我国四个地区河蟹蟹肉挥发性物质的比较

，，，，

(合肥工业大学 食品科学与工程学院，合肥 230009)

中华绒螯蟹(EriocheirsinensisMilne-Edwards)别名大闸蟹、河蟹、毛蟹等，以其螯足密生绒毛得名[1]。河蟹是我国重要的水产养殖品种之一，其养殖已经遍布全国，但主产区集中在江苏、湖北、安徽、辽宁等省份(我国河蟹产量最大的4个省份)[2]。已有的研究认为，中华绒螯蟹蟹肉鲜美细嫩，并且具有舒筋益气、理胃消食、活血化瘀、通经络、散诸热等功效[3]。

挥发性物质是指一类能为人体感觉器官所感知的挥发性的低分子质量化合物[4]，通常需在一定条件下(如加热、酶催化等)，由风味前体物质转化而来，目前在水产品中经鉴定得到的挥发性物质已达上千种之多[5]。水产品挥发性物质研究的进展很大程度上归功于挥发性混合物中气味化合物的分离、检测和鉴定等研究技术的发展。顶空固相微萃取-气质联用(HS-SPME-GC-MS) 技术可以成功分离和鉴定复合物中的挥发性化合物，同时具有高灵敏度和强抗干扰能力，被广泛应用于食品香气分析[6，7]。电子鼻(E-nose)主要由采样系统、检测系统和数据处理系统组成，它可以为复杂食品样本中不同挥发性化合物的混合物提供不同的响应[8]，得到样品中挥发性物质的整体信息，具有客观、准确、重复性好及无损等优点[9]。将电子鼻结合顶空固相微萃取-气质联用技术对挥发性物质进行定性定量分析，能进一步推动食品中挥发性物质的研究。

近年来，国内已有不少学者对中华绒螯蟹蟹肉的风味品质进行了比较研究，如顾赛麒等比较了松江、阳澄湖和崇明三地熟制中华绒螯蟹蟹肉中的挥发性成分[10]；Zhuang等研究比较了天然膳食、传统饮食和配方饲料3种喂养方式喂养的雌性中华绒螯蟹的蟹肉和肝胰脏的风味物质[11]。然而，还未见有对我国四大主产区养殖的中华绒螯蟹蟹肉进行挥发性物质的比较研究。鉴于此，本文采用HS-SPME-GC-MS和E-nose技术比较了安徽当涂、江苏泗洪、湖北洪湖和辽宁盘锦4个地区雌、雄中华绒螯蟹蟹肉挥发性风味物质的种类与含量，期望为后续构建完整的中华绒螯蟹风味物质数据库提供相关实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

分别从我国4个地区，即江苏泗洪(规格：雄蟹150～170 g；雌蟹100～120 g)、湖北洪湖(规格：雄蟹150～170 g；雌蟹100～120 g)、安徽当涂(规格：雄蟹150～170 g；雌蟹100～120 g)和辽宁盘锦(规格：雄蟹80～100 g；雌蟹60～80 g)取雌雄蟹各20只，活蟹捕捞出水后立即用麻绳扎紧，放置入底部铺有冰袋的泡沫箱内，迅速带回实验室，于4 ℃保藏。

萃取头(碳分子筛(CAR)/二甲基硅氧烷(PDMS)/75 μm)，手动进样手柄 德国Sigma公司；PEN3电子鼻 德国Airsense公司；5975C-7890A气相色谱-质谱联用仪，DB-5MS色谱柱(60 m×0.32 mm×1 μm) 美国Agilent公司；HH-2数显水浴锅 江苏金坛市环宇科学仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

将捆扎好的雌、雄蟹用自来水反复冲洗(清除表面的泥沙等杂质)多次后，置于不锈钢锅中隔水于100 ℃蒸煮20 min。取出蒸熟的蟹样，冷却至室温，解剖后取出肌肉，并充分绞碎混合均匀，精确称取每份质量为(2.00±0.01) g和(5.00±0.01) g的肉样，分别装入10 mL的电子鼻进样瓶和20 mL的顶空瓶中备用。

1.2.2 电子鼻检测

各组进样瓶在60 ℃下平衡600 s后利用电子鼻检测，以洁净、干燥的空气为载体，气体流量400 mL/min，采样间隔1 s，清洗时间150 s，归零时间5 s，预进样时间150 s，测量时间100 s。检测在相同条件下重复5次。

1.2.3 GC-MS检测

采用顶空固相微萃取(HS-SPME)分离挥发性物质。将老化后的萃取头通过隔膜插入，并暴露于顶空瓶的顶部空间，经100 ℃水浴加热提取40 min进行预处理，将吸附完成的萃取针由气质联用(GC-MS)注射口240 ℃解吸5 min后进样分析。

