《影响犬粮适口性关键因素的鉴定》-农学论文，农业论文-论文范文参考-科学狗论文网

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影响犬粮适口性关键因素的鉴定

范文

殷明　陈茂深　徐菲菲　李玥　钟芳

摘要：为了探究影响犬粮适口性的关键因素，选择6种具有代表性的市售犬粮，采用顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用和高效液相色谱-质谱联用技术对其气味组成和滋味组成进行测定，共检测出55种气味化合物和34种滋味化合物。采用适口性试验分析试验犬对6种犬粮的采食率，并建立气味物质和滋味物质与采食率的偏最小二乘回归（PLSR）模型，共得出10种气味物质[庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E）-2癸烯醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃、4甲基-5-噻唑乙醇、2-甲基-3-呋喃硫醇]和3种滋味物质（乙酸、柠檬酸、抗坏血酸）与采食率呈显著正相关。通过关键化合物的返添加试验得出，PLSR模型筛选出的关键化合物具有较高的可信度，将气味化合物和滋味化合物返添加到基础犬粮中进行2碗试验，结果表明，添加气味化合物基础犬粮的适口性高于添加滋味化合物基础犬粮的适口性。

关键词：犬粮;适口性;气味;滋味;关键化合物;PLSR

中图分类号： S829.25? 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）19-0190-10

收稿日期：2020-08-07

基金项目：国家自然科学基金（编号：31601437）。

作者简介：殷明（1995—），男，山东菏泽人，硕士研究生，主要从事食品工程研究。E-mail：1132369193@qq.com。

通信作者：陈茂深，博士，副教授，主要从事食品加工与配料研究。E-mail：chenmaoshen@jiangnan.edu.cn。

随着我国经济水平的日益发展，国内宠物行业发展迅速，2010—2014年我国宠物行业年均增长达到50.7%[1]，截至2017年，我国犬猫的数量达到0.9亿只[2]，预计2020年市场规模将超2 000亿元[1]。然而我国宠物食品工业兴起较晚，至今不过20～30年，国内对犬粮方面的报道也大多集中于犬粮的功能性以及营养品质等方面，而对犬粮诱食剂以及适口性的研究相对较少。

宠物食品适口性[3]是指宠物觅食、定位和采食某种食物过程中，对食物气味、味道、外观等特征的反应。适口性的好坏直接影响着宠物采食积极性和采食量等。因此适口性问题是生产高品质宠物食品需要解决的问题。

犬的采食过程可以划分为5个阶段：（1）寻找食物并确定位置;（2）选择食物;（3）获取食物;（4）咀嚼;（5）消化[4]。在（1）（2）阶段，宠物利用嗅觉感知食物气味、视觉感知食物位置、触觉感知食物温度。研究表明，犬的嗅觉系统比人类更发达，犬的嗅脑占大脑的比例为人的35倍，单位面积的嗅觉细胞是人类的10倍以上，对气味分子浓度的检测阈是人的106～108倍[5]。因此，食物是否具有诱食性很大程度上取决于其气味。李超通过美拉德反应制备出烘烤味和肉香味的诱食剂，它们显著提高了犬粮的适口性[6]。陈雪梅利用啤酒废酵母作为氮源通过美拉德反应制备出肉香味的诱食剂，并通过适口性试验验证发现，其具有较好的诱食效果[7]。在（4）阶段，起作用的主要是味觉（嗅觉也起到一定作用）。犬大约有1 700个味蕾[8]，而人类拥有9 000 个左右的味蕾[5]，因此与人味觉相比很不发达。但研究表明，犬仍然可以尝出酸、甜、苦、咸、鲜5种味道，且偏好甜味食物[4]。Trres等发现，犬粮中添加蔗糖或者葡萄糖能提高犬粮的适口性[9-10]。因此，气味和滋味是影响犬粮适口性的主要因素，然而哪种因素是造成适口性差异的关键因素仍不明确。

