味覺分析系統(tǒng)對(duì)不同產(chǎn)地中華絨螯蟹滋味強(qiáng)度值的區(qū)分

劉洪波，姜 濤，駱仁軍，薛竣仁，陳修報(bào)，楊 健,,*

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 長(zhǎng)江中下游漁業(yè)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)與資源養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，淡水漁業(yè)研究中心，江蘇 無錫 214081；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081）

中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis），又稱河蟹、大閘蟹，是我國(guó)名貴高價(jià)值的水產(chǎn)品種，不僅口感極其細(xì)膩鮮美，而且富含蛋白質(zhì)、必需氨基酸、VA和鉀、磷、鈣等礦質(zhì)元素[1]。河蟹群體自然分布十分廣泛，其記載最東至鴨綠江口，最西至湖北沙市，最南至24°N，最北至42～43°N；但分布中心在長(zhǎng)江中下游的江淮一帶[2]。隨著人工育苗技術(shù)的成功，河蟹的養(yǎng)殖業(yè)得到迅猛發(fā)展，池塘和湖泊網(wǎng)圍的養(yǎng)殖遍及全國(guó)30 個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)），產(chǎn)量達(dá)81萬多噸[3]，產(chǎn)值達(dá)778億 元，已成為淡水漁業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一[4]。

對(duì)于水產(chǎn)品，原產(chǎn)地的判別和保護(hù)具有極其重要的意義，因?yàn)楫a(chǎn)地環(huán)境對(duì)品質(zhì)的形成起到?jīng)Q定性作用；而其特有品質(zhì)的差異性可以通過組分、遺傳、質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味要素的特征反映[5]。河蟹是我國(guó)知名水產(chǎn)品產(chǎn)地及相應(yīng)品牌建設(shè)和保護(hù)最具代表性的品種。由于不同產(chǎn)地蟹的品質(zhì)不同、價(jià)格相差很大，銷售時(shí)標(biāo)明產(chǎn)地已經(jīng)成為了慣例要求。我國(guó)市場(chǎng)上蟹的知名產(chǎn)地及其品牌眾多，長(zhǎng)江水系的陽澄湖、石臼湖、梁子湖等地區(qū)生態(tài)環(huán)境良好，依靠天然湖泊放流養(yǎng)殖模式產(chǎn)出的成蟹品質(zhì)優(yōu)良，風(fēng)味各異，各自形成了受國(guó)家保護(hù)的“地理標(biāo)志產(chǎn)品”或“原產(chǎn)地標(biāo)志產(chǎn)品”等。其中，江蘇省蘇州市境內(nèi)的陽澄湖大閘蟹因種苗良好、產(chǎn)地環(huán)境優(yōu)美、餌料充足、蟹肥味美而知名度最高。2017年全國(guó)河蟹市場(chǎng)占比40%的產(chǎn)值是陽澄湖大閘蟹創(chuàng)造的。陽澄湖大閘蟹雖身價(jià)不菲，但仍供不應(yīng)求，導(dǎo)致了很多非原產(chǎn)蟹的冒名頂替，還衍生出許多暫養(yǎng)一段時(shí)間銷售的所謂“洗澡蟹”[6]。因此探索更多有效科學(xué)手段鑒別不同生長(zhǎng)環(huán)境下成蟹的品質(zhì)差異，進(jìn)而開發(fā)原產(chǎn)地判別技術(shù)已經(jīng)成為了中華絨螯蟹的研究重點(diǎn)之一[7]。這不僅可為保護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益，同時(shí)也可維護(hù)市場(chǎng)公平，有利于產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展。

河蟹屬于單價(jià)高、價(jià)格差異大的水產(chǎn)品。單只250 g左右的陽澄湖蟹售價(jià)甚至達(dá)150 元，是非陽澄湖原產(chǎn)蟹的2～3 倍。普遍認(rèn)為，食用時(shí)不同的美味口感是與這種價(jià)格差異有關(guān)的因素之一。但傳統(tǒng)上對(duì)各產(chǎn)地河蟹的口感滋味很難用科學(xué)定量數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，且各地理群中華絨螯蟹在外形上都極其相似；因而，靠評(píng)判何種成分判斷不同產(chǎn)地河蟹的滋味特征成了一個(gè)亟待解決的難題。

