丙酸乙酯
Ethyl 2-hydroxypropanoate		 酯 Ester C97643 C5H10O3 118.1 814.6 1.529 27
36 1-戊烯-3-酮
1-penten-3-one		 酮 Ketone C1629589 C5H8O 84.1 694.3 1.312 59
37 戊醛 Pentanal 醛 Aldehyde C110623 C5H10O 86.1 710.4 1.182 35
38 3-甲基-2-丁醇
3-methyl-2-butanol		 醇 Alcohol C598754 C5H12O 88.1 685.1 1.234 00
39 乙酸乙酯
Acetic acid ethyl ester		 酯 Ester C141786 C4H8O2 88.1 616.7 1.334 39
40 丁醛 Butanal 醛 Aldehyde C123728 C4H8O 72.1 600.4 1.287 30
41 2-丁酮 2-butanone 酮 Ketone C78933 C4H8O 72.1 598.0 1.243 92
42 2,3-丁二酮 2,3-butanedione 二酮 Diketone C431038 C4H6O2 86.1 591.5 1.174 51
43 丙醛 Propanal 醛 Aldehyde C123386 C3H6O 58.1 514.9 1.131 14
44 2-戊酮(M) 2-pentanone M 酮 Ketone C107879 C5H10O 86.1 690.5 1.124 13
45 2-戊酮(D) 2-pentanone D 酮 Ketone C107879 C5H10O 86.1 688.4 1.360 33
46 2-甲基-3-庚酮(M)
2-methyl-3-heptanone M		 酮 Ketone C541855 C8H16O 128.2 938.9 1.281 32
47 2-甲基-3-庚酮(D)
2-methyl-3-heptanone D		 酮 Ketone C541855 C8H16O 128.2 941.2 1.681 91
图2 VOCs主要成分含量比较

XD:象洞鸡 Xiangdong chickens;RXJ:科宝肉鸡 Cobb broilers;GXJ:雄性象洞鸡 male Xiangdong chicken;MXJ:雌性象洞鸡 female Xiangdong chickens。下图同 the same as below。

***表示差异显著(P<0.05)。*** mean significant difference (P<0.05).

Fig.2 Comparison of main component contents of VOCs

由图3可见,科宝肉鸡与象洞鸡之间以及象洞鸡不同性别之间的指纹区均存在明显差异,表明不同品系及性别在胸肌VOCs组成和相对丰度方面具有特征分布。其中,二氢-2(3H)-呋喃酮、2-庚酮(M)、正己醇(M)、3-辛醇、未鉴定化合物1、未鉴定化合物2、戊醇(D)、1-戊烯-3-酮、1-辛烯-3-醇(M)、(E)-2-己烯醛(M)、2-羟基丙酸乙酯、乙酸乙酯、(E)-2-庚烯醛(M)、甲酸戊酯、2-丁酮、己醛(M)、苯甲醛(M)等VOCs在2类鸡肉的指纹区域中呈现明显差异,表现为峰面积、峰强度或峰型的明显变化。这些差异组分构成了象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间胸肌挥发性风味特征的重要标志物。
图3 象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间胸肌VOCs的Gallery Plot图谱

Gallery Plot图谱中,每列对应1个样品的完整挥发性信号峰,代表其整体风味指纹;每行对应同1种VOCs在不同样品中的信号强度,从而实现样品间VOCs分布的直观比较。

Fig.3 Gallery Plot map of VOCs in breast muscles between Xiangdong chickens and Cobb broilers and between different genders of Xiangdong chickens

In the Gallery Plot map, each column corresponds to a complete volatile signal peak of a sample, representing its overall flavor fingerprint; each row corresponds to the signal intensity of the same volatile organic compound in different samples, so as to realize the intuitive comparison of VOCs distribution between samples.

