稻田养殖和池塘养殖对中华绒螯蟹滋味品质的影响
2017-07-31张家奇王锡昌
张家奇,张 龙,王锡昌
(上海海洋大学食品学院,上海 201306)
稻田养殖和池塘养殖对中华绒螯蟹滋味品质的影响
张家奇,张 龙,王锡昌*
(上海海洋大学食品学院,上海 201306)
为探讨不同养殖方式与中华绒螯蟹呈味特性之间的关系,对稻田养殖和池塘养殖的中华绒螯蟹的性腺、肝胰腺、体肉滋味指标进行分析讨论。测定了两种养殖方式下中华绒螯蟹三种部位中游离氨基酸和呈味核苷酸的含量,采用味道强度值(TAV)和味精当量(EUC)对这些成分的呈味强度进行评价。并结合智能感官(电子舌)和人工感官进行综合分析其滋味品质。结果表明:在总游离氨基酸方面,肝胰腺:稻田<池塘,体肉:稻田>池塘,性腺:稻田♂>池塘♂,稻田♀<池塘♀。其中,稻田蟹的苦味氨基酸远小于池塘蟹;在呈味核苷酸方面,与池塘蟹相比,稻田蟹雌雄体肉和雌性腺的EUC高,而雌雄肝胰腺EUC值低,EUC的TAV值全>1,且体肉中味精当量TAV稻田蟹均略高于池塘蟹;在电子舌主成分分析方面,两者间区分良好,雌蟹的区分度高于雄蟹,两种养殖方式的差异更明显的体现在雌蟹上;最后结合人工感官分析,感官评价中稻田蟹肝胰腺的苦味强度明显低于池塘蟹,稻田蟹肝胰腺的整体喜好性高于池塘蟹。
稻田养殖,池塘养殖,中华绒螯蟹,滋味品质
中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)又称大闸蟹,我国的养殖从80年代起步,经过三十多年的发展,已有20多个省、区、市开展了中华绒螯蟹养殖,中华绒螯蟹养殖已成为我国淡水渔业的主要产业之一。因为其营养价值高、风味独特是一种经济价值很高的商品。稻田养殖作为一种新型的养殖方式,根据稻田养鱼的规范进行的,不仅解决了河蟹生长后期光照不足的问题,还扩大了河蟹活动空间,稻田水位适宜,光照条件较好,溶氧量充足,天然饵料丰富,病害少,稻田具有良好的生态环境,成本低,效益高的特点[1],近些年养殖比例逐渐增加。
表1 感官评定评分标准Table 1 Sensory evaluation criterion
国内有关中华绒螯蟹稻田养殖的研究多集中在环境、经济、技术以及产量上,董艳等[2]研究表明,养蟹稻田开挖环沟能够改善稻田水温,尤其是在高温时节,给河蟹提供躲避高温的场所;王兆荣[3]提出养蟹稻田水稻采用旱育稀植技术可以节省土地、肥料和农药投入,减少人工,经济效益显著;李应森等[4]研究表明,稻田生态条件主要理化因子基本符合养蟹要求,适宜的稻田水温、营养与密度有利于幼蟹的性腺发育。然而,关于品质方面的研究较少。据报道,不同产地大闸蟹因其养殖环境的不同会导致其自身滋味有所区别[5],尤其是池塘蟹的生物饵料摄入量往往不足,可能会影响营养物质在蟹内的积累,导致中华绒螯蟹的滋味有所差异。
游离氨基酸与呈味核苷酸是重要的滋味物质之一。以往的研究中[6],评价滋味物质对中华绒螯蟹整体滋味的贡献最常用的方法是计算滋味活度值(TAV)法,此外,味精当量(EUC)是国际上一种分析食品鲜味强度的方法。电子舌作为近十年来兴起的一种检测味觉品质的新技术[7],具有重复性、高灵敏性、可靠性等优势。食品感官评价[8-9]是一门测量科学,精度、准确度、敏感性也在考虑之内,而且在任何实验操作中也希望重复实验能得到相同的结果[10-11]。为研究两种养殖方式中华绒螯蟹滋味品质,本研究采用游离氨基酸、呈味核苷酸、电子舌检测法以及人工感官评价法对中华绒螯蟹的滋味品质进行综合分析,并分析比较TAV和EUC值,对其呈味强度进行评价,进而探明两种养殖方式对其滋味品质的影响差异,为稻田养殖提供可参考的理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料与仪器
样品于2014年11月采自上海金山开太鱼文化发展有限公司,稻田中华绒螯蟹和池塘中华绒螯蟹雌雄各30只,平均体重雌蟹90～110 g,雄蟹150～165 g。
三氯乙酸和高氯酸均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司;氢氧化钠和氢氧化钾均为优级纯 国药集团化学试剂有限公司;磷酸二氢钾和磷酸氢二钾均为色谱纯 上海安谱科学仪器公司;17种氨基酸混标均为色谱纯 中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所;3种核苷酸标品均为色谱纯 上海安谱科学仪器公司;实验用水为超纯水。
