電子舌分析和感官評價在游離氨基酸對中華絨螯蟹整體滋味貢獻評價中的研究

付 娜，王錫昌

（上海海洋大學食品學院，上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

電子舌分析和感官評價在游離氨基酸對中華絨螯蟹整體滋味貢獻評價中的研究

付 娜，王錫昌*

（上海海洋大學食品學院，上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

通過對中華絨螯蟹中游離氨基酸的檢測分析、氨基酸的滋味活度值的計算、9種游離氨基酸不同濃度下的滋味和感知強度的感官分析，結果表明，蟹肉中TAV＞1的游離氨基酸類型有Arg、Ala、Gly、Met、Glu、Pro、His和Val對蟹肉整體滋味有貢獻，其中Arg和Pro在低濃度下呈現甜味，在高濃度下呈現苦味，Ala和His可接受的閾值倍數范圍較廣，Glu和Pro可接受的閾值倍數范圍較窄。對蟹肉游離氨基酸的模擬液進行去除實驗和逐一添加實驗的電子舌檢測結果顯示，Ala、Gly和Met是影響蟹肉滋味的重要氨基酸類型。

游離氨基酸，滋味活度值，感官評價，電子舌，中華絨螯蟹

中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）又名大閘蟹、毛蟹，以滋味鮮美而著稱。蟹肉中含有的呈味成分有很多種，如游離氨基酸、核苷酸、礦物質等[1-2]，其中游離氨基酸是重要的滋味物質之一。以往的研究中[3]，評價滋味物質對中華絨螯蟹整體滋味的貢獻最常用的方法是計算滋味活度值（TAV）法。此方法存在一定的缺陷，它并未考慮滋味物質之間的相互影響，是一種理論上較理想的評價方法。除滋味活度值法外，感官評價和電子舌檢測也是滋味物質研究的常用方法。

食 品 感 官 評 價[4-5]是 一 門 測 量 科 學 ，精 度 、準 確度、敏感性也在考慮之內，而且在任何實驗操作中也希望重復實驗能得到相同的結果[6]。電子舌作為近十年來興起的一種檢測味覺品質的新技術[7-8]，具有重復性、高靈敏性、可靠性等優勢。Martyna Jańczyk[9]利用電子舌的8個離子選擇器來鑒別兩種活性藥物的包埋狀況。Jack Y Zheng[10]等利用電子舌分析了藥劑配方中的滋味掩蓋作用并做了相應的改進。Rudnitskaya[11]等對2～70年不同品種的160個葡萄酒樣品進行了電子舌檢測和理化指標分析。研究表明電子舌技術在食品領域的應用將越來越廣泛。

所以，在評價游離氨基酸對蟹肉滋味貢獻時，應結合其他的評價方法，如感官評價方法和電子舌檢測法。然而，在以往的研究中并沒有結合計算TAV值、電子舌檢測、感官評價等方法來較客觀評價游離氨基酸對中華絨螯蟹滋味貢獻度的研究。為此，本文采用電子舌檢測和感官評價的方法來評價游離氨基酸對蟹肉整體滋味貢獻度的大小，彌補了單一計算TAV值評價方法的不足之處，為豐富游離氨基酸對蟹肉整體貢獻的評價手段提供依據。

表1 電子舌的工作參數Table 1 Analysis parameters of electronic tongue

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中華絨螯蟹雄蟹40只 上海松江魚躍水產養殖合作社；9種氨基酸（Glu、Gly、Ala、Val、Met、Lys、His、Arg和Pro）標準品 上海安譜科學儀器有限公司。

Hitachi L-8900型氨基酸自動分析儀 日本日立公司；電子舌 法國阿爾法莫斯儀器公司；Avanti J-26×P型真空冷凍離心機 上海圣科儀器設備有限公司。

1.2 樣品蟹肉的制備

將采集的蟹于自來水管下沖洗干凈，在100℃下蒸制20min，冷卻至室溫后解剖取肉。剪開蟹螯、蟹足取其肉分別稱為“鉗肉”和“足肉”，去除性腺和肝胰臟后的肌肉部分成為“腹肉”，將鉗肉、足肉和腹肉混勻即“蟹肉”，為實驗用樣品。