色谱条件：挥发性化合物的分析通过GC-MS系统进行。对每个蟹肉样品，利用GC-MS检测，重复3次。色谱柱为DB-5MS柱(60 m×0.32 mm×1 μm)；使用氦气(99.999%)作为载气，流量为1 mL/min；不分流进样；升温程序：起始温度为40 ℃，先以5 ℃/min升至100 ℃，再以3 ℃/min升至180 ℃，最后以5 ℃/min升至240 ℃，保持5 min；汽化室温度240 ℃。

质谱条件：检测器接口温度250 ℃；离子源温度230 ℃；电离能量70 eV；质量扫描范围40～450 amu/s；电子倍增器电压1576 V；扫描速度1.8 s-1。

定性定量方法：气相色谱-质谱数据采用NIST 2008数据库进行定性分析，仅报道化合物正反匹配度大于80(最大值为100)的鉴定结果。将内标2,4,6-三甲基吡啶(TMP)溶解在甲醇中，以使最终浓度为1000 mg/L，并在进行SPME过程之前，将1 μL该溶液加入到5 g均质样品中。通过峰面积比(分析物/内标)与数量比(分析物/内标)的标准曲线确定挥发性化合物的浓度。在这项研究中，我们使用TMP作为内标不考虑标准曲线，即校准系数都假定为1.00[12]。 蟹样品中每种挥发性化合物的浓度计算公式如下：

式中：V1为挥发物的峰面积；V2为内标的峰面积；1为内标的含量(μg)；5为样品的质量(g)。

1.3 数据分析

电子鼻数据由仪器自带的WinMuster软件采用主成分分析法(PCA)处理；GC-MS数据采用NIST 2008数据库进行定性分析；其他试验结果均采用SSPS 19.0软件进行计算。

2 结果与分析

2.1 4个地区蟹肉风味的电子鼻分析

PCA(principal component analysis)是将多个传感器所得到的信息进行数据转换和降维(重复的变量删去，建立尽可能少的新变量，使得这些新变量两两不相关)，并对降维后的特征向量进行线性分类，结果显示主要的两维散点图[13]。4个地区蟹肉电子鼻数据PCA分析图见图1，其中每个椭圆区域代表同一地区同一性别样品的数据采集点。

图1 4个地区蟹肉电子鼻数据PCA分析图Fig.1 Principal component analysis chart for E-Nose data of crab meat from four regions

由图1可知，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的贡献率之和为99.28%，大于85%，表明PC1和PC2可以较好地表征样品整体的风味特征。同时，不同蟹肉样品的电子鼻数据组之间无重叠，表明其区分度也较好。

由图1还可知，不仅代表不同雌、雄蟹肉样品的椭圆可明显区分开，且不同地区蟹肉数据的分布也存在一定规律性，即安徽当涂蟹肉的香气较为特殊，其数据点与其他3个地区的数据点距离较远，且差异主要体现在第一主成分轴上，PC1贡献率达97.37%，可较好地反映原始高维矩阵数据的信息。

2.2 4个地区蟹肉的 GC-MS 分析

2.2.1 4个地区蟹肉气味主体分析

利用顶空固相微萃取-气质联用仪对安徽当涂、江苏泗洪、湖北洪湖、辽宁盘锦4个地区的雄蟹和雌蟹肌肉挥发性物质进行检测，结果见表1和表2。

表1 4个地区雄蟹肌肉挥发性成分分析Table 1 Analysis of volatile compounds of male crab meat from four regions

续 表

续 表

注：同行字母不同表示有显著性，相同则表示无显著性(P<0.05)；“-”表示未检出。

表2 4个地区雌蟹肌肉挥发性成分分析Table 2 Analysis of volatile compounds of female crab meat from four regions

续 表

注：同行字母不同表示有显著性，相同则表示无显著性(P<0.05)；“-”表示未检出。

本次试验共分离鉴定出91种化合物：烃类芳香族25种，醇类12种，酮类8种，醛类16种，酯类16种，含N类化合物4种，其他化合物10种。从4个地区雄蟹中分别检测出33，31，28，24种挥发性风味化合物；而从雌蟹中分别检测出35，29，25，30种挥发性风味化合物。

