智能感官分析技术结合传统感官评价对细点圆趾蟹蟹肉制品品质特性研究

doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.011

智能感官分析技术结合传统感官评价对细点圆趾蟹蟹肉制品品质特性研究

许丹^,^,¹^,³, 朱剑¹^,³, 陈瑜¹^,³, 顾捷¹^,³, 马剑锋¹^,², 张小军^,^,¹^,³

1.浙江省海洋水产研究所，浙江舟山 316021

2.浙江海洋大学食品与药学学院，浙江舟山 316021

3.浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江舟山 316021

Study on quality characteristics of crab meat products of Ovalipes punctatus by intelligent sensory analysis combined with traditional sensory evaluation

XU Dan^,^,¹^,³, ZHU Jian¹^,³, CHEN Yu¹^,³, GU Jie¹^,³, MA Jianfeng¹^,², ZHANG Xiaojun^,^,¹^,³

1.Zhejiang Marine Fisheries Research Institute，Zhoushan 316021，Zhejiang Province，China

2.College of Food and Pharmacy，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316021，Zhejiang Province，China

3.Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province，Zhoushan 316021，Zhejiang Province，China

通讯作者: ORCID：https：//orcid.org/0000-0001-8807-5450，E-mail：xiaojun3627@163.com.

收稿日期: 2020-12-04

基金资助:

2019年省属科研院所条件建设项目. 2019F307
浙江省重点研发计划项目. 2018C02026

Received: 2020-12-04

作者简介 About authors

许丹（1991—），ORCID：https：//orcid.org/0000-0001-8250-5739，女，硕士，工程师，主要从事水产品加工与质量安全研究，E-mail：xdplmm@126.com. , E-mail：xdplmm@126.com

摘要

采用智能感官分析技术结合传统感官评价，研究了细点圆趾蟹蟹肉、细点圆趾蟹重组蟹肉、仿蟹肉块和仿蟹肉棒的感官品质。4类均为低脂类、可放心食用的食品。用电子舌技术与主成分分析法对4类蟹肉样品进行了区分和识别，用质构仪检测了4类样品的适口性（包括硬度、弹性、黏结性、胶性、咀嚼性和回复性）。结果表明，仿蟹肉制品与纯蟹肉在味道上存在明显差异，纯蟹肉较仿蟹肉制品具有更强的鲜味回味，但苦味、涩味和苦味回味相对较高；蛋白质类添加剂（TG酶）有利于提高纯蟹肉的感官品质，尤其可大幅度改良口感和质地，全质构分析测定结果与人的感官评价结果一致性较高。

关键词： 智能感官分析技术 ; 传统感官评价 ; 细点圆趾蟹 ; 蟹肉制品 ; 品质

Abstract

The sensory quality of Ovalipes punctatus, Ovalipes punctatus reconstituted crab meat products, crab meat pieces and crab sticks were studied by using intelligent sensory analysis technology combined with traditional sensory evaluation. The four types of products were all low-fat foods that can be eaten with confidence. The electronic tongue combined with the principal component analysis method was used to distinguish and identify the four types of crab meat products, and the palatability of various types of crab meat (including hardness, elasticity, cohesiveness, gumminess, chewiness, resilence). The results showed that there was a significant difference in taste between imitation crabmeat and real crabmeat. Compared with imitation crabmeat, real crabmeat had a stronger umami aftertaste, but the bitterness and astringency and miscellaneous taste were relatively higher; TGase had a positive effect on the sensory quality of crab meat, especially on its taste and texture, the whole texture measurement results and human sensory evaluation results showed good consistency.