本研究通过顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）和高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）技术分析市售6种犬粮的气味成分和滋味成分，探讨6种犬粮的气味和滋味差异，并通过适口性试验评定6种犬粮的适口性，通过建立偏最小二乘回归（PLSR）模型探究得出影响犬粮适口性的关键化合物，最后通过关键化合物的返添加试验验证PLSR模型筛选的准确性进而确定引起适口性提高的关键因素，以期为犬粮的加工、生产及深入研究提供研究方法及理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择巅峰、狼道、比瑞吉、麦富迪、宝路、好主人（DF1、DF2、DF3、DF4、DF5、DF6）等6种成品犬粮作为试验材料（无锡宠物超市）;乙酸、柠檬酸、抗坏血酸、壬酸、果糖（国药集团上海化学试剂有限公司）;庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、E-2-癸烯醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃、4-甲基-5-噻唑乙醇、2-甲基-3-呋喃硫醇、1，2-二氯苯、C6-C33正构烷烃标准品[西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司]。

1.2 仪器

电子分析天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司];数显恒温水浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）;气相色谱-质谱联用仪、三合一自动进样器、50/30 μmCAR/DVB/PDMS 固相微萃取头（美国安捷伦科技公司）;Waters2695高效液相色谱仪、Waters1525高效液相色谱仪[沃特世科技（上海）有限公司]。

1.3 试验方法

1.3.1 犬粮风味化合物的测定

精准称取2 g左右犬粮于25 mL样品瓶中，将样品瓶置于固相微萃取装置上，加入10 μL二氯苯甲醇溶液（1.036 μg/μL）作内标，并置于60 ℃恒温水浴中平衡10 min，从插入萃取头开始计时，萃取时间为40 min。GC条件：通过DB-WAX（30 m×0.53 mm×0.25 μm）毛细色谱柱进行分离;载气为He，流速为1 mL/min;程序升温条件为初始温度40 ℃ 保持2 min，升温速率4.0 ℃/min，终温230 ℃，保持5 min;进样温度为230 ℃。MS条件：电子能量70 eV;离子源温度为230 ℃;接口溫度为250 ℃;采用全扫描方式，扫描质量范围为33～450 m/z。

2.3 犬粮适口性试验结果

适口性测试是指单独测试，单独测试是仅提供单一犬粮，测试试验犬对其采食量，本试验采用6种犬粮（DF1、DF2、DF3、DF4、DF5、DF6），其中DF1、DF2为高端犬粮，DF3、DF4为中端犬粮，DF5、DF6为低端犬粮，犬粮的选择主要从营养成分、气味以及市场占有率等几个方面考虑，6种犬粮为市场上具有影响力的品牌，并受到消费者欢迎的产品。分别对这6种犬粮进行单独测试，测定试验犬对其喜好度。

由表6可知，试验犬对6种犬粮样品的采食率在3个水平，在单独测试中，犬对DF1、DF2、DF3的接受度最高且没有显著性差异，采食率均在80%以上，对DF4、DF5 2种样品的采食率没有显著性差异，处于40%左右，然而犬对DF6的接受性最差，采食率低于20%。从单独测试的结果可以基本了解犬对6种市售犬粮的适口性偏好，高端犬粮的适口性普遍优于低端犬粮。

2.4 PLSR相关性分析

在上述研究中，通过适口性测试已经明确了试验犬对样品的喜好程度，并通过GC-MS检测了样品中的风味（滋味和气味）物质组成。虽然对于犬粮和诱食剂中的风味（滋味和气味）成分进行了初步的分析，但是其与适口性之间的联系需要进一步探索。偏最小二乘回归性分析（PLSR）可以用于研究风味物质与样品各属性之间的联系。

以样品中气味和滋味物质为x变量，其中未检测到的物质标示其含量为0，采食率（IR）为y变量建立PLSR模型，其拟合效果见图1、图2。

由图1、图2可知，利用所建立的PLSR模型分析得出，6个样品的气味成分经过线性拟合后的实际观测值与预测值之间吻合度达到84.73%，而滋味成分拟合后吻合度为91.32%，说明所建立的模型对于所分析的数据具有很好的拟合效果，且滋味成分模型对于滋味成分的预测效果好于气味成分，故可以通过此模型进行相关性分析。

通过建立的PLSR模型可以更加清楚地判断影响采食率的风味（气味和滋味）物质。利用Jack-knife不确定度分析计算回归系数，以判断哪些变量对采食率有显著影响，图3、图4显示了模型的回归系数值。误差棒没有与横轴（零点）相交的变量与因变量有显著相关性。

