張晶晶，顧賽麒*，丁玉庭，王錫昌，姜文夢(mèng)

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 杭州 310014）

電子舌在中華絨螯蟹產(chǎn)地鑒別及等級(jí)評(píng)定的應(yīng)用

張晶晶1，顧賽麒2,*，丁玉庭2，王錫昌1，姜文夢(mèng)1

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 杭州 310014）

采用電子舌對(duì)產(chǎn)自陽(yáng)澄湖、松江、崇明的不同等級(jí)雌性中華絨螯蟹各可食部位的滋味輪廓進(jìn)行檢測(cè)。運(yùn)用主成分分析法處理電子舌測(cè)定數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，特級(jí)、1級(jí)、2級(jí)陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹體肉、鉗肉、足肉、性腺4 個(gè)部位滋味輪廓區(qū)分顯著。采用軟獨(dú)立建模的方法，分別建立了基于單部位及聯(lián)合多部位的陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹產(chǎn)地鑒別模型，無(wú)論是單部位還是多部位模型，對(duì)非陽(yáng)澄湖蟹樣的拒絕率均為100%。采用偏最小二乘-判別分析法建立了中華絨螯蟹的等級(jí)評(píng)定模型，特級(jí)、1級(jí)、2級(jí)蟹樣的偏最小二乘-判別分析模型相關(guān)系數(shù)均在0.90以上，采用上述模型可100%正確識(shí)別16 個(gè)未知蟹樣的等級(jí)。

中華絨螯蟹；滋味；產(chǎn)地鑒別；等級(jí)評(píng)定；電子舌

中華絨螯蟹俗稱大閘蟹或河蟹，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、風(fēng)味優(yōu)良，深受消費(fèi)者喜愛，“鮮”和“甜”是其突出的風(fēng)味特征，主要由滋味物質(zhì)所貢獻(xiàn)。中華絨螯蟹的滋味物質(zhì)包括以下兩大類：含氮類化合物（游離氨基酸、5’-核苷酸、有機(jī)堿等）和非氮類化合物（糖、有機(jī)酸、無(wú)機(jī)鹽等）[1]。目前，對(duì)河蟹滋味物質(zhì)的研究手段通常包括高效液色譜和感官分析等，它們均存在一些缺點(diǎn)：如高效液相色譜法操作步驟較多、檢測(cè)周期較長(zhǎng)，而感官評(píng)價(jià)法又容易受到個(gè)體因素的影響。近年來(lái)，電子舌作為一種仿生物味覺模式建立起來(lái)的新型檢測(cè)系統(tǒng)，越來(lái)越受研究者重視，其主要由交互敏感傳感器陣列、信號(hào)調(diào)整電路以及模式識(shí)別算法構(gòu)成[2]，可對(duì)樣品整體滋味輪廓進(jìn)行響應(yīng)，具有快速、簡(jiǎn)便、安全等優(yōu)點(diǎn)，目前已在新鮮度判定[3-4]、摻偽檢驗(yàn)[2]、添加劑定量[5-6]等方面得到應(yīng)用。

中華絨螯蟹在我國(guó)分布較廣，產(chǎn)地眾多，所有產(chǎn)地中以蘇州市陽(yáng)澄湖地區(qū)最為著名，出產(chǎn)的大閘蟹有“蟹中之王”的美譽(yù)[7]。上海也是大閘蟹的主要產(chǎn)地之一，上海市松江區(qū)歷來(lái)有養(yǎng)殖中華絨螯蟹的傳統(tǒng)，其養(yǎng)殖環(huán)境主要以淡水池塘為主[8]；而上海市崇明縣養(yǎng)殖環(huán)境屬于微咸水池塘，其出產(chǎn)的中華絨螯蟹具有“小而鮮”的特點(diǎn)[9]。據(jù)報(bào)道，不同產(chǎn)地大閘蟹因其養(yǎng)殖環(huán)境的不同會(huì)導(dǎo)致其自身滋味有所區(qū)別[1]。Kong Li等[10]分別對(duì)陽(yáng)澄湖養(yǎng)殖和池塘養(yǎng)殖的中華絨螯蟹肌肉及肝胰腺中的游離氨基酸與5’-核苷酸含量進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)澄湖蟹肌肉和肝胰腺中的游離氨基酸與5’-核苷酸含量均顯著高于池塘蟹，并且上述兩種蟹的感官評(píng)價(jià)結(jié)果有一定差異性。目前，雖然已有對(duì)不同產(chǎn)地河蟹滋味物質(zhì)的報(bào)道，但尚未有運(yùn)用電子舌從滋味輪廓的角度快速鑒別中華絨螯蟹產(chǎn)地方面的研究。本研究團(tuán)隊(duì)前期已采用電子鼻對(duì)陽(yáng)澄湖、松江、崇明所產(chǎn)的不同等級(jí)中華絨螯蟹各可食部位香氣輪廓進(jìn)行了檢測(cè)，建立了陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹的產(chǎn)地鑒別模型[11]，對(duì)本課題的開展具有一定的借鑒意義。