1.3 游離氨基酸檢測

[3]中的樣品處理方法并稍作修改，即每個樣品取0.4g左右，分別加入5%三氯乙酸（TCA）15mL，勻漿后靜置2h，取上清液10mL用冷凍離心機離心（15000r/min，10min），離心結束后取上清液5mL用6mol/L NaOH調pH至2.0，然后用去離子水定容至10mL，用0.45μm的水相濾膜過濾，最后用氨基酸自動分析儀檢測樣品中的游離氨基酸的種類與含量，樣品做4次平行實驗。

1.4 感官評價

1.4.1 感官評價條件 實驗中進行了氨基酸的滋味描述與相應的強度實驗。有14位感官評價員參與實驗，其中10名女性和4名男性，平均年齡為（24±2）歲，均來自上海海洋大學食品營養與品質評價實驗室。在22℃的環境下進行感官實驗，實驗員之間用隔間隔開并單獨進行實驗，使實驗過程不受外界因素的影響。

1.4.2 實驗材料 滋味描述性實驗與相應的強度實驗中，受試物為9種氨基酸溶液，溶劑為去離子水，氨基酸溶液的濃度分別為對應氨基酸閾值的0.5、1、2、3、5、10、15倍。

1.4.3 實驗過程 參考文獻[12-13]來設計感官實驗過程。在感官評價實驗中，每個樣品取15mL存放在30mL的帶有三位隨即數字的塑料杯中供感官評價員實驗，在實驗前將乘有樣品的塑料杯取出放于室溫下平衡2h。實驗開始時，感官評價員取10mL左右的樣品放于口中，在口腔中用舌頭攪拌樣品3s并停留5s后將樣品吐出，記下所感知樣品的滋味類型和強度。每兩個受試實驗都有時間間隔，且在一次實驗之后用飲用水進行漱口，并歇息5min后再進行下一個樣品的感官實驗。

在滋味描述實驗中，感官評價員要求寫出所感知的滋味類型，如甜味、鮮味、苦味、酸味、咸味五大滋味類型及其較具體滋味描述；在強度實驗中，用9度標度法，其中標度1表示感覺不到任何滋味，標度5表示中等強度，標度7表示能接受的強度，標度9表示可以想象中的最強程度。

1.5 電子舌檢測

本實驗采用法國Alpha M.O.S公司研制的ASTREE電子舌體統（圖1），此系統主要由味覺感受器、信號采集器和模式識別系統等部分組成。數據采集前，電子舌系統需要經過自檢、診斷和矯正等步驟，以確保采集所得的數據的可靠性和穩定性。本實驗中的儀器參數見表1[14-15]，去除實驗和添加實驗的氨基酸溶液成分組成見表2和表3。

圖1 電子舌系統示意圖Fig.1 Sketch of electronic tongue system

表2 去除實驗設計表Table 2 Removal experiment design

1.6 數據分析

實驗中的氨基酸含量用平均值±標準偏差的形式表示。采用多元統計分析中的主成分分析（PCA）[16-17]、判別因子分析（DFA）[18-19]和聚類分析法[20]對電子舌采集的數據進行分析。其中采用電子舌自帶的Astree軟件進行主成分分析和判別因子分析，用SPSS 16.0統計分析軟件對信號值進行聚類分析。

表3 逐一添加實驗設計表 Table 3 Add experiment design

2 結果與分析

2.1 游離氨基酸結果

用氨基酸自動分析儀對蟹肉中的游離氨基酸進行檢測，所得的色譜圖和氨基酸含量如圖2和表4所示。

圖2 中華絨螯蟹蟹肉中游離氨基酸色譜圖Fig.2 The spectral peak of free amino acids in Chinese mitten crab meat

表4中所列的是中華絨螯蟹中17種游離氨基酸及其對應的含量、閾值和TAV值，從表4中可以看出，氨基酸總含量為20.71mg/g。其中含量較高的氨基酸有Arg、Pro、Gly和Ala，分別為5.21、4.43、3.94、3.01mg/g，占總氨基酸含量的80%左右，除Pro外其余三種氨基酸含量略小于陽澄湖大閘蟹[3]。氨基酸通常呈現甜味、苦味、硫味和酸味[23]。其中Asp和Glu呈現酸味，但是在有鈉鹽存在的情況下呈現鮮味[24]，Gly和Ala存在于雪蟹、蛤等水產品中且具有使人愉悅的甜味[25-26]。通常一般是通過計算氨基酸的TAV值的手段來說明其對滋味的貢獻，當TAV＞1時說明該物質有貢獻，在中華絨螯蟹中，TAV值較高的氨基酸有Arg、Ala、Gly、Met、Glu、Pro、His、Val，它們的滋味類型主要是甜味、苦味與鮮味。

