鸡胸肉因脂肪含量低、富含优质蛋白质而深受消费者青睐，加上其味道鲜美、口感鲜嫩，日渐成为健身人士的日常消费品[1]。然而由于其水分含量高，营养丰富，更容易受到微生物的污染，因而具有不易贮藏，运输过程中容易腐败变质的特性，给产品质量带来极大的负面影响，为肉制品加工行业带来巨大损失。传统的加热、高温加工方式对食品的品质和营养成分影响较大，防腐剂等添加剂又存在一定的安全隐患。食品辐照技术是利用原子能射线的辐射能对食品进行杀菌以达到延长食品保质期和杀死致病菌的目的[2]。与传统的食品保藏技术相比，电子束辐照技术效率高、热量低、能耗少、污染小、无残留、能最大限度保持食品原有的感官特性[3]。
尽管辐照处理肉类和家禽产品具有公认的优势，但一些因素方面限制了该技术对肉类行业的应用。辐射会加速脂质氧化，并改变肉的颜色，并且使肉产生特殊的风味，这些气味被描述为烤玉米味、血腥甜味、金属味、硫化物，山羊皮或烧焦的气味。JO等[2]通过固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, SPME-GC-MS)对经电子束辐照的烟熏鸭肉中的挥发性化合物进行测定，发现电子束辐照会明显改变其风味。林若泰等[4]在真空包装辐照猪肉中检测到含硫挥发性化合物，试验验证肉中的半胱甘酸、蛋氨酸等是导致辐照异味产生的主要原因。胡鹏等[5]通过感官评价试验证实辐照会使扒鸡产生明显异味。梅卡琳等[6]发现较高剂量电子束辐照会使蟹肉产生轻微异味。因此，找到对辐照异味有关键贡献的化合物有利于对辐照异味进行掩蔽，使消费者有更好的体验，从而推动电子束辐照在肉制品中的应用。
尽管对辐照异味在其他肉制品中的研究有很多，但是对辐照鸡胸肉异味的研究较少。本实验用固相微萃取结合气质联用法对样品进行检测处理，结合感官评价实验对辐照鸡胸肉进行全面分析，目的是确定与辐照鸡胸肉的异味相关的挥发性化合物，为辐照异味的掩盖提供理论支持，促进辐照保鲜技术在肉制品中的应用。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
鸡胸肉，江苏益客食品集团股份有限公司；2-辛醇(分析纯)、正构烷烃(色谱纯)，上海泰坦科技股份有限公司。
1.2 仪器与设备
IS1020型电子直线加速器，上海束能辐照技术有限公司；绞肉机，温州凌致电子科技有限公司；5 mL带盖子感官评价样品盒，上海泰坦科技股份有限公司；50/30 μm DVB/CAR PDMS SPME萃取头，上海安谱实验科技股份有限公司；20 mL顶空进样瓶、7890A-5975C气相色谱质谱联用仪、DB WAX(UI)(60 m×0.25 mm，0.25 μm)色谱柱、DB-5 MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)色谱柱，美国Agilent公司。
1.3 实验方法
1.3.1 样品处理
新鲜采购的鸡胸肉切块后置于绞肉机内绞成肉糜，将鸡胸肉糜装于密封袋内并压平，使样品保持厚度均一(约0.5 cm)。处理后的样品进行辐照处理，辐照装置为IS1020型电子直线加速器(能量10 MeV)，设计辐照剂量分别为0、2、4、6、8 kGy。每个剂量用重铬酸银剂量计测定3次,平均吸收剂量为0、2.0、3.8、6.2、8.3 kGy,该剂量计经过中国剂量科学研究院院的比对。
1.3.2 固相微萃取-气相色谱-质谱联用条件
1.3.2.1 固相微萃取条件
50/30 μm DVB/CAR PDMS萃取头在250 ℃老化0.5 h，准确称取样品5 g于20 mL顶空进样瓶中，准确加入10 μL 0.4 mg/mL 2-辛醇-丙酮混合溶液作为内标，于60 ℃水浴中吸附30 min，然后进行GC-MS分析。
1.3.2.2 色谱条件
分别用极性色谱柱DB WAX(UI)(60 m×0.25 mm×0.25 μm)和非极性色谱柱DB-5 MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)进行测定。升温程序:初始柱温为40 ℃,以3 ℃/min升至100 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min升至220 ℃,保持5 min。载气为氦气，流速1.0 mL/min，进样口温度250 ℃，不分流。
1.3.2.3 质谱条件
电子轰击离子源，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，溶剂延迟时间5 min，全扫描模式，扫描质量范围为35～500 u。
1.3.2.4 定性定量
定性分析：根据保留指数(retention index，RI)和NIST 11谱库对MS检测结果进行定性。保留与NIST 11谱库中匹配度高于80的化合物，RI值计算如公式(1)所示：
