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 劉茜茜，張秀玲*，謝鳳英，杜敏，孫瑞瑞，程雪

 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院（哈爾濱150030）

摘要利用Design Expert 8.0軟件測(cè)定檸檬酸，VC和CaCl2_種護(hù)綠劑對(duì)刺老芽滅酶過(guò)程中葉綠素含量的影響及三種護(hù)綠劑的交互作用。試驗(yàn)選取的三種護(hù)綠劑均為食品級(jí)試劑、無(wú)重金屬，實(shí)現(xiàn)了對(duì)刺老芽安全、高效護(hù)綠的目的。通過(guò)單因素及響應(yīng)面的試驗(yàn)結(jié)果得出在微波滅酶功率為560 W，滅酶時(shí)間為1min的條件下，利用Design Expert8.0軟件-對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，得到三種護(hù)綠劑的最佳復(fù)配比為：檸檬酸質(zhì)量濃度1.37 g/L，VC質(zhì)量濃度2.07 g/L，CaCI2質(zhì)量

濃度1.08 g/L，此條件下刺老芽葉綠素含量的預(yù)測(cè)值為3.314 5 mg/g。

關(guān)鍵詞刺老芽；葉綠素；護(hù)綠：優(yōu)化

  刺老芽是主要分布于中國(guó)東北地區(qū)的一種山野菜，營(yíng)養(yǎng)豐富，富含16種氨基酸和22種微量元素，刺老芽中的鈣、錳、鐵、鈦、鎳、銅和鍺等元素的含量甚至高過(guò)人參高，因此被譽(yù)為“天下第一山珍”，目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)刺老芽的估價(jià)為每噸1萬(wàn)元以上。但是由于刺老芽天然野生的量非常少，季節(jié)性非常強(qiáng)，采摘后非常容易出現(xiàn)黃化、萎蔫的現(xiàn)象，限制了其進(jìn)一步的加工及出口。因此研究如何延緩刺老芽的黃化、萎蔫問(wèn)題，延長(zhǎng)其保鮮貯藏時(shí)間，成為刺老芽進(jìn)一步加工的首要問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于這方面的研究相對(duì)較少。

  試驗(yàn)利用微波滅酶技術(shù)，選取檸檬酸、VC和CaCI2三種食品級(jí)護(hù)綠劑，利用Design Expert 8.0軟件對(duì)刺老芽的護(hù)綠劑濃度進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)刺老芽安全高效的護(hù)綠目的。

1材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1原料

  刺老芽：采摘于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院山野菜培養(yǎng)棚。

1.1.2試驗(yàn)試劑

 檸檬酸、VC、CaCI2:分析純?cè)噭�，�?gòu)自哈爾濱市德美實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)銷有限公司；95%乙醇：購(gòu)自哈爾濱市德美實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)銷有限公司。

1.1.3主要儀器與設(shè)備

  721型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限公司；YP20002電子天平：上海越平科學(xué)儀器有限公司；G70D20CNIP-D2( SO)格蘭仕微波爐：格蘭仕微波生活電器有限公司

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)流程

1.2.2預(yù)處理

 將采摘后新鮮的刺老芽，去除老化部位保留新鮮的枝葉，清洗去除表面的雜質(zhì)，晾干備用。

1.2.3微波滅酶

  將原料放入純凈水中，比例為1：100 g/mL。選擇檸檬酸、VC和CaCl2三種護(hù)綠劑，檸檬酸試驗(yàn)濃度范圍為0.30～2.30 g/L，VC試驗(yàn)濃度范圍0.50~2.50 g/L，CaCl2試驗(yàn)濃度范圍0.50～2.50 g/L。在單因素結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Design Expert 8.0軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)配置護(hù)綠液，利用微波技術(shù)對(duì)菜體滅酶，微波功率為560 W，時(shí)間為1 min。

1.2.4葉綠素測(cè)定

 采用分光光度法測(cè)定處理后樣品的葉綠素含量。具體步驟：在分析天平上稱樣1 g置研缽中，加入少量95%乙醇，加入少量石英砂、碳酸鈣粉末，研磨至葉片組織變白即可，并靜置3～5 min。過(guò)濾，用少量95%乙醇沖洗研缽2～3次轉(zhuǎn)入容量瓶，容至50 mL，搖勻。利用721分光光度計(jì)652 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，并根據(jù)公式計(jì)算葉綠素總含量值，重復(fù)3次取平均值。

1.2.5試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)方法

 在單因素結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Design Expert 8.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型建立及結(jié)果分析等。