2.2 象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间胸肌VOCs差异

为更好地呈现和区分象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间胸肌VOCs差异,进行了PCA和OPLS-DA。象洞鸡与科宝肉鸡之间VOCs完全分离,风味物质组成差异较大(图4-A)。象洞鸡不同性别之间VOCs存在差异(图4-B)。OPLS-DA验证图显示象洞鸡与科宝肉鸡之间、象洞鸡不同性别之间分离良好(图4-C、图4-D)。象洞鸡与科宝肉鸡之间的R2和Q2截距值为0,0.734和0,-0.994(图4-E),象洞鸡不同性别之间的R2和Q2截距值为0,0.833和0,-0.579(图4-F),表明OPLS-DA模型具有良好的可靠性和稳定性。
图4 VOCs差异分析

A:象洞鸡与科宝肉鸡之间VOCs PCA;B:象洞鸡不同性别之间VOCs PCA;C:象洞鸡与科宝肉鸡之间VOCs OPLS-DA验证;D:象洞鸡不同性别之间VOCs OPLS-DA验证;E:象洞鸡与科宝肉鸡之间QC验证;F:象洞鸡不同性别之间QC验证。

Fig.4 Variance analysis of VOCs

A: PCA of VOCs between Xiangdong chickens and Cobb broilers; B: PCA of VOCs between different genders of Xiangdong chickens; C: OPLS-DA validation of VOCs between Xiangdong chickens and Cobb broilers; D: OPLS-DA validation of VOCs different genders of Xiangdong chickens; E: QC validation between Xiangdong chickens and Cobb broilers; F: QC validation different genders of Xiangdong chickens.

为筛选出组间差异VOCs,通过OPLS-DA模型生成的VIP,选取VIP>1且P<0.05筛选代谢物。根据上述标准,在象洞鸡与科宝肉鸡之间筛选出16种差异VOCs,其中科宝肉鸡中15种上调(表3);在象洞鸡不同性别之间筛选出15种差异VOCs,其中雄性象洞鸡中15种VOCs全部上调(表4)。上述差异VOCs中,图5为显著性差异VOCs Venn图,其中9种VOCs为不同性别和品种之间共同的差异性成分,包括1-辛烯-3-醇(M)、2-丁酮、3-辛醇、1-戊醇(D)、未鉴定化合物1、1-辛烯-3-醇(D)、1-戊烯-3-酮、甲酸戊酯和2-羟基丙酸乙酯,这类VOCs是区分不同样品的重要共有差异标记物。6种VOCs为不同性别之间的特征性差异成分,包括己醛(D)、1-戊醇(M)、2-戊基呋喃、2-呋喃甲醇、苯甲醛(D)和辛醛(M),这类VOCs在雄雌个体之间差异显著,是导致不同性别肌肉风味差异的关键挥发性风味成分。7种VOCs为不同品种之间的特征性差异成分,包括丙醛、丁醛、乙酸乙酯、未鉴定化合物2、2-庚酮(D)、苯甲醛(M)和2,3-丁二酮,这些VOCs是造成不同品种鸡肉风味特征差异的主要贡献化合物。
表3 象洞鸡与科宝肉鸡之间胸肌VOCs的绝对含量差异

Table 3 Differences in absolute contents of VOCs in breast muscle between Xiangdong chickens and Cobb broilers

序号
No.		 化合物名称
Compound name		 科宝肉鸡
Cobb broilers/
(μg/kg)		 象洞鸡
Xiangdong
chickens/(μg/kg)		 差异倍数
Fold change		 P值
P-value		 变量重要
性投影
VIP
1 1-辛烯-3-醇(M) Oct-1-en-3-ol M 60.06±6.370 297.37±11.21 5.072 <0.001 2.350
2 丙醛 Propanal 353.43±25.70 501.71±24.54 1.454 <0.001 1.880
3 2-丁酮 2-butanone 285.13±35.24 125.68±10.92 0.451 <0.001 1.847
4 3-辛醇 3-octanol 17.95±3.63 138.05±9.15 7.904 <0.001 1.666
5 1-戊醇(D) Pentan-1-ol D 8.55±0.72 124.67±18.02 14.927 <0.001 1.624
6 未鉴定化合物1 Unidentified 1 18.20±1.16 128.80±18.30 7.234 <0.001 1.589
7 丁醛 Butanal 53.33±5.47 140.91±11.41 2.707 <0.001 1.423
8 1-辛烯-3-醇(D) Oct-1-en-3-ol D 15.05±0.92 93.59±19.55 6.349 <0.001 1.319
9 乙酸乙酯 Acetic acid ethyl ester 10.22±1.00 80.26±13.79 8.052 <0.001 1.258
10 1-戊烯-3-酮 1-penten-3-one 18.32±3.12 86.87±9.58 4.861 <0.001 1.254
11 甲酸戊酯 Pentyl formate 13.96±2.85 79.87±10.34 5.873 <0.001 1.229
12 2-羟基丙酸乙酯 Ethyl 2-hydroxypropanoate 4.53±0.96 64.02±14.00 14.474 <0.001 1.153
13 未鉴定化合物2 Unidentified 2 8.33±1.78 56.17±6.13 6.951 <0.001 1.049
14 2-庚酮(D) 2-heptanone D 3.19±0.28 53.62±18.45 17.126 <0.001 1.027
15 苯甲醛(M) Benzaldehyde M 138.17±12.42 182.38±13.93 1.352 <0.001 1.014
16 2,3-丁二酮 2,3-butanedione 157.29±27.78 209.37±30.27 1.368 0.004 1.003
表4 不同性别象洞鸡之间胸肌VOCs的绝对含量差异