(1)
式中：RI，保留指数；Rt(x)，待测组分的校正保留时间，min；n和n+1，未知物流出前、后正构烷烃的碳原子数； Rt(n)和Rt(n+1)，具有n和n+1个碳原子的正构烷烃的保留时间，min。
定量分析：根据内标和化合物峰面积进行半定量分析，计算如公式(2)所示：
(2)
式中：Ci，化合物含量，μg/g；Cis，内标质量浓度，μg/μL；Vis，内标体积，μL；Aj，化合物的色谱峰面积；Ais，内标物的色谱峰面积；Ms，样品质量，g。
1.3.3 香气活力值的计算
化合物的OAV计算如公式(3)所示：
(3)
式中：Ci，化合物的含量，μg/g；OTi，该化合物在水中的嗅觉阈值，mg/kg[7]。
1.3.4 感官评价
感官评价实验在上海应用技术大学感官评价实验室进行。感官评价小组由经过专门培训的10名专业感官评估员(5名男性和5名女性，年龄为22～32岁)组成。小组成员要求接受8 h的培训，由4次2 h的培训组成，为期2周，对辐照鸡胸肉的5个感官属性及其参考化合物进行评价，包括果香(异戊酸乙酯)、霉香(2-辛酮)、油脂味(己醛)、鸡肉味(1-辛烯-3-醇)、油漆味(2，3-丁二酮)。每个样品准确称取10 g置于在30 mL带盖的感官塑料杯中，在昏暗的灯光下，掩盖样品之间的颜色差异，用随机数字记录。然后要求小组成员在室温(21 ℃)下对每个感官属性的香气强度按1～5进行评分(1：无味，2：很弱，3：弱，4：强，5：非常强)。每组样品均重复3次，结果取平均值。
1.4 数据处理和分析
实验结果用Microsoft Excel(Microsoft, Redmond, 美国华盛顿)进行统计和总结;用Microsoft Excel制作感官评价雷达图；用The Unscrambler X 10.4(64位)(CAMO ASA, Oslo, 挪威)对5种剂量辐照鸡胸肉的风味物质及感官属性进行偏最小二乘回归分析(partial least squares regression, PLSR)，找出风味物质与感官属性之间的相关性。用SPSS Statistics 26(IBM，美国纽约)进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同剂量辐照鸡胸肉中挥发性化合物GC-MS检测结果
如表1所示，在5个剂量辐照的鸡胸肉样品中共检测到18种OAV>1的挥发性化合物。
在所有检测到的酯类化合物中仅有2种化合物的OAV>1，分别为2-甲基丁酸乙酯、异戊酸乙酯，且2种化合物仅在2 kGy样品中检测到。2-甲基丁酸乙酯具有尖锐的苹果香气[8]，其阈值极低，仅为0.000 063 mg/kg，对样品风味具有极大贡献，在2 kGy样品中检测到其含量为0.002 97 μg/g。林秀敏等[9]利用GC-IMS确定2-甲基丁酸乙酯为酒浸当归的特征风味物质之一。异戊酸乙酯具有水果香气，LU等[10]发现辣椒素和蚕豆混合发酵会使异戊酸乙酯在内的关键香气成分的积累有重要意义。在本实验中仅在2 kGy样品中检测到异戊酸乙酯，其OAV高达124.37，可认为该化合物对2 kGy剂量辐照的鸡胸肉香气具有重要贡献。
仲辛酮被描述为具有霉味、肥皂味、汽油味[11]，是在0 kGy样品中检测到唯一OAV>1的酮类化合物，在0 kGy样品中其含量为0.06 μg/g，在2 kGy样品中其含量升至0.13 μg/g，然而在4 kGy样品中仲辛酮含量降至0.029 40 μg/g并随剂量辐照的增大而持续降低。3-羟基-2-丁酮又名乙偶姻，有令人愉悦的奶油香气[12]，在2、8 kGy样品中分别检测到3-羟基-2-丁酮。姚文生等[13]利用HS-GC-IMS法检测到3-羟基-2-丁酮是3种熏鸡腿肉中共有的挥发性化合物。2,3-丁二酮具有奶油的甜香[14]，在本实验中仅在8 kGy样品中检测到2,3-丁二酮，且具有较高的OAV(52.70)。
不同种类样品的脂肪风味是不同的，醛类化合物是决定样品脂肪味差异的重要化合物[15-16]，对辐照鸡胸肉的整体风味有较大贡献。0 kGy鸡胸肉中含量最高的醛类化合物是己醛，其含量为0.015 1 μg/g。己醛天然存在于苹果中，其多少带有青苹果的气味[17]。它具有较低的香气阈值，对本实验中辐照鸡胸肉的风味有重要贡献。随着辐照剂量增大整体呈现先增高后降低的趋势。己醛通常被用作检测肉类腐败的重要指标[18]。JIN等[19]采用气相色谱-质谱分析法对972只国鸡中的挥发性化合物进行分析，发现己醛是所有国鸡样品中的主要挥发性化合物。在5种剂量辐照的鸡胸肉中均检测到壬醛，且OAV均大于1。2 kGy中壬醛的OAV高达215.35，可能是2 kGy剂量辐照鸡胸肉中的特征香气化合物。异戊醛属于支链醛，可能来源于辐照过程中氨基酸的降解，仅在2 kGy样品中检测到，其OAV为4.11。反-2辛烯醛具有青草味和脂肪味[20]，在2、6、8 kGy样品中被检测到，但仅在2 kGy样品中其OAV>1。癸醛具有蜡烛燃烧后的气味，辛醛的气味被描述为甜香[21]。癸醛和辛醛OAV值>1且仅在6 kGy剂量辐照样品中检测到。庚醛在6 kGy剂量辐照的样品中含量最高，为0.026 2 μg/g。庚醛具有鱼腥味[22]、脂肪香气，ZHANG等[23]用激光辐照解吸附顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术分析金枪鱼油在贮藏过程中的风味变化，发现庚醛等香气化合物可以作为评判脂质质量的主导指标。