本研究采用電子舌，對(duì)不同產(chǎn)地、不同等級(jí)的中華絨螯蟹各可食部位滋味輪廓進(jìn)行檢測(cè)，以期建立陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹的產(chǎn)地鑒別模型，并初步探討利用電子舌技術(shù)快速評(píng)定中華絨螯蟹等級(jí)的可能性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹：2011年11月上旬，從江蘇省蘇州市明澄蟹業(yè)公司位于陽(yáng)澄湖上的圍欄養(yǎng)殖基地現(xiàn)場(chǎng)采集雌蟹60 只，150 g（特級(jí)）、125 g（1級(jí)）以及100 g（2級(jí)）各20 只。松江中華絨螯蟹：2011年11月上旬，從上海魚躍水產(chǎn)合作社位于松江的養(yǎng)殖基地現(xiàn)場(chǎng)采集雌蟹60 只，采樣規(guī)模與陽(yáng)澄湖蟹完全一致。崇明中華絨螯蟹：2011年11月上旬，從上海寶島蟹業(yè)有限公司位于崇明的養(yǎng)殖基地現(xiàn)場(chǎng)采集雌蟹40 只（1級(jí)和2級(jí)各20 只）。崇明縣因?yàn)榭拷L(zhǎng)江入?？?，其養(yǎng)殖水體具有一定的鹽度，故出產(chǎn)的中華絨螯蟹具有“小而鮮”的特點(diǎn)，因而對(duì)崇明蟹采樣時(shí)未采集特級(jí)蟹樣?；钚凡稉瞥鏊罅⒓从寐槔K扎緊（防止其劇烈掙扎造成營(yíng)養(yǎng)物消耗），放置入底部鋪冰的泡沫箱內(nèi)迅速帶回實(shí)驗(yàn)室。

ASTREE電子舌（配備7根化學(xué)選擇性傳感器（ZZ、JE、BB、CA、GA、HA、JB）和1根參比電極（Ag/AgCl）） 法國(guó)Alpha MOS公司；超低溫冰箱艾本德（上海）國(guó)際貿(mào)易有限公司；SW-CJ-1CU雙人單面超凈工作臺(tái) 上海松泰凈化科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理

將捆扎好的不同產(chǎn)地的特級(jí)、1級(jí)和2級(jí)的雌性中華絨螯蟹分別從泡沫塑料箱中取出，以自來(lái)水沖洗去表面泥沙等雜質(zhì)，用毛巾擦拭干凈，依次放入不銹鋼蒸鍋內(nèi)蒸制30 min。取出蒸熟蟹樣，冷卻至室溫，打開頭胸甲，手工剝離性腺；剪開蟹螯，刮取鉗肉；剪開步足，刮取足肉；剪開頭胸甲底部?jī)?nèi)骨骼，刮取體肉。將不同可食部位樣品各自收集至食品級(jí)密實(shí)袋中，并用經(jīng)消毒程序處理（刀口經(jīng)火焰灼燒10 s后再紫外輻照30 min）的絞肉機(jī)將其絞碎至均勻。

1.2.2 電子舌檢測(cè)

