Application of Electronic Nose, Electronic Tongue Intelligent Detection Combined with SPME-GC-MS in the Identification of Flavor Characteristics of Yushu Yak
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摘要: 为寻找青海玉树牦牛肉挥发性化合物差异，以牦牛前胸、前腿、背部、后腿四个部位为研究对象，采用电子鼻、电子舌智能检测，结合SPME-GC-MS，对牦牛肉风味、滋味和挥发性物质做主成分（PCA）、聚类（CA）、相关性分析（Pearson）。结果表明：电子舌味觉强度差异明显，表明牦牛肉不同部位滋味差异较大，且样品HT滋味优于其他样品。电子鼻主成分分析结果表明HT、HB、QT靠近X轴，气味特征相似，样品QX远离X轴与其他样品差异较大。牦牛肉共检测出57种挥发性化合物，包括：醛类（12种）、醇类（11种）、烃类（11种）、酸类（5种）、酮类（3种）、其他杂类含硫化合物（15种）；其中，苯甲醛、壬醛、2-乙基-1-己醇、间二甲苯、烯丙基甲基硫醚、2-乙酰吡咯在牦牛肉后腿含量都明显区别于其他部位，显示牦牛肉后腿风味与其他部位差异较大。这与电子鼻数据分析相同；研究结果为今后牦牛肉烹饪加工工艺和风味特征辨别提供理论依据和数据参考。Abstract: The current study aimed to investigate the difference of volatile compounds in Qinghai Yushu yak. In this experiment, brisket, round, tenderloin, bottom round of yak was taken as the research object, the electronic nose, electronic tongue intelligent detection combined with the solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry method (SPME-GC-MS) to analyze the flavor, the principal component analysis (PCA), the cluster analysis (CA) and correlation analysis (Pearson) of yak meat. The results showed that the taste intensity of electronic tongue was significantly different, the taste of different parts of yak meat was significantly different, and the taste of sample HT was better than that of other samples. The principal component analysis results of electronic nose showed that HT, HB and QT were close to the X axis, and the odor characteristics were similar. A total of 57 volatile compounds were detected in yak meat, including aldehydes (12 kinds), alcohols (11 kinds), hydrocarbons (11 kinds), acids (5 kinds), ketones (3 kinds), and other miscellaneous sulfur compounds (15 kinds). Among them, the results of PCA-GC-MS showed the contents of benzaldehyde, nonaldehyde, 2-ethyl-1-hexanol, m-xylene, allyl methyl sulfide and 2-acetylpyrrole in the bottom round of yak were significantly different from those in other parts, indicating that the flavor of bottom round of yak was significantly different from that in other parts which was the same as the results of electronic nose PCA showed that data analysis. The results would provide a theoretical basis and a data reference for the processing technology and flavor characteristic identification of yak in the future.
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青海省牦牛养殖数量位居全国第一，占我国牦牛总数量38%[1]。玉树牦牛生活在海拔3500米到4500米高原、高山、高寒地区，属于散养草饲牦牛。草饲牦牛肉高蛋白、低脂肪、营养丰富[2]。牦牛肉烤制后风味深受消费者喜爱，但不同部位风味、肉质差异较大，要寻找最适合烧烤的牦牛肉部位，需要对牦牛肉不同部位的滋味、气味和风味特征进行研究。