Keywords： intelligent sensory analysis ; traditional sensory evaluation ; Ovalipes punctatus ; crab meat products ; quality

PDF (806KB) 元数据多维度评价相关文章导出 EndNote| Ris| Bibtex 收藏本文

本文引用格式

许丹, 朱剑, 陈瑜, 顾捷, 马剑锋, 张小军. 智能感官分析技术结合传统感官评价对细点圆趾蟹蟹肉制品品质特性研究. 浙江大学学报(理学版)[J], 2022, 49(3): 336-343 doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.011

XU Dan, ZHU Jian, CHEN Yu, GU Jie, MA Jianfeng, ZHANG Xiaojun. Study on quality characteristics of crab meat products of Ovalipes punctatus by intelligent sensory analysis combined with traditional sensory evaluation. Journal of Zhejiang University(Science Edition)[J], 2022, 49(3): 336-343 doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.011

细点圆趾蟹隶属于梭子蟹科，俗称“沙蟹”，盛产于我国黄海、东海，是浙江沿海地区常见的经济蟹，属广温、广盐性种类。细点圆趾蟹常被加工制成冷冻切蟹、冷冻蟹肉和蟹肉罐头等产品，从而产生大量的含蟹肉下脚料或碎蟹肉^［1］。若不加以回收利用，不仅严重浪费蛋白资源，而且污染环境。如何回收利用这些下脚料，是当前加工企业亟待解决的问题^［2］。目前蟹肉制品主要以冷冻鲜熟蟹肉、蟹米、蟹肉罐头、蟹肉排为主，种类较少且风味单一，且由于加工过程中因漂洗等步骤降低了蟹肉固有风味。重组蟹肉是一种新型的水产调理食品，具有调理简便、细嫩味美、耐储藏等优点，颇受市场欢迎，这类制品既能大规模工厂化生产，又能家庭式手工生产。重组蟹肉既可作为成品，也可作为生产其他复合蟹糜制品的原料。

传统的感官评价是评估颜色、香气、味道和品质的主要手段。该方法虽较为常用，但存在主观性强、一致性差、难以量化等缺点，这导致实验结果难以标准化，可靠性和可比性差。智能感官分析技术通过现代精密仪器模拟人体的感觉器官，以分析食物的感官质量，例如颜色、香气、味道和形状^［3］。常用的智能感官分析技术主要包括计算机视觉、电子鼻、电子舌和质构分析技术。与传统的感官评价相比，智能感官分析具有检测时间短、重复性好、无须复杂的样品前处理、无感官疲劳、检测结果客观可靠、易于在线快速分析等优点^［3-4］。付娜等^［5］通过电子舌与感官评价相结合的方法，分析了游离氨基酸对中华绒螯蟹肉滋味的贡献度，确定了影响蟹肉滋味的重要氨基酸种类；赵樑等^［6］通过电子舌较好地区分了不同月份下中华绒螯蟹3个可食部位的滋味轮廓差异；范思华^［7］运用感官评价与电子舌相结合的方法对分级分离后的细点圆趾蟹汁进行了滋味分析，确定了鲜味最强的组分；刘兴余等^［8］比较了感官评价与2种仪器测定（剪切法和质构剖面分析法）之间的差异，并通过建立仪器分析与感官评价间的数学模型，得到质构剖面分析法更能全面预测猪肉的感官品质；陈磊等^［9］的研究结果表明，大部分仪器测定指标与感官评价相关性显著或极显著。

水产制品品质涉及气味、色泽、口感、质地等方面，单靠一种仪器无法进行全面综合分析。因此需结合计算机视觉、电子鼻、电子舌和质构分析技术，方可获得大量描述水产制品不同品质特征的信息。利用信息融合技术对这些信息进行分析、综合和平衡，最终对水产制品做综合评价。与单一检测方法相比，多种智能感官分析仪器的联用具有信息量大、容错性高、与人类认知过程相似等优点^［3，10］。

1　材料与方法

1.1　材料与设备

细点圆趾蟹碎蟹肉，生产商为舟山市惠业天诚水产有限公司，真空包装后于冷冻状态下运送至实验室；仿蟹肉棒，生产商为丸玉（日本）；仿蟹肉块，生产商为威海威东日综合食品有限公司。