準(zhǔn)確稱取（15.0±0.01） g待測(cè)蟹樣，加入100 mL去離子水，勻漿，靜置10 min，將勻漿液于4 ℃條件下10 000×g離心10 min，去除上層油脂層后過(guò)濾，取80 mL濾液倒入電子舌專用進(jìn)樣杯中，在室溫條件下進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品數(shù)據(jù)采集時(shí)間為120 s，1 s采集一個(gè)數(shù)據(jù)，選取各根傳感器上第120秒的響應(yīng)值作為電子舌的原始數(shù)據(jù)（此時(shí)傳感器已趨于穩(wěn)定）。電子舌傳感器每次檢測(cè)后均用去離子水進(jìn)行清洗，清洗周期10 s。為保證結(jié)果可靠性，不同產(chǎn)地、不同等級(jí)的中華絨螯蟹各可食部位（體肉、足肉、鉗肉、性腺）分別制備8 個(gè)平行樣，每個(gè)平行樣重復(fù)測(cè)定3 次，以算術(shù)平均值表示3 次測(cè)定結(jié)果。

圖1 ASTREE電子舌所帶7 根傳感器的原始響應(yīng)信號(hào)（電壓值）圖Fig.1 Original responses (voltage values) of seven sensors of ASTREE E-tongue

圖1 展示了ASTREE電子舌的響應(yīng)信號(hào)，具體為呈味小分子物質(zhì)通過(guò)電子舌傳感器的核心部件“離子通透膜”時(shí)，各傳感器所記錄的電壓值變化。本實(shí)驗(yàn)選取7 根傳感器第120秒的響應(yīng)值作為電子舌的原始數(shù)據(jù)，此時(shí)呈味小分子在離子通透膜兩側(cè)濃度已實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

主成分分析（principal component analysis，PCA）、軟獨(dú)立建模分析（soft independent modeling of class analogy，SIMCA）及偏最小二乘判別分析（partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）由AlphaSoft V12.0和Matlab 6.5軟件完成。

1.2.3.1 PCA

PCA步驟如下[12-14]：1）為了消除不同變量間的量綱差異，將中華絨螯蟹滋味輪廓矩陣Xm×n進(jìn)行中心標(biāo)準(zhǔn)化（m表示電子舌實(shí)驗(yàn)蟹樣數(shù)，n表示傳感器個(gè)數(shù)），求得其中心標(biāo)準(zhǔn)化矩陣X*m×n，并計(jì)算X*m×n的協(xié)方差矩陣Yn×n。2）由特征方程（λI—Yn×n）×U=0，求出Yn×n的各特征根λi（按從大到小排列）和特征向量Ui（i=1,2,???,n），其中I為單位矩陣；3）每一主成分的表達(dá)式為：PCi=Ui×X*i，各主成分貢獻(xiàn)率前k 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率取k值，使主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)90%以上，研究主成分PC1, PC2???PCk，故可將n 維原始數(shù)據(jù)降為k 維。

1.2.3.2 SIMCA分析

SIMCA建模過(guò)程如下[15-16]：1）確定標(biāo)準(zhǔn)樣本集即陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹，記為{A}；非標(biāo)準(zhǔn)樣本集即松江、崇明中華絨螯蟹，記為{B}；2）對(duì){A}中樣品進(jìn)行主成分分析；3）在主成分空間中，同時(shí)計(jì)算{A}中各個(gè)樣品與其重心GA間的馬氏距離（Mahalanobis distance，MD），并求出{A}中各個(gè)樣品經(jīng)主成分提取后，剩余的未能解釋的樣本方差的量，即殘差（residual error，RE）；4）由于樣品經(jīng)中心標(biāo)準(zhǔn)化后符合正態(tài)分布規(guī)律，故可確定置信度為95%的區(qū)間為{A}的“可置信區(qū)域”：其X軸范圍為[0, 1.96×SDMD]，Y軸范圍為[0, 1.96×SDRE]，其中SD為{A}中樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差；5）將{B}中所有樣品逐次代入{A}的主成分方程，求得{B}中各個(gè)樣品與GA間的馬氏距離以及其自身的殘差值；6）判斷{B}中樣品點(diǎn)是否落在“可置信區(qū)域”外，若落在區(qū)域外，則表示該樣品的產(chǎn)地信息可被正確識(shí)別。