目前，关于牦牛肉研究大多集中于牦牛肉品质影响因素[3-4]、牦牛产业发展现状[5-7]、不同性别牦牛肉营养成分分析[8-10]、不同地区牦牛肉营养分析[11-12]等。对于牦牛不同部位的风味研究很少，特别是气味和滋味研究较少。
食品的风味包括滋味和气味，常见的食品风味鉴别方法主要是感官评价。目前先进的电子感官智能检测系统包括电子舌（electronic tongue ）和电子鼻（electronic nose），可以模仿人类嗅觉和味觉，从食物的气味和滋味方面识别样品中整体风味信息[13-15]。固相微萃取-气质联用（Solid-phase micro extraction，SPME-GC-MS）技术主要检测挥发性化合物，能够区分不同的风味物质[16]。电子感官智能系统结合固相微萃取-气质联用技术共同分析食品的风味，可以综合判别肉类的气味、滋味、化合物风味特征。潘晓倩等采用GC-MS的研究表明，牛肉的特征风味物质主要是醛类、醇类、酮类及烯烃类化合物构成[17]，刘晓等的研究认为SPME-GC-MS具有灵敏度高、抗干扰性强等优点，可用于萃取、吸附挥发性及半挥发性成分[18]。对牦牛肉风味化合物的分析，可以帮助确认烧烤后风味物质来源，确定相对含量较高的部位，香味挥发性化合物含量较高的部位就是最适合烧烤的部位。
本研究以牦牛前胸肉、前腿肉、背部肉、后腿肉四个部位为研究对象，分别采用传统感官评价和E-tongue、E-nose智能感官系统，以及SPME-GC-MS检测挥发性化合物，运用感官评价、主成分分析（PAC）、聚类（CA）、相关性分析（Pearson）等方法，从牦牛肉风味特征入手，分析风味物质和滋味数据，找出影响牦牛肉风味特征的主要化合物，为今后牦牛肉烹饪加工工艺和风味特征辨别提供理论依据和数据参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
选取自然放牧、发育正常、健康无病、体重相近、年龄在3岁左右，青海玉树地区高原草饲牦牛。取胴体左侧四个部位，先进行24 h低温排酸，然后真空包装进行36 h湿式熟成，再冷冻到−18 ℃后运送到实验室，解冻到室温25 ℃，剔去筋膜和脂肪，剁成肉糜待检。样品编号分类见表1。
表 1 牦牛肉部位样品分类Table 1. Beef samples from different regions样品编号 牛肉部位 样品肌肉学名 QX 前胸肉（Brisket） 胸橫肌 QT 前腿肉（Round） 臂肌 HB 后背肉（Tenderloin） 腰大肌 HT 后腿肉（Bottom Round） 半膜肌 BCD-206SM冰箱 青岛海尔集团；WP-UP-UV-20去离子水机 四川沃特尔公司；FALLC4N电子天平 常州市衡正电子仪器有限公司；FOX 4000电子鼻 法国Alpha MOS公司；α-ASTREE电子舌 法国Alpha MOS公司；SQ680+Clarus SQ8T气质联用仪、色谱柱Elite-5MS 美国PerkinElmer；固相微萃取装置、PC-420D专用磁力加热搅拌装置、75 μm CAR/PDMS手动萃取头 美国Supelco；15 mL顶空瓶 北京谱朋科技有限公司；
1.2 实验方法
1.2.1 感官评价
参考GB/T 22210-2008《国家肉与肉制品感官评定规范标准》鉴定标准，随机选取10位烹饪营养与教育专业学生组成评定小组，先期进行感官评价培训，内容包括：肉类色泽鉴别、肉类表面粘度鉴别、肉类气味鉴别、肉类横切面组织鉴别。然后在专业感官品评实验室对样品进行感官评价。评分标准见表2。
表 2 鲜牦牛肉感官评分标准Table 2. Sensory evaluation requirements of fresh yak项目 评分标准 分值 色泽鉴别（25分） 牛肉表面有光泽，色泽鲜红
牛肉表面色泽感官度低、色泽暗红
牛肉表面无光泽、呈灰色17~25
9~16
1~8表面粘度鉴别（25分） 牛肉表面多汁、光亮，不黏手
牛肉表面湿润，微有黏手
牛肉表面干燥，黏手17~25
9~16
1~8气味鉴别（25分） 牛肉嗅闻无膻味，香气正常
牛肉嗅闻微有膻味，微有铁腥味
牛肉膻味大，气味异味浓郁17~25
9~16
1~8横切面组织鉴别（25分） 牛肉横切面平整，组织细密，手压不松散
牛肉横切面织松散、手压变形
牛肉横切面不平整，组织完全变形17~25
9~16
1~81.2.2 电子舌分析
法国产电子舌传感器包括：AHS-Sourcess、PKS、CTS-Saltiness、NMS-umami、CPS，ANS、SCS，其中Ag/AgCl作为参比电极[19]。传感器AHS-Sourcess（酸味）、CTS-Saltiness（咸味）、NMS-umami（鲜味）对食品酸、咸、鲜三种滋味可以直接辨别，而对甜味、苦味、涩味识别，需要添加标准品来识别。运用Alpha MOS电子舌分析软件，能够获得样品在0~10之间的酸、咸、鲜、甜和苦味的相对强度值，利用强度值可对样品在酸、咸、鲜、甜和苦味维度上进行滋味强度排序[20]。
1.2.2.1 样品处理
参考袁灿的方法[21]：取四个部位牦牛肉样品剁碎，每个样品取10.0 g碎牦牛肉放入烧杯中，然后倒入100 mL去离子水充分搅拌，用50 HZ超声波浸提30 min（不加热），取上清液中性滤纸过滤，最后将80 mL滤液移至电子舌专用烧杯分别编号待检。
1.2.2.2 分析条件
自动进样，数据采集时间120 s，采集周期为1.0 s，采集延迟10 s，搅拌速度1 r/s，样品平行检测5次，样品间隔80 mL去离子水清洗感应器。取3次传感器在120 s时三个相对稳定数据进行分析[22]。
1.2.3 电子鼻分析