L-8800型氨基酸自动分析仪 日本日立制作所;W2690/5型高效液相色谱仪 美国Waters公司;Avanti J-26 XP型台式真空冷冻离心机 美国贝克曼公司;GL Inertsil ODS-3液相柱(250 mm×4.6 mm,5 μm) 上海安谱科学仪器公司;电子舌 法国阿尔法莫斯仪器公司。
1.2 样品制备
活体解剖前,清洗中华绒螯蟹,将中华绒螯蟹体表水份用吸水纸擦干,用电子称称重。打开甲壳,分离肝脏、性腺,称重后混合,蒸熟分离出来的性腺、肝胰腺以及未分离的体肉。剪开头胸甲底部内骨骼,刮出体肉,分别将新鲜的体肉、肝脏和性腺均质。取两种养殖方式的中华绒螯蟹雌、雄蟹的性腺、肝胰腺、体肉进行滋味分析。
1.3 指标测定方法
1.3.1 人工感官评价条件 实验中对两种蟹的体肉、性腺、肝胰腺进行滋味评分。有13位感官评价员参与实验,其中9名女性和4名男性,平均年龄为(24±2)岁,均来自上海海洋大学食品营养与品质评价实验室。在22 ℃的环境下进行感官实验,分别将剥好的体肉、性腺、肝胰腺分给各位感官员,感官员分别对滋味喜好性进行打分,甜味、鲜味、苦味进行强度打分(标准见表1),感官员之间用隔间隔开并单独进行实验,使实验过程不受外界因素的影响。
1.3.2 电子舌 参照张晶晶[12]的方法略做改动。本实验采用法国Alpha M.O.S公司研制的ASTREE电子舌系统,取5.00 g样品加入30 mL超纯水均质后,超声4 min,静止30 min,冷冻离心(15000 r/min,15 min,4 ℃)上清液过滤,于100 mL容量瓶定容,进行电子舌测定。
1.3.3 游离氨基酸 根据付娜等[13]的方法稍作修改,所有操作均在4 ℃下进行。称取1.00 g左右的样品,加入15 mL 5%三氯乙酸溶液,匀浆后静置1 min,在4 ℃冰箱中静置2 h待样品沉淀后,吸取10 mL上清液冷冻离心15 min,定容至10 mL,用0.22 μm的水相滤膜过滤,最后用氨基酸自动分析仪检测样品中的游离氨基酸的种类与含量,样品做3次平行实验。
表2 HPLC法检测核苷酸的梯度洗脱程序Table 2 HPLC gradient elution program for nucleotide analysis
1.3.4 核苷酸 参照王亚会的方法[14],称取3.00 g左右的样品,加入30 mL 5%高氯酸溶液,匀浆2 min,超声5 min,冷冻离心10 min,上清液转移,沉淀加10 mL高氯酸,重复上述步骤,合并上清液,调pH到5.75,定容到50 mL,HPLC分析,流动相K2HPO4与KH2PO4混合与甲醇做流动相。
表3 中华绒螯蟹不同组织中游离氨基酸组成及含量(mg/g)Table 3 Composition and content of free amino acids in different tissues of Eriocheirsinensis(mg/g)
HPLC条件:色谱柱:GL Inertsil ODS-3液相柱:250 mm×4.6 mm,柱温30 ℃;流速1 mL/min;进样量10 μL;紫外检测器检测波长:245 nm。流动相A为甲醇,B为1.7011 g磷酸二氢钾与2.1773 g磷酸氢二钾定容到1 L的溶液,并用高氯酸调节pH至5.75,高效液相色谱仪的梯度洗脱程序见表2。
1.3.5 味道强度值 (Taste Activity Value,TAV)指样品中各呈味物质的测定值与该物质味道阈值之比。通常认为,当TAV大于1时,该物质对样品呈味有重要影响,并且数值越大,贡献越大[15]。