1.2.3.3 PLS-DA

PLS-DA建模過(guò)程如下[17-18]：首先分別構(gòu)建經(jīng)中心標(biāo)準(zhǔn)化后的中華絨螯蟹滋味輪廓矩陣（X0）和分類變量矩陣（Y0）。X0等同于1.2.3.1節(jié)中的X*m×n，為自變量矩陣，其下標(biāo)0表示該矩陣經(jīng)過(guò)迭代運(yùn)算的次數(shù)；Y0為分類變量矩陣，本實(shí)驗(yàn)中特級(jí)、1級(jí)、2級(jí)蟹樣的分類變量矩陣（Y0）分別定義為[1,0,0]、[0,1,0]、[0,0,1]，不同等級(jí)蟹樣進(jìn)行PLS-DA建模時(shí)需引入與其等級(jí)相對(duì)應(yīng)的Y0；然后以特級(jí)蟹樣為例，其分類變量矩陣Y0=[1,0,0]，將Y0與X0進(jìn)行PLS分析，PLS分析的具體步驟為：1）從X0中首先提取第1個(gè)主成分T1（T1是X0的線性組合，T1類似于1.2.3.1節(jié)中的PC1，但兩者有以下區(qū)別：T1提取時(shí)應(yīng)滿足約束條件T1與Y0間的相關(guān)性最強(qiáng)）；2）同時(shí)實(shí)施Y0和X0在T1上的回歸，并分別求出其殘差矩陣Y1和X1；3）以Y1代替Y0、X1代替X0，繼續(xù)進(jìn)行迭代運(yùn)算，即重復(fù)步驟2）與3）；4）根據(jù)留一法交叉有效性驗(yàn)證結(jié)果確定最終需要引入模型的主成分個(gè)數(shù)k，并停止迭代；5）實(shí)施Y0對(duì)T1,T2???Tk的普通多元線形回歸；6）首先將X0依次回代入T1～Tk，最終建立Y0對(duì)X0的回歸方程；再次完成不同等級(jí)蟹樣各自Y0與X0的PLS建模后（所建模型即為PLS-DA模型），將驗(yàn)證集中所有樣品的X0代入與其自身等級(jí)相對(duì)應(yīng)的PLS-DA模型中，求得所有需要驗(yàn)證樣品的預(yù)測(cè)分類變量Yp；最后對(duì)于驗(yàn)證集中某個(gè)級(jí)別的樣品而言（如特級(jí)蟹樣），當(dāng)Yp＞0.5，且偏差＜0.5，表明該類樣品的等級(jí)判定正確；當(dāng)Yp＜0.5，且偏差＜0.5，表明該類樣品的等級(jí)判定錯(cuò)誤；當(dāng)偏差＞0.5，表明該類樣品所建的PLSDA模型不穩(wěn)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地中華絨螯蟹電子舌數(shù)據(jù)PCA

圖2 不同產(chǎn)地中華絨螯蟹各可食部位滋味輪廓PCAA圖Fig.2 Principal component analysis (PCA) chart for taste profiles of different edible parts of Eriocheir sinensis farmed in different regions

陽(yáng)澄湖、松江、崇明三地所產(chǎn)中華絨螯蟹各可食部位滋味輪廓PCA結(jié)果見圖2。表1基于兩類指標(biāo)對(duì)PCA結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)：第1、第2主成分方差貢獻(xiàn)率之和主要反映了樣本整體差異性信息在主成分平面上的完整程度，其值越大表明樣本整體差異性信息遺失的越少。判別指數(shù)（discrimination index，DI）體現(xiàn)了不同類別樣品滋味輪廓的區(qū)分度，計(jì)算時(shí)有兩種情況：當(dāng)不同類別樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)無(wú)重疊時(shí)，DI= [1－各類樣品點(diǎn)所圍成的面積之和/涵蓋所有類樣品所需的總面積]×100，其值越大表明不同類別樣品區(qū)分效果越好；當(dāng)不同類別樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)有重疊時(shí)，DI=－100×各類樣品重疊部分面積之和/涵蓋所有類樣品所需的總面積，其絕對(duì)值越大表明重疊情況越嚴(yán)重。由表1可見，無(wú)論是第1、第2主成分方差貢獻(xiàn)率之和還是DI，均是陽(yáng)澄湖蟹最優(yōu)，松江蟹次之，崇明蟹最差，表明三者之中陽(yáng)澄湖蟹各可食部位的滋味輪廓差異最為顯著，而此差異在其主成分平面上展現(xiàn)地最為充分。

