基于顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联合电子感官分析固始鹅汤熬煮过程中的风味变化

付赛雅1,2,雷萌萌1,2,3,张枭4,白杨5,黄忠民1,2,3*,潘治利1,2,3*

1(河南农业大学 食品科学技术学院,河南 郑州,450002)

2(国家速冻米面制品加工技术研发专业中心,河南 郑州,450002)

3(农业农村部大宗粮食加工重点实验室,河南 郑州,450002)

4(河南禾胜合食品有限公司,河南 新乡,453500)

5(思念食品(河南)有限公司,河南 郑州,450011)

摘 要 为揭示熬煮过程中固始鹅汤风味特性的变化规律,在熬煮30、60、90、120 min时,检测鹅汤可溶性固形物、蛋白质、低聚肽的变化,并运用电子鼻、电子舌和顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱(headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)对鹅汤的挥发性风味物质进行分析。采用相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)筛选关键风味物质,并结合正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)与感官评价,构建多维度香气品质评价模型,对鹅汤风味进行综合解析。结果表明,可溶性固形物、蛋白质、低聚肽随熬煮时间的延长显著增加。电子鼻与电子舌技术能够有效识别不同熬煮时长鹅汤的风味与滋味差异;通过GC-MS分析,共鉴定出76种挥发性物质,其中熬煮30、60、90、120 min的鹅汤中分别检出59、64、61、60种挥发性物质,烯烃、醛类及醇类是鹅汤中主要挥发性风味物质。通过OPLS-DA、变量重要性投影及ROAV共筛选出11种关键风味物质:正壬醛、癸醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-十一烯醛、姜烯、α-蒎烯、β-蒎烯、萜品油烯、莰烯、β-倍半水芹烯C、β-水芹烯,对鹅汤风味起到积极的贡献作用。结合感官评价,熬煮60、90 min的鹅汤更受消费者青睐。综合分析,60 min是最佳熬煮时间,此时营养物质含量较高,体系较稳定,风味较好。

关键词 固始鹅汤;熬煮时间;电子鼻;电子舌;挥发性风味物质;相对气味活度值

预制菜是以一种或多种可食用农产品及其加工品为原料,或辅以调味料和其他辅助材料,采用非防腐剂保鲜的预包装食品。经油炸、烘烤、蒸煮等前处理工艺,或配备调味包,在产品标签规定的贮运销条件下,加热或烹饪后即可食用。数据显示,就全球市场发展而言,方便食品预计将以6.51%的复合年增长率持续增长,至2028年其产量将达到1 196亿kg[1]。预制菜不仅具备广阔的市场增长空间,还能有效降低工业生产的原材料成本与能源消耗,满足消费者对便捷饮食的需求[2]。而在中国传统饮食文化中,汤类食品因其独特风味特征与营养价值,深受大众喜爱。固始鹅汤作为河南省特色传统美食,经长时间熬煮形成醇厚口感与独特风味。随着消费者对食品品质要求提升和传统美食产业化发展需求加剧,深入探究其风味形成机制,对传承饮食文化、推动特色食品工业化生产具有重要理论与实践意义。

近年来,肉制品和汤料的风味成分和变化引起了研究人员的广泛关注[3]。QI等[4]研究发现,炖煮时间对鸡汤中风味活性化合物和整体风味特征的影响显著,烹饪过程中蛋白质含量显著增加,烹饪2 h对肉汤风味塑造效果明显。MENG等[5]指出,煮4、5 h的骨汤含有最丰富的挥发性化合物,适当控制烹饪时长是保持骨汤最佳风味的关键。肖群飞等[6]以白猪五花肉为原料,通过GC-MS分析技术在炖煮肉汤中检测出102种挥发性化合物,其中烃类和醛类化合物含量较高。在鹅肉制品方面,当前研究多集中于盐水鹅[7]、鹅肉丸[8]等固态产品,而对鹅汤这类液态制品的系统性研究较为缺乏。作为具有地域特色的固始鹅汤,其风味形成机制尚未见报道。

本研究旨在分析固始鹅汤在不同熬煮时间(30、60、90、120 min)对可溶性固体物质、蛋白质、低聚肽、感官品质的影响,并联合电子鼻、电子舌和气相色谱-质谱联用(headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)对风味物质进行表征。此外,通过正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)与相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)分析鹅汤中的挥发性风味物质组成,揭示固始鹅汤中的关键特征风味物质,为固始鹅块预制菜的开发利用以及鹅汤的风味调节提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白条固始鹅,郑州万邦国际农产品批发市场;硫酸钾、无水硫酸铜、无水硫酸钠、硼酸(均为分析纯),国药集团化学试剂有限公司;乙醇(95%分析纯),富宇精细化工有限公司;氢氧化钠、柠檬酸三钠(均为分析纯),潍坊海之源化工有限公司;三氯乙酸(纯度>97.0%,分析纯)、牛血清蛋白(生物技术级),上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 仪器与设备