1.3.6 氨基酸与核苷酸的协同效应 一味精当量(Equivalent Umami Concentration,EUC)表示鲜味氨基酸与呈味核苷酸混合物协同作用所产生的鲜味强度相当于多少浓度的单一味精所产生的鲜味强度[14],其中呈味核苷酸包括5′-IMP,5′-GMP,5′-AMP和5′-XMP,鲜味氨基酸除了谷氨酸外还包括天冬氨酸。用方程式表示为:EUC=∑aibi+1218(∑aibi)(∑ajbj)。其中:EUC:味精当量(g MSG/100 g);ai鲜味氨基酸(Asp、Glu)的含量(g/100 g);bi鲜味氨基酸相对于MSG的相对鲜度系数(Glu:1,Asp:0.077);aj呈味核苷酸(GMP、IMP、AMP)的含量(g/100 g);bj呈味核苷酸相对于IMP的相对鲜度系数(IMP:1,GMP:2.3,AMP:0.18,);1218为协同作用系数。
1.3.7 数据处理 用SPSS 19.0软件的单因素方差(One-Way ANOVA)分析各个指标,以平均值±标准偏差(Mean values±S.D.)表示,p<0.05作为差异显著的要求,用*表示,用画图软件作图。
2 结果与讨论
2.1 稻田蟹和池塘蟹的游离氨基酸组成
游离氨基酸在中华绒螯蟹的呈味中占有重要作用,每种游离氨基酸的味道特征和阈值不同,一般呈现苦味、甜味、鲜味,但是不同的氨基酸共同作用又会出现新的特征味道。为了客观评价氨基酸的滋味贡献,利用TAV方法对其进行分析评价,TAV值结果见表4。
续表
注:*表示有显著性差异(p<0.05),表4、表5同。首先,从总游离氨基酸含量可知,肝胰腺:稻田<池塘,体肉:稻田>池塘,性腺:池塘♂>稻田♂,池塘♀<稻田♀。雄蟹性腺中各氨基酸含量相差不大,雄蟹肝胰腺中含量较高的有Pro和Arg,雄蟹体肉中含量较高的有Gly、Ala、Arg和Pro;雌蟹性腺中含量较高的有Arg和Pro,雌蟹肝胰腺中含量较高的有Ala、Arg和Pro,雌蟹体肉中含量较高的有Gly、Ala、Arg和Pro。池塘蟹肝胰腺氨基酸总量多,主要是苦味氨基酸含量较多,可能是由于生物饵料摄入不足,生长环境较差。
表4 中华绒螯蟹不同组织中游离氨基酸的阈值和滋味活度值Table 4 Threshold and taste activity of free amino acids in different tissues of Eriocheirsinensis
当TAV值>1时说明该物质有贡献,在中华绒螯蟹各部位中,TAV值较高的氨基酸肝胰腺中有Glu、Ala、Val、Met、Phe、Lys、His、Arg;雄蟹性腺中有Glu、Ala(仅池塘蟹)、His,雌蟹性腺中有Glu、Ala、Lys、His、Arg;肌肉中有Glu、Gly、Ala、Arg、Pro,它们的滋味类型主要是甜味、苦味与鲜味。对于稻田蟹和池塘蟹的体肉来说,TAV值>1的有Ala、Gly、Arg、Glu,它们的滋味属性是甜味和鲜味,Ala有显著性差异,且对稻田蟹的贡献大于池塘蟹;对于稻田蟹和池塘蟹的肝胰腺来说,TAV值>1但没有显著性差异的是Arg,TAV值大于1且有显著性差异的是Val、Lys、His,三种都是苦味氨基酸,且含量都是稻田蟹小于池塘蟹;对于稻田蟹和池塘蟹的性腺来说,雄蟹性腺中TAV值>1的只有Glu和His两种,并且两种的含量不高,而且都没有显著性差异,所以游离氨基酸对雄蟹性腺的滋味影响程度不高,雌蟹性腺中,TAV值>1且有显著性差异的只有Arg(p<0.05)。
续表
呈味游离氨基酸的组成和含量(Glu,Asp,Gly,Ser,Ala和Pro)与鲜美程度有显著的相关性[16]。比如,Asp和Glu是呈鲜味的特征氨基酸,甘氨酸和丙氨酸是呈甜味的特征氨基酸,丝氨酸和脯氨酸与甜味有关[17]。但Phe和Tyr为呈苦味的特征氨基酸[18]。虽然Arg具有苦味,但是大量的Arg在风味体系中有提升鲜味和口感的持续性复杂性和浓厚感的作用[19]。大量研究证实其在水产品整体滋味中的贡献巨大,而且表现为积极的正相关[20]。这些游离氨基酸对其滋味贡献较大,且陈德慰[21]测定阳澄湖中华绒螯雄蟹肌肉中游离氨基酸总含量为2085 mg/100 g。其与稻田雄蟹相近,稻田养殖还可以提供良好的营养。
表5 呈味核苷酸的含量、味精当量及TAV值Table 5 Content of flavor nucleotides,MSG equivalent and TAV value
2.2 稻田蟹和池塘蟹的呈味核苷酸组成及含量