GB 204 电子天平，购自瑞士梅特勒；TA.XT Plus 质构仪，购自英国Texture Analyser公司；7900 ICP-MS 等离子体电感耦合质谱仪，购自美国安捷伦公司；TS-5000Z电子舌，购自日本INSENT公司；DHG-9123A 电热恒温鼓风干燥箱，购自上海精宏实验设备有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1　重组蟹肉的制备

在纯蟹肉中添加2%蛋白质类添加剂（TG酶），50 ℃下反应1.5 h，得到重组蟹肉。

1.2.2　感官评价

首先，由12名感官评价专业人员组成评定小组，对4类蟹肉样品的色泽、气味、口感和质地进行评分，具体评价标准如表1所示。然后，计算总分：

Y = A_{n} \times 15 % + B_{n} \times 25 % + C_{n} \times 35 % + D_{n} \times 25 %

，

其中，Y表示蟹肉样品感官评价总分；A_n，B_n，C_n，D_n 分别表示色泽、气味、口感、质地的得分。

表1 蟹肉样品感官评价标准

Table 1 Sensory evaluation of crab meat samples

评价指标	分值	评价标准
色泽（A）	0~7	色泽局部变黑，蟹肉褐变
	8~13	色泽稍暗，蟹肉微微褐变
	14~19	色泽稍暗，蟹肉呈白色
	20~25	色泽鲜亮，蟹肉呈白色
气味（B）	0~7	无香味，略有异味
	8~13	无香味，无异味
	14~19	蟹肉固有气味较淡，无异味
	20~25	具有蟹肉固有气味，无异味
口感（C）	0~7	弹性较差
	8~13	弹性一般
	14~19	有弹性
	20~25	弹性十足
质地（D）	0~7	肌肉组织不紧密，松散
	8~13	肌肉组织不紧密，局部松散
	14~19	肌肉组织完整，纹理清晰
	20~25	肌肉组织致密完整，纹理清晰

新窗口打开| 下载CSV

1.2.3　基本营养成分的测定

水分的测定参照《食品安全国家标准食品中水分的测定（GB 5009.3—2016）》^［11］；蛋白质的测定参照《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定（GB 5009.5—2016）》^［12］；脂肪的测定参照《食品安全国家标准食品中脂肪的测定（GB 5009.6—2016）》^［13］；灰分的测定参照《食品安全国家标准食品中灰分的测定（GB 5009.4—2016）》^［14］。

1.2.4　镉的测定

镉的测定参照《食品安全国家标准食品中多元素的测定（GB 5009.268—2016）》^［15］。

1.2.5　蛋白质体外消化率的测定

采用微量凯氏定氮法测定样品中的粗蛋白质体外消化率。参照MONSOOR等^［16］的方法稍加修改，具体步骤如下：

（1）胃蛋白酶的消化处理

取1.5 g蟹肉样品于三角瓶或锥形瓶，加入113 mL 0.1 mol·L^-1的HCl（含15 mg胃蛋白酶），调节pH至2.0，将蟹肉样品置于37 ℃振荡水浴锅3 h，以达到模拟食物蠕动的效果。

（2）胰蛋白酶的消化处理

将瓶子从水浴锅中取出，用2.0 mol·L^-1 NaOH溶液调节消化液的pH至7.5~8.0，再加入30 mg胰蛋白酶、56 mL磷酸盐缓冲液（0.2 mol·L^-1 NaH₂PO₄-Na₂HPO₄，pH为4）、7.5 mmol·L^-1 CaCl₂，继续放入37 ℃振荡水浴锅24 h。

（3）蛋白质质量分数测定

消化结束后取出瓶子，向消化液中加入20 mL 30%的三氯乙酸溶液，以沉淀消化液中剩余的蛋白质，过滤，测定滤纸及沉淀中蛋白质的质量分数。同时设置蒸馏水空白对照组。每组样品重复测定3次，取平均值。