C21-WH2106电磁炉,美的电磁炉科技股份有限公司;APERA PH910台式pH计,上海三信仪表厂;DHG9420A电热鼓风干燥箱、DZKW电热恒温水浴锅,北京市永光明医疗仪器有限公司;TU-1810紫外线分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;TGL-16G离心机,上海安亭科学仪器厂;PEN2电子鼻,德国Airsense分析仪器有限公司;ISENSO电子舌,上海昂申智能科技有限公司;TSQ 9000气相色谱质谱联用仪,美国赛默飞世尔科技有限公司等。

1.3 实验方法

1.3.1 固始鹅汤的制备

加工工艺参考陈秋怡等[9]的制作方法,按照图1工艺流程图完成。分别在30、60、90、120 min时取样,待鹅汤冷却至室温后,用双层200目纱布过滤,分离油层,备用。具体步骤如下:

图1 固始鹅汤加工工艺流程图

Fig.1 Gushi goose soup processing process flow chart

1)清洗:将白鹅切除头部和尾部,用水清洗干净,洗净后沥干水分。

2)焯水:加水煮至沸腾,将鹅焯水10 min,撇去浮沫,捞出鹅并冲洗干净。

3)炖煮:准确称取沥干后鹅的质量,料水比1∶4(g∶mL),开火加热至沸腾后调至小火炖90 min。

4)切块:炖煮结束后,将鹅捞出,晾凉后切块(2 cm×6 cm),鹅汤备用。

5)炒料:各辅料添加量均以肉质量分数计,加入食用油5%,升温后加入姜丝4%、葱5%、辣椒1%。

6)熬汤:将鹅汤加入锅中,加入食盐2%、味精1%调味。

7)包装:鹅汤和鹅肉预冷至室温后包装。

1.3.2 可溶性固形物的测定

参考LIN等[10]的方法并略作修改。取5 mL于50 mL容量瓶中,加水稀释至刻度,充分摇匀。吸取上述稀释液5 mL置于已恒重的铝盒中,在105 ℃条件下干燥至恒重。样品中可溶性固形物的含量按照公式(1)计算:

(1)

式中:X,鹅汤中可溶性总固形物含量,g/100 mL;m1,铝盒质量,g;m2,恒重后可溶性总固形物和铝盒的总质量,g。

1.3.3 蛋白质的测定

参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》进行测定。

1.3.4 低聚肽的测定

参照毕继才等[11]方法稍作修改,采用微量双缩脲法测定。吸取4 mL鹅汤滤液,与4 mL 4%(质量分数)的三氯乙酸溶液充分混合,于4 200 r/min条件下离心25 min。取1.5 mL上清液至试管,依次加入1.5 mL 6%(质量分数)的氢氧化钠溶液和0.15 mL微量双缩脲试剂,摇匀后静置15 min。在330 nm处测吸光度,通过标准曲线计算其浓度。

1.3.5 感官评价

对鹅汤进行感官品质的鉴定,分别从口感、色泽、外观、香气、整体接受度5个方面进行评价,选取10名专业人士,根据其评分标准进行打分。最后计算平均值,即为样品的感官评分。评价标准如表1所示。

表1 感官评分标准

Table 1 Sensory scoring criteria

项目优良中差口感(20分)口感丰满,滋味浓郁(15~20分)口感一般,滋味略淡(10~14分)口感略苦,有苦涩味(5~9分)口感淡,有肉腥味(1~4分)色泽(20分)颜色呈金黄色(15~20分)颜色呈黄色(10~14分)颜色稍深(5~9分)颜色过深(1~4分)外观(20分)汤汁清澈,表面无明显油层(15~20分)汤汁较清,有少量沉淀(10~14分)汤汁表面油层较多,有些许沉淀(5~9分)汤汁表面有厚油,且汤汁浑浊(1~4分)香气(20分)香味浓郁,气味协调,无异味(15~20分)肉香味和香辛料味淡,无异味(10~14分)肉香味和香辛料味不协调,稍有异味(5~9分)没有香味,有异味(1~4分)整体接受度(20分)接受(15~20分)较接受(10~14分)一般(5~9分)难接受(1~4分)

1.3.6 电子鼻的测定

取10 mL样品于50 mL顶空瓶中,封口膜密封,静置30 min,用于电子鼻测定。测定条件:采样时间为1 s/组;传感器自清洗时间为80 s;样品进样时间为5 s;进样流量为400 mL/min。电子鼻各传感器对应的敏感物质如表2所示。

表2 电子鼻传感器名称和其响应物质

Table 2 The name of the electronic nose sensor and its response substance

传感器编号传感器代码敏感物质1W1C芳烃化合物2W5S氮氧化合物3W3C氨,芳香分子4W6S氢化物5W5C烯烃、芳族,极性分子6W1S烷类7W1W硫化合物8W2S醇类,部分芳香族化合物9W2W芳烃化合物,硫的有机化合物10W3S烷类和脂肪族

1.3.7 电子舌的测定

参考ZHU等[12]的方法稍作修改。取10 mL样品于进样口样品瓶,待仪器预热清洁后,将传感器在平衡位置归零30 s开始检测。测试30 s获取先味值,以30 mmol/L氯化钾、0.3 mmol/L酒石酸作为参比液清洗3 s后,插入新参比液中测试回味30 s。每个样品平行测定3次。