日本開發(fā)的味覺傳感器依據(jù)Weber-Fechner定律（即感覺強(qiáng)度和刺激的對(duì)數(shù)呈比例變化），通過調(diào)整脂類和塑化劑的種類和配比，或者通過調(diào)整電荷和疏水性的平衡實(shí)現(xiàn)傳感器對(duì)各種味道的選擇性應(yīng)答，發(fā)明了被認(rèn)為是到目前為止真正意義上與人味覺一致的測(cè)試味道的傳感器[8-9]，已被廣泛應(yīng)用到食品味道的數(shù)值化以及品質(zhì)評(píng)價(jià)中[10-11]（如德州扒雞在熟制過程中各種基本味（苦、咸、鮮等）的數(shù)值變化[12]，不同品種及喂養(yǎng)方式豬肉鮮味值的異同等[13]），證實(shí)了該儀器測(cè)試的各種味道數(shù)值的高低與人對(duì)味道感受結(jié)果的一致性[12,14]，這為科學(xué)、客觀、公正地評(píng)價(jià)食物的品質(zhì)提供了新的手段。

本研究將利用SA402B型味覺分析系統(tǒng)，對(duì)5 個(gè)不同產(chǎn)地的中華絨螯蟹蒸熟的蟹肉部分進(jìn)行味覺值檢測(cè)，以便從滋味特征角度開展預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過運(yùn)用味覺傳感器技術(shù)區(qū)分河蟹滋味的產(chǎn)地差異性（其中著重分析陽澄湖產(chǎn)大閘蟹的風(fēng)味特征），以期為不同產(chǎn)地中華絨螯蟹味覺的客觀評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖的中華絨螯蟹陽澄湖樣本和石臼湖樣本分別于2017年11月和12月采自西陽澄湖區(qū)水域及南京溧水縣石臼湖水域。野生個(gè)體的崇明樣本和無為樣本于2017年12月分別采自長(zhǎng)江口崇明團(tuán)結(jié)沙水域及長(zhǎng)江下游的無為江段。遼寧營(yíng)口的樣本2017年12月采自當(dāng)?shù)氐牡咎镳B(yǎng)蟹基地。中華絨螯蟹樣本個(gè)體信息見表1。

表1 中華絨螯蟹樣本基本信息Table 1 Geographic origins and body masses of Chinese mitten crabs investigated in this study

1.2 儀器與設(shè)備

SA402B型味覺分析系統(tǒng) 日本Insent公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

實(shí)驗(yàn)根據(jù)采樣地的不同和蟹樣到達(dá)實(shí)驗(yàn)室的不同而分批進(jìn)行。每次實(shí)驗(yàn)前先將到達(dá)實(shí)驗(yàn)室的中華絨螯蟹活體樣本當(dāng)天從泡沫塑料箱中取出，接著放于裝有自來水的塑料桶中使其吐泥1 h，再用自來水沖洗去除表面的泥沙等雜質(zhì)，編好樣本號(hào)后放入不銹鋼蒸鍋內(nèi)蒸制30 min。打開頭胸甲，剔除性腺部分，只取步足、蟹螯、頭胸甲底部?jī)?nèi)骨骼等易準(zhǔn)確定位且肌肉組織明顯處的全部肌肉作為該蟹體的一個(gè)總體樣品備用。

1.3.2 電子舌檢測(cè)

準(zhǔn)確稱取待測(cè)蟹肌肉樣品，按照1∶10加入去離子水進(jìn)行勻漿，然后轉(zhuǎn)移到離心瓶中，3 600 r/min離心15 min后用Whatman濾紙雙層過濾，取80 mL上清液用于電子舌檢測(cè)。

SA402B型味覺分析系統(tǒng)加載多種傳感器電極，用AAE、CT0、CA0、C00、AEl等傳感器分別檢測(cè)鮮、咸（鹽）、酸、苦、澀5 種基本味道及其回味、豐富度等。在首次開機(jī)時(shí)完成傳感器的狀態(tài)檢測(cè)，傳感器響應(yīng)穩(wěn)定、重復(fù)性較好，認(rèn)為數(shù)據(jù)有效。樣品檢測(cè)按照系統(tǒng)預(yù)定程序進(jìn)行，測(cè)試溫度用循環(huán)水保持在20 ℃。每個(gè)樣品測(cè)量前電子舌系統(tǒng)均需完成正、負(fù)極清洗90 s；參比溶液清洗2 次，每次120 s，共計(jì)240 s等環(huán)節(jié)。正極清洗液為水、KCl、乙醇和KOH的混合溶液；負(fù)極清洗液由水、乙醇和鹽酸等混合而成；參比溶液為KCl和酒石酸的混合溶液，用來模擬人工唾液。清洗完成后的樣品測(cè)試時(shí)間為30 s，每1 s采集一次數(shù)據(jù)，選用第30秒數(shù)據(jù)作為測(cè)量值。每個(gè)樣品做4 次循環(huán)，去掉第1次循環(huán)，取后3 次測(cè)量結(jié)果。以參比溶液作為對(duì)照值，運(yùn)用系統(tǒng)自帶程序?qū)y(cè)試樣品的電位值轉(zhuǎn)化為味覺值后進(jìn)行味覺特征分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

