味觉分析系统对不同产地中华绒螯蟹滋味强度值的区分

刘洪波，姜 涛，骆仁军，薛竣仁，陈修报，杨 健,,*

（1.中国水产科学研究院 长江中下游渔业生态环境评价与资源养护重点实验室，淡水渔业研究中心，江苏 无锡 214081；2.南京农业大学无锡渔业学院，江苏 无锡 214081）

中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis），又称河蟹、大闸蟹，是我国名贵高价值的水产品种，不仅口感极其细腻鲜美，而且富含蛋白质、必需氨基酸、VA和钾、磷、钙等矿质元素[1]。河蟹群体自然分布十分广泛，其记载最东至鸭绿江口，最西至湖北沙市，最南至24°N，最北至42～43°N；但分布中心在长江中下游的江淮一带[2]。随着人工育苗技术的成功，河蟹的养殖业得到迅猛发展，池塘和湖泊网围的养殖遍及全国30 个省（市、自治区），产量达81万多吨[3]，产值达778亿 元，已成为淡水渔业的支柱产业之一[4]。

对于水产品，原产地的判别和保护具有极其重要的意义，因为产地环境对品质的形成起到决定性作用；而其特有品质的差异性可以通过组分、遗传、质构及风味要素的特征反映[5]。河蟹是我国知名水产品产地及相应品牌建设和保护最具代表性的品种。由于不同产地蟹的品质不同、价格相差很大，销售时标明产地已经成为了惯例要求。我国市场上蟹的知名产地及其品牌众多，长江水系的阳澄湖、石臼湖、梁子湖等地区生态环境良好，依靠天然湖泊放流养殖模式产出的成蟹品质优良，风味各异，各自形成了受国家保护的“地理标志产品”或“原产地标志产品”等。其中，江苏省苏州市境内的阳澄湖大闸蟹因种苗良好、产地环境优美、饵料充足、蟹肥味美而知名度最高。2017年全国河蟹市场占比40%的产值是阳澄湖大闸蟹创造的。阳澄湖大闸蟹虽身价不菲，但仍供不应求，导致了很多非原产蟹的冒名顶替，还衍生出许多暂养一段时间销售的所谓“洗澡蟹”[6]。因此探索更多有效科学手段鉴别不同生长环境下成蟹的品质差异，进而开发原产地判别技术已经成为了中华绒螯蟹的研究重点之一[7]。这不仅可为保护消费者的合法权益，同时也可维护市场公平，有利于产业良好发展。

河蟹属于单价高、价格差异大的水产品。单只250 g左右的阳澄湖蟹售价甚至达150 元，是非阳澄湖原产蟹的2～3 倍。普遍认为，食用时不同的美味口感是与这种价格差异有关的因素之一。但传统上对各产地河蟹的口感滋味很难用科学定量数据评价，且各地理群中华绒螯蟹在外形上都极其相似；因而，靠评判何种成分判断不同产地河蟹的滋味特征成了一个亟待解决的难题。

日本开发的味觉传感器依据Weber-Fechner定律（即感觉强度和刺激的对数呈比例变化），通过调整脂类和塑化剂的种类和配比，或者通过调整电荷和疏水性的平衡实现传感器对各种味道的选择性应答，发明了被认为是到目前为止真正意义上与人味觉一致的测试味道的传感器[8-9]，已被广泛应用到食品味道的数值化以及品质评价中[10-11]（如德州扒鸡在熟制过程中各种基本味（苦、咸、鲜等）的数值变化[12]，不同品种及喂养方式猪肉鲜味值的异同等[13]），证实了该仪器测试的各种味道数值的高低与人对味道感受结果的一致性[12,14]，这为科学、客观、公正地评价食物的品质提供了新的手段。

本研究将利用SA402B型味觉分析系统，对5 个不同产地的中华绒螯蟹蒸熟的蟹肉部分进行味觉值检测，以便从滋味特征角度开展预实验，通过运用味觉传感器技术区分河蟹滋味的产地差异性（其中着重分析阳澄湖产大闸蟹的风味特征），以期为不同产地中华绒螯蟹味觉的客观评价提供基础资料和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

湖泊围网养殖的中华绒螯蟹阳澄湖样本和石臼湖样本分别于2017年11月和12月采自西阳澄湖区水域及南京溧水县石臼湖水域。野生个体的崇明样本和无为样本于2017年12月分别采自长江口崇明团结沙水域及长江下游的无为江段。辽宁营口的样本2017年12月采自当地的稻田养蟹基地。中华绒螯蟹样本个体信息见表1。