表4 中華絨螯蟹蟹肉中游離氨基酸含量、閾值和滋味活度值Table 4 The contents，taste thresholds and TAVs of free amino acids in the crab meat

表5 氨基酸的滋味描述Table 5 The supplemental results of taste description

2.2 氨基酸的滋味類型和強度描述

有研究可知，在蟹肉游離氨基酸中，含量較高的9種氨基酸有Glu、Gly、Ala、Val、His、Arg、Pro、Met和Lys。對這9種氨基酸在不同閾值倍數下的溶液進行滋味（表5）和感知強度描述（圖3～圖11）。

由表5可知，與前人的研究相比，Glu的滋味喜好度不同，Glu具有不使人愉悅的鮮味/酸味；Gly和Ala都具有清甜味；Val、Arg和Pro在低濃度和高濃度時呈現不同的滋味類型，且滋味描述比前人[21-22]的更加具體，如Val在低濃度時呈甜味、鮮味和蟬蛹味，高濃度時呈苦味和收斂味；His在不同的濃度下均呈現苦味，此結果與前人[21-22]研究的相同。

圖3 Ala的濃度-強度曲線Fig.3 Intensity-concentration curve of Ala

圖4 Pro的濃度-強度曲線Fig.4 Intensity-concentration curve of Pro

圖5 Arg的濃度-強度曲線Fig.5 Intensity-concentration curve of Arg

圖6 Gly的濃度-強度曲線Fig.6 Intensity-concentration curve of Gly

圖7 Lys的濃度-強度曲線Fig.7 Intensity-concentration curve of Lys

圖8 Val的濃度-強度曲線Fig.8 Intensity-concentration curve of Val

圖9 His的濃度-強度曲線Fig.9 Intensity-concentration curve of His

圖10 Glu的濃度-強度曲線Fig.10 Intensity-concentration curve of Glu

圖3～圖11表示的是氨基酸的濃度-強度函數，函數曲線呈現“S”型，基本符合化學物質感知的神經物理學曲線[27]。圖中的實線框中標示的氨基酸溶液滋味感知強度最高為7度，即為感官評價中能接受的濃度強度。Ala和His可接受的閾值倍數范圍較廣，Glu和Pro可接受的閾值倍數范圍較低。這說明，在同一個TAV值下，不同物質感知強度不相同，如Ala在3倍閾值濃度時（TAV=3）感知強度為2，Val在同倍數閾值濃度時感知強度為5，所以，TAV值的大小不能說明該物質對滋味的貢獻程度。

圖11 Met的濃度-強度曲線Fig.11 Intensity-concentration curve of Ala

2.3 電子舌檢測結果

2.3.1 去除實驗 在去除實驗中，各氨基酸的濃度為表2所示，電子舌傳感器信號的主成分分析、判別因子分析和聚類分析的結果如圖12～圖14所示。主成分分析后得知主成分1（PC1）的貢獻率為66.208%，PC2的貢獻率為27.272%，這說明了PC1和PC2解釋了樣品93.48%的系統差異，可以反映樣品整體信息。樣品f2和f3在（去除Ala和Gly的樣品）分布在PC1的左半部分，f0（9種氨基酸的混合液，即原液）處在中間，其余的樣品分布在PC1的右半部分，說明除f0、f2和f3之外的樣品比較相似。但是較難判斷f1～f9與f0的相似程度。

圖12 去除實驗中氨基酸溶液的主成分分析圖Fig.12 Principal component analysis（PCA）plots of amino acid solutions in the removal experiment

圖13 去除實驗中氨基酸溶液的判別因子分析Fig.13 Principal component analysis（DFA） plots of amino acid solutions in the removal experiment

圖14 去除實驗中電子舌信號值的聚類分析圖Fig.14 Cluster analysis of electronic tongue signal value in the removal experiment