（4）蛋白质体外消化率的计算

蛋白质体外消化率=［（样品粗蛋白质量分数-滤渣粗蛋白质量分数）/样品粗蛋白质量分数］×100%。

1.2.6　全质构测试

将蟹肉样品切成1 cm×1 cm×2 cm的长块状体，在室温下用质构仪进行全质构测试（TPA）。探头为P50，参数设定：测前速度1.0 mm·s^-1，测中速度5.0 mm·s^-1，测后速度5.0 mm·s^-1，穿刺距离10 mm，测试间隔5 s，触发力5.0 g。测定参数：硬度、弹性、黏结性、胶性、咀嚼性和回复性。

1.2.7　电子舌技术

样品前处理：称取20 g打碎后的蟹肉样品置于250 mL烧杯，添加100 mL纯净水，搅拌均匀，3 000 r·min^-1离心5 min，过滤，取上清液测试。

电子舌配置：用具有广域选择特异性的人工脂膜传感器模拟生物活体的味觉感受机理，通过检测各样品与人工脂膜传感器之间的静电作用或疏水性相互作用产生的膜电势变化，实现对5种基本味（酸、甜、苦、咸、鲜）和涩味的评价。

电子舌测试用液：Reference溶液（人工唾液）为KCl和酒石酸的混合液；负极清洗液为水、乙醇和HCl的混合液；正极清洗液为KCl、水、乙醇和KOH的混合液。

2　结果与分析

2.1　感官评价

图1为4类蟹肉样品的感官品质对比分析，可知，重组蟹肉在口感、色泽、质地、气味和总分方面均明显优于纯蟹肉，表明添加TG酶有利于提高纯蟹肉的感官品质，尤其可显著改良口感和质地，这是因为TG酶的黏结性可以改善重组蟹肉的质构，使其具有良好的弹性、硬度和咀嚼性^［17］。由于仿蟹肉块和仿蟹肉棒均属于仿蟹肉制品，且以低值的海水鱼或淡水鱼为主要原料，佐以辅料加工而成^［18］，因此缺少蟹肉的固有风味，又因其含较多添加剂，例如蛋白、食盐、糖、食用色素、多聚磷酸盐等，所以，仿蟹肉制品的色泽、口感、质地得分及总分较高。

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1 蟹肉样品的感官品质对比

Fig.1 Comparative of sensory quality of crab meat samples

2.2　基本营养成分分析

4类蟹肉样品的基本营养成分如表2所示。可知，重组蟹肉中水分和蛋白质的质量分数最高，分别为77.75%和32.42%。

表2 基本营养成分对比

Table 2 Comparative of basic nutrients

样品	水分/%	灰分/%	蛋白质/%	脂肪/%
仿蟹肉块	74.06±0.31^c	1.67±0.42^bc	10.14±0.05^d	0^c
仿蟹肉棒	72.36±0.40^d	2.03±0.01^a	12.17±0.12^c	0^c
纯蟹肉	76.49±0.56^b	1.76±0.31^bc	25.71±0.02^b	0.020±0.00^a
重组蟹肉	77.75±0.01^a	1.48±0.05^d	32.42±0.11^a	0.001±0.00^b

注 a，b，c，d表示差异显著（p<0.05）。

新窗口打开| 下载CSV

由于重组蟹肉在加工过程中添加了TG酶，因此其蛋白质含量较纯蟹肉高；仿蟹肉块和仿蟹肉棒的原料实质为鱼肉，因此其蛋白质含量均低于纯蟹肉。4类蟹肉样品的脂肪含量均在3%以下，属于低脂类食品。

表2数据表明，重组蟹肉具有高蛋白、低脂肪，且水分含量接近纯蟹肉的特点。重组蟹肉比蟹肉较少（几乎没有）的仿蟹肉制品更具竞争力。近年来，消费者对高蛋白低脂类食品的关注度增加，重组蟹肉满足了市场的需求。随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，对食品的营养与品质的要求越来越高，相信以蟹肉为原料的重组蟹肉将受消费者青睐。