法国产电子鼻是通过MXT-5（弱极性）和MXT-７（中极性）色谱柱分离气味物质，一共由18根金属氧化传感器组成，每根传感器对应一类或几类物质敏感[23]，采用氢离子检测器分析色谱信息[24]，完成检测后，即可使用仪器自带数据库对样品挥发性物质进行定性、定量分析。电子鼻传感器性能特点见表3。
表 3 电子鼻传感器性能特点Table 3. Performance characteristics of electronic nose sensor序号 传感器名称 性能 敏感物质类型 1 LY2/LG 对氧化能力较强的气体敏感 氯、氟、硫化物 2 LY2/G 对有毒气体敏感 氨、胺类化合物 3 LY2/AA 对有机化合物敏感 乙醇、氨 4 LY2/Gh 对有毒气体敏感 氨、胺类化合物 5 LY2/gCTI 对有毒气体敏感 硫化物 6 LY2/gCT 对易燃气体敏感 丙烷、丁烷 7 T30/1 对极性化合物敏感 丙醇、氯化氢 8 P10/1 对非极性化合物敏感 碳氢化合物、正辛烷 9 P10/2 对非极性易燃气体敏感 甲烷、正庚烷 10 P40/1 对氧化能力较强的气体敏感 氟、氯、甲基糠 11 T70/2 对芳香族化合物敏感 二甲苯、甲苯 12 PA/2 对有机化合物、有毒气体敏感 乙醛、胺类化合物 13 P30/1 对可燃气体、有机化合物敏感 氨、乙醇 14 P40/2 对氧化能力较强的气体敏感 氯、甲硫醇 15 P30/2 对有机化合物敏感 硫化氢、铜 16 T40/2 对氧化能力较强的气体敏感 氯 17 T40/1 对氧化能力较强的气体敏感 氟 18 TA/2 对有机化合物敏感 乙醇 1.2.3.1 样品处理
将四个部位牦牛肉剁碎，分别取2.00 g肉末放入10 mL顶空瓶中密封，分别编号待检。
1.2.3.2 分析条件
电子鼻设备初始化、校准、诊断。顶空温度40 ℃，顶空加热300 s；载气流量150 mL/s；进样量1.00 mL；进样速度1.00 mL/s；数据采集时间120 s；数据采集延迟180 s；手动进样实验方法。每个样品平行测试5次。取3次传感器在第120 s时获得的稳定信号进行分析。
1.2.4 固相微萃取-气质联用技术（SPME-GC-MS）分析
1.2.4.1 样品处理
分别取四个部位牦牛肉剁细，精确称量4.00 g样品，放入15 mL顶空进样瓶中，加入20% NaCl饱和液进行盐析，密封，编号待检。
1.2.4.2 顶空条件
样品置于磁力搅拌器（60 ℃，30 min），后将老化（250 ℃，5 min）的75 μm CAR/PDMS手动萃取头插入顶空瓶中吸附30 min，将进样针插入GC-MS进样口，解析600 s。
1.2.4.3 气相条件
进样口温度250 ℃；色谱柱Elite-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：起始温度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min，升至80 ℃，以5 ℃/min升至120 ℃，以10 ℃/min升至250 ℃，保留5 min。载气：高纯氦气，流速1 mL/min，分流比10:1。
1.2.4.4 质谱条件
EI离子源，电子轰击能量为70 eV，离子源温度230 ℃；全扫描，质量扫描范围30~600 m/z；标准调谐文件。
数据先进行定量、定性分析，检索NIST 2011谱库、计算其保留指数，结合人工解析质谱图进行确定，选取正反匹配度>600的化合物进行判断，采用峰面积归一法计算出相对含量，最后进行归一化处理。
1.3 数据处理
利用SPSS26、Origin2021、Microsoft Excel 16进行数据处理和主成分分析、雷达图分析等。其中，P<0.05表示差异显著。
2. 结果与分析
2.1 感官评价结果分析
表4感官评价结果表明：HB>HT>QT>QX。感官评价结果平均值差异主要是由于个体嗅闻对评分影响较大。样品HB得分最高，但平均差也较大，主要是感官评价人为的对脂肪层风味和色泽喜爱、嗜好差异大；样品HT得分其次，但平均差较小，说明认可度均衡，数据真实度强；样品得分最差的是QX，主要是嗅闻气味得分低，以及色泽和肌肉组织的触感较差。
表 4 牦牛肉感官评分结果Table 4. Sensory scoring standards for yak meat样品名称 横切面照片 学名 感官描述 评分结果 QX 
胸橫肌（Brisket）
前胸肉色泽：感官可见颜色暗淡，光泽度高；
表面：水分多，不黏手、光滑；
气味：嗅闻微有膻味，且微带铁腥味；
组织：横切面松散，组织纤维长，受压凹陷
83±1.26QT 
臂肌
（Round）
前腿肉色泽：感官可见颜色暗淡，光泽度不高；
表面：不黏手、光滑，水分含量较少；
气味：嗅闻微有膻味；
组织：横切面松散，组织纤维细腻；
85±2.46HB 
腰大肌
（Tenderloin）
后背肉色泽：感官可见颜色鲜红，光泽度很高；
表面：不黏手、光滑，水分含量较少；
气味：嗅闻无膻味，香气正常；
组织：横切面纤维细腻，含脂肪组织；
94±3.43HT 
半膜肌
（Bottom Round）
（后腿肉）色泽：感官可见颜色深红，光泽度不高；
表面：不黏手、光滑，水分含量很少；
气味：嗅闻无膻味，香气正常；
组织：横切面纤维细腻，不含脂肪组织；
92±1.132.2 电子舌分析结果
2.2.1 传感器味觉强弱分析
图1A是电子舌味觉信号强度图，可见酸味强度值（AHS）：HT>QX>HB>QT，且样品HT与样品QT酸味强度值相差5.2，差异显著；咸味强度值（CTS）：QT>HB>HT>QX，且样品QT与样品QX咸味强度值相差4.9，差异明显；鲜味强度值（NMS）：HT>QX>HB>QT，且样品HT与样品QT鲜味强度值相差4.7，差异明显。电子舌味觉信号强度差异表明牦牛肉不同部位滋味差异明显。