Table 4 Differences in absolute contents of VOCs in breast muscle between different genders of Xiangdong chickens

序号
No.		 化合物名称
Compound name		 雄性象洞鸡
Mela Xiangdong
chickens/(μg/kg)		 雌性象洞鸡
Female Xiangdong
chickens/(μg/kg)		 差异倍数
Fold change		 P值
P-value		 变量重要
性投影
VIP
1 1-辛烯-3-醇(M) Oct-1-en-3-ol M 296.26±5.38 129.80±16.70 2.205 <0.001 2.510
2 未鉴定化合物1 Unidentified 1 121.96±4.16 29.22±4.44 4.045 <0.001 1.892
3 3-辛醇 3-octanol 118.81±4.80 28.21±6.12 4.077 <0.001 1.872
4 1-戊醇(D) Pentan-1-ol D 82.03±10.93 9.03±0.63 8.771 <0.001 1.679
5 1-辛烯-3-醇(D) Oct-1-en-3-ol D 69.40±8.04 15.49±1.04 4.328 <0.001 1.439
6 1-戊烯-3-酮 1-penten-3-one 86.1±10.52 31.00±5.07 2.685 <0.001 1.437
7 己醛(D) Hexanal D 108.21±12.43 53.18±17.08 1.968 0.010 1.383
8 1-戊醇(M) Pentan-1-ol M 71.92±3.76 26.84±6.14 2.592 <0.001 1.307
9 2-戊基呋喃 2-pentyl furan 48.34±5.78 6.43±1.00 7.265 <0.001 1.273
10 2-呋喃甲醇 2-furanmethanol 43.85±4.14 5.89±0.16 7.196 <0.001 1.212
11 2-羟基丙酸乙酯 Ethyl 2-hydroxypropanoate 71.10±16.37 29.40±17.76 2.321 0.044 1.150
12 苯甲醛(D) Benzaldehyde D 73.73±10.40 39.60±4.17 1.796 0.005 1.101
13 辛醛(M) Octanal M 61.40±8.60 28.44±5.07 2.086 0.004 1.093
14 2-丁酮 2-butanone 163.49±21.86 123.07±10.64 1.283 0.040 1.079
15 甲酸戊酯 Pentyl formate 78.16±3.54 44.83±14.30 1.681 0.024 1.044
图5 象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间显著性差异VOCs Venn图

Fig.5 Venn diagram of significantly different VOCs between Xiangdong chickens and Cobb broilers and between different genders of Xiangdong chickens

2.3 象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间的胸肌风味特征

参考Flavornet数据库,每种化合物只保留1个主导类别。在鉴定出的45种VOCs中,20种主要为青草香气,14种为脂肪香气,11种为水果香气,6种为甜香气味,以及若干VOCs汇集到其他气味(图6)。VOCs对风味特征的影响不仅和化合物的含量有关,还与其感觉阈值有关。通过计算鉴定出物质的ROAV(表5),并绘制风味雷达图,可观测其风味轮廓(图7)。象洞鸡甜香气味和脂肪香味优于科宝肉鸡,同时其独特的蘑菇香味高于科宝肉鸡(图7-A)。雄性象洞鸡整体风味优于雌性象洞鸡,其甜香气味、蘑菇香气、烘烤/焙烤气味、脂肪香气都优于雌性象洞鸡(图7-B)。
图6 VOCs气味桑基图

