我國四個地區河蟹蟹肉揮發性物質的比較

，，，，

(合肥工業大學 食品科學與工程學院，合肥 230009)

中華絨螯蟹(EriocheirsinensisMilne-Edwards)別名大閘蟹、河蟹、毛蟹等，以其螯足密生絨毛得名[1]。河蟹是我國重要的水產養殖品種之一，其養殖已經遍布全國，但主產區集中在江蘇、湖北、安徽、遼寧等省份(我國河蟹產量最大的4個省份)[2]。已有的研究認為，中華絨螯蟹蟹肉鮮美細嫩，并且具有舒筋益氣、理胃消食、活血化瘀、通經絡、散諸熱等功效[3]。

揮發性物質是指一類能為人體感覺器官所感知的揮發性的低分子質量化合物[4]，通常需在一定條件下(如加熱、酶催化等)，由風味前體物質轉化而來，目前在水產品中經鑒定得到的揮發性物質已達上千種之多[5]。水產品揮發性物質研究的進展很大程度上歸功于揮發性混合物中氣味化合物的分離、檢測和鑒定等研究技術的發展。頂空固相微萃取-氣質聯用(HS-SPME-GC-MS) 技術可以成功分離和鑒定復合物中的揮發性化合物，同時具有高靈敏度和強抗干擾能力，被廣泛應用于食品香氣分析[6，7]。電子鼻(E-nose)主要由采樣系統、檢測系統和數據處理系統組成，它可以為復雜食品樣本中不同揮發性化合物的混合物提供不同的響應[8]，得到樣品中揮發性物質的整體信息，具有客觀、準確、重復性好及無損等優點[9]。將電子鼻結合頂空固相微萃取-氣質聯用技術對揮發性物質進行定性定量分析，能進一步推動食品中揮發性物質的研究。

近年來，國內已有不少學者對中華絨螯蟹蟹肉的風味品質進行了比較研究，如顧賽麒等比較了松江、陽澄湖和崇明三地熟制中華絨螯蟹蟹肉中的揮發性成分[10]；Zhuang等研究比較了天然膳食、傳統飲食和配方飼料3種喂養方式喂養的雌性中華絨螯蟹的蟹肉和肝胰臟的風味物質[11]。然而，還未見有對我國四大主產區養殖的中華絨螯蟹蟹肉進行揮發性物質的比較研究。鑒于此，本文采用HS-SPME-GC-MS和E-nose技術比較了安徽當涂、江蘇泗洪、湖北洪湖和遼寧盤錦4個地區雌、雄中華絨螯蟹蟹肉揮發性風味物質的種類與含量，期望為后續構建完整的中華絨螯蟹風味物質數據庫提供相關實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

分別從我國4個地區，即江蘇泗洪(規格：雄蟹150～170 g；雌蟹100～120 g)、湖北洪湖(規格：雄蟹150～170 g；雌蟹100～120 g)、安徽當涂(規格：雄蟹150～170 g；雌蟹100～120 g)和遼寧盤錦(規格：雄蟹80～100 g；雌蟹60～80 g)取雌雄蟹各20只，活蟹捕撈出水后立即用麻繩扎緊，放置入底部鋪有冰袋的泡沫箱內，迅速帶回實驗室，于4 ℃保藏。

萃取頭(碳分子篩(CAR)/二甲基硅氧烷(PDMS)/75 μm)，手動進樣手柄 德國Sigma公司；PEN3電子鼻 德國Airsense公司；5975C-7890A氣相色譜-質譜聯用儀，DB-5MS色譜柱(60 m×0.32 mm×1 μm) 美國Agilent公司；HH-2數顯水浴鍋 江蘇金壇市環宇科學儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

將捆扎好的雌、雄蟹用自來水反復沖洗(清除表面的泥沙等雜質)多次后，置于不銹鋼鍋中隔水于100 ℃蒸煮20 min。取出蒸熟的蟹樣，冷卻至室溫，解剖后取出肌肉，并充分絞碎混合均勻，精確稱取每份質量為(2.00±0.01) g和(5.00±0.01) g的肉樣，分別裝入10 mL的電子鼻進樣瓶和20 mL的頂空瓶中備用。

1.2.2 電子鼻檢測

各組進樣瓶在60 ℃下平衡600 s后利用電子鼻檢測，以潔凈、干燥的空氣為載體，氣體流量400 mL/min，采樣間隔1 s，清洗時間150 s，歸零時間5 s，預進樣時間150 s，測量時間100 s。檢測在相同條件下重復5次。

1.2.3 GC-MS檢測

采用頂空固相微萃取(HS-SPME)分離揮發性物質。將老化后的萃取頭通過隔膜插入，并暴露于頂空瓶的頂部空間，經100 ℃水浴加熱提取40 min進行預處理，將吸附完成的萃取針由氣質聯用(GC-MS)注射口240 ℃解吸5 min后進樣分析。