1.3.8 挥发性风味物质的测定

参考秦琛强等[13]的方法并稍作改动,固相微萃取采用三相Smart SPME Arrow萃取头(DVB/C-WR/PDMS,1.10 mm)。将5 mL鹅汤至15 mL顶空瓶中,密封后置于50 ℃恒温水浴。将经预处理的萃取头插入顶空瓶,静态吸附30 min后,迅速转移至气相色谱进样口进行解吸。采用DB-5 MS弹性毛细管柱(30.0 m×0.25 mm,0.25 μm)分离;以氦气为载气,采用不分流模式,流速设定为1 mL/min;进样口温度250 ℃,解吸时间5 min;程序升温:初温40 ℃,保持2 min;以5 ℃/min升至90 ℃,维持5 min;再以8 ℃/min 升至250 ℃,保持2 min。采用电子轰击离子源;传输线温度280 ℃,离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量为70 eV;设定溶剂延迟时间3 min;采用单离子检测扫描模式进行分析。将所得的离子图谱与NIST质谱库(NIST21,由美国国家标准与技术研究所提供)进行匹配检索,完成化合物的定性鉴定,采用峰面积归一化法计算相对含量。

1.3.9 ROAV分析

采用刘登勇等[14]的ROAV法评价样品中各成分对主体风味的贡献程度。将最大贡献物质ROAV设定为100,其他成分根据公式(2)计算其ROAV:

(2)

式中:CA,某种挥发性化合物的相对含量,%;TA,某种挥发性化合物的感觉阈值,μg/kg;Cstan,最大贡献挥发性成分的相对含量,%;Tstan,最大贡献挥发性成分的感觉阈值,μg/kg。

1.4 数据处理

实验数据经SPSS 27.0软件进行统计学分析,以P<0.05判定差异具有显著性,结果以“平均值±标准差”表示;利用Origin 2024软件完成绘图;采用SIMCA 14.1软件进行OPLS-DA。

2 结果与分析

2.1 熬煮时间对固始鹅汤可溶性固形物、蛋白质的影响

可溶性固形物是评价汤汁品质的重要指标之一,主要来源于氨基酸、矿物质、糖原、维生素等可溶性物质,反映了营养物质和风味物质的整体溶解情况。煮制过程中,汤中的可溶性固形物会逐步从肉、骨等组织中释放出来[5]。如图2-a所示,随着熬煮时间延长,鹅汤的固形物含量均逐步增加,说明营养物质及风味物质等正在逐步溶解[15],鹅汤中的可溶性蛋白、氨基酸等营养物质含量增加,使得溶出物含量增加。当熬煮时间达到60 min后,固形物含量增长趋势减慢,90 min时趋于稳定。烹饪会水解蛋白质并增加汤中的碳水化合物,导致发生美拉德反应[16-17]。如图2-b蛋白质含量在熬煮过程中整体呈增加趋势,在60~120 min阶段后趋于稳定(P>0.05)。蛋白含量增加缓慢可能是蛋白溶出过程中同时也降解成小分子肽和游离氨基酸,蛋白质和糖类的美拉德反应会消耗蛋白质[18],与张冬梅等[19]研究结果一致。

a-可溶性固形物;b-蛋白质

图2 不同熬煮时间对鹅汤可溶性固形物、蛋白质的影响

Fig.2 Effect of different boiling time on soluble solids and crude protein in goose soup

注:不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)(下同)。

2.2 熬煮时间对固始鹅汤低聚肽含量的影响

低聚肽是由蛋白质分解而成的短链肽,其含有丰富的氨基酸,鹅汤中含有适量的低聚肽,能够提升汤汁的鲜味,使其更加美味可口。由图3可知,低聚肽含量随熬煮时间的延长呈现逐渐增加的趋势,在熬煮120 min达到最大值2.13 mg/mL。在熬煮过程中温度较高,可溶性小分子多肽逐渐增加,充分提升了鹅汤的鲜味。但熬煮时间过长,鹅汤鲜味和醇厚度会进一步提升,导致其鲜味过重[20],使感官评分降低。

图3 不同熬煮时间对鹅汤低聚肽含量的影响

Fig.3 Effect of different boiling time on oligopeptide content in goose soup

2.3 不同熬煮时间对固始鹅汤的感官评价

对经过不同熬煮阶段下鹅汤的口感、色泽、外观、香气、整体接受度5个维度开展感官评分,不同熬煮时间的鹅汤被明显区分,结果如图4所示。在30~90 min 过程中加热使鹅汤中蛋白质发生了降解,促使汤汁中游离氨基酸含量上升[21],从而汤汁口感风味更佳。经过60~90 min熬煮的鹅汤,气味浓郁,整体接受度高。60~90 min组在呈现令人愉悦的金黄色,120 min颜色略深。60 min组的外观得分(13.80)高于其他3组,但与90 min组没有显著差异(P>0.05)。此外,对总体可接受性的评估显示,60~90 min组鹅汤口感最佳。