因待檢樣品中的味覺指標(biāo)數(shù)據(jù)是以參比溶液的輸出值為對(duì)照值，即無味點(diǎn)，而參比溶液由KCl和酒石酸組成，故酸味的無味點(diǎn)定義為－13，咸味的無味點(diǎn)為－6，即樣品的酸、咸味味覺值分別低于－13、－6時(shí)，樣品無該味道，反之則有。其余視0值及以下為無味點(diǎn)。本研究取用在無味點(diǎn)以上的味覺指標(biāo)作為樣品的有效評(píng)價(jià)指標(biāo)繪制成圖；運(yùn)用SPSS 20.0軟件對(duì)5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹每個(gè)個(gè)體蟹肉樣品的味覺特征值進(jìn)行線性判別分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹的味覺值特征

陽澄湖、石臼湖、崇明團(tuán)結(jié)沙水域、安徽無為縣江段以及遼寧營(yíng)口5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹體肉部分的味覺值見表2。因各地蟹肉的酸味值遠(yuǎn)低于無味點(diǎn)（－13），故取有味值的苦、澀、咸、鮮以及苦、澀回味、豐富度等味覺指標(biāo)作為評(píng)價(jià)蟹肉的有效味覺指標(biāo)。根據(jù)Weber-Fechner定律，感覺量與物理量的對(duì)數(shù)值呈正比，1 個(gè)味道單位代表呈味物質(zhì)的刺激強(qiáng)弱發(fā)生了20%變化，即人舌可以識(shí)別其差異的最小單位。從表2可知，新鮮蒸制的中華絨螯蟹樣本都有非常突出的鮮味（15.78～17.78），較低的苦味回味（0～1.03）、澀味回味（0～0.38）及味覺差異較大的苦、咸、澀味；無為江段捕獲蟹肉的味道豐富性最低（0）；總體而言鮮味對(duì)蟹肉的滋味貢獻(xiàn)最大，苦、澀味的回味值最小，樣本均無酸味。

表2 中華絨螯蟹的滋味強(qiáng)度值Table 2 Taste intensities of Chinese mitten crabs

2.2 5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹的味覺雷達(dá)圖

圖1 中華絨螯蟹味道雷達(dá)圖Fig. 1 Taste radar charts

從表2和圖1a可知，雖然同為湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖，兩地蟹肉的咸味、苦味和澀味的差異值分別達(dá)到4.13、4.53、7.57，即人舌能非常明顯地感覺得到其中的滋味差異。從表2和圖1b可知，與陽澄湖樣本相比，崇明樣本的苦味、澀味值分別高出2.54和3.28；無為樣本的豐富性測(cè)值為0；營(yíng)口樣本的咸味值高出其4.43。說明不同產(chǎn)地、不同成長(zhǎng)方式蟹肉的滋味值有較大差異。同為野生群體的崇明、無為樣本的苦味、澀味、咸味值的差異分別達(dá)到2.26、2.41和2.12，進(jìn)一步說明苦味、澀味和咸味值在區(qū)別不同產(chǎn)地蟹中的重要性。

2.3 利用5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹味覺特征值進(jìn)行線性判別分析

中華絨螯蟹蟹肉味覺特征值測(cè)定結(jié)果（表2）顯示，野生的崇明、無為樣本有相似的遞減趨勢(shì)：鮮味＞苦味＞咸味＞澀味＞苦味回味≈豐富性≈澀味回味；陽澄湖樣本的豐富性大于澀味、苦味回味和澀味回味，即鮮味＞苦味＞咸味＞豐富性＞苦味回味≈澀味≈澀味回味；同為湖泊圍養(yǎng)的石臼湖樣本的澀味較為突出，甚至超過了咸味，其遞減順序?yàn)椋乎r味＞苦味＞澀味＞咸味＞豐富性≈苦味回味≈澀味回味；營(yíng)口樣本有較突出的咸味，強(qiáng)度值僅次于鮮味，即鮮味＞咸味＞苦味＞豐富性＞澀味≈苦味回味≈澀味回味。

圖2 線性判別分析Fig. 2 Linear discriminant analysis

采用線性判別分析法對(duì)5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹味覺特征值建立Fisher式判別公式：