样品QT咸味强度值高达9.3，与其他样品显示出较大差异，蓬桂华等[25]的研究表明这可能是高浓度的水溶性离子型有机物和无机物等咸味贡献物质造成的。样品HT鲜味强度数值高达8.2，有研究表明，可能是由于含有较高浓度的核苷酸、氨基酸等鲜味贡献物质[26]，而氨基酸通过自身热降解和参与美拉德反应两种途径形成一系列挥发性芳香成分[27]，因此可以判定样品HT滋味较好。
2.2.2 电子舌主成分分析
图2显示主成分PC1贡献率为73.36%、PC2贡献率为22.10%，表明主成分降维后数据能反映原数据的整体信息，四个样品分布在四个象限中，无重叠，表明样品之间存在较明显差异性。主成分双标图贡献影响因子在图中以线段表示，越靠近样品所在坐标轴，说明影响因子对其影响越大。样品HT最靠近X轴，且样品HT与QX相近，滋味相似；样品HB距离其他样品较远，位于第四象限，其滋味差异主要体现在PC1上；结果表明，电子舌能明显区分四个部位样品，且样品之间滋味差异明显。
2.3 电子鼻分析结果
2.3.1 气味指纹图谱分析
四个部位电子鼻气味指纹雷达图3表明：样品HT在P10/1、P10/2、P40/1与其他样品出现差异，P型传感器一般对极性化合物和非极性化合物敏感；样品HT与QT在T40/2、T40/1、TA/2区分较为明显，而T型传感器对氧化气体和含硫化合物敏感[28]，说明在含硫化合物含量上样品HT与样品QT差异较大。孙晓红等的研究认为，电子鼻在化合物分析上还需结合不同的数据才能将其结果量化[29]，需要结合SPME-GC-MS数据对具体化合物进行研判。
2.3.2 主成分分析
如图4所示：四个部位样品能够独立区分出来，说明电子鼻能够辨别样品气味特征，且PC1贡献率为87.06%、PC2贡献率为7.77%，说明大量有效信息存在于第一主成分。候婷婷等的研究表明当PC1远大于PC2，说明样品在横坐标距离越大，其差异性越大[30]。可以判断，样品HT、HB、QT气味特征相近，样品QX气味特征与其他部位差异较大。
2.4 SPME-GC-MS固相微萃取-气质联用技术结果分析
2.4.1 牦牛肉四个部位样品SPME-GC-MS挥发性风味物质检测结果
表5~表6可见，牦牛肉共鉴定出57种挥发性物质，包括：醛类（12种）、醇类（11种）、烃类（11种）、酸类（5种）、酮类（3种）和其它杂类含硫化合物（15种）；其样品QX、QT、HT、HB分别含有45、41、49、46种。其中，醛类化合物相对含量在35.350%~54.746%，可见醛类是牦牛肉风味主体化合物；醇类化合物相对含量在9.205%~23.687%、烃类化合物相对含量在8.105%~25.402%之间，可见醇类、烃类是牦牛肉风味重要构成；杂环含硫化合物相对含量在3.598%~18.333%之间，差异巨大，可见影响牦牛肉风味的最大因素是杂环含硫化合物含量差异。
表 5 牦牛肉挥发性风味物质检测结果Table 5. Detection results of volatile flavor substances in yak meat种类 序号 中文名称 风味特征 分子式 QX QT HT HB 相对含量（%） 相对含量（%） 相对含量（%） 相对含量（%） 醛类 1 苯甲醛 杏仁、樱桃及坚果香 C7H6O 16.595 24.652 22.236 18.886 2 壬醛 玫瑰、柑橘等香气[31] C9H18O 9.789 13.775 8.48 20.933 3 庚醛 强烈、不愉快脂肪气味 C7H14O 2.57 1.378 1.075 3.861 4 己醛 果香 C2H4O 2.449 1.869 1.607 4.028 5 辛醛 很强的水果香味 CH3（CH2）4CHO 1.44 2.95 1.395 5.887 6 糠醛 C5H4O2 0.693 0.187 1.621 0.486 7 苯乙醛 清香、花香气[32] C8H8O 0.578 0.26 1.791 0.113 8 3-噻吩甲醛 C5H4OS 0.429 − 1.405 − 9 十六醛 有花和蜡的弱香气 C16H32O 0.412 0.314 1.383 0.328 10 3-苯基-2-丙烯醛 C10H10O2 0.394 − 1.343 0.224 11 癸醛 C12H22 O − 0.582 − 12 2-苯基-2-丁烯醛 C10H10O − 0.334 0.612 − 1 2-乙基-1-己醇 香料特殊气味 C8H18O 9.558 3.135 3.729 2.902 2 苯甲醇 芳香醇，花香 C7H6O 4.553 1.373 2.49 1.523 3 1-辛醇 可用作香料[32] C8H18O 4.254 2.805 3.806 4.548 4 1-辛烯-3-醇 蘑菇、干草香气[32] C8H16O 1.289 0.89 3.114 1.783 醇类 5 1-丁醇 有不愉快感觉[32] C4H10O 1.167 0.377 1.712 0.992 6 1-庚醇 香味是甜酒、坚果 C7H16O 0.861 0.342 1.113 0.68 7 1-己醇 略有气味 C6H14O 0.766 0.283 0.574 0.589 8 1-戊醇 C5H12O 0.72 − − 0.429 9 3-甲基-3-丁烯-1-醇 C5H10O 0.255 − − 0.247 10 1-壬醇 脂肪、香草气味 C9H20O 0.255 − 0.155 0.115 11 2-呋喃甲醇 C9H8O2 − − 0.62 − 烃类 1 间二甲苯 强烈芳香味[33] C8H10 8.727 18.775 1.337 8.826 2 邻二甲苯 甲苯臭[33] C6H4（CH3）2 6.868 2.274 1.814 5.073 3 对二甲苯 具有芳香味[33] C8H10 3.177 5.092 0.626 3.159 4 乙基苯 芳香味 