呈味核苷酸作为河蟹鲜味的另一重要来源,特别是IMP和GMP及其与鲜味游离氨基酸的协同增鲜作用。AMP与IMP有协同增效的作用,当有低浓度的IMP存在时,即使低浓度的AMP也能呈现出鲜味,并使甜味增加;甜味氨基酸如L-丙氨酸,L-丝氨酸和甘氨酸与IMP能发生协同增效作用,使鲜味增强。AMP的味道特点与其浓度有关,在低浓度(50～100 mg/100 mL)时,AMP仅具有甜味,没有鲜味,当浓度高于100 mg/100 mL时,其甜味逐渐降低,而鲜味逐渐加强[22-24]。
稻田蟹和池塘蟹各部位含量最高的均为AMP。体肉中TAV值>1的是AMP;雌蟹性腺中TAV值>1的是AMP、IMP和GMP,雄蟹性腺中呈味核苷酸TAV都<1;肝胰腺中TAV值>1的只有池塘雌蟹的AMP。稻田雌蟹性腺的EUC值>池塘雌蟹;稻田蟹体肉的EUC>池塘蟹;稻田蟹肝胰腺的EUC<池塘蟹。EUC的TAV值全大于1,体肉中TAV稻田蟹均略高于池塘蟹,但是仍低于阳澄湖中华绒螯蟹[21]。
体肉中稻田雌蟹的AMP含量显著高于池塘雌蟹,性腺中稻田雌蟹的IMP显著低于池塘雌蟹,可能是由于生存环境的不同,蟹的发育速度不同,核苷酸积累速度不同[19]。肝胰腺中稻田雌蟹的AMP显著低于池塘雌蟹。而雄蟹没有显著性差异,可能是由于采集月份是雄蟹的成熟期,雄蟹的发育快于雌蟹[25]。性腺中雌雄之间的差异较大,呈味核苷酸对雌蟹的贡献远大于雄蟹。呈味核苷酸对肝胰腺几乎没有贡献。
图1 两种养殖方式下中华绒螯蟹各组织的电子舌主成分分析图Fig.1 The principal component analysis of electronic tongue in different tissues of Chinese mitten crab Eriocheirsinensis under two cultivation methods注:▲为稻田蟹,●为池塘蟹,A肝胰腺♀,C体肉♀,E性腺♀;B肝胰腺♂,D体肉♂,F性腺♂。
2.3 稻田蟹和池塘蟹的电子舌分析
中华绒螯蟹各可食部位滋味轮廓PCA结果见图1。表基于两类指标对PCA结果进行了评价:第1、第2主成分方差贡献率之和主要反映了样本整体差异性信息在主成分平面上的完整程度,其值越大表明样本整体差异性信息遗失的越少。判别指数(discrimination index,DI)体现了不同类别样品滋味轮廓的区分度[12]。
从图中可知各部位区分明显,各部位均是PC2有差异。PC1与PC2的贡献率之和均大于99%,样品信息比较完整的显示在PCA图中,肝胰腺的电子舌主成分分析图,雌雄蟹的区分指数均大于85,电子舌对两种养殖方式能良好区分;体肉的电子舌主成分分析图,区分指数均大于85,两组样品的数据采集点能被电子舌较好的区分开;两种养殖方式对性腺的整体滋味轮廓影响较大,雄蟹区分指数为84,雌蟹区分指数为86。除雄蟹性腺外各部位DI大于85,说明区分良好,表明其滋味轮廓明显,雌蟹的区分度高于雄蟹,两种养殖方式的差异更明显的体现在雌蟹上。可能与中华绒螯蟹后期性腺的快速发育有关。
2.4 稻田蟹和池塘蟹的滋味人工感官评价
雄蟹性腺中稻田蟹的甜味强度略低于池塘蟹,雌蟹性腺中稻田蟹的鲜味强度略高于池塘蟹,雄蟹体肉的各味道强度没有显著差异(p>0.05),雌蟹体肉中稻田蟹的鲜味甜味强度略高于池塘蟹,肝胰腺中稻田蟹的滋味强度明显低于池塘蟹,池塘蟹的甜味强度略高于池塘蟹。体肉与性腺的喜好性没有差异,肝胰腺的喜好性是稻田蟹大于池塘蟹。
图2 中华绒螯蟹各部位的滋味感官评价雷达图Fig.2 Taste sensory evaluation radar map of various parts of Eriocheirsinensis注:滋味进行喜好性评分,7分=最喜好,1=最不喜好,苦味甜味鲜味进行强度评分, 7=感官强度最强,1=感官强度最弱,●为池塘蟹,▲为稻田蟹。
在人工感官中,稻田雌蟹性腺的鲜味明显高于池塘蟹,与前面EUC值相一致,肝胰腺的喜好性是稻田蟹高于池塘蟹,可能是由于池塘蟹的苦味强度较高,与前面游离氨基酸的含量和TAV值相对应;池塘雄蟹性腺的甜味强度高于稻田雄蟹,可能是因为Ala含量差异引起的;与电子感官相比,人工感官能更具体的区分各部位的差异,各雷达图均有较明显差异,各部位都有较好的区分程度。
3 结论