图4 不同熬煮时间对固始鹅汤的感官评价

Fig.4 Sensory evaluation of Gushi goose soup with different boiling times

2.4 固始鹅汤熬煮过程中电子鼻气味的变化

采用电子鼻对鹅汤样品的气味进行分析,得到的雷达如图5-a所示,4种样品在10个传感器在所有样品中均具有响应值,表明4种样品产生的香气构成具有一定的差异性。在传感器W1C、W3C,W1W的响应值较高,表明芳烃化学物质、氨和芳香化合物、硫化物等对鹅汤的气味影响最大。鹅汤的响应值呈现先上升后下降的趋势,说明风味差异随熬煮时间产生变化。

a-电子鼻雷达图;b-PCA

图5 不同熬煮时间固始鹅汤电子鼻雷达图和PCA

Fig.5 Electronic nose radar chart and PCA of Gushi goose soup with different cooking times

对电子鼻的检测数据进行主成分分析(principal component analysis,PCA),结果如图5-b所示,反映出鹅汤的PC1的贡献率为82.7%,PC2的贡献率为13.5%,两者之和96.2%>95.0%,表明不同熬煮时间的鹅汤气味差异显著。4组熬煮时间的鹅汤样品能明显区分,无重叠区域,且在PC1上呈现显著且有序的变化趋势。熬煮30 min的汤主要分布在第一象限,熬煮60 min的汤分布在第四象限,熬煮90 min的汤分布在第三象限,熬煮120 min的汤分布在第二象限,这说明熬煮时间对鹅汤风味物质的种类和含量产生了循序渐进的影响。

2.5 固始鹅汤熬煮过程中电子舌滋味的变化

图6-a显示熬煮过程中鹅汤样品的电子舌雷达图。在滋味方面,4种鹅汤样品的电子舌传感器响应值均有所差异。在不同的熬煮时长条件下,鲜味、丰富度和咸味是鹅汤的主要味道特征。熬煮30~120 min的固始鹅汤的鲜味响应值不断提高,其中60~90 min时鹅汤的鲜味响应值较接近,鲜味主要源于鹅汤所含的蛋白质和氨基酸成分,咸味则主要归因于添加的食盐[22]。4组鹅汤样品的酸味值均在无味点以下,苦味值和涩味值接近。

a-电子舌雷达图;b-PCA

图6 不同熬煮时间固始鹅汤电子舌雷达图和PCA

Fig.6 Electronic tongue radar diagrams and PCA of Gushi goose soup with different cooking times

如图6-b所示,固始鹅汤样品的PC1、PC2的贡献率分别为79.1%、15.5%,累计贡献率达94.6%>80%,说明两者可以表征固始鹅汤样品的整体滋味特性。样品在30~120 min,电子舌PCA分析显示4组不同熬煮时间的固始鹅汤样品未出现重叠,表明4组样品之间的滋味差异明显。样品沿PC1轴呈规律性排布,体现出滋味特征的关联性;而120 min熬煮组与其余组距离显著,暗示其滋味组分存在显著差异,这或归因于长时间熬煮促使蛋白质充分溶出并热降解,进而生成更多风味物质。

2.6 不同熬煮时间固始鹅汤的挥发性风味成分分析

如表3所示,固始鹅汤中共鉴定出76种挥发性物质,其中熬煮30、60、90、120 min样品中分别检出59、64、61、60种,包括烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、呋喃及其他物质,熬煮60 min鉴定出的化合物种类数最多。固始鹅汤中鉴定出的烃类物质种类数最多,共有37种,包括烯烃和烷烃类。烯烃类物质风味浓郁,阈值低,主要源于脂肪酸烷氧自由基的裂解过程[23]。烷烃类物质是发生脂质过氧化反应所产生,烷烃类的风味阈值较高,对风味贡献不大,但多种烷烃的协同作用可能在固始鹅块特征风味的形成过程中发挥重要作用[24]。β-水芹烯是辣椒中的主要挥发性风味物质,在60 min时相对含量达到最大为30.6%。此外,还检出α-姜黄烯、姜烯、β-红没药烯、β-倍半水芹烯、β-榄香烯、3-蒈烯等烯类物质,来自生姜[19]。袁华伟等[25]研究在生姜与桂皮的挥发性成分分析中,同样鉴定出莰烯及、α-蒎烯和β-蒎烯。在熬煮60 min时,莰烯、α-蒎烯、β-蒎烯和β-水芹烯相对含量最高。从90~120 min呈下降趋势,这可能是由于在熬煮过程中,烃类物质发生了氧化、聚合等反应,导致其结构发生改变,从而使其种类和相对含量减少。此外,烃类物质的挥发性较强,随着熬煮时间的延长,它们可能会逐渐挥发损失,也导致了其相对含量的下降。