2.2.2 化合物种类及风味特征

烃类芳香族：4个地区雄蟹肌肉挥发性组分中，烃类芳香族化合物含量分别为809.13 ng/g(安徽当涂)、716.99 ng/g(江苏泗洪)、423.34 ng/g(湖北洪湖)和298.89 ng/g(辽宁盘锦)；雌蟹肌肉挥发性组分中，烃类芳香族化合物含量分别为1404.12 ng/g(安徽当涂)、639.53 ng/g(江苏泗洪)、465.07 ng/g(湖北洪湖)和117.15 ng/g(辽宁盘锦)。烃类芳香族化合物具有高芳香阈值，需要在高浓度下才能引起嗅觉反应，一般认为对食品整体风味的贡献较小[14]。有较多报道指出2,6,10,14-四甲基十五烷具有清甜的香味，在4个地区的河蟹肌肉中均被检测到，这可能是中华绒螯蟹风味较好的原因之一[15]，且安徽当涂雄蟹和雌蟹肌肉中，该化合物含量分别高达379.23 ng/g和871.75 ng/g，远远高于其他地区。本次试验还检测出含量较高的对二甲苯，雄蟹肌肉中含量分别为72.18 ng/g(安徽当涂)、47.03 ng/g(江苏泗洪)、79.16 ng/g(湖北洪湖)和20.80 ng/g(辽宁盘锦)，雌蟹肌肉中含量分别为53.83 ng/g(安徽当涂)、117.56 ng/g(江苏泗洪)、105.07 ng/g(湖北洪湖)和36.59 ng/g(辽宁盘锦)，但相关文献指出，烷基苯类化合物可能存在于环境中的污染物，具有刺激性气味。此外，仅在湖北洪湖和安徽当涂检测出少量萘，可能来自外界环境。

醇类化合物：醇类化合物可能由脂肪酸的二级氢过氧化物的分解、脂质氧化酶对脂肪酸的作用生成或由羰基化合物还原生成[16]。醇类是一种高阈值化合物[17]，一般具有酸败、土腥味或花香味，对食物的风味影响不大。但有些长直联醇或是不饱和的烯醇阈值较低，也可能对食品风味有较大贡献。雄蟹肌肉中共检测到4-十二碳烯醇、1-辛烯-3-醇、3-壬烯-1-醇3种不饱和醇，其中1-辛烯-3-醇是一种酯类降解产物[18]，是甲壳类动物的主要挥发性醇，具有蘑菇、青草和泥土气味[19]，且辽宁盘锦雄蟹肌肉中该醇含量高达73.44 ng/g。值得注意的是，辽宁盘锦雌蟹肌肉中该醇的含量也较高，为53.49 ng/g，可能与养殖水域环境有关。

酮类化合物：酮类化合物多为脂质受热氧化和降解的产物，贡献甲壳纲鱼肉甜的花香和果香风味，具有浓郁的近似玫瑰叶的香味，且随着碳链的延长，花香味也逐渐增加，伴有一种青叶的芳香气味[20]。雄蟹肌肉中共检测到3种酮类，2-壬酮呈果香、甜香、青香及椰子、奶油的气味[21]，安徽当涂、湖北洪湖、辽宁盘锦均检测到2-壬酮，其中辽宁盘锦雄蟹蟹肉中含量高达278.80 ng/g，远远高于其他地区。雌蟹肌肉中共检测到8种酮类，仅在辽宁盘锦雌蟹肌肉中检测到2-壬酮，且辽宁盘锦雄蟹肌肉酮类总含量最高。烯酮类也是脂质氧化的产物，由肉制品在加热期间生成，具有青草的气味[22]。本次试验在安徽当涂河蟹肌肉中检测到1-辛烯-3-酮，具有很浓厚的似玫瑰叶香，该烯酮在锯缘青蟹(Scyllaserrata)中也被检测到[23]。

醛类化合物：醛类是由不饱和脂肪酸氧化以及氨基酸斯特蕾克尔(Strecker)降解产生的一类低阈值呈味物质，具有气味叠加效应，也是存在于食品中的一类重要风味化合物。低分子量的醛具有油香、脂香、清香气味，较高分子量的醛具有橘子皮似的气味。苯甲醛是由Strecker氨基酸反应生成的，具有杏仁香、坚果香和水果香，在虾尾肉和蟹肉的风味特征中起重要作用，结果表明，安徽当涂和湖北洪湖两地的雄蟹肌肉苯甲醛含量较高，且安徽当涂和辽宁盘锦两地雌蟹肌肉苯甲醛含量较高。壬醛和庚醛已被证实为多种鱼类的典型腥味物质，4个地区蟹肉均检测到壬醛，其中安徽当涂河蟹肌肉中壬醛含量最高，雄蟹和雌蟹肌肉中分别达到156.82，221.53 ng/g；除此之外，4个地区蟹肉均检测到庚醛，且安徽当涂河蟹肌肉中的含量略高于其他地区，这可能是安徽当涂蟹肉土腥味高于其他地区的原因之一。