表1 陽(yáng)澄湖、松江、崇明中華絨螯蟹4 個(gè)可食部位電子舌數(shù)據(jù)PCA結(jié)果評(píng)價(jià)Table1 Evaluation results for PCA analysis based on E-tongue data of four edible parts off Eriocheir sinensis nsis from Yangcheng Lake, Songjiang and Chongming regions ons

進(jìn)一步分析圖2可知：3 個(gè)產(chǎn)地蟹樣中，足肉與鉗肉的滋味輪廓均最為接近（甚至有部分重疊），體肉與足肉和鉗肉的滋味輪廓有一定的差異性（無(wú)任何重疊），而性腺的滋味輪廓最為特殊（其數(shù)據(jù)點(diǎn)距離3 種蟹肉數(shù)據(jù)點(diǎn)距離最遠(yuǎn)）。無(wú)論哪個(gè)產(chǎn)地的蟹樣，其PCA圖DI均在85以上，表明不同等級(jí)蟹樣各可食部位滋味輪廓均有一定差異性。進(jìn)一步分析可知，對(duì)于3 個(gè)產(chǎn)地蟹樣而言，不同部位間的差異主要體現(xiàn)在第1主成分軸上，而不同等級(jí)間的差異主要體現(xiàn)在第2主成分軸上，第1主成分的貢獻(xiàn)率要遠(yuǎn)大于第2主成分的貢獻(xiàn)率，因此蟹樣部位間的差異顯著大于等級(jí)間的差異。此外，對(duì)于不同產(chǎn)地蟹樣各可食部位而言，其第2主成分值均隨著等級(jí)的上升而下降，呈現(xiàn)“特級(jí)＜＜1級(jí)＜2級(jí)”的規(guī)律，暗示特級(jí)蟹樣的滋味輪廓最為特殊。

2.2 SIMCA方法建立陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹的產(chǎn)地鑒別模型

2.2.1 基于單一可食部位電子舌數(shù)據(jù)建立的鑒別模型

SIMCA方法對(duì)不同產(chǎn)地蟹樣的體肉、鉗肉、足肉及性腺電子舌數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后建立的陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹產(chǎn)地鑒別模型見圖3。SIMCA算法是二值判別法，當(dāng)建立標(biāo)準(zhǔn)樣品集后（即陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹），對(duì)其他類樣品進(jìn)行二值判別，即“是”或者“否”陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹，判別效果可通過(guò)“拒絕率”來(lái)體現(xiàn)。拒絕率/%=（正確識(shí)別非標(biāo)準(zhǔn)樣品集的個(gè)數(shù)/其他類樣本的總個(gè)數(shù)）×100，拒絕率越接近100%，表明該模型對(duì)陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹的鑒別效果越好。表2展示了基于中華絨螯蟹各可食部位電子舌數(shù)據(jù)建立的SIMCA模型評(píng)價(jià)效果。由圖3以及表2可見，分別以體肉、鉗肉、足肉和性腺電子舌數(shù)據(jù)建立的SIMCA模型，對(duì)非陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹的拒絕率均達(dá)到了100%。在上述各單部位模型拒絕率均為100%的基礎(chǔ)上，可基于以下兩類指標(biāo)對(duì)其優(yōu)劣性進(jìn)一步評(píng)估：松江和崇明蟹樣的區(qū)分度；不同產(chǎn)地蟹樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的離散度。前一類指標(biāo)往往更為關(guān)鍵。由圖3可知：在體肉及性腺的SIMCA模型中，松江和崇明蟹樣無(wú)任何重疊；而在鉗肉及足肉的模型中，松江和崇明蟹樣有小部分的重疊。進(jìn)一步分析可知，體肉模型中，蟹樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的離散程度小于其他3 個(gè)部位的模型；鉗肉模型中，松江和崇明蟹樣的重疊程度大于其他3 個(gè)部位的模型。綜上所述，4 個(gè)單部位SIMCA模型其優(yōu)劣性排序?yàn)椋后w肉＞性腺＞足肉＞鉗肉（建模效果較優(yōu)者在前）。