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

 試驗(yàn)選用檸檬酸的用量分別為0.30，0.80，1.30，1.80和2.30 g/L 5個(gè)質(zhì)量濃度梯度，VC的用量分別為0.50，1.00，1.50，2.00和2.50 g/L 5個(gè)質(zhì)量濃度梯度，CaCl2的量分別為0.50，1.00，1.50，2.00和2.50 g/L 5個(gè)質(zhì)量濃度梯度。

2.1.1檸檬酸濃度對(duì)刺老芽葉綠素含量的影響

 圖1為檸檬酸質(zhì)量濃度在0.30～2.30 g/L范圍內(nèi)變化對(duì)刺老芽葉綠素含量影響的折線圖。由圖1可知，在試驗(yàn)選取的濃度范圍內(nèi)隨著檸檬酸濃度的增加，刺老芽葉綠素的含量先上升后下降，當(dāng)檸檬酸質(zhì)量濃度為1.30 g/L時(shí)，刺老芽葉綠素含量達(dá)到最大值，為2.749 4mg/g。因此在試驗(yàn)選取的范圍內(nèi)，最適的檸檬酸質(zhì)量濃度為1.30 g/L，當(dāng)檸檬酸濃度超過(guò)一定值時(shí)，溶液pH會(huì)偏低，刺老芽葉綠素結(jié)構(gòu)中的卟啉環(huán)與Mg2+的結(jié)合不穩(wěn)定，葉綠素發(fā)生脫鎂反應(yīng)，Mg2+被H+取代形成脫鎂葉綠素，刺老芽的顏色會(huì)由鮮綠色轉(zhuǎn)變成橄欖綠，暗綠甚至褐色，不利于刺老芽的護(hù)綠。

2.1.2  VC濃度對(duì)刺老芽葉綠素含量的影響

 圖2為VC質(zhì)量濃度在0.50～2.50 g/L范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)刺老芽葉綠素含量影響的折線圖。由圖2可知，在試驗(yàn)選取的濃度范圍內(nèi)隨著VC濃度的增加，刺老芽葉綠素的含量先上升后下降，當(dāng)VC質(zhì)量濃度為2.00 g/L時(shí)，刺老芽葉綠素含量達(dá)到最大值，為2.478 6 mg/g。VC是一種水溶性的抗氧化劑，可以抑制葉綠素氧化分解。在試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，在VC濃度達(dá)到一定值前，隨著VC濃度的增加，刺老芽葉綠素的含量逐漸的增加，但VC濃度超過(guò)一定值時(shí)，刺老芽葉綠素的含量緩慢下降，這可能是因?yàn)閂C的水溶液呈酸性，達(dá)到一定濃度后，溶液pH過(guò)低，破壞了刺老芽葉綠素的結(jié)構(gòu)，使其含量下降。

2.1.3  CaCl2濃度對(duì)刺老芽葉綠素含量的影響

 圖3為CaCI2質(zhì)量濃度在0.50～2.50 g/L范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)刺老芽葉綠素含量影響的折線圖。由圖3可知，在試驗(yàn)選取的濃度范圍內(nèi)隨著CaCl2濃度的增加，刺老芽葉綠素的含量先上升后下降，當(dāng)CaCI2質(zhì)量濃度為1.00g/L時(shí)，刺老芽葉綠素含量達(dá)到最大值，為2.436 4 mg/g。CaCl2是一種典型的離子型鹵化物，一定條件下可以取代脫鎂葉綠素分子卟啉環(huán)中的氫離子，生成穩(wěn)定的葉綠素金屬離子絡(luò)合物，起到一定的護(hù)綠作用，除此之外Ca2+還可以起到保脆的作用。在試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，當(dāng)CaCl2濃度超過(guò)一定值時(shí)，刺老芽葉綠素的含量緩慢下降，這是因?yàn)镃aCl2溶于水時(shí)釋放大量的熱，可能對(duì)刺老芽中葉綠素含量造成了負(fù)面的影響。并且CaCl2的水溶液呈微酸性，達(dá)到一定濃度后，也可能會(huì)破壞刺老芽葉綠素的結(jié)構(gòu)，使其含量下降。

2.2響應(yīng)面對(duì)三種護(hù)綠劑復(fù)配護(hù)綠的優(yōu)化

2.2.1  響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

 基于單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取檸檬酸、VC和CaCl2的濃度為變量，刺老芽葉綠素含量為響應(yīng)值，利用Design Expert 8.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析設(shè)計(jì)和試驗(yàn)（表1），進(jìn)一步優(yōu)化各因素的參數(shù)值。選擇中心復(fù)合模型，做3因素3水平總共17個(gè)試驗(yàn)的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。