2.3　镉质量分数和蛋白质体外消化率分析

镉是一种广泛存在于自然界的重金属，是人体非必需元素。近年来，由于工业化和城市化的不断推进，工业造成的“三废”污染及农业造成的农药、化肥污染导致大量镉进入水体，引起水生生物的重金属污染。水产品中重金属多为镉，超标种类从高到低依次为蟹类>贝类>虾类>海水鱼，其中蟹类是镉污染最为严重的水产品之一^［19］。由图2可知，纯蟹肉中镉质量分数在0.15 mg·kg^-1左右，明显高于仿蟹肉制品的0.001~0.004 mg·kg^-1镉质量分数，但均在限值范围内。

图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2 镉质量分数和蛋白质体外消化率对比

不同字母代表有显著性差异（p<0.05）。

Fig.2 Comparative of cadmium content and protein digestibility in vitro

蛋白质体外消化率是动物从食物中所消化吸收的部分与总摄入的比，是评价营养价值的重要指标之一，用于表征蛋白质氨基酸的利用度^［20］。通过胃蛋白酶-胰蛋白酶复合处理法以粗蛋白为标准测定各蟹肉样品的蛋白质体外消化率，实验结果见图2。可知，重组蟹肉的蛋白质体外消化率达70%以上，高于纯蟹肉和仿蟹肉制品，说明重组蟹肉易于消化吸收。研究结果表明，TG酶可催化蛋白质形成ε-（γ-谷氨酰）赖氨酸共价键，使得蛋白质聚合或交叉链接后，不但不会影响其消化，反而能促进消化。

2.4　全质构分析

利用质构仪研究食品的质构特性，可客观地对食品品质做出评价。在水产制品加工中，全质构分析是品质评价的重要依据之一，是对食物口感的语言表达，与食品的形态、化学组成、外在作用力等性质有关，可降低人工品尝的主观误差^［21］。

由图3可知，重组蟹肉和纯蟹肉的硬度、弹性、胶性及咀嚼性的值均明显低于仿蟹肉制品，但是相较于纯蟹肉，添加TG酶的重组蟹肉的各质构参数值显著提高，说明TG酶的添加可明显改善纯蟹肉的各质构特性。

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3 蟹肉样品全质构对比分析

Fig.3 Comparative analysis of total texture of crab meat samples

2.5　电子舌分析

电子舌主要针对样品的滋味特性进行分析，操作便捷，可作为感官评价的替代或补充，目前广泛用于食品的快速检测^［22］。由图4可知，4类蟹肉样品在味道上存在明显差异，尤其在苦味、鲜味、丰富性和咸味方面差异较大。由表4可知，仿蟹肉块和仿蟹肉棒的味道较为相似，因其含食盐、味精等食品添加剂，鲜味和咸味较强，而由于仿蟹肉制品由淡水鱼肉和淀粉制作而成，故其丰富性较弱。

图4

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4 蟹肉样品有效味觉指标雷达图

Fig.4 Radar chart of effective taste index of crab meat samples

2.5.1　鲜味、咸味和丰富性分析

丰富性是鲜味的回味，用于反映鲜味的持久度，又称为鲜味持久度。蟹肉样品的鲜味、咸味和丰富性分析见图5，鲜味和咸味是蟹肉样品重要的味觉指标。由图5可知，在4类蟹肉样品中，纯蟹肉的鲜味和咸味最低、丰富性最强，可见纯蟹肉在入口时鲜味和咸味并不强，但鲜味的持久度十足。重组蟹肉的咸味同纯蟹肉，鲜味有所增加，但丰富性明显不及纯蟹肉。仿蟹肉制品具有较强的鲜味和咸味，但丰富性较弱，其中仿蟹肉棒的鲜味和咸味最强。