圖3 基于單一可食部位電子舌數(shù)據(jù)和SIMCA分析法建立的陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹產(chǎn)地鑒別模型Fig.3 Habitat identification models for Eriocheir sinensis farmed in Yangcheng Lake by soft independent modeling of class analogy (SIMCA) method based on E-tongue data of one single edible part

2.2.2 綜合多個(gè)可食部位電子舌數(shù)據(jù)建立的鑒別模型

由2.2.1節(jié)可知，采用4 個(gè)單一可食部位進(jìn)行SIMCA建模，所得模型均能100%判別非陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹。但在足肉及鉗肉模型中，松江和崇明蟹樣數(shù)據(jù)點(diǎn)有部分重合，表明兩者滋味輪廓并未能完全區(qū)分，基于上述原因，筆者提出可嘗試將4 個(gè)部位的電子舌數(shù)據(jù)有效“綜合”起來(lái)，以豐富樣品“整體差異信息”，使所建SIMCA模型的“產(chǎn)地鑒別”效果更佳。

圖4 綜合體肉、鉗肉、足肉和性腺的電子舌數(shù)據(jù)及SIMCA分析法建立的陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹產(chǎn)地鑒別模型Fig.4 Habitat identification models for Eriocheir sinensis from Yangcheng Lake by SIMCA method based on a combination of E-tongue data of abdomen, claw, leg meat and gonad part

表2 基于中華絨螯蟹各可食部位電子舌數(shù)據(jù)的SIMCA模型評(píng)價(jià)效果TTaabbllee 22 EEvvaalluuaattiioonn rreessuullttss ffoorr SSIIMMCCAA mmooddeellss bbaasseedd oonn EE--ttoonngguuee ddaattaa of different edible parts off Eriocheir sinenssiiss

由圖4及表2可知，綜合4 個(gè)部位數(shù)據(jù)所建的SIMCA模型，對(duì)非陽(yáng)澄湖中華絨螯蟹的拒絕率達(dá)到100%，并且不同產(chǎn)地蟹樣的數(shù)據(jù)離散度明顯減小，表明其樣品均一性得到了較大提高。此外，將4 個(gè)部位數(shù)據(jù)聯(lián)合建模后，松江和崇明蟹樣也能完全區(qū)分開，表明所建模型充分體現(xiàn)了不同產(chǎn)地蟹樣滋味輪廓的差異性。綜合上述分析，對(duì)單部位模型而言，綜合4 個(gè)部位的電子舌數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，可起到豐富樣品整體差異信息、提高最終建模效果的作用。