酯类化合物：酯类化合物是由低级饱和单羧酸或多数不饱和单羧酸与饱和醇或不饱和醇酯化后的产物，具有令人愉悦的水果香气，对蟹肉的风味特征具有重要风味贡献。安徽当涂蟹肉检测到的酯类含量最高，分别为雄蟹73.24 ng/g和雌蟹59.23 ng/g。在江苏泗洪蟹肉中检测到乙酸己酯，这也可能是该地区蟹肉风味的贡献者，呈清香、甜香和果香香气。

含N类化合物：含N类化合物主要来源于蛋白质、游离氨基酸和核酸的分解[24]。在安徽当涂雄蟹肌肉中检测到一种含N类化合物，为3-丁烯酰胺，含量为0.86 ng/g；在江苏泗洪蟹肉中检测到一种含N类化合物，为甲基烯丙基胺，含量为1.83 ng/g；而在辽宁盘锦雄蟹和雌蟹肌肉中均检测到甲氧基苯基肟，含量分别为14.10，54.48 ng/g，其具体风味特征需要进一步的研究。

其他化合物：其他化合物中主要包括醚类、酚类、呋喃和酸酐。醚类化合物具有独特的气味，4个产地蟹肉中均检测到醚类，如辽宁盘锦雌蟹肌肉中检测到二甲基硫醚，有报道称该物质产生熟蛤与熟牡蛎的香味[25]，这可能与辽宁盘锦蟹肉的独特性有关。呋喃类化合物是糖的分解和美拉德反应的产物，如检测到的2-戊基呋喃具有可可豆风味，有报道称该物质对虾蟹肉的风味有负面影响。酚类化合物是芳烃的含羟基衍生物，赋予食品特殊香味，对于食品风味的形成十分重要[26]，本次试验在雌雄蟹肉中均检测到2,4-二叔丁基苯酚。另外，在湖北洪湖和辽宁盘锦2个地区的雄蟹肌肉中检测到丁酸酐，含量分别为3.50，6.52 ng/g，而在其他2个地区并未检测到。

2.2.3 4个地区蟹肉风味活性物质分析

表3 4个地区雄蟹肌肉主要风味活性物质Table 3 The major volatile odor-active compounds in male crab meat from four regions

注：“-”表示未检索到相关报道。

表4 四个地区雌蟹肌肉主要风味活性物质Table 4 The major volatile odor-active compounds in female crab meat from four regions

续 表

注：“-”表示未检索到相关报道。

挥发性物质对食品香气的贡献程度不仅仅取决于其浓度大小，还必须考虑阈值的影响，通常认为人能感受到某种挥发性物质的最小浓度为阈值(threshold)，当浓度一定时，化合物阈值越低越容易被感知[27]。因此，对各挥发性物质的“感受强度”可通过该物质的绝对浓度除以嗅觉阈值得到，该比值即为气味活度值(odor activity value，OVA)，以此进一步阐明这些化合物对食品香气的贡献度。

由表3和表4可知，4个地区雄蟹和雌蟹蟹肉中均鉴别出15种对各自风味有贡献的风味活性物质，其中11种是雌蟹和雄蟹蟹肉共同呈现的风味活性物质。醛类和酮类由于其含量高和相对较低的阈值，是蟹肉风味的主要贡献物。安徽当涂雄蟹和雌蟹蟹肉的OAV总和分别为467.30和892.54，均高于其他地区。进一步分析可知，安徽当涂蟹肉的关键风味物质为1-辛烯-3-酮和壬醛；江苏泗洪蟹肉的关键风味物质为壬醛和癸醛；湖北洪湖蟹肉的关键风味物质为壬醛和癸醛；辽宁盘锦雄蟹蟹肉的关键风味物质为壬醛和癸醛，雌蟹蟹肉的关键风味物质为β-紫罗兰酮和癸醛。

3 结论

我国4个地区中华绒螯蟹蟹肉电子鼻数据PCA分析图结果表明，4个地区雌雄蟹肉的气味区分度较好，差异明显，且数据分布也存在一定规律性，其中安徽当涂蟹肉的香气较为特殊，与其他3个地区的数据点距离较远。醛类和酮类是蟹肉风味的主要贡献物，安徽当涂雄蟹和雌蟹蟹肉的OAV总和均高于其他地区。此外，安徽当涂蟹肉的关键风味物质为1-辛烯-3-酮和壬醛；江苏泗洪和湖北洪湖蟹肉的关键风味物质为壬醛和癸醛；辽宁盘锦雄蟹蟹肉的关键风味物质为壬醛和癸醛，雌蟹蟹肉的关键风味物质为β-紫罗兰酮和癸醛。