Fig.6 Sankey diagram of odor of VOCs

表5 VOCs的ROAV

Table 5 ROAV of VOCs

项目
Items		 相对气味活性值 ROAV 主导气味类别
Dominant odor
category
科宝肉鸡
Cobb broilers		 象洞鸡
Xiangdong
chickens		 雄性象洞鸡
male
Xiangdong
chicken		 雌性象洞鸡
female
Xiangdong
chickens
壬醛 Nonanal 0.07 0.08 0.08 0.04 脂肪味、蜡味
(E)-2-辛烯醛 (E)-2-octenal 0.01 0.02 0.02 0.01 青香味、脂肪味
苯乙醛 Benzene acetaldehyde 0.01 0.01 0.02 0.01 蜜香味、花香味
辛醛(M) Octanal M 0.22 0.25 0.20 0.10 脂肪味、柑橘样味
辛醛(D) Octanal D 0.07 0.22 0.12 0.06 脂肪味、柑橘样味
2-戊基呋喃 2-pentyl furan 0.00 0.02 0.02 0.00 豆腥味、青草味
1-辛烯-3-醇(M) Oct-1-en-3-ol M 0.19 0.71 0.69 0.33 蘑菇味、泥土味
1-辛烯-3-醇(D) Oct-1-en-3-ol D 0.05 0.22 0.16 0.04 蘑菇味、泥土味
3-辛醇 3-octanol 0.00 0.00 0.00 0.00 蘑菇味、泥土味
苯甲醛(M) Benzaldehyde M 0.00 0.00 0.00 0.00 苦杏仁味、坚果味
苯甲醛(D) Benzaldehyde D 0.00 0.00 0.00 0.00 苦杏仁味、坚果味
(E)-2-庚烯醛(M)
(E)-hept-2-enal M		 0.01 0.01 0.01 0.01 青香味、脂肪味
(E)-2-庚烯醛(D)
(E)-hept-2-enal D		 0.00 0.01 0.00 0.00 青香味、脂肪味
5-甲基-2-呋喃甲醇(M)
5-methyl-2-Furanmethanol M		 0.00 0.00 0.00 0.00 烘烤味、焦糖味
5-甲基-2-呋喃甲醇(D)
5-methyl-2-Furanmethanol D		 0.00 0.00 0.00 0.00 烘烤味、焦糖味
庚醛(M) Heptanal M 0.04 0.03 0.03 0.01 脂肪味、青草味
庚醛(D) Heptanal D 0.01 0.02 0.02 0.01 脂肪味、青草味
2-庚酮(M) 2-heptanone M 0.00 0.00 0.00 0.00 奶油味、水果香味
2-庚酮(D) 2-heptanone D 0.00 0.00 0.00 0.00 奶油味、水果香味
正己醇(M) n-hexanol M 0.00 0.00 0.00 0.00 叶香味、青草味
正己醇(D) n-hexanol D 0.00 0.00 0.00 0.00 叶香味、青草味
二氢-2(3H)-呋喃酮
Dihydro-2(3H)-furanone		 0.00 0.00 0.00 0.00 奶油味、椰香味(内酯)
2-呋喃甲醇 2-furanmethanol 0.00 0.00 0.00 0.00 咖啡味、焦香味
2-甲基丁酸乙酯(M)
Ethyl 2-methylbutyrate M		 0.08 0.27 0.47 0.12 苹果味、菠萝味
2-甲基丁酸乙酯(D)
Ethyl 2-methylbutyrate D		 0.19 0.14 0.30 0.14 苹果味、菠萝味
(E)-2-己烯醛(M)
(E)-2-hexenal M		 0.00 0.00 0.00 0.00 青叶味、青草味
(E)-2-己烯醛(D)
(E)-2-hexenal D		 0.00 0.00 0.00 0.00 青叶味、青草味
1-戊醇(M) pentan-1-ol M 0.00 0.00 0.00 0.00 醇味、面包味
1-戊醇(D) pentan-1-ol D 0.00 0.00 0.00 0.00 醇味、面包味
己醛(M) Hexanal M 0.07 0.03 0.04 0.04 青草味
己醛(D) Hexanal D 0.06 0.06 0.06 0.03 青草味
甲酸戊酯 Pentyl formate 0.00 0.00 0.00 0.00 梨味、苹果味
2-羟基丙酸乙酯
Ethyl 2-hydroxypropanoate		 0.00 0.00 0.00 0.00 水果香味、乳香味
1-戊烯-3-酮 1-penten-3-one 0.04 0.15 0.14 0.06 金属味、青草味
戊醛 Pentanal 0.00 0.00 0.00 0.00 青味、坚果味
3-甲基-2-丁醇 3-methyl-2-butanol 0.00 0.00 0.00 0.00 醇味、水果香味
乙酸乙酯 Acetic acid ethyl ester 0.00 0.00 0.00 0.00 菠萝味、溶剂味
丁醛 Butanal 0.03 0.05 0.04 0.04 刺激味、青草味
2-丁酮 2-butanone 0.00 0.00 0.00 0.00 溶剂味、甜香味
2,3-丁二酮 2,3-butanedione 1.00 1.00 1.00 1.00 奶油味
丙醛 Propanal 0.18 0.19 0.22 0.23 刺激味、青草味
2-戊酮(M) 2-pentanone M 0.00 0.00 0.00 0.00 水果香味
2-戊酮(D) 2-pentanone D 0.00 0.00 0.00 0.00 水果香味
2-甲基-3-庚酮(M)
2-methyl-3-heptanone M		 0.03 0.02 0.02 0.02 脂肪味、水果香味
2-甲基-3-庚酮(D)
2-methyl-3-heptanone D		 0.01 0.01 0.01 0.01 脂肪味、水果香味
图7 挥发性风味轮廓