C8H10 2.646 3.944 0.547 2.748 5 丁基化羟基甲苯 芳香味[33] C15H24O 2.191 1.152 1.063 0.56 6 甲苯 C7H8 0.232 0.294 0.818 0.417 7 萘 C10H8 0.592 0.371 0.678 0.438 8 十一烷 C11H20 0.969 1.14 − 0.761 9 间异丙基甲苯 C10H14 − 3.568 − − 10 2-甲基－萘 C11H10 − − 1.222 0.392 11 1-甲氧基-4-甲基苯 C8H10O − − − 0.425 酸类 1 苯甲酸 不好的芳香酸 C6H5COOH 1.295 0.478 1.173 0.527 2 己酸 不愉快的椰肉油气味 C2H4O2 0.924 0.696 2.794 0.838 3 壬酸 微有特殊气味 C9H18O2 0.704 0.571 1.002 0.463 4 辛酸 C8H16O2 0.41 0.44 1.501 0.416 5 丁酸 有刺激性及难闻气味 C4H8O2 − − 2.282 0.447 酮类 1 苯乙酮 C8H8O 0.32 0.247 0.663 0.208 2 3-己酮 C6H12O 0.045 0.154 1.401 0.165 3 4-苯基-2-丁酮 奶香味、脂肪油腻 C10H12O − − 0.556 − 杂类含硫化合物 1 二乙二醇单乙醚 令人愉快的气味[34] C8H16O4 1.237 0.758 1.02 0.626 2 2-乙酰基噻唑 有爆玉米、炒板栗[34] C5H5NOS 0.733 0.547 0.977 0.524 3 2,4-二叔丁基苯酚 轻微的苯酚臭味[34] C14H22O 0.973 0.647 1.014 0.656 4 2-乙基苯乙酯 C12H16O2 − 0.293 − − 5 乙酸（2-乙基己基）酯 香蕉水果气味[34] C10H20O2 0.607 0.386 − 0.63 6 烯丙基甲基硫醚 洋葱、甘蓝菜香气 C4H8S 0.39 − 3.979 − 7 苯酚 具有特殊气味 C6H6O 0.382 0.237 0.413 − 8 2-乙酰吡咯 核桃、面包、榛子香气 C6H7NO 0.354 0.422 4.761 0.352 9 二乙基二硫甲酸甲酯 C6H13NS2 0.213 − − 0.138 10 二甲基三硫化物 槟榔香气、硫香 C2H6S3 0.194 0.245 1.226 0.116 11 2-戊基-呋喃 烤肉香气[34] C9H14O 0.164 0.37 1.218 0.287 12 二甲基二硫化物 C2H6S2 0.071 0.086 1.206 0.269 13 甲基吡嗪 烤坚果香气[34] C5H6N2 − − 0.534 − 14 三甲基吡嗪 烤坚果香气 C7H10N2 − − 1.275 − 15 四甲基吡嗪 烤坚果香气 C8H12N2 − − 0.51 − 合计：57种 45种 41种 49种 46种 93.451 98.031 98.453 98.015 注：−表示未检测到该物质，风味描述来源于参考文献和网站（http://www.odour.org.uk）。 表 6 牦牛肉化合物相对含量统计Table 6. Statistical table of compound content in yak meat化合物类别 相对含量（%） 前胸QX 前腿QT 后腿HT 后背HB 醛类 35.350 45.719 43.53 54.746 醇类 23.687 9.205 17.313 13.808 烃类 25.402 36.610 8.105 22.799 酸类 3.330 2.185 8.752 2.691 酮类 0.365 0.401 2.620 0.373 杂类含硫化合物 5.318 3.991 18.133 3.598 合计 93.451 98.031 98.453 98.015 2.4.2 牦牛肉化合物类别分析
醛类化合物是肉类加热后脂类氧化产生的挥发性化合物，是肉类香气主要指标[35]。四个部位牦牛肉共检测出12种醛类化合物，其中最突出的是：苯甲醛、壬醛、庚醛、己醛、辛醛；样品QT、HT中苯甲醛（带有坚果香气）相对含量22.236%~24.652%，高于其他部位，这也许是玉树牦牛前腿、后腿风味较好，且带有坚果风味的重要原因，也是影响牦牛肉风味主要化合物；样品HB中壬醛（带有玫瑰和柑橘香气）含量高达20.933%，是其他样品的2.5倍，壬醛含有玫瑰和柑橘的香气应该是后背肉风味清淡的重要原因。
醇类化合物源自脂肪氧化分解[36]。牦牛肉共检测出11种醇类化合物，其中最为突出的是：2-乙基-1-己醇、苯甲醇、1-辛醇；样品QX中2-乙基-1-己醇（有香料特殊气味）含量高达9.558%，是其他部位的3倍左右，表明样品QX含有较多的脂肪成分，降解后会产生高于其他部位的醇类物质。
烃类化合物是肉类氨基酸、脂肪氧化后期产物。牦牛肉共检测出11种烃类化合物，其中最为突出的是：间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯。间二甲苯（有强烈芳香味），样品QT含量高达18.775%，而HT含量仅仅1.337%，凸显出前后腿牦牛肉风味差异很大；普遍认为会带来甲苯臭味的邻二甲苯在样品QT、HT分别是2.274%和1.814%，而样品QX、HB分别是6.868%和5.073%，说明牦牛腿肉整体气味优于前胸和后背部位。
酸类化合物相对含量不大，共检测出5种，包括苯甲酸（难闻芳香酸）、乙酸（不愉快椰肉油味）、壬酸（特殊味道）、丁酸（难闻刺激性气味）等，都是牦牛肉难闻的特征化合物。样品HT中己酸、丁酸含量明显高于其他部位，导致酸类总含量在8.752%，高于样品QT（酸类总量2.691%），表明HT部位气味与其他样品差异较大。