2.3 PLS-DA建立中華絨螯蟹等級(jí)評(píng)定模型

為進(jìn)一步探討利用電子舌快速評(píng)定中華絨螯蟹等級(jí)的可能性，筆者嘗試采用PLS-DA建立中華絨螯蟹的等級(jí)評(píng)定模型。本實(shí)驗(yàn)共采集了8種不同類型的蟹樣（包含產(chǎn)地及等級(jí)因素），每種蟹樣重復(fù)8 次平行，總計(jì)測(cè)得64 個(gè)電子舌數(shù)據(jù)（其中每個(gè)數(shù)據(jù)均由4個(gè)可食部位的數(shù)據(jù)聯(lián)合而成）。從每種蟹樣中隨機(jī)抽出2 個(gè)平行、合計(jì)16 個(gè)電子舌數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證集，剩余48 個(gè)數(shù)據(jù)作為建模集，進(jìn)行PLS-DA建模，結(jié)果如表3和圖5所示。表3為綜合4 個(gè)部位電子舌數(shù)據(jù)和PLS-DA分析法建立的中華絨螯蟹等級(jí)評(píng)定模型，而圖5為上述等級(jí)評(píng)定模型的評(píng)價(jià)效果。由表3可知，無(wú)論是哪一等級(jí)的PLS-DA模型，在其建模集和驗(yàn)證集中，蟹樣的預(yù)測(cè)分類變量和其實(shí)際等級(jí)間的相關(guān)性均較好（相關(guān)系數(shù)均在0.9以上）。表明若采用表3所示的PLS-DA模型，可100%正確識(shí)別16個(gè)未知蟹樣的等級(jí)，模型建模效果佳。

DA method based on a combination of E-tongue data of all four edible parts表3 綜合4 個(gè)部位電子舌數(shù)據(jù)和PLS-DA分析法建立的中華絨螯蟹等級(jí)評(píng)定模型Table3 Grade evaluation models forEriocheir sinensis nsis by PLS-DA method based on a combination of E-tongue data of all four edible parts

圖5 綜合4 個(gè)部位電子舌數(shù)據(jù)建立的不同等級(jí)蟹樣的PLS-DA模型結(jié)果Fig.5 Results of PLS-DA models for Eriocheir sinensis from different grades based on a combination of E-tongue data of all four edible parts

進(jìn)一步分析圖5可知，無(wú)論是特級(jí)、1級(jí)還是2級(jí)蟹樣的PLS-DA模型，其中均未有誤判現(xiàn)象的發(fā)生，換言之即某等級(jí)蟹樣在其對(duì)應(yīng)PLS-DA模型中的預(yù)測(cè)分類變量均大于0.5，且偏差小于0.5。以特級(jí)蟹樣為例，如圖5a所示，陽(yáng)澄湖特級(jí)蟹和崇明特級(jí)蟹的預(yù)測(cè)分類變量分別為0.85±0.10和0.73±0.11，符合“預(yù)測(cè)分類變量均大于0.5，且偏差小于0.5”的要求。圖5b、c中的情況與圖5a一致，從另一角度印證了表3中的數(shù)據(jù)。

3 討 論

產(chǎn)地因素對(duì)中華絨螯蟹的滋味品質(zhì)影響重大。陽(yáng)澄湖天然湖區(qū)水質(zhì)清澈、水草豐茂，螺絲、貝類等活體餌料含量豐富，湖底無(wú)淤泥堆積，是河蟹生長(zhǎng)的天然理想棲息地[7]。與陽(yáng)澄湖蟹相比，在松江、崇明地區(qū)養(yǎng)殖的“池塘蟹”其生長(zhǎng)環(huán)境遠(yuǎn)不如“湖蟹”，“池塘蟹”生物餌料的攝入量往往不足，因此可能會(huì)影響?zhàn)D料自身所帶的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在蟹體內(nèi)的積累，從而進(jìn)一步導(dǎo)致不同產(chǎn)地中華絨螯其整體滋味輪廓有所差異（滋味物質(zhì)在某種程度上也可認(rèn)為是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）。

除產(chǎn)地因素外，中華絨螯蟹不同可食部位中滋味物質(zhì)的構(gòu)成也具有顯著差異。付娜等[19]研究表明，河蟹肌肉中的游離氨基酸組成較為相近，而蟹膏中的游離氨基酸組成與肌肉有很大不同。此外，張娜[1]發(fā)現(xiàn)，中華絨螯蟹不同可食部位中AMP、IMP和GMP的含量存在顯著性差異。除游離氨基酸和核苷酸外，無(wú)機(jī)離子（K＋、Na＋、Cl－、PO等）也對(duì)河蟹整體滋味的呈現(xiàn)具有重大作用：去除Na＋則鮮味和甜味驟降同時(shí)苦味卻增強(qiáng)；去除K＋和Cl－則無(wú)味感；去除P則鮮味、甜味和咸味都有所下降[20-21]。據(jù)張娜[1]的報(bào)道，中華絨螯蟹足肉中K＋和Cl－的含量最高，而蟹膏中則是Na＋和PO的含量最高。