A:象洞鸡与科宝肉鸡之间风味轮廓比较;B:不同性别象洞鸡之间风味轮廓比较。

Fig.7 Volatile flavor profile

A: comparison of flavor profiles between Xiangdong chickens and Cobb broilers; B: comparison of flavor profiles of different genders of Xiangdong chickens.

3 讨论

本研究采用GC-IMS结合化学计量学方法对鸡肉中的VOCs进行鉴定与分析。VOCs的含量越多、强度越高,人们对食品的风味感知就越强[22-23]。醛、酮、醇是鸡肉中最丰富的VOCs,且象洞鸡中VOCs的总量高于科宝肉鸡,推测象洞鸡拥有更活跃的脂质氧化和氨基酸代谢途径,从而带来浓郁的风味特征。性激素可调控脂质代谢与风味前体物质形成的相关途径,该性别差异可能源于不同性别之间的激素水平差异[24]。本研究发现,雄性象洞鸡的醛、酮、醇、酯类化合物总量高于雌性象洞鸡。醛类(如己醛和壬醛)是脂质氧化的关键产物,对肉品的青草、脂肪和果香风味具有决定性作用[25-26]。酮类和醇类可以进一步丰富肉的奶香、蘑菇香和脂肪香[27]。而性别会影响象洞鸡的胸肌VOCs含量,从而导致雄性象洞鸡的各类胸肌VOCs含量及风味强度高于雌性象洞鸡。
已有研究指出为了更直观地展示和比较不同品种及性别的肉质挥发性差异[15-16],进一步构建了基于GC-IMS的指纹图谱的区分方式。“图谱式”已被多项肉类与禽肉研究证明,可用于快速区分品种[28]、部位[17]。本研究中,醛、酮、醇、酯及呋喃酮等峰的强度与分布差异,构成了象洞鸡与科宝肉鸡之间以及象洞鸡不同性别之间的关键信息。醛类(己醛、苯甲醛)、酮类(2-丁酮、2-庚酮)、醇类(1-己醇、1-辛烯-3-醇)、酯类(乙酸乙酯、甲酸戊酯)和呋喃酮(γ-丁内酯)等,这些物质分别来自脂质氧化和美拉德反应,被认为是家禽肉类风味的重要决定因子[29-30]。通过VIP值与P值条件筛选出的差异代谢物,6种VOCs表现为象洞鸡性别差异的特征性物质,包括己醛、1-戊醇、2-戊基呋喃、2-呋喃甲醇、苯甲醛和辛醛,这些物质多来源于脂质氧化或氨基酸代谢途径,其中己醛和辛醛常与脂肪氧化风味相关。此类差异可能与性别之间脂质代谢及肌肉组织中脂肪含量的差异有关,从而造成风味物质的显著性别效应。7种VOCs为象洞鸡与科宝肉鸡品种之间的特征性差异,包括丙醛、丁醛、乙酸乙酯、2-庚酮、苯甲醛以及2,3-丁二酮等,与脂肪氧化或酯类代谢相关[31-33]。由此推测性别因素主要影响脂质氧化和芳香族化合物的积累,而品种差异则在醛类、酮类和酯类等多个化合物类别上均有显著体现[15,34]。