表3 固始鹅汤熬煮过程中风味物质种类及相对含量

Table 3 Types and contents of flavor substances in goose soup cooking process

CAS号化合物分子式RI值相对含量/%30 min60 min90 min120 min烃类(37)508-32-7三环烯C10H169070.24±0.05a0.29±0.01ab0.33±0.05a0.24±0.01a80-56-8α-蒎烯C10H161 0004.25±0.21b5.82±0.43a5.82±0.27a4.76±0.21b79-92-5莰烯C10H161 00313.23±0.34b14.23±0.41a11.88±0.58c7.92±0.35d555-10-2β-水芹烯C10H161 20430.40±0.38a30.60±0.34a27.98±0.87b21.94±0.24c127-91-3β-蒎烯C10H161 1023.41±0.28a3.87±0.50a3.43±0.48a2.61±0.13b99-83-2水芹烯C10H161 1061.31±0.11b1.61±0.18a1.59±0.13a1.24±0.02b586-62-9萜品油烯C10H169630.56±0.03bc0.70±0.02a0.61±0.09b0.52±0.02c527-84-4邻伞花烃C10H141 2020.46±0.02a0.42±0.02a0.33±0.04b0.25±0.04c546-79-2水合桧烯C10H18O1 6000.29±0.02a0.17±0.02b0.14±0.02b0.15±0.03b20307-84-0δ-榄香烯DC15H241 7110.11±0.00d0.13±0.01c0.19±0.01b0.27±0.00a17699-14-8(-)-α-荜澄茄油烯C15H241 7120.15±0.06a0.12±0.01a0.24±0.19a0.31±0.27a41432-70-6β-隆尼松烯C15H241 9030.43±0.17ab0.36±0.31b0.89±0.02a0.90±0.39a515-13-9β-榄香烯C15H241 8050.33±0.01c0.60±0.02b0.73±0.28b1.30±0.03a159407-35-9(+)-7-外延倍半胡烯C15H241 8060.06±0.01d0.14±0.01c0.20±0.01b0.28±0.01a29873-99-2榄香烯C15H241 8100.10±0.00d0.22±0.04c0.30±0.01b0.43±0.01a1461-02-5二氢姜黄烯C15H241 8110.10±0.01d0.13±0.01c0.17±0.01b0.22±0.01a79120-98-2(+)-1,7-二表-β-雪松烯C15H241 8120.07±0.04a0.10±0.01a0.16±0.01a0.14±0.07a644-30-4α-姜黄烯C15H221 9012.79±0.17d5.27±0.21c7.63±0.29b10.79±0.74a495-60-3姜烯C15H241 9043.02±0.48d6.37±0.79c10.66±1.19b16.61±1.74a495-61-4β-红没药烯C15H241 9061.05±0.50b2.22±0.45ab3.52±0.91a3.57±0.83a20307-83-9β-倍半水芹烯CC15H241 9071.13±0.12d2.30±0.18c3.78±0.31b6.00±0.52a13466-78-93-蒈烯C10H161 2100.07±0.04a—0.07±0.05a0.08±0.04a23986-74-5大根香叶烯C15H241 8120.15±0.10a0.13±0.08a0.16±0.16a0.38±0.21a99-85-4γ-松油烯C10H161 210—0.13±0.01a0.09±0.01a—317819-80-0(1Z,6Z,8S)-1-甲基-5-亚甲基-8-丙-2-基环癸-1,6-二烯C15H241 803—0.40±0.07a0.40±0.22a0.35±0.01a3856-25-5(-)-α-蒎烯C15H241 804—0.24±0.06b0.25±0.10b0.32±0.00a18252-44-3(±)-β-古巴烯CC15H241 907—0.07±0.03a——489-40-7(-)-α-古芸烯C15H242 005—0.09±0.01ab0.09±0.00a0.07±0.01b4545-68-0(-)-α-新丁香三环烯C15H241 905—0.77±0.03a0.38±0.16b—18431-82-8(-)-β-花柏烯C15H241 900——0.10±0.02b0.16±0.03a28973-97-9(Z)-β-法呢烯AC15H241 812——0.18±0.01b0.40±0.03a88-84-6愈创木烯C15H242 010——0.05±0.01a—14912-44-8α-依兰烯C15H241 810———0.19±0.01a111-65-9正辛烷C8H187010.37±0.04a0.18±0.01b0.15±0.03b0.10±0.01c112-40-3正十二烷C12H261 6040.12±0.01a0.07±0.01b0.07±0.01b0.06±0.01b629-62-9十五烷C15H321 8060.05±0.02a———95452-08-73-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷C11H181 406—0.08±0.01a0.12±0.01a0.14±0.01a