石臼湖：F1= 401.67鮮味+188.33苦味+5.147咸味－28.5澀味+438.26豐富性－538.7苦味回味+147.93澀味回味－4 422

無為：F2= 408.21鮮味+156.43苦味+3.239咸味－48.15澀味+429.93豐富性－422.9苦味回味+245.31澀味回味－4 135

崇明：F3= 459.94鮮味+140.13苦味－1.227咸味－63.5澀味+478.79豐富性－345.3苦味回味+310.23澀味回味－4 865

營(yíng)口：F4= 472.37鮮味+102.35苦味－1.64咸味－67.33澀味+478.37豐富性－218.5苦味回味+307.17澀味回味－4 812

陽澄湖：F5= 439.09鮮味+127.62苦味－1.614咸味－68.38澀味+456.27豐富性－305.5苦味回味+306.64澀味回味－4 381

將所有樣本的滋味強(qiáng)度值分別代入上述判別函數(shù)中，以函數(shù)值最大的判別函數(shù)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)地名作為判別結(jié)果。各地樣本的判別準(zhǔn)確率為100%，綜合判別率為100%。采用交互驗(yàn)證法對(duì)建立的判別函數(shù)進(jìn)行回判，石臼湖樣本、無為樣本、營(yíng)口樣本的判別準(zhǔn)確率為100%，崇明樣本、陽澄湖樣本的判別準(zhǔn)確率為66.7%，平均判別準(zhǔn)確率為86.7%。相應(yīng)的散點(diǎn)圖（圖2）顯示，石臼湖樣本、無為樣本主要集中在函數(shù)1、2的負(fù)值區(qū)域，崇明樣本、營(yíng)口樣本主要集中在函數(shù)1、2的正值區(qū)域，陽澄湖樣本主要集中在函數(shù)1的負(fù)值、函數(shù)2的正值區(qū)域，樣本沒有重疊現(xiàn)象。

3 討 論

3.1 5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹蟹肉滋味值的特征

為有效剔除雌蟹蟹黃、雄蟹蟹膏對(duì)滋味的不同影響，本研究只選取蟹肉部分作為研究的對(duì)象。結(jié)果顯示，5 個(gè)產(chǎn)地中華絨螯蟹蟹肉的滋味獨(dú)特，尤其是鮮味突出。鮮味來源于日語的“Umami”一詞[15]，定義為谷氨酸鈉（味精）的味道特征，被認(rèn)為是甜、酸、苦、咸味之后被人類感覺的第5種基本味道。T1R1/T1R3兩種G-蛋白結(jié)合受體的共同作用可以使人感受到20 種L-氨基酸、特別是谷氨酸的味道[16-17]。相關(guān)的研究表明，中華絨螯蟹的蟹肉中含有量最高的鮮味氨基酸是谷氨酸[1,18]，蟹肉谷氨酸的滋味強(qiáng)度值遠(yuǎn)高于1[18]，每克蟹肉（以濕質(zhì)量計(jì)）的鮮味強(qiáng)度相當(dāng)于0.042 g味精所產(chǎn)生的鮮味，而味精的閾值為0.03 g/100 mL，故蟹肉的味精當(dāng)量高達(dá)140[19]，是雪蟹的8 倍以上[20]；同時(shí)，蟹肉的一些主要的呈味核苷酸如5′-單磷酸肌苷二鈉和5′-單磷酸腺苷二鈉的滋味強(qiáng)度值也大于1[19]，它們可與鮮味谷氨酸鈉產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，大幅提高蟹肉的鮮味，所以蟹肉的鮮味測(cè)值最高，與人品嘗時(shí)的感覺一致。

雖然食用新鮮熟制的大閘蟹時(shí)感受不到令人不愉快的苦味，但經(jīng)味覺分析系統(tǒng)中苦味人工傳感器脂膜上的電位值與參比溶液電位值之差得出的結(jié)果可知，大部分產(chǎn)地蟹肉的苦味是僅次于鮮味的味道值。在人可感知的L型氨基酸及其鹽大多具有甜味或苦味，蟹肉中含量最高的苦味氨基酸是精氨酸（Arg）[1,18,21]。雖然Arg具有苦味，但是大量的Arg在風(fēng)味體系中有將不舒適的苦味覆蓋、提升鮮味和口感的持續(xù)性復(fù)雜性及濃厚感的作用[22]，故所得的測(cè)值可被稱為舒適的苦味。

咸（鹽）味也是大閘蟹蟹肉滋味輪廓中重要的味覺指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果中營(yíng)口稻田蟹的咸味最高。咸味幾乎全部是由無機(jī)物產(chǎn)生，特別是Na+、K+等無機(jī)陽離子[23]。營(yíng)口稻田蟹較高的咸味，可能與稻子生長(zhǎng)期間施過鉀、磷肥有關(guān)，而K+、PO4－的存在亦起到提升蟹的鮮味和特征風(fēng)味的作用[24]。