色譜條件：揮發性化合物的分析通過GC-MS系統進行。對每個蟹肉樣品，利用GC-MS檢測，重復3次。色譜柱為DB-5MS柱(60 m×0.32 mm×1 μm)；使用氦氣(99.999%)作為載氣，流量為1 mL/min；不分流進樣；升溫程序：起始溫度為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；汽化室溫度240 ℃。

質譜條件：檢測器接口溫度250 ℃；離子源溫度230 ℃；電離能量70 eV；質量掃描范圍40～450 amu/s；電子倍增器電壓1576 V；掃描速度1.8 s-1。

定性定量方法：氣相色譜-質譜數據采用NIST 2008數據庫進行定性分析，僅報道化合物正反匹配度大于80(最大值為100)的鑒定結果。將內標2,4,6-三甲基吡啶(TMP)溶解在甲醇中，以使最終濃度為1000 mg/L，并在進行SPME過程之前，將1 μL該溶液加入到5 g均質樣品中。通過峰面積比(分析物/內標)與數量比(分析物/內標)的標準曲線確定揮發性化合物的濃度。在這項研究中，我們使用TMP作為內標不考慮標準曲線，即校準系數都假定為1.00[12]。 蟹樣品中每種揮發性化合物的濃度計算公式如下：

式中：V1為揮發物的峰面積；V2為內標的峰面積；1為內標的含量(μg)；5為樣品的質量(g)。

1.3 數據分析

電子鼻數據由儀器自帶的WinMuster軟件采用主成分分析法(PCA)處理；GC-MS數據采用NIST 2008數據庫進行定性分析；其他試驗結果均采用SSPS 19.0軟件進行計算。

2 結果與分析

2.1 4個地區蟹肉風味的電子鼻分析

PCA(principal component analysis)是將多個傳感器所得到的信息進行數據轉換和降維(重復的變量刪去，建立盡可能少的新變量，使得這些新變量兩兩不相關)，并對降維后的特征向量進行線性分類，結果顯示主要的兩維散點圖[13]。4個地區蟹肉電子鼻數據PCA分析圖見圖1，其中每個橢圓區域代表同一地區同一性別樣品的數據采集點。

圖1 4個地區蟹肉電子鼻數據PCA分析圖Fig.1 Principal component analysis chart for E-Nose data of crab meat from four regions

由圖1可知，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻率之和為99.28%，大于85%，表明PC1和PC2可以較好地表征樣品整體的風味特征。同時，不同蟹肉樣品的電子鼻數據組之間無重疊，表明其區分度也較好。

由圖1還可知，不僅代表不同雌、雄蟹肉樣品的橢圓可明顯區分開，且不同地區蟹肉數據的分布也存在一定規律性，即安徽當涂蟹肉的香氣較為特殊，其數據點與其他3個地區的數據點距離較遠，且差異主要體現在第一主成分軸上，PC1貢獻率達97.37%，可較好地反映原始高維矩陣數據的信息。

2.2 4個地區蟹肉的 GC-MS 分析

2.2.1 4個地區蟹肉氣味主體分析

利用頂空固相微萃取-氣質聯用儀對安徽當涂、江蘇泗洪、湖北洪湖、遼寧盤錦4個地區的雄蟹和雌蟹肌肉揮發性物質進行檢測，結果見表1和表2。

表1 4個地區雄蟹肌肉揮發性成分分析Table 1 Analysis of volatile compounds of male crab meat from four regions

續 表

續 表

注：同行字母不同表示有顯著性，相同則表示無顯著性(P<0.05)；“-”表示未檢出。

表2 4個地區雌蟹肌肉揮發性成分分析Table 2 Analysis of volatile compounds of female crab meat from four regions

續 表

注：同行字母不同表示有顯著性，相同則表示無顯著性(P<0.05)；“-”表示未檢出。

本次試驗共分離鑒定出91種化合物：烴類芳香族25種，醇類12種，酮類8種，醛類16種，酯類16種，含N類化合物4種，其他化合物10種。從4個地區雄蟹中分別檢測出33，31，28，24種揮發性風味化合物；而從雌蟹中分別檢測出35，29，25，30種揮發性風味化合物。