检测到OAV>1的醇类化合物共有3种：正己醇、1-辛烯-3-醇、异戊醇。正己醇具有苹果[24]、香蕉等特殊香气，在本实验中的5个鸡胸肉样品中均检测到正己醇，在2 kGy剂量辐照样品中含量最高，为0.018 8 μg/g，然后随着辐照剂量增大含量逐渐降低，但均比未经辐照的样品含量高。1-辛烯-3-醇具有蘑菇、生鸡肉的气味，在2 kGy剂量辐照的样品中OAV最高，为113.44,可能是因为1-辛烯-3-醇是鸡胸肉的本底香气化合物，在2 kGy剂量辐照下成为样品的重要特征香气化合物。异戊醇仅在2 kGy 和8 kGy剂量辐照的样品中检测到，是酒类中一种重要的香气化合物[25]，高浓度时具有令人不愉快的气味。
在本实验中共检测到OAV>1的烃类化合物有3种:右旋萜二烯、蒎烯、月桂烯。右旋萜二烯有似鲜花的清淡香气，及甜橙和柑橘的气味，在未经辐照的样品中其含量较低，电子束辐照使其含量明显增加。蒎烯具有强烈的薄荷芳香，其阈值较低，在2 kGy样品中OAV最高，为2.084 4。月桂烯具有令人愉悦的清新油脂气味，在2、4、6 kGy样品中OAV均大于1，可能是辐照样品中的特征香气化合物。
2.2 不同剂量辐照鸡胸肉的感官评价结果
5种描述词被选取用于辐照鸡胸肉的感官评价：果香、霉香、油脂、鸡肉味、油漆味，根据绘制风味轮廓图(图1)。根据感官评价得分结合表2中OAV>1的香气化合物进行PLSR，结果如图2所示。
表1 SPME-GC-MS法对不同剂量辐照鸡胸肉中OAV>1的挥发性化合物的检测结果
Table 1 Determination of volatile compounds with OAV>1 in chicken breast at different irradiation doses by SPME-GC-MS
序号CAS号中文名称保留指数RI(计算值/参考值)含量/(μg·g-1)/OAVDB-WAX UIDB-5MS0 kGy2 kGy4 kGy6 kGy8 kGy酯类1007452-79-12-甲基丁酸乙酯1 063/1 073-ND0.003 0±0.01/47.16NDNDND2000108-64-5异戊酸乙酯1 089/1 072-ND0.001 2±0.01/124.37NDNDND酮类3000111-13-7仲辛酮1 269/1 2831 005/9940.058 3±0.03/1.160.134 9±0.02/2.690.029 4±0.00/0.590.020 4±0.00/0.410.026 0±0.01/0.524000513-86-03-羟基-2-丁酮1 082/1 287-ND0.012 0±0.00/0.85NDND0.020 0±0.00/1.435000431-03-82,3-丁二酮997/971-NDNDNDND0.003 1±0.00/52.70醛类6000124-19-6壬醛1 425/1 3901 026/1 0710.003 5±0.00/3.150.236 9±0.03/215.350.004 6±0.00/4.160.003 3±0.00/3.030.033 4±0.01/30.367000111-71-7庚醛-915/913ND0.009 8±0.00/3.49ND0.026 2±0.00/9.370.017 6±0.00/6.278000066-25-1己醛1 085/1 083-0.015 1±0.00/3.010.004 5±0.00/0.910.030 2±0.01/6.040.043 0±0.01/8.590.020 5±0.00/4.109000590-86-3异戊醛912/900-ND0.004 5±0.00/4.11NDNDND10002548-87-0反-2-辛烯醛1 369/1 437998/1045ND0.006 4±0.00/2.13ND0.000 7±0.00/0.230.000 4±0.00/0.1311000112-31-2癸醛-1 197/1 214NDNDND0.004 2±0.00/1.39ND12000124-13-0正辛醛-998/1 005NDNDND0.039 6±0.01/67.44ND醇类13000111-27-3正己醇1 360/1 