除產(chǎn)地、部位因素外，不同等級(jí)中華絨螯蟹滋味物質(zhì)的構(gòu)成也存在顯著性差異。Guo Yanru等[22]報(bào)道，無(wú)論是體肉、鉗肉、足肉還是性腺，陽(yáng)澄湖雌蟹各可食部位中的氨基酸含量均隨著等級(jí)的降低而減少。Ying Xueping等[23]研究證實(shí)，在雌蟹成熟過(guò)程中，不飽和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)向卵巢中積聚，為之后到來(lái)的排卵期做準(zhǔn)備。闕有清等[24]發(fā)現(xiàn)，性腺指數(shù)較高的雌蟹其卵巢中不飽和脂肪酸的含量也相對(duì)較高。由上述現(xiàn)象推測(cè)，不同等級(jí)蟹樣的發(fā)育速度可能不盡相同，因而不同成熟度河蟹肌肉和性腺中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分配比例有所不同，最終造成不同等級(jí)河蟹滋味物質(zhì)的構(gòu)成有所差異（滋味物質(zhì)在某種程度上也可認(rèn)為是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）。

另方面，本研究發(fā)現(xiàn)，若將電子舌的“單部位模型”與“多部位模型”進(jìn)行比較，則后者的建模效果更好，本課題組先前進(jìn)行電子鼻建模時(shí)也得到了類似的規(guī)律[11]，這可能因?yàn)椤岸嗖课荒Ｐ汀痹紨?shù)據(jù)中包括的樣品信息更為豐富，建模時(shí)對(duì)樣品的描述更為完整，提高了不同樣品間的區(qū)分度。因此今后可嘗試將電子鼻、電子舌等多種指紋技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，進(jìn)一步建立“多指紋模型”，以探討是否能進(jìn)一步提高建模效果。

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Habitat Identification and Grade Evaluation of Chinese Mitten Crab (Eriocheir sinensis) Using Electronic Tongue

ZHANG Jingjing1, GU Saiqi2,*, DING Yuting2, WANG Xichang1, JIANG Wenmeng1
(1. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 2. Ocean College, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Electronic tongue (E-tongue) technology was applied in this study to detect the taste profiles of the abdomen, claw, leg meat and gonad part of female Eriocheir sinensis farmed in Yangcheng Lake, Songjiang and Chongming regions from different quality grades. The principal component analysis (PCA) of E-tongue data showed that the taste profiles of four edible parts of Yangcheng-Lake crabs in three grades (premium, first and second) could be distinguished well. Soft independent modeling of class analogy (SIMCA) method was applied to establish the habitat identification models of Yangcheng-Lake crabs based either on one single part or on multiple parts with a rejection ratio of 100% for non-Yangcheng-Lake crabs. In addition, partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA) was also used in this study to build three grade evaluation models for Eriocheir sinensis of different grades. The correlation coefficients of the PLS-DA models were all more than 0.90. Also, based on the PLS-DA models, the grades of 16 unknown crab samples could be correctly identified with 100% accuracy.

Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis); taste; habitat identification; grade evaluation; electronic tongue

S966.16

A

1002-6630（2015）04-0141-06

10.7506/spkx1002-6630-201504027

2014-04-09

上海市中華絨螯蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（D-8003-10-0208）；上海市科委工程中心建設(shè)項(xiàng)目（11DZ2280300）；上海市教委重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（J50704）；上海高校青年教師培養(yǎng)資助計(jì)劃項(xiàng)目（B-5409-12-0023）；上海海洋大學(xué)優(yōu)秀研究生論文培育計(jì)劃項(xiàng)目（B-9600-10-0003-3）

張晶晶（1985—），女，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向?yàn)槭称窢I(yíng)養(yǎng)與安全。E-mail：zhangjj@shou.edu.cn

*通信作者：顧賽麒（1984—），男，講師，博士，研究方向?yàn)槭称窢I(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味。E-mail：gusaiqi@126.com