续表3

CAS号化合物分子式RI值相对含量/%30 min60 min90 min120 min醛类(15)111-71-7正庚醛C7H14O8470.09±0.02a———124-13-0正辛醛C8H16O1 1050.16±0.01a0.06±0.00b——2548-87-0E-2-辛烯醛C8H14O1 2100.34±0.10a0.13±0.01b0.10±0.01b0.08±0.01b124-19-6正壬醛C9H18O1 4030.99±0.03a0.56±0.02b0.48±0.03c0.39±0.02d106-23-0香茅醛C10H18O1 5070.58±0.03a0.31±0.02b0.19±0.01c0.15±0.02d112-31-2癸醛C10H20O1 6040.13±0.01a0.14±0.01a0.14±0.01a0.09±0.01b5973-71-73,4-二甲基苯甲醛C9H10O1 6060.56±0.03a0.23±0.03c0.27±0.02b0.20±0.00c2497-25-8(Z)-2-癸烯醛C10H18O1 7001.32±0.03a0.55±0.03b0.47±0.02c0.41±0.01d141-27-5(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛C10H16O1 70211.74±0.16a6.88±0.33b5.41±0.13c5.28±0.12c25152-84-5(E,E)-2,4-癸二烯醛C10H16O1 7052.15±1.49a1.20±0.25a1.35±0.96a2.00±0.08a2463-77-62-十一烯醛C11H20O1 8011.35±0.04a0.61±0.00b0.48±0.01c0.42±0.01d112-54-9十二醛C12H24O1 8070.08±0.01a———122-78-12-苯基乙醛C8H8O1 2060.04±0.00a———162376-82-11,4-环己二烯-1-甲醛,2,6,6-三甲基-(9CI)C10H14O1 4050.22±0.04a0.11±0.02b—0.05±0.01b2363-88-42,4-癸二烯醛C10H16O1 705—0.76±1.27a——32917-52-51-(2,5-二甲基苯基)乙醇C10H14O1 3060.29±0.13a0.34±0.03a——醇类(13)78-70-6芳樟醇C10H18O1 4020.61±0.04a0.31±0.01b0.22±0.02c0.21±0.01c1820-09-3马鞭草烯醇C10H16O1 5059.89±0.17a5.93±0.06b4.69±0.21c4.55±0.11c507-70-02-茨醇C10H18O1 4060.88±0.06a0.47±0.00b0.37±0.02c0.42±0.02bc98-55-5α-松油醇C10H18O1 6031.26±0.11a0.71±0.02b0.57±0.04c0.69±0.04bc99-48-9L-香芹醇C10H16O1 6070.12±0.01a———1117-61-9D-香茅醇C10H20O1 6080.63±0.04a0.38±0.01b0.30±0.01c0.31±0.02c22410-74-82,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇C10H18O1 6300.79±0.04a0.50±0.02b0.44±0.03b0.48±0.04b81968-62-94(15),5,10(14)-大根香叶三烯-1-醇C15H24O1 9100.17±0.01b0.21±0.01a--515-20-8木香醇C15H24O2 0060.07±0.08a0.13±0.01a0.08±0.00a0.10±0.00a473-15-4β-桉叶醇C15H26O2 0090.06±0.03a0.14±0.02a0.14±0.04a0.10±0.02a3886-78-0顺-对-薄荷-2,8-二烯-1-醇C10H16O1 607—0.04±0.01a—0.06±0.00a40716-66-3反式-橙花叔醇C15H26O1 911—0.09±0.01a0.09±0.01a0.09±0.00a32917-52-51-(2,5-二甲基苯基)乙醇C10H14O1 3060.29±0.13a0.34±0.03a——酮类(3)500-02-7隐酮C9H14O1 6010.12±0.02a0.13±0.09a0.07±0.01a0.08±0.02a112-12-92-十一酮C11H22O1 7050.49±0.03c0.63±0.03a0.63±0.02a0.55±0.03b81800-50-23,7,7-三甲基双环[4.1.0]庚-3-烯-5-酮C10H14O1 8080.16±0.03a0.09±0.01b0.04±0.01b0.04+0.01b酯类(2)20347-65-3乙酸龙脑酯C12H20O21 7040.25±0.01a0.19±0.02b0.15±0.01c—150-84-5乙酸香茅酯C12H22O21 712—0.12±0.01a0.11±0.01a0.09±0.01b呋喃类(2)3777-71-72-庚基呋喃C11H18O1 6020.07±0.01a0.06±0.00a0.07±0.00a0.07±0.00a92356-06-4环氧玫瑰呋喃C10H14O21 5110.05±0.00a———其他(4)7133-22-4仲丁基环己基硫化物C10H20S1 6050.09±0.01a0.07±0.01b0.07±0.01b—71596-72-0β-isocomeneC15H241 912—0.09±0.00c0.12±0.00b0.14±0.01a1195-32-04-异丙烯基甲苯C10H121 306——0.26±0.02a0.14±0.02b25679-28-1顺式茴香脑C10H12O1 704———0.11±0.01a

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05);—表示未检出。

醛是脂质氧化和氨基酸降解的主要产物[26]。样品中检测到15种醛类,其阈值低、浓度高,对鹅汤的整体香气有显著的贡献。在熬煮前阶段30 min组鹅汤样品醛类含量最高,是汤中主要的香味活性物质,随着时间醛类含量降低可能是挥发性化合物降解转化、沉淀或强挥发性等原因导致[27]。不同熬煮阶段的鹅汤样品中均检出E-2-辛烯醛、正壬醛、香茅醛、癸醛、3,4-二甲基苯甲醛、(Z)-2-癸烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-十一烯醛。其中(E,E)-2,4-癸二烯醛被认为是肉汤中典型的醛类物质[28],正壬醛、E-2-辛烯醛、(Z)-2-癸烯醛是由不饱和脂肪酸的氧化或食品中脂质的热氧化分解形成的[29]