酮类化合物在生肉检测中出现很少，目前只检测出4种，美拉德反应后对风味有一定的影响。
杂类含硫化合物：对肉类风味起决定作用的是含硫、含氮、杂环化合物和含羰基化合物[37]，含硫化合物和其他杂类化合物阈值低[38]，却对牛肉风味贡献大。四个部位牦牛肉共检测出杂类化合物15种，相对含量在3.598%~18.133%之间，差异五倍之多；其中，李少觐研究认为吡嗪类为含氮类化合物（具有坚果香气），可能为美拉德反应产物[39]，在样品HT中均检测出，可以判定：牦牛肉四个部位烧烤后，含硫化合物形成的风味物质会有巨大的差异；样品HT中2-乙酰吡咯（烤坚果的风味）含量为4.761%，表明牦牛后腿肉烧烤后风味较好；样品HT中2-硝基吡啶、噻吩、2-乙基呋喃（有烤肉香气）、2-戊基呋喃等物质[40]等主要呈香特征物质，检测中均含量较高；样品QT、HB杂类含硫化合物总含量仅3.991%、3.598%，与HT（总含量18.133%）差异较大的原因主要是2-乙酰吡咯（4.76%）、烯丙基甲基硫醚（3.979%）含量非常突出，基本可以判断这两种化合物对牦牛肉四个部位风味差异有较大影响。
2.4.3 牦牛肉挥发性化合物主成分分析
挥发性化合物数据归一化处理后，进行主成分分析。图5显示PC1贡献率86.70%，PC2贡献率6.92%，表明主成分经降维后数据能反映原数据整体信息；其中，苯甲醛、壬醛、2-乙酰吡咯、2-乙基-1-己醇、间二甲苯相对含量突出，构成牦牛肉的主要化合物；样品HT中苯甲醛（带有坚果香气）、2-乙酰吡咯（烤坚果的风味）相对含量较高，可以确定牦牛肉后腿带有坚果风味，烧烤后风味独特；而样品QX、HB、QT风味化合物主要构成是壬醛、间二甲苯、2-乙基-1-己醇，位置相对较近，判断风味相似。
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图 5 牦牛肉挥发性化合物主成分图Figure 5. Principal components of volatile compounds in four parts of yak2.4.4 SPME-GC-MS与电子鼻数据相关性分析
研究表明，取每个类别、相对含量前五挥发性化合物做相关性热图[41]，可以辨别两个数据之间的关联性和差异性。电子鼻传感器数据是宏观化合物解析、SPME-GC-MS是具体化合物相对含量，因此有一定的相关性。采用Pearson相关性分析，将电子鼻传感器数据与SPME-GC-MS相对含量较高的主要数据，归一化处理后，进性相关性分析。r代表反映X轴、Y轴的线性相关程度，|r |越大相关性越强，|r|越小相关性越弱（r值在-1~1之间），P≤0.5表示显著，其结果如图6所示。
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图 6 电子鼻数据与主要化合物相关性热图Figure 6. Thermal diagram of correlation between electronic nose data and main compounds1-辛醇、1-辛稀-3-醇、庚醛、己醛均同P型、T型的全部12根传感器呈显著相关或正相关，这类传感器对有机化合物、芳香族化合物、极性化合物敏感，比如醇类、醚类、甲烷、乙醇、碳氧基化合物，而在LY2/LG、LY2/G、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1、LY2/gCT呈显著负相关或负相关，这类传感器对有机化合物、硫化氢敏感，如硫化物、硫醚、碳氧基化合物敏感；间二甲苯、对二甲苯、乙基苯、丁基化羟基甲苯均同P型、T型传感器呈显著负相关或负相关，而在LY2/LG、LY2/G、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1、LY2/gCT呈显著正相关或正相关，可以看出甲苯类化合物在电子鼻中的位置与醛类、醇类和杂类含硫化合物刚好相反。
综上分析可见，电子鼻传感器数据与主要风味化合物呈现相关性，因此判定电子鼻也能区分牦牛肉挥发性化合物，并且辨别气味特征。
3. 结论
电子舌可以区分四个部位样品滋味，且样品之间差异明显；其中，样品HT与QX滋味相似，样品HB独立区别于其他样品。
电子鼻可以区分四个部位风味特征，结果显示样品HB、QT气味相似，而样品HT与QX相对独立于其他样品。
挥发性风味物质结果表明，牦牛肉共鉴定出57种挥发性物质，包括：醛类、醇类、烃类、酮类和其它杂类含硫化合物；其中，醛类化合物相对含量在35.350%~54.746%，可见醛类是牦牛肉风味主体化合物；醇类化合物相对含量在9.205%~23.687%、烃类化合物相对含量在8.105%~25.402%之间，表明醇类、烃类是牦牛肉风味重要构成；杂环含硫化合物相对含量在3.598%~18.333%之间，证明影响牦牛肉风味的最大因素是含硫杂类化合物，这与电子鼻数据分析相同；样品QT、HT中苯甲醛（带有坚果香气）相对含量22.236%~24.652%，高于其他部位，表明玉树牦牛肉前腿、后腿风味较好，且带有坚果风味；牦牛后腿肉苯甲醛、2-乙酰吡咯相对含量较高，可以确定风味独特；胸肉、前腿肉、后背肉的风味化合物主要构成是壬醛、间二甲苯、2-乙基-1-己醇，判断风味相似；研究结果为今后牦牛肉加工和风味特征辨别提供理论依据和数据参考。
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图 5 牦牛肉挥发性化合物主成分图
Figure 5. Principal components of volatile compounds in four parts of yak
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图 6 电子鼻数据与主要化合物相关性热图