2.2.2 化合物種類及風味特征

烴類芳香族：4個地區雄蟹肌肉揮發性組分中，烴類芳香族化合物含量分別為809.13 ng/g(安徽當涂)、716.99 ng/g(江蘇泗洪)、423.34 ng/g(湖北洪湖)和298.89 ng/g(遼寧盤錦)；雌蟹肌肉揮發性組分中，烴類芳香族化合物含量分別為1404.12 ng/g(安徽當涂)、639.53 ng/g(江蘇泗洪)、465.07 ng/g(湖北洪湖)和117.15 ng/g(遼寧盤錦)。烴類芳香族化合物具有高芳香閾值，需要在高濃度下才能引起嗅覺反應，一般認為對食品整體風味的貢獻較小[14]。有較多報道指出2,6,10,14-四甲基十五烷具有清甜的香味，在4個地區的河蟹肌肉中均被檢測到，這可能是中華絨螯蟹風味較好的原因之一[15]，且安徽當涂雄蟹和雌蟹肌肉中，該化合物含量分別高達379.23 ng/g和871.75 ng/g，遠遠高于其他地區。本次試驗還檢測出含量較高的對二甲苯，雄蟹肌肉中含量分別為72.18 ng/g(安徽當涂)、47.03 ng/g(江蘇泗洪)、79.16 ng/g(湖北洪湖)和20.80 ng/g(遼寧盤錦)，雌蟹肌肉中含量分別為53.83 ng/g(安徽當涂)、117.56 ng/g(江蘇泗洪)、105.07 ng/g(湖北洪湖)和36.59 ng/g(遼寧盤錦)，但相關文獻指出，烷基苯類化合物可能存在于環境中的污染物，具有刺激性氣味。此外，僅在湖北洪湖和安徽當涂檢測出少量萘，可能來自外界環境。

醇類化合物：醇類化合物可能由脂肪酸的二級氫過氧化物的分解、脂質氧化酶對脂肪酸的作用生成或由羰基化合物還原生成[16]。醇類是一種高閾值化合物[17]，一般具有酸敗、土腥味或花香味，對食物的風味影響不大。但有些長直聯醇或是不飽和的烯醇閾值較低，也可能對食品風味有較大貢獻。雄蟹肌肉中共檢測到4-十二碳烯醇、1-辛烯-3-醇、3-壬烯-1-醇3種不飽和醇，其中1-辛烯-3-醇是一種酯類降解產物[18]，是甲殼類動物的主要揮發性醇，具有蘑菇、青草和泥土氣味[19]，且遼寧盤錦雄蟹肌肉中該醇含量高達73.44 ng/g。值得注意的是，遼寧盤錦雌蟹肌肉中該醇的含量也較高，為53.49 ng/g，可能與養殖水域環境有關。

酮類化合物：酮類化合物多為脂質受熱氧化和降解的產物，貢獻甲殼綱魚肉甜的花香和果香風味，具有濃郁的近似玫瑰葉的香味，且隨著碳鏈的延長，花香味也逐漸增加，伴有一種青葉的芳香氣味[20]。雄蟹肌肉中共檢測到3種酮類，2-壬酮呈果香、甜香、青香及椰子、奶油的氣味[21]，安徽當涂、湖北洪湖、遼寧盤錦均檢測到2-壬酮，其中遼寧盤錦雄蟹蟹肉中含量高達278.80 ng/g，遠遠高于其他地區。雌蟹肌肉中共檢測到8種酮類，僅在遼寧盤錦雌蟹肌肉中檢測到2-壬酮，且遼寧盤錦雄蟹肌肉酮類總含量最高。烯酮類也是脂質氧化的產物，由肉制品在加熱期間生成，具有青草的氣味[22]。本次試驗在安徽當涂河蟹肌肉中檢測到1-辛烯-3-酮，具有很濃厚的似玫瑰葉香，該烯酮在鋸緣青蟹(Scyllaserrata)中也被檢測到[23]。

醛類化合物：醛類是由不飽和脂肪酸氧化以及氨基酸斯特蕾克爾(Strecker)降解產生的一類低閾值呈味物質，具有氣味疊加效應，也是存在于食品中的一類重要風味化合物。低分子量的醛具有油香、脂香、清香氣味，較高分子量的醛具有橘子皮似的氣味。苯甲醛是由Strecker氨基酸反應生成的，具有杏仁香、堅果香和水果香，在蝦尾肉和蟹肉的風味特征中起重要作用，結果表明，安徽當涂和湖北洪湖兩地的雄蟹肌肉苯甲醛含量較高，且安徽當涂和遼寧盤錦兩地雌蟹肌肉苯甲醛含量較高。壬醛和庚醛已被證實為多種魚類的典型腥味物質，4個地區蟹肉均檢測到壬醛，其中安徽當涂河蟹肌肉中壬醛含量最高，雄蟹和雌蟹肌肉中分別達到156.82，221.53 ng/g；除此之外，4個地區蟹肉均檢測到庚醛，且安徽當涂河蟹肌肉中的含量略高于其他地區，這可能是安徽當涂蟹肉土腥味高于其他地區的原因之一。