醇类物质具有令人愉悦的果香和花香,主要由脂质氧化或羰基化合物还原产生[30]。鹅汤中共检出13种醇类。α-松油醇具有薄荷清香,芳樟醇具有花香和甜香,可能是源于生姜的加入而产生[31],这与制作过程中加入的辅料密切相关。固始鹅汤中还检出少量的酮类、酯类、呋喃等物质。酮类物质的生成主要源于不饱和脂肪酸的热氧化和降解,并与美拉德反应密切相关。其阈值较低,通常具有花香、奶油味和果香的香气特性[32]。2-十一酮呈现出油脂香气和桃子香气,随时间的延长先升高后降低,60 min时达到最高0.63%。酯类化合物具有甜香和果香,可通过酸醇缩合反应而生成。乙酸龙脑酯呈现独特的清凉青草甜香,是构成产品挥发性风味的重要酯类成分。呋喃类化合物相比较其他类化合物阈值较低,具有果香和甜香风味,对肉制品风味的形成有重要意义[33]

2.7 不同熬煮时间固始鹅汤的OPLS-DA模型分析

对检测所得化合物(因变量)与不同样品(自变量)进行OPLS-DA分析,结果如图7所示。模型参数显示,自变量拟合指数R2X=0.834,因变量拟合指数R2Y=0.87,模型预测指数Q2=0.593。模型中R2X-R2Y<0.3,且Q2位于0.5~1,判定该模型可靠性良好[34]。经200次交叉置换检验(R2=0.403,Q2=-0.714),Q2回归线与纵轴交点位于0点下方(图7-b),表明OPLS-DA判别模型有效,不存在过拟合[35]。如图7-a所示,熬煮过程中的样品分离良好,60 min位于第一和第二象限的X轴,90 min组位于第二象限,120、60 min组位于第三、四象限,表明4种样品的整体挥发性表征发生了显著变化。60 min与90 min组更接近,相关性较高。

a-得分图;b-置换检验图

图7 不同熬煮时间固始鹅汤OPLS-DA分析得分图及置换检验图

Fig.7 OPLS-DA analysis score chart and displacement test chart of Gushi goose soup with different boiling times

如图8所示,基于OPLS-DA构建的风味组学模型中,通过变量重要性投影(variable importance in projection,VIP)(VIP≥1.0)筛选出32种特征标志物,分别为2-庚基呋喃、三环烯、萜品油烯、癸醛、β-隆尼松烯、水芹烯、α-蒎烯、2-十一酮、莰烯、(E,E)-2,4-癸二烯醛、β-水芹烯、3,4-二甲基苯甲醛、木香醇、(-)-α-蒎烯、δ-榄香烯D、(+)-7-外延倍半胡烯、乙酸香茅酯、E-2-辛烯醛、(Z)-2-癸烯醛、α-松油醇、2-茨醇、2,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、β-倍半水芹烯C、姜烯、正十二烷、β-榄香烯、2-十一烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、马鞭草烯醇、芳樟醇、β-蒎烯、正壬醛,共同构成固始鹅汤特征风味成分。

图8 不同熬煮时间固始鹅汤挥发性风味物质的OPLS-DA模型的VIP

Fig.8 VIP of the OPLS-DA model of volatile flavor compounds in Gushi goose soup with different boiling times

2.8 不同熬煮时间固始鹅汤的ROAV分析

通过挥发性化合物的感官阈值和含量评价挥发性成分对整体的风味贡献,ROAV越大,贡献越大。如表4所示,30、60、90、120 min样品的关键挥发风味物质ROAV>1的香气成分分别为8、9、11、7种。其中,对样品影响最大的是(E,E)-2,4-癸二烯醛ROAV为100,带有浓郁的脂肪香气。萜品油烯、癸醛、莰烯、β-水芹烯、β-倍半水芹烯C均ROAV>1,呈现清香、果香、花香、木香。分析ROAV值可以发现,α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯呈现先升高再降低的趋势,主要来源于香辛料的加入,对香味具有重大贡献,在90 min ROAV最高,赋予鹅汤独特香气。

表4 固始鹅汤熬煮过程中挥发性风味的ROAV

Table 4 ROAV of volatile flavor during the boiling of goose soup

化合物阈值/(μg/kg)气味描述ROAV30 min60 min90 min120 min萜品油烯0.2松木香3.915.836.783.90癸醛0.1蜡香、柑橘味、清香1.812.333.111.35水芹烯40黑胡椒香、蔼荷香0.050.070.090.05α-蒎烯6松香、松香油的典型香味0.991.622.161.192-十一酮7油脂香气、桃子香气0.100.150.200.12莰烯2.2木质、松树香气8.3910.7812.005.40(E,E)-2,4-癸二烯醛0.03脂肪香、鸡肉香100.00100.00100.00100.00β-水芹烯36果香、薄荷、松树味1.181.421.730.91乙酸香茅酯1清新的柠檬香味—0.200.240.14E-2-辛烯醛3青香、花香0.160.070.070.04(Z)-2-癸烯醛3柑橘香0.610.310.350.21α-松油醇86樟脑、辛辣味0.020.010.010.01β-倍半水芹烯C0.2花果香7.8819.1742.0045.00姜烯20辛辣、木香0.210.531.181.252-十一烯醛0.78辛辣、脂肪、青香2.421.301.370.81芳樟醇6花香、柑橘气味0.140.090.080.05β-蒎烯6松油味及香辛料气味0.791.081.270.65正壬醛1油脂味、青草味1.380.931.070.59