Figure 6. Thermal diagram of correlation between electronic nose data and main compounds
表 1 牦牛肉部位样品分类
Table 1 Beef samples from different regions
样品编号 牛肉部位 样品肌肉学名 QX 前胸肉（Brisket） 胸橫肌 QT 前腿肉（Round） 臂肌 HB 后背肉（Tenderloin） 腰大肌 HT 后腿肉（Bottom Round） 半膜肌 
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表 2 鲜牦牛肉感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation requirements of fresh yak
项目 评分标准 分值 色泽鉴别（25分） 牛肉表面有光泽，色泽鲜红
牛肉表面色泽感官度低、色泽暗红
牛肉表面无光泽、呈灰色17~25
9~16
1~8表面粘度鉴别（25分） 牛肉表面多汁、光亮，不黏手
牛肉表面湿润，微有黏手
牛肉表面干燥，黏手17~25
9~16
1~8气味鉴别（25分） 牛肉嗅闻无膻味，香气正常
牛肉嗅闻微有膻味，微有铁腥味
牛肉膻味大，气味异味浓郁17~25
9~16
1~8横切面组织鉴别（25分） 牛肉横切面平整，组织细密，手压不松散
牛肉横切面织松散、手压变形
牛肉横切面不平整，组织完全变形17~25
9~16
1~8
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表 3 电子鼻传感器性能特点
Table 3 Performance characteristics of electronic nose sensor
序号 传感器名称 性能 敏感物质类型 1 LY2/LG 对氧化能力较强的气体敏感 氯、氟、硫化物 2 LY2/G 对有毒气体敏感 氨、胺类化合物 3 LY2/AA 对有机化合物敏感 乙醇、氨 4 LY2/Gh 对有毒气体敏感 氨、胺类化合物 5 LY2/gCTI 对有毒气体敏感 硫化物 6 LY2/gCT 对易燃气体敏感 丙烷、丁烷 7 T30/1 对极性化合物敏感 丙醇、氯化氢 8 P10/1 对非极性化合物敏感 碳氢化合物、正辛烷 9 P10/2 对非极性易燃气体敏感 甲烷、正庚烷 10 P40/1 对氧化能力较强的气体敏感 氟、氯、甲基糠 11 T70/2 对芳香族化合物敏感 二甲苯、甲苯 12 PA/2 对有机化合物、有毒气体敏感 乙醛、胺类化合物 13 P30/1 对可燃气体、有机化合物敏感 氨、乙醇 14 P40/2 对氧化能力较强的气体敏感 氯、甲硫醇 15 P30/2 对有机化合物敏感 硫化氢、铜 16 T40/2 对氧化能力较强的气体敏感 氯 17 T40/1 对氧化能力较强的气体敏感 氟 18 TA/2 对有机化合物敏感 乙醇
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表 4 牦牛肉感官评分结果
Table 4 Sensory scoring standards for yak meat
样品名称 横切面照片 学名 感官描述 评分结果 QX 胸橫肌（Brisket）
前胸肉色泽：感官可见颜色暗淡，光泽度高；
表面：水分多，不黏手、光滑；
气味：嗅闻微有膻味，且微带铁腥味；
组织：横切面松散，组织纤维长，受压凹陷
83±1.26QT 臂肌
（Round）
前腿肉色泽：感官可见颜色暗淡，光泽度不高；
表面：不黏手、光滑，水分含量较少；
气味：嗅闻微有膻味；
组织：横切面松散，组织纤维细腻；
85±2.46HB 腰大肌
（Tenderloin）
后背肉色泽：感官可见颜色鲜红，光泽度很高；
表面：不黏手、光滑，水分含量较少；
气味：嗅闻无膻味，香气正常；
组织：横切面纤维细腻，含脂肪组织；
94±3.43HT 半膜肌
（Bottom Round）
（后腿肉）色泽：感官可见颜色深红，光泽度不高；
表面：不黏手、光滑，水分含量很少；
气味：嗅闻无膻味，香气正常；
组织：横切面纤维细腻，不含脂肪组织；
92±1.13
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表 5 牦牛肉挥发性风味物质检测结果
Table 5 Detection results of volatile flavor substances in yak meat
种类 序号 中文名称 风味特征 分子式 QX QT HT HB 相对含量（%） 相对含量（%） 相对含量（%） 相对含量（%） 醛类 1 苯甲醛 杏仁、樱桃及坚果香 C7H6O 16.595 24.652 22.236 18.886 2 壬醛 玫瑰、柑橘等香气[31] C9H18O 9.789 13.775 8.48 20.933 3 庚醛 强烈、不愉快脂肪气味 C7H14O 2.57 1.378 1.075 3.861 4 己醛 果香 C2H4O 2.449 1.869 1.607 4.028 5 辛醛 很强的水果香味 CH3（CH2）4CHO 1.44 2.95 1.395 5.887 6 糠醛 C5H4O2 0.693 0.187 1.621 0.486 7 苯乙醛 清香、花香气[32] C8H8O 0.578 0.26 1.791 0.113 8 3-噻吩甲醛 C5H4OS 0.429 − 1.405 − 9 十六醛 有花和蜡的弱香气 C16H32O 0.412 0.314 1.383 0.328 10 3-苯基-2-丙烯醛 C10H10O2 0.394 − 1.343 0.224 11 癸醛 