本研究采用ROAV方法,以更精准地反映其对肉类风味的感官贡献[35-36]。象洞鸡在甜香和脂肪香方面优于科宝肉鸡,同时象洞鸡在蘑菇香气味上的表现明显优于科宝肉鸡。这种优势可能源自象洞鸡中酯类与醛/醇类(如1-辛烯-3-醇、3-辛醇等)的ROAV较高,这些化合物被确认对甜香、脂肪香和蘑菇香具有关键贡献[37]。在性别差异方面,雄性象洞鸡的整体风味轮廓优于雌性象洞鸡,尤其在甜香、蘑菇香、烘烤/焙烤香和脂肪香等方面。这可能与雄性个体在激素水平、脂质代谢、肌内脂肪沉积或相关酶活性上的差异有关,从而导致这些VOCs的生成更多。
进一步结合具体差异代谢物分析发现,在象洞鸡与科宝肉鸡的差异代谢物中,绝大多数化合物在象洞鸡中含量更高,这些差异物质可能是象洞鸡风味的关键贡献因子。结合VIP值,1-辛烯-3-醇和3-辛醇可被确定为象洞鸡风味优势的核心化学标志物,在象洞鸡中显著富集,且在雄性个体中含量进一步升高,为揭示地方鸡独特风味提供了化学依据。此外,1-戊醇、1-戊烯-3-酮、2-戊基呋喃、2-呋喃甲醇等青草香[38]与脂肪香贡献物在雄性中显著富集,说明雄性象洞鸡的风味更复杂、层次更丰富。部分醛类(如己醛、辛醛、苯甲醛等)在雄性中也高于雌性,与雄性象洞鸡风味轮廓优于雌性象洞鸡一致,进一步增强了脂质氧化相关的风味证明。这说明雌性象洞鸡的挥发性物质水平整体偏低,其风味贡献可能较为平淡。
结合上述结果可见,性别是影响象洞鸡肉风味的重要因素,雄性象洞鸡在蘑菇香、青草香和脂肪香等方面表现更优,这与其肌肉脂质代谢差异密切相关,也与地方鸡种研究报道的雄性风味更浓郁的结论[39]一致。本研究所识别的关键差异VOCs及核心风味标志物,可作为象洞鸡与科宝肉鸡区分的重要化学指纹。结合GC-IMS技术快速、稳定的检测优势[14-15],未来可将1-辛烯-3-醇、3-辛醇等标志性化合物引入象洞鸡产品的质量控制、品种溯源及品牌认证体系,为地方鸡种特色风味评价、标准化生产及高品质禽肉产品开发提供科学依据。

4 结论

本研究基于GC-IMS和多变量统计分析,在象洞鸡不同性别之间鉴定出45种VOCs,在象洞鸡与科宝肉鸡之间鉴定出47种VOCs。筛选得到性别差异VOCs 16种,其中15种在雄性象洞鸡中显著上调;品种差异VOCs 15种,在象洞鸡中均呈上调趋势。己醛、1-戊醇、2-戊基呋喃、2-呋喃甲醇、苯甲醛和辛醛为性别特征性差异化合物,丙醛、丁醛、乙酸乙酯、2-庚酮和2,3-丁二酮等为品种特征性差异化合物。综合分析表明,象洞鸡VOCs含量及风味品质均优于科宝肉鸡,且雄性象洞鸡优于雌性象洞鸡,为地方鸡种风味品质评价与利用提供数据支撑。

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