注:—表示无数据。

以11种对固始鹅汤挥发性风味有贡献(ROAV>1)的风味物质为变量,对关键挥发性风味物质进行聚类分析,其结果如图9所示。

图9 不同熬煮时间固始鹅汤关键挥发性风味物质的聚类热图

Fig.9 Clustering heat map of key volatile flavor compounds in Gushi goose soup at different boiling times

从聚类分析来看,固始鹅汤的风味差异主要集中在烯烃类和醛类化合物上。60与90 min组的样品聚在一起,说明60与90 min组的关键风味物质的组成种类与含量相近,具有相似的气味,与OPLS-DA分析结果一致。

3 结论

本文研究了固始鹅汤熬煮过程中挥发性风味的变化。结果表明,可溶性固形物、粗蛋白和低聚肽含量总体呈上升趋势。电子鼻和电子舌分析发现鹅汤熬煮时间的整体挥发性风味与滋味存在差异,利用PCA可以得到较好的区分。GC-MS共鉴定出76种挥发性成分,其中烃类37种、醛类15种、醇类13种、酮类3种、酯类2种、呋喃类2种和4种其他类,主要以烯烃类、醛类和醇类化合物为主。通过OPLS-DA和VIP共筛选出32种主体风味化合物(VIP>1),表明不同样品的特征风味成分存在统计学差异。ROAV法确定正壬醛、癸醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-十一烯醛、姜烯、α-蒎烯、β-蒎烯、萜品油烯、莰烯、β-倍半水芹烯C、β-水芹烯11种关键风味物质,对风味起到积极的贡献作用。熬煮时间为60~90 min时,感官评分最高。综合分析表明,固始鹅汤的最佳熬煮时间为60 min。此条件下,汤品营养物质保留率较高,风味品质较好。尽管90 min熬煮样品在品质特性上与60 min组无显著差异(P>0.05),但从工业化生产效能考量,60 min熬煮方案可有效降低能耗与时间成本,更符合规模化生产需求,兼顾产品品质与经济效益。本研究可为固始鹅块预制菜的加工提供理论依据。

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Flavor changes of Gushi goose soup during cooking process based on headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry combined with electronic sensory analysis

FU Saiya1,2, LEI Mengmeng1,2,3, ZHANG Xiao4, BAI Yang5, HUANG Zhongmin1,2,3*, PAN Zhili1,2,3*

1(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

2(Nation R&D Center for Frozen Rice& Wheat Produces Processing Technology, Zhengzhou 450002, China)

3(Key Laboratory of Staple Grain Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhengzhou 450002, China)

4(Henan Heshenghe Food Co.Ltd., Xinxiang 453500, China)

5(Synear Food (Henan) Co.Ltd., Zhengzhou 450011, China)

ABSTRACT To reveal the variation patterns of flavor characteristics of Gushi goose soup during the boiling process, the changes in soluble solids, proteins, and oligopeptides in the goose soup were detected at the boiling times of 30, 60, 90, and 120 minutes.Additionally, an electronic nose, an electronic tongue, and headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) were employed to analyze the volatile flavor substances in the goose soup.The relative odor activity value (ROAV) was used to screen the key flavor substances.Combined with orthogonal partial least squares-discriminant analysis (OPLS-DA) and sensory evaluation, a multi-dimensional aroma quality evaluation model was constructed to conduct a comprehensive analysis of the flavor of goose soup.Results showed that soluble solids, proteins, and oligopeptides significantly increased with the extension of boiling time (P<0.05).The electronic nose and electronic tongue technologies can effectively identify the flavor and taste differences of goose soup with different cooking durations.Through GC-MS analysis, a total of 76 volatile substances were identified.Among them, 59, 64, 61, and 60 volatile substances were detected in the goose soup boiled for 30, 60, 90, and 120 minutes, respectively.Alkenes, aldehydes, and alcohols were the main volatile flavor substances in the goose soup.A total of 11 key flavor substances were screened out through OPLS-DA, variable importance in projection (VIP), and ROAV, including N-nonal, decal, (E,E)-2, 4-decadienal, 2-undecenal, zingiberene, α-pinene, β-pinene, terpene oleene, camphene, β-sesquicenene C, β-aquicenene played a positive role in contributing to the flavor of goose soup.Combining sensory evaluation, goose soup simmered for 60 and 90 minutes was more favored by consumers.Comprehensive analysis showed that 60 minutes was the optimal boiling time.At this point, the content of nutrients is relatively high, the system is more stable, and the flavor is better.

Key words Gushi goose soup; cooking time; electronic nose; electronic tongue; volatile flavor substances; relative odor activity values

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.043108

引用格式:付赛雅,雷萌萌,张枭,等.基于顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联合电子感官分析固始鹅汤熬煮过程中的风味变化[J].食品与发酵工业,2025,51(24):331-341.FU Saiya,LEI Mengmeng,ZHANG Xiao, et al.Flavor changes of Gushi goose soup during cooking process based on headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry combined with electronic sensory analysis[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(24):331-341.

第一作者:硕士研究生(潘治利教授和黄忠民教授为共同通信作者,E-mail:zl_pan@126.com;zmhuang2000@163.com)

基金项目:河南省重大科技专项(231100110400)

收稿日期:2025-04-23,改回日期:2025-07-02