表1 中华绒螯蟹样本基本信息Table 1 Geographic origins and body masses of Chinese mitten crabs investigated in this study

1.2 仪器与设备

SA402B型味觉分析系统 日本Insent公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

实验根据采样地的不同和蟹样到达实验室的不同而分批进行。每次实验前先将到达实验室的中华绒螯蟹活体样本当天从泡沫塑料箱中取出，接着放于装有自来水的塑料桶中使其吐泥1 h，再用自来水冲洗去除表面的泥沙等杂质，编好样本号后放入不锈钢蒸锅内蒸制30 min。打开头胸甲，剔除性腺部分，只取步足、蟹螯、头胸甲底部内骨骼等易准确定位且肌肉组织明显处的全部肌肉作为该蟹体的一个总体样品备用。

1.3.2 电子舌检测

准确称取待测蟹肌肉样品，按照1∶10加入去离子水进行匀浆，然后转移到离心瓶中，3 600 r/min离心15 min后用Whatman滤纸双层过滤，取80 mL上清液用于电子舌检测。

SA402B型味觉分析系统加载多种传感器电极，用AAE、CT0、CA0、C00、AEl等传感器分别检测鲜、咸（盐）、酸、苦、涩5 种基本味道及其回味、丰富度等。在首次开机时完成传感器的状态检测，传感器响应稳定、重复性较好，认为数据有效。样品检测按照系统预定程序进行，测试温度用循环水保持在20 ℃。每个样品测量前电子舌系统均需完成正、负极清洗90 s；参比溶液清洗2 次，每次120 s，共计240 s等环节。正极清洗液为水、KCl、乙醇和KOH的混合溶液；负极清洗液由水、乙醇和盐酸等混合而成；参比溶液为KCl和酒石酸的混合溶液，用来模拟人工唾液。清洗完成后的样品测试时间为30 s，每1 s采集一次数据，选用第30秒数据作为测量值。每个样品做4 次循环，去掉第1次循环，取后3 次测量结果。以参比溶液作为对照值，运用系统自带程序将测试样品的电位值转化为味觉值后进行味觉特征分析。

1.4 数据处理

因待检样品中的味觉指标数据是以参比溶液的输出值为对照值，即无味点，而参比溶液由KCl和酒石酸组成，故酸味的无味点定义为－13，咸味的无味点为－6，即样品的酸、咸味味觉值分别低于－13、－6时，样品无该味道，反之则有。其余视0值及以下为无味点。本研究取用在无味点以上的味觉指标作为样品的有效评价指标绘制成图；运用SPSS 20.0软件对5 个产地中华绒螯蟹每个个体蟹肉样品的味觉特征值进行线性判别分析。

2 结果与分析

2.1 5 个产地中华绒螯蟹的味觉值特征

阳澄湖、石臼湖、崇明团结沙水域、安徽无为县江段以及辽宁营口5 个产地中华绒螯蟹体肉部分的味觉值见表2。因各地蟹肉的酸味值远低于无味点（－13），故取有味值的苦、涩、咸、鲜以及苦、涩回味、丰富度等味觉指标作为评价蟹肉的有效味觉指标。根据Weber-Fechner定律，感觉量与物理量的对数值呈正比，1 个味道单位代表呈味物质的刺激强弱发生了20%变化，即人舌可以识别其差异的最小单位。从表2可知，新鲜蒸制的中华绒螯蟹样本都有非常突出的鲜味（15.78～17.78），较低的苦味回味（0～1.03）、涩味回味（0～0.38）及味觉差异较大的苦、咸、涩味；无为江段捕获蟹肉的味道丰富性最低（0）；总体而言鲜味对蟹肉的滋味贡献最大，苦、涩味的回味值最小，样本均无酸味。