C12H22 O − 0.582 − 12 2-苯基-2-丁烯醛 C10H10O − 0.334 0.612 − 1 2-乙基-1-己醇 香料特殊气味 C8H18O 9.558 3.135 3.729 2.902 2 苯甲醇 芳香醇，花香 C7H6O 4.553 1.373 2.49 1.523 3 1-辛醇 可用作香料[32] C8H18O 4.254 2.805 3.806 4.548 4 1-辛烯-3-醇 蘑菇、干草香气[32] C8H16O 1.289 0.89 3.114 1.783 醇类 5 1-丁醇 有不愉快感觉[32] C4H10O 1.167 0.377 1.712 0.992 6 1-庚醇 香味是甜酒、坚果 C7H16O 0.861 0.342 1.113 0.68 7 1-己醇 略有气味 C6H14O 0.766 0.283 0.574 0.589 8 1-戊醇 C5H12O 0.72 − − 0.429 9 3-甲基-3-丁烯-1-醇 C5H10O 0.255 − − 0.247 10 1-壬醇 脂肪、香草气味 C9H20O 0.255 − 0.155 0.115 11 2-呋喃甲醇 C9H8O2 − − 0.62 − 烃类 1 间二甲苯 强烈芳香味[33] C8H10 8.727 18.775 1.337 8.826 2 邻二甲苯 甲苯臭[33] C6H4（CH3）2 6.868 2.274 1.814 5.073 3 对二甲苯 具有芳香味[33] C8H10 3.177 5.092 0.626 3.159 4 乙基苯 芳香味 C8H10 2.646 3.944 0.547 2.748 5 丁基化羟基甲苯 芳香味[33] C15H24O 2.191 1.152 1.063 0.56 6 甲苯 C7H8 0.232 0.294 0.818 0.417 7 萘 C10H8 0.592 0.371 0.678 0.438 8 十一烷 C11H20 0.969 1.14 − 0.761 9 间异丙基甲苯 C10H14 − 3.568 − − 10 2-甲基－萘 C11H10 − − 1.222 0.392 11 1-甲氧基-4-甲基苯 C8H10O − − − 0.425 酸类 1 苯甲酸 不好的芳香酸 C6H5COOH 1.295 0.478 1.173 0.527 2 己酸 不愉快的椰肉油气味 C2H4O2 0.924 0.696 2.794 0.838 3 壬酸 微有特殊气味 C9H18O2 0.704 0.571 1.002 0.463 4 辛酸 C8H16O2 0.41 0.44 1.501 0.416 5 丁酸 有刺激性及难闻气味 C4H8O2 − − 2.282 0.447 酮类 1 苯乙酮 C8H8O 0.32 0.247 0.663 0.208 2 3-己酮 C6H12O 0.045 0.154 1.401 0.165 3 4-苯基-2-丁酮 奶香味、脂肪油腻 C10H12O − − 0.556 − 杂类含硫化合物 1 二乙二醇单乙醚 令人愉快的气味[34] C8H16O4 1.237 0.758 1.02 0.626 2 2-乙酰基噻唑 有爆玉米、炒板栗[34] C5H5NOS 0.733 0.547 0.977 0.524 3 2,4-二叔丁基苯酚 轻微的苯酚臭味[34] C14H22O 0.973 0.647 1.014 0.656 4 2-乙基苯乙酯 C12H16O2 − 0.293 − − 5 乙酸（2-乙基己基）酯 香蕉水果气味[34] C10H20O2 0.607 0.386 − 0.63 6 烯丙基甲基硫醚 洋葱、甘蓝菜香气 C4H8S 0.39 − 3.979 − 7 苯酚 具有特殊气味 C6H6O 0.382 0.237 0.413 − 8 2-乙酰吡咯 核桃、面包、榛子香气 C6H7NO 0.354 0.422 4.761 0.352 9 二乙基二硫甲酸甲酯 C6H13NS2 0.213 − − 0.138 10 二甲基三硫化物 槟榔香气、硫香 C2H6S3 0.194 0.245 1.226 0.116 11 2-戊基-呋喃 烤肉香气[34] C9H14O 0.164 0.37 1.218 0.287 12 二甲基二硫化物 C2H6S2 0.071 0.086 1.206 0.269 13 甲基吡嗪 烤坚果香气[34] C5H6N2 − − 0.534 − 14 三甲基吡嗪 烤坚果香气 C7H10N2 − − 1.275 − 15 四甲基吡嗪 烤坚果香气 C8H12N2 − − 0.51 − 合计：57种 45种 41种 49种 46种 93.451 98.031 98.453 98.015 注：−表示未检测到该物质，风味描述来源于参考文献和网站（http://www.odour.org.uk）。
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表 6 牦牛肉化合物相对含量统计
Table 6 Statistical table of compound content in yak meat
化合物类别 相对含量（%） 前胸QX 前腿QT 后腿HT 后背HB 醛类 35.350 45.719 43.53 54.746 醇类 23.687 9.205 17.313 13.808 烃类 25.402 36.610 8.105 22.799 酸类 3.330 2.185 8.752 2.691 酮类 0.365 0.401 2.620 0.373 杂类含硫化合物 5.318 3.991 18.133 3.598 合计 93.451 98.031 98.453 98.015
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