359867/8650.004 7±0.00/0.840.018 8±0.00/3.360.016 2±0.00/2.900.011 9±0.00/2.120.012 5±0.00/2.2314003391-86-41-辛烯-3-醇1 397/1 456963/-0.011 5±0.00/7.660.170 2±0.02/113.440.017 7±0.00/11.790.017 0±0.00/11.340.012 2±0.00/8.1615000123-51-3异戊醇1 197/1 211-ND0.023 0±0.00/5.74NDND0.019 7±0.00/4.91烃类16005989-27-5右旋萜二烯1 059/-914/-0.007 8±0.00/0.230.058 4±0.01/1.720.041 9±0.01/1.230.034 4±0.01/1.010.048 8±0.00/1.4317007785-70-8蒎烯955/--ND0.004 6±0.00/2.080.002 5±0.00/1.12ND0.002 4±0.00/1.1118000123-35-3月桂烯1 141/1 155-ND0.006 7±0.00/5.550.004 5±0.00/3.750.003 0±0.00/2.49ND
注：当某一化合物在极性和非极性色谱柱中均检测出，优先保留极性柱检测结果；“-”表示该色谱柱中没有检测到该化合物或该化合物的保留指数参考值未查到；“ND”表示该化合物未被检测到
根据图1、图2可以得到对每种香气具有重要贡献的香气化合物。果香的感官评价得分从1～5分不等，其中2 kGy剂量辐照的鸡胸肉得分与其他4个样品相差较大(P≤0.01)，由图2可知与果香相关性较高的化合物为右旋萜二烯、异戊醇和正己醇。4、6、8 kGy在霉香中的得分一致(平均分为1)，0 kGy样品得分为2，2 kGy样品得分为3，与前三者差异显著(P≤0.01)。根据PLSR分析，与霉香相关性最近的是仲辛酮，如前文所述，仲辛酮具有霉味、汽油等气味，且为2 kGy样品的SPME-GC-MS检测结果中唯一一个OAV>1的酮类化合物。2 kGy和8 kGy样品具有最高的油脂气味得分，可能与样品中3-羟基-2-丁酮的含量有较高的相关性。在对鸡肉味的评分中，2 kGy样品具有最高的得分，其他4个剂量辐照的样品得分较低(P≤0.01)，可能与反-2-辛烯醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、2-甲基丁酸乙酯、月桂烯的含量有关。蒎烯与油漆味具有较高的相关性，2 kGy样品与其他剂量辐照样品在油漆味上产生差异(P≤0.05)的重要原因可能是蒎烯的含量。
图1 感官评价得分雷达图
Fig.1 Radar plot based on sensory evaluation scores
注：*、**分别表示P≤0.05、P≤0.01
图2 根据感官评价得分和SPME-GC-MS法检测到的 OAV>1的化合物绘制偏最小二乘回归分析图
Fig.2 Partial least squares regression analysis plotted from sensory evaluation scores and compounds with OAV>1 detected by SPME-GC-MS
注：图中数字与表1中化合物编号对应
感官评价的结果显示，2 kGy剂量辐照的鸡胸肉与其他剂量的样品在风味上的差异最大。这可能是由于高剂量的电子束辐照将水分子轰击成自由基和离子，含水电子非常容易与芳香族化合物[26]、羧酸、酮类、醛类、硫醇和自由氢发生反应，从而抑制了高辐剂量辐照照剂量下鸡胸肉中产生气味的化合物的挥发。
3 结论
用SPME-GC-MS在5种剂量辐照的鸡胸肉中共检测到18种OAV值>1的香气化合物，包括酯类2种，酮类3种，醛类7种，醇类3种和3种烃类化合物。对感官评价结果与香气化合物进行PLSR分析，得到右旋萜二烯、异戊醇和正己醇对辐照鸡胸肉的果香气味有贡献，仲辛酮对霉味贡献较大，3-羟基-2-丁酮与鸡胸肉的油脂味有较大关联，而反-2-辛烯醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、2-甲基丁酸乙酯、月桂烯对辐照鸡胸肉的鸡肉本香有重要贡献。其中反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、3-羟基-2-丁酮可能是辐照鸡胸肉产生辐照异味的特征化合物，且2 kGy剂量辐照对鸡胸肉香气影响最为明显,表明辐照异味并不随辐照剂量的增高而增加，工业生产中应选择合适的辐照剂量处理鸡胸肉以减少辐照异味的产生。
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