由图3、图4可知，犬粮中共有10种气味化合物[A2：庚醛A3：壬醛，A4：辛醛，A5：3-甲基丁醛，A6：（E，E）-2，4-癸烯醛， A11：（E）-2-癸烯醛，G6：2，6-二甲基吡嗪，G10：2-甲基呋喃，G11：4-甲基-5-噻唑乙醇，G12：2-甲基-3-呋喃硫醇]和3種滋味化合物（乙酸、柠檬酸、维生素C）与采食率呈显著正相关关系;而3种气味化合物[A9：（E）-2-辛烯醛，D1：草酸二乙酯，G5：麦芽酚]与采食率呈负相关关系，并没有滋味化合物与采食率呈负相关关系。

为了测定PLSR分析结果的可信度，选择若干种化合物（显著相关和非显著相关）返添加入基础犬粮中进行适口性测试。由表7中可知，添加了显著相关化合物的试验组基础犬粮在首选犬数和采食率方面均高于或低于对照组。其中添加辛醛的采食率相比对照组高出23.46百分点，添加（E）-2-辛烯醛的基础犬粮比对照组低于13.44百分点，添加乙酸的基础犬粮相比于对照组高出15.28百分点，而添加壬酸和果糖的试验组采食率仅比对照组高1.08百分点、4.78百分点，差异不明显。由以上试验可知，PLSR筛选出的关键化合物具有较高的可信度。

为了进一步检测气味和滋味哪一种因素更能影响犬粮的适口性，分别将气味化合物和滋味化合物返添加到基础犬粮中，并进行2碗试验，结果见表8。

由表8可知，添加气味化合物的犬粮适口性（采食率和首选数量）高于添加滋味化合物。有文献报道[5]，以人为参照物，犬的嗅觉细胞是人类的10倍以上，而味觉细胞仅为人类的四分之一。因此在犬采食过程中气味是影响采食率的关键因素。

3 讨论与结论

犬粮适口性是犬粮气味、滋味和质构等因素的总和，可以通过影响犬的食欲来影响其采食量，而采食量是衡量犬摄入营养物质数量的尺度，因此适口性越来越受到犬粮购买者和犬粮生产厂家的重视。在犬类采食过程中气味和滋味是影响其采食率的主要因素，本研究中选取市场中具有代表性的6种犬粮作为研究对象，分别采用HS-SPME-GC-MS和HPLC-MS测定犬粮的气味组成和滋味组成，分别检测出55种气味化合物和34种滋味化合物。其中气味化合物包括醛类（11种）、酸类（10种）、醇类（7种）、脂类（6种）、酮类（5种）、芳香烃类（4种）、杂环类（12种），其中醛类、酸类、杂环类的化合物种类较多且含量较高;而滋味成分包括16游离氨基酸，7种有机酸，7种可溶性糖，4种呈味核苷酸。

通过建立气味物质和滋味物质与采食率的PLSR模型得出，共有10种气味物质[庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E）-2癸烯醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃、4甲基-5-噻唑乙醇、2-甲基-3-呋喃硫醇]和3种滋味物质（乙酸、柠檬酸、维生素C）与采食率呈显著正相关关系。陈雪梅的试验结果表明，庚醛、壬醛、辛醛、3-甲基丁醛、2，6-二甲基吡嗪、2-甲基呋喃能够提高犬粮的适口性[7]，与本试验结果一致。有研究报道，醛类化合物通常具有脂肪味、牛油味和清香，其中辛醛广泛地存在于水果、茶叶中，其形成可能与亚油酸脂的自动氧化有关[26]。（E）-2-癸烯醛在鸡汤中发现具有脂肪香[27]。在10种气味化合物中包括2种含硫化合物，含硫化合物的气味阈值通常较低，尤其是3位上含巯基的噻吩、呋喃以及一些有类似结构的硫醚，一般都具有较强的肉味[28]。通过添加不同的化合物（显著相关和非显著相关）进行试验可知，PLSR模型可以准确筛选犬粮中关键化合物，同时适口性试验表明，添加气味化合物的犬粮对应采食率和首选犬数高于添加滋味化合物的犬粮，由此可知，气味可能是影响犬粮喜好度的关键因素。

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