圖15 逐一添加實驗的氨基酸溶液電子舌信號的PCA圖Fig.15 Principal component analysis（PCA）plots of amino acid solutions in the addition experiment

在PCA分析的基礎上對樣品進行DFA分析。圖13即為電子舌傳感器的DFA區分圖。從DFA圖上分析得出：通過DF1可將f2、f3與其余的幾個樣品明顯的分開，f4可與f0、f5～f9分開。這說明Ala、Gly與Met的去除對原液的滋味特性影響很大，也說明了這三種氨基酸對中華絨螯蟹整體滋味的影響較大。對電子舌的響應值進行聚類分析，結果如圖14所示。結果說明f7、f9、f5、f6、f8、f0為一類，f1、f4為一類，f3為一類，f2為一類。

所以結合以上結果分析，去除Ala、Gly和Met的f2、f3、f4與原液的滋味特性差別很大，也說明了Ala、Gly和Met這三種氨基酸對中華絨螯蟹的整體滋味較為重要。

2.3.2 逐一添加實驗 在去除實驗的基礎上進行逐一添加實驗，此實驗的目的之一是為了驗證去除實驗的結果。電子舌傳感器信號的主成分分析、判別因子分析和聚類分析的結果如圖15、圖16所示。主成分分 析結果表明 主 成 分1（PC1）的 貢獻率 為77.496% ，PC2的貢獻率為18.376%，這說明了PC1和PC2解釋了樣品95.88%的系統差異，可以反映樣品整體信息。樣品f0001～f0005在分布在PC1的左半部分，其余的樣品分布在PC1的右半部分，說明隨著Pro、Val、Glu和Arg的添加，f0006～f0008樣品與f0009之間的差異不大，這個結果從另一個角度說明了Ala、Met、Gly和His是組成蟹肉游離氨基酸模擬液不可缺少的組分，此結論結果與去除實驗的結果一致。

圖16 逐一添加實驗中氨基酸電子舌檢測的DFA圖Fig.16 Principal component analysis（DFA） plots of amino acid solutions in the addition experiment

3 結論

通過對游離氨基酸在中華絨螯蟹整體滋味貢獻的研究表明，從TAV值的角度，蟹肉中對整體滋味貢獻較大的游離氨基酸有Glu、Gly、Ala、Met、His、Arg和Pro，其中Arg和Pro在低濃度下呈現甜味，在高濃度下呈現苦味；Ala和His可接受的閾值倍數范圍較廣，Glu和Pro可接受的閾值倍數范圍較窄；對蟹肉游離氨基酸的模擬液進行電子舌檢測，結果顯示，去除實驗中對蟹肉整體滋味貢獻較大的游離氨基酸為Ala、Gly和Met，逐一添加實驗中對蟹肉整體滋味影響較大的游離氨基酸為Ala、Met、Gly和His。綜合以上分析可知，結合TAV、感官評價和電子舌檢測，Ala、Gly和Met是影響蟹肉滋味的重要的氨基酸類型。

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Study on the contribution of free amino acid composition to the Chinese mitten crab taste by sensory evaluation and the electronic tongue

FU Na，WANG Xi-chang*
（College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

The detection of free amino acids，calculation of TAV and sensory evaluation of taste type and intensity of nine higher content amino acids were analyzed in this paper.The results showed that the amino acids Arg，Ala，Gly，Met，Glu，Pro，His and Val which TAV were more than 1 may contribute to the crab taste.Among them ，Arg and Pro present sweetness in low concentration and bitterness in high concentration.Ala and His had wide endurable range of concentration，but Glu and Pro had less endurable range of concentration.Simulated amino solutions of the removal and addition experiment were detected by the electronic tongue，and the results showed that Ala，Gly and Met were more important for the taste of crab meat.

free amino acid；taste activity value；sensory evaluation；electronic tongue；Chinese mitten crab

TS201.4

A

1002-0306（2014）20-0091-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.20.011

2013-12-05

付娜（1985-），女，在讀博士研究生，研究方向：食品營養與風味化學。

* 通訊作者：王錫昌（1964-），男，教授，研究方向：食品營養與品質評價。

國家自然科學基金（31271900）；上海市中華絨螯蟹產業技術體系建設 （D8003100208）；上海市科委工程中心建設（11DZ2280300）；上海市教委重點學科建設項目（J50704）。