本研究通过分析讨论稻田养殖和池塘养殖的中华绒螯蟹的性腺、肝胰腺、体肉滋味指标探讨不同养殖方式与中华绒螯蟹呈味特性之间的关系。总体来看,稻田养殖的中华绒螯蟹滋味品质优于池塘养殖中华绒螯蟹。稻田蟹肝胰腺游离氨基酸中的苦味氨基酸Val、Lys、His的含量远小于池塘蟹(p<0.05);稻田蟹和池塘蟹各部位呈味核苷酸含量最高且TAV值>1的均为AMP,且含量远高于IMP和GMP,为主要的核苷酸呈味来源;各部位电子舌主成分分析均在PC2有差异,PC1与PC2的贡献率之和均大于99%,DI均大于等于84,说明能够良好区分稻田蟹和池塘蟹,且雌蟹的区分度高于雄蟹,两种养殖方式的差异更明显的体现在雌蟹上;人工感官分析中,肝胰腺的区分度最高,稻田蟹肝胰腺的苦味强度显著低于池塘蟹,稻田蟹肝胰腺的整体喜好性显著高于池塘蟹(p<0.05)。
综上可知,稻田养殖的中华绒螯蟹滋味品质优于池塘养殖中华绒螯蟹,可能稻田养殖环境更适宜中华绒螯蟹滋味物质的积累。稻田养殖作为一种生态养殖,能够最大限度地利用资源,减少浪费,在保证蟹的质量又保证了水稻的质量,同时又不污染环境,提升经济效益。
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Effects of rice culture and pond cultureon the quality of Chinese mitten crab(Eriocheirsinensis)
ZHANG Jia-qi,ZHANG Long,WANG Xi-chang*
(College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)
In this study,the indexes of the gonad,hepatopancreas and body muscle of Chinese mitten crab(Eriocheirsinensis)from rice culture and pond culture were analyzed,for exploring the relationship between the different cultivation methods and the taste profile of Chinese mitten crab.The content of flavor amino acids and nucleotides of three issues of Chinese mitten crab from different cultivation modes were determined by taste intensity value(TAV)and equivalent umami concentration(EUC)to evaluate the equivalent strength of these components,combined with intelligent sensory(electronic tongue)and artificial sensory analysis to evaluate taste quality synthetically. The results indicated that the order of free amino acid content in hepatopancreas,muscle,gonad were rice crab rice culture;pond culture;Eriocheirsinensis;taste quality 2016-12-29 张家奇(1990-)，男，硕士在读，研究方向：食品风味，E-mail:qiclose@163.com。 *通讯作者:王锡昌(1964-)，男，博士，教授，研究方向：食品风味与品质评价，E-mail:xcwang@shou.edu.cn。 上海市农委中华绒鳌蟹产业技术体系(D-8003-10-0208)；国家自然基金(31471608)。 TS254.1 A 1002-0306(2017)13-0229-08 10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.044