新鮮熟制的陽澄湖產(chǎn)大閘蟹蟹肉中有適度的咸味，沒有酸味、澀味回味和苦味回味，且澀味測(cè)值最低（0.11），與同樣是湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖的石臼湖樣本形成鮮明的對(duì)照（澀味測(cè)值7.68）。導(dǎo)致大閘蟹澀味產(chǎn)生的物質(zhì)至今并不十分清楚，牛肉的苦澀味可能源于其脂肪成分[8]，而魚類如藍(lán)點(diǎn)馬鮫（Scomberomorus niphonius）的澀味與其肌球蛋白重鏈的含量相關(guān)[25]，在非還原電泳時(shí)肉糜的凝膠條帶更纖細(xì)的澀味較少。

3.2 基于不同產(chǎn)地中華絨螯蟹樣本蟹肉部分滋味值的產(chǎn)地判別

隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，以及對(duì)原產(chǎn)地水產(chǎn)品保護(hù)意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng)，各種判別技術(shù)層出不窮，其中已有很多技術(shù)可以達(dá)到很好的判別效果。Luo Renjun等[26]綜合了穩(wěn)定同位素比和礦質(zhì)元素兩種分析技術(shù)，建立了包含陽澄湖樣本在內(nèi)的中華絨螯蟹產(chǎn)地判別模型，判別準(zhǔn)確率高達(dá)99.4%。從研究結(jié)果看，陽澄湖樣本呈現(xiàn)出最高的N穩(wěn)定同位素比值；石臼湖產(chǎn)大閘蟹的Ca、Cu、Al含量分別為陽澄湖產(chǎn)大閘蟹的1.74、1.73、1.58 倍[26-27]；運(yùn)用形態(tài)學(xué)地標(biāo)法對(duì)陽澄湖、長(zhǎng)江口崇明等水域中華絨螯蟹進(jìn)行產(chǎn)地區(qū)分，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地環(huán)境亦可導(dǎo)致背甲的形態(tài)出現(xiàn)差異，以背甲為對(duì)象的形態(tài)地標(biāo)點(diǎn)法分析亦是判別不同產(chǎn)地中華絨螯蟹的有效方法[28]。

本研究對(duì)5 個(gè)不同產(chǎn)地中華絨螯蟹蟹肉樣本的味覺特征值進(jìn)行判別分析，結(jié)果表明，陽澄湖樣本主要集中在函數(shù)1的負(fù)值、函數(shù)2的正值區(qū)域，各地樣本沒有重疊現(xiàn)象，初始驗(yàn)證的判別正確率為100%，經(jīng)交互驗(yàn)證后的平均判別準(zhǔn)確率為86.7%。相比于養(yǎng)殖方式的差異，產(chǎn)地因素對(duì)中華絨螯蟹的滋味品質(zhì)影響更大[29-30]。同為湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖的陽澄湖和石臼湖大閘蟹，其澀、苦、咸等滋味在電子舌檢測(cè)時(shí)的響應(yīng)值明顯不同，特別是澀味的差異值達(dá)到7.57；同樣，野生的長(zhǎng)江崇明水域和無為樣本，其咸、苦、澀等滋味的差異值亦達(dá)2以上。因此，雖然各地理群中華絨螯蟹在外形上都極其相似，由于產(chǎn)地環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)狀況、食物來源等方面的不同，使得其成熟后的滋味物質(zhì)差異明顯，具有有效區(qū)別不同產(chǎn)地中華絨螯蟹滋味特征差異性的潛力。

4 結(jié) 論

中華絨螯蟹的滋味構(gòu)成復(fù)雜，除核心呈味成分谷氨酸、Arg、呈味核苷酸（5’-單磷酸肌苷二鈉和5’-單磷酸腺苷二鈉）、Na+、C1－外，還包括輔助呈味成分如K+、，且不同類別的化合物之間存在協(xié)同效應(yīng)[31]。本研究中使用的SA402B型味覺分析系統(tǒng)，通過模擬人的味覺識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)酸、苦、咸、鮮4 種基本味和澀味等的量化評(píng)價(jià)，可以較準(zhǔn)確地描繪中華絨螯蟹的滋味輪廓，滋味強(qiáng)度值具有區(qū)分產(chǎn)地滋味特征差異性的潛力，適合作為快速評(píng)定中華絨螯蟹滋味特征的技術(shù)手段。