酯類化合物：酯類化合物是由低級飽和單羧酸或多數不飽和單羧酸與飽和醇或不飽和醇酯化后的產物，具有令人愉悅的水果香氣，對蟹肉的風味特征具有重要風味貢獻。安徽當涂蟹肉檢測到的酯類含量最高，分別為雄蟹73.24 ng/g和雌蟹59.23 ng/g。在江蘇泗洪蟹肉中檢測到乙酸己酯，這也可能是該地區蟹肉風味的貢獻者，呈清香、甜香和果香香氣。

含N類化合物：含N類化合物主要來源于蛋白質、游離氨基酸和核酸的分解[24]。在安徽當涂雄蟹肌肉中檢測到一種含N類化合物，為3-丁烯酰胺，含量為0.86 ng/g；在江蘇泗洪蟹肉中檢測到一種含N類化合物，為甲基烯丙基胺，含量為1.83 ng/g；而在遼寧盤錦雄蟹和雌蟹肌肉中均檢測到甲氧基苯基肟，含量分別為14.10，54.48 ng/g，其具體風味特征需要進一步的研究。

其他化合物：其他化合物中主要包括醚類、酚類、呋喃和酸酐。醚類化合物具有獨特的氣味，4個產地蟹肉中均檢測到醚類，如遼寧盤錦雌蟹肌肉中檢測到二甲基硫醚，有報道稱該物質產生熟蛤與熟牡蠣的香味[25]，這可能與遼寧盤錦蟹肉的獨特性有關。呋喃類化合物是糖的分解和美拉德反應的產物，如檢測到的2-戊基呋喃具有可可豆風味，有報道稱該物質對蝦蟹肉的風味有負面影響。酚類化合物是芳烴的含羥基衍生物，賦予食品特殊香味，對于食品風味的形成十分重要[26]，本次試驗在雌雄蟹肉中均檢測到2,4-二叔丁基苯酚。另外，在湖北洪湖和遼寧盤錦2個地區的雄蟹肌肉中檢測到丁酸酐，含量分別為3.50，6.52 ng/g，而在其他2個地區并未檢測到。

2.2.3 4個地區蟹肉風味活性物質分析

表3 4個地區雄蟹肌肉主要風味活性物質Table 3 The major volatile odor-active compounds in male crab meat from four regions

注：“-”表示未檢索到相關報道。

表4 四個地區雌蟹肌肉主要風味活性物質Table 4 The major volatile odor-active compounds in female crab meat from four regions

續 表

注：“-”表示未檢索到相關報道。

揮發性物質對食品香氣的貢獻程度不僅僅取決于其濃度大小，還必須考慮閾值的影響，通常認為人能感受到某種揮發性物質的最小濃度為閾值(threshold)，當濃度一定時，化合物閾值越低越容易被感知[27]。因此，對各揮發性物質的“感受強度”可通過該物質的絕對濃度除以嗅覺閾值得到，該比值即為氣味活度值(odor activity value，OVA)，以此進一步闡明這些化合物對食品香氣的貢獻度。

由表3和表4可知，4個地區雄蟹和雌蟹蟹肉中均鑒別出15種對各自風味有貢獻的風味活性物質，其中11種是雌蟹和雄蟹蟹肉共同呈現的風味活性物質。醛類和酮類由于其含量高和相對較低的閾值，是蟹肉風味的主要貢獻物。安徽當涂雄蟹和雌蟹蟹肉的OAV總和分別為467.30和892.54，均高于其他地區。進一步分析可知，安徽當涂蟹肉的關鍵風味物質為1-辛烯-3-酮和壬醛；江蘇泗洪蟹肉的關鍵風味物質為壬醛和癸醛；湖北洪湖蟹肉的關鍵風味物質為壬醛和癸醛；遼寧盤錦雄蟹蟹肉的關鍵風味物質為壬醛和癸醛，雌蟹蟹肉的關鍵風味物質為β-紫羅蘭酮和癸醛。

3 結論

我國4個地區中華絨螯蟹蟹肉電子鼻數據PCA分析圖結果表明，4個地區雌雄蟹肉的氣味區分度較好，差異明顯，且數據分布也存在一定規律性，其中安徽當涂蟹肉的香氣較為特殊，與其他3個地區的數據點距離較遠。醛類和酮類是蟹肉風味的主要貢獻物，安徽當涂雄蟹和雌蟹蟹肉的OAV總和均高于其他地區。此外，安徽當涂蟹肉的關鍵風味物質為1-辛烯-3-酮和壬醛；江蘇泗洪和湖北洪湖蟹肉的關鍵風味物質為壬醛和癸醛；遼寧盤錦雄蟹蟹肉的關鍵風味物質為壬醛和癸醛，雌蟹蟹肉的關鍵風味物質為β-紫羅蘭酮和癸醛。