表2 中华绒螯蟹的滋味强度值Table 2 Taste intensities of Chinese mitten crabs

2.2 5 个产地中华绒螯蟹的味觉雷达图

图1 中华绒螯蟹味道雷达图Fig. 1 Taste radar charts

从表2和图1a可知，虽然同为湖泊围网养殖，两地蟹肉的咸味、苦味和涩味的差异值分别达到4.13、4.53、7.57，即人舌能非常明显地感觉得到其中的滋味差异。从表2和图1b可知，与阳澄湖样本相比，崇明样本的苦味、涩味值分别高出2.54和3.28；无为样本的丰富性测值为0；营口样本的咸味值高出其4.43。说明不同产地、不同成长方式蟹肉的滋味值有较大差异。同为野生群体的崇明、无为样本的苦味、涩味、咸味值的差异分别达到2.26、2.41和2.12，进一步说明苦味、涩味和咸味值在区别不同产地蟹中的重要性。

2.3 利用5 个产地中华绒螯蟹味觉特征值进行线性判别分析

中华绒螯蟹蟹肉味觉特征值测定结果（表2）显示，野生的崇明、无为样本有相似的递减趋势：鲜味＞苦味＞咸味＞涩味＞苦味回味≈丰富性≈涩味回味；阳澄湖样本的丰富性大于涩味、苦味回味和涩味回味，即鲜味＞苦味＞咸味＞丰富性＞苦味回味≈涩味≈涩味回味；同为湖泊围养的石臼湖样本的涩味较为突出，甚至超过了咸味，其递减顺序为：鲜味＞苦味＞涩味＞咸味＞丰富性≈苦味回味≈涩味回味；营口样本有较突出的咸味，强度值仅次于鲜味，即鲜味＞咸味＞苦味＞丰富性＞涩味≈苦味回味≈涩味回味。

图2 线性判别分析Fig. 2 Linear discriminant analysis

采用线性判别分析法对5 个产地中华绒螯蟹味觉特征值建立Fisher式判别公式：

石臼湖：F1= 401.67鲜味+188.33苦味+5.147咸味－28.5涩味+438.26丰富性－538.7苦味回味+147.93涩味回味－4 422

无为：F2= 408.21鲜味+156.43苦味+3.239咸味－48.15涩味+429.93丰富性－422.9苦味回味+245.31涩味回味－4 135

崇明：F3= 459.94鲜味+140.13苦味－1.227咸味－63.5涩味+478.79丰富性－345.3苦味回味+310.23涩味回味－4 865

营口：F4= 472.37鲜味+102.35苦味－1.64咸味－67.33涩味+478.37丰富性－218.5苦味回味+307.17涩味回味－4 812

阳澄湖：F5= 439.09鲜味+127.62苦味－1.614咸味－68.38涩味+456.27丰富性－305.5苦味回味+306.64涩味回味－4 381

将所有样本的滋味强度值分别代入上述判别函数中，以函数值最大的判别函数所对应的产地名作为判别结果。各地样本的判别准确率为100%，综合判别率为100%。采用交互验证法对建立的判别函数进行回判，石臼湖样本、无为样本、营口样本的判别准确率为100%，崇明样本、阳澄湖样本的判别准确率为66.7%，平均判别准确率为86.7%。相应的散点图（图2）显示，石臼湖样本、无为样本主要集中在函数1、2的负值区域，崇明样本、营口样本主要集中在函数1、2的正值区域，阳澄湖样本主要集中在函数1的负值、函数2的正值区域，样本没有重叠现象。

3 讨 论

3.1 5 个产地中华绒螯蟹蟹肉滋味值的特征

为有效剔除雌蟹蟹黄、雄蟹蟹膏对滋味的不同影响，本研究只选取蟹肉部分作为研究的对象。结果显示，5 个产地中华绒螯蟹蟹肉的滋味独特，尤其是鲜味突出。鲜味来源于日语的“Umami”一词[15]，定义为谷氨酸钠（味精）的味道特征，被认为是甜、酸、苦、咸味之后被人类感觉的第5种基本味道。T1R1/T1R3两种G-蛋白结合受体的共同作用可以使人感受到20 种L-氨基酸、特别是谷氨酸的味道[16-17]。相关的研究表明，中华绒螯蟹的蟹肉中含有量最高的鲜味氨基酸是谷氨酸[1,18]，蟹肉谷氨酸的滋味强度值远高于1[18]，每克蟹肉（以湿质量计）的鲜味强度相当于0.042 g味精所产生的鲜味，而味精的阈值为0.03 g/100 mL，故蟹肉的味精当量高达140[19]，是雪蟹的8 倍以上[20]；同时，蟹肉的一些主要的呈味核苷酸如5′-单磷酸肌苷二钠和5′-单磷酸腺苷二钠的滋味强度值也大于1[19]，它们可与鲜味谷氨酸钠产生协同效应，大幅提高蟹肉的鲜味，所以蟹肉的鲜味测值最高，与人品尝时的感觉一致。