图5

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图5 蟹肉样品鲜味、咸味和丰富性气泡图

注气泡越大，表示丰富性越强。

Fig.5 Bubble diagram of taste， saltiness and richness of crab meat samples

2.5.2　苦味、涩味和苦味回味分析

由于蟹肉样品的涩味值接近于0，所以样品并没有明显的涩味回味。通过测试，蟹肉样品可引起苦、涩味传感器应答，这里的苦、涩味反映的是味道的多样性。由图6可知，纯蟹肉和重组蟹肉的苦味、涩味和苦味回味均明显强于仿蟹肉制品，仿蟹肉制品的苦味低于4，苦味回味较小。可见纯蟹肉的味道更复杂多样。

图6

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图6 蟹肉样品苦味、涩味和苦味回味气泡图

注气泡越大，表示苦味回味越强。

Fig.6 Bubble diagram of bitterness， astringency and bitter aftertaste of crab meat samples

2.5.3　主成分分析

主成分分析（PCA）是一种常用的统计分析方法，主要用于样本间的聚类分析，PCA评分图以分散点的形式反映样本之间的距离，各点间的距离代表不同样本之间的差异。距离越近，味道越相似^［23］。试验中分别以主成分1和主成分2为横、纵坐标，基于有效的味觉指标（去除酸味）对4类样品进行分析，结果如图7所示。由图7可知，仿蟹肉制品在坐标轴左侧，存在明显的聚类，而纯蟹肉和重组蟹肉分散在不同象限。因此，仿蟹肉制品和纯蟹肉在味道上存在显著差异，仿蟹肉块和仿蟹肉棒在味道上较为相似，纯蟹肉与重组蟹肉的味道存在明显不同。

图 7

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图 7 蟹肉样品的PCA评分图

Fig.7 PCA scoring chart of crab meat samples

对主成分的贡献率取决于对应数值的绝对值，绝对值越大贡献率越大。由表3可知，主成分1和主成分2的方差贡献率分别为87.61%和10.98%，丰富性、苦味、咸味和鲜味对主成分1和2的贡献率均较大。因此，4类蟹肉样品的味道差异主要表现在丰富性、苦味、咸味和鲜味4个味觉指标上。

表3 蟹肉样品的味觉指标对主成分的贡献率

Table 3 Principal component contribution table of crab meat samples

味觉指标	主成分1	主成分2
苦味（bitterness）	0.596 556	-0.543 638
涩味（astringency）	0.135 913	-0.130 092
苦味回味（aftertaste-B）	0.098 034	-0.042 371
涩味回味（aftertaste-A）	0.014 232	0.005 180
鲜味（umami）	-0.142 593	-0.368 915
丰富性（richness）	0.604 716	0.693 352
咸味（saltiness）	-0.479 396	0.262 442
特征值	69.597 165	8.721 985
方差贡献率/%	87.614 105	10.979 886

新窗口打开| 下载CSV

3　结论

结合智能感官分析技术与传统感官评价，研究了细点圆趾蟹蟹肉、细点圆趾蟹重组蟹肉、仿蟹肉块和仿蟹肉棒的感官品质。4类均为低脂类、可放心食用的食品。结合电子舌技术与主成分分析法，对4类蟹肉样品进行了区分和识别，结果表明，仿蟹肉制品与纯蟹肉在味道上存在明显差异，纯蟹肉较仿蟹肉制品具有更强的丰富性，但苦味、涩味和苦味回味相对较高。此外，利用质构仪测试了4类蟹肉样品的适口性（包括硬度、弹性、黏结性、胶性、咀嚼性和回复性），结果表明，添加TG酶有利于提高蟹肉的感官品质，尤其可显著改良口感和质地，全质构测试结果与人的感官评价结果较为一致。传统感官评价结合电子舌技术和全质构测试，可获得大量描述蟹肉样品不同品质特征的信息。

http://dx.doi.org/10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.011

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

刘佳梦，白苗，张邵鸿，等.

细点圆趾蟹蟹肉酶解液制备美拉德型蟹风味料工艺优化

［J］. 食品工业科技， 2019， 40（10）： 206-213. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2019.10.034