虽然食用新鲜熟制的大闸蟹时感受不到令人不愉快的苦味，但经味觉分析系统中苦味人工传感器脂膜上的电位值与参比溶液电位值之差得出的结果可知，大部分产地蟹肉的苦味是仅次于鲜味的味道值。在人可感知的L型氨基酸及其盐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]。虽然Arg具有苦味，但是大量的Arg在风味体系中有将不舒适的苦味覆盖、提升鲜味和口感的持续性复杂性及浓厚感的作用[22]，故所得的测值可被称为舒适的苦味。

咸（盐）味也是大闸蟹蟹肉滋味轮廓中重要的味觉指标，检测结果中营口稻田蟹的咸味最高。咸味几乎全部是由无机物产生，特别是Na+、K+等无机阳离子[23]。营口稻田蟹较高的咸味，可能与稻子生长期间施过钾、磷肥有关，而K+、PO4－的存在亦起到提升蟹的鲜味和特征风味的作用[24]。

新鲜熟制的阳澄湖产大闸蟹蟹肉中有适度的咸味，没有酸味、涩味回味和苦味回味，且涩味测值最低（0.11），与同样是湖泊围网养殖的石臼湖样本形成鲜明的对照（涩味测值7.68）。导致大闸蟹涩味产生的物质至今并不十分清楚，牛肉的苦涩味可能源于其脂肪成分[8]，而鱼类如蓝点马鲛（Scomberomorus niphonius）的涩味与其肌球蛋白重链的含量相关[25]，在非还原电泳时肉糜的凝胶条带更纤细的涩味较少。

3.2 基于不同产地中华绒螯蟹样本蟹肉部分滋味值的产地判别

随着时代的发展和技术进步，以及对原产地水产品保护意识的进一步增强，各种判别技术层出不穷，其中已有很多技术可以达到很好的判别效果。Luo Renjun等[26]综合了稳定同位素比和矿质元素两种分析技术，建立了包含阳澄湖样本在内的中华绒螯蟹产地判别模型，判别准确率高达99.4%。从研究结果看，阳澄湖样本呈现出最高的N稳定同位素比值；石臼湖产大闸蟹的Ca、Cu、Al含量分别为阳澄湖产大闸蟹的1.74、1.73、1.58 倍[26-27]；运用形态学地标法对阳澄湖、长江口崇明等水域中华绒螯蟹进行产地区分，发现不同产地环境亦可导致背甲的形态出现差异，以背甲为对象的形态地标点法分析亦是判别不同产地中华绒螯蟹的有效方法[28]。

本研究对5 个不同产地中华绒螯蟹蟹肉样本的味觉特征值进行判别分析，结果表明，阳澄湖样本主要集中在函数1的负值、函数2的正值区域，各地样本没有重叠现象，初始验证的判别正确率为100%，经交互验证后的平均判别准确率为86.7%。相比于养殖方式的差异，产地因素对中华绒螯蟹的滋味品质影响更大[29-30]。同为湖泊围网养殖的阳澄湖和石臼湖大闸蟹，其涩、苦、咸等滋味在电子舌检测时的响应值明显不同，特别是涩味的差异值达到7.57；同样，野生的长江崇明水域和无为样本，其咸、苦、涩等滋味的差异值亦达2以上。因此，虽然各地理群中华绒螯蟹在外形上都极其相似，由于产地环境、营养状况、食物来源等方面的不同，使得其成熟后的滋味物质差异明显，具有有效区别不同产地中华绒螯蟹滋味特征差异性的潜力。

4 结 论

中华绒螯蟹的滋味构成复杂，除核心呈味成分谷氨酸、Arg、呈味核苷酸（5’-单磷酸肌苷二钠和5’-单磷酸腺苷二钠）、Na+、C1－外，还包括辅助呈味成分如K+、，且不同类别的化合物之间存在协同效应[31]。本研究中使用的SA402B型味觉分析系统，通过模拟人的味觉识别系统，实现了对酸、苦、咸、鲜4 种基本味和涩味等的量化评价，可以较准确地描绘中华绒螯蟹的滋味轮廓，滋味强度值具有区分产地滋味特征差异性的潜力，适合作为快速评定中华绒螯蟹滋味特征的技术手段。