  采用Design Expert 8.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出多元二次回歸擬合方程為：刺老芽葉綠素含

 利用Design Expert 8.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)表3試驗(yàn)結(jié)果可知，A2、B2和C2對(duì)刺老芽葉綠素含量影響極顯著，AB、AC和BC之間的交互作用對(duì)刺老芽葉綠素含量影響極顯著。

 從表3中可以看出，試驗(yàn)得出的二次回歸模型極顯著( p<0.000 1)；回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.999 994，表明99.99%的刺老芽護(hù)綠可以由此模型解釋；校正相關(guān)系數(shù)為0.999 987，預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)為0.999 919，二者數(shù)值接近并且與復(fù)相關(guān)系數(shù)數(shù)值十分接近，說(shuō)明模型理想；回歸模型的變異系數(shù)為0.037 018，變異系數(shù)低，說(shuō)明模型的置信度較高；信噪比為967.413 5，遠(yuǎn)大于4，說(shuō)明模型十分理想。綜上所述，該回歸方程為刺老芽護(hù)綠提供了一個(gè)合適的模型，因此，可用上述模型代替真實(shí)試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)刺老芽護(hù)綠進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

2.2.2響應(yīng)面分析

 對(duì)刺老芽交互護(hù)綠的結(jié)果顯示，檸檬酸與VC、檸檬酸與CaCI2、VC與CaCl2之間交互作用都極顯著，采用Design Expert 8.0軟件對(duì)回歸模型進(jìn)行規(guī)范分析，檸檬酸與VC、檸檬酸與CaCl2、VC與CaCl2交互作用對(duì)刺老芽葉綠素含量影響的等高線圖和響應(yīng)面圖具體見(jiàn)圖4~圖6。

等高線的形狀可以反映出因素之間交互效應(yīng)的強(qiáng)弱，等高線呈圖圓形表示兩因素交互不顯著，橢圓表示較為顯著。當(dāng)微波滅酶功率，滅酶時(shí)間處于固定條件時(shí)，由圖4~圖6可以非常直觀的得出檸檬酸與VC、檸檬酸與CaCl2、VC與CaCl2的交互作用對(duì)刺老芽葉綠素含量影響顯著，表現(xiàn)在響應(yīng)曲面比較陡峭。檸檬酸與VC、檸檬酸與CaCl2、VC與CaCl2的交互作用中，葉綠素含量均隨著護(hù)綠劑含量的增加先顯著增加，而后顯著下降。當(dāng)交互的兩種護(hù)綠劑濃度達(dá)到適宜的配比時(shí)，刺老芽中葉綠素含量最大，即為最佳的交互濃度。根據(jù)Design Expert 8.0軟件中多元二次回歸擬合方程得出當(dāng)微波滅酶功率為560 W，滅酶時(shí)間為1 min的條件下，三種護(hù)綠劑的最佳復(fù)配比為：檸檬酸質(zhì)量濃度1.37 g/L，VC質(zhì)量濃度2.07 g/L，CaCI2質(zhì)量濃度1.08 g/L。

2.2.3驗(yàn)證試驗(yàn)

 當(dāng)在微波滅酶功率為560 W，滅酶時(shí)間為1 min時(shí)，利用Design Expert 8.0軟件得出的最優(yōu)護(hù)綠復(fù)配劑的比例為檸檬酸質(zhì)量濃度1.37 g/L，VC質(zhì)量濃度2.07g/L，CaCl2質(zhì)量濃度1.08 g/L。按照護(hù)綠復(fù)配劑最優(yōu)比進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證是否符合模型方程式預(yù)測(cè)的最佳響應(yīng)值，試驗(yàn)測(cè)得葉綠素含量結(jié)果見(jiàn)表4。

3結(jié)論

 1)試驗(yàn)選取檸檬酸、VC和CaCl2一種食品級(jí)護(hù)綠劑對(duì)刺老芽進(jìn)行護(hù)綠，在單因素結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Design Expert 8.0軟件進(jìn)行三因素三水平的優(yōu)化組合，得出了檸檬酸、VC和CaCI2三種護(hù)綠劑之間存在顯著的交互作用。并建立了顯著的二次回歸模型，回歸方程為：

 方差分析表明，回歸模型擬合檢驗(yàn)極顯著，因此該方程能較好地反應(yīng)刺老芽葉綠素含量隨檸檬酸、VC和CaCl2三種護(hù)綠劑濃度變化的規(guī)律。

 2)試驗(yàn)采用Design Expert 8.0軟件對(duì)刺老芽葉綠素含量工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。得出當(dāng)在微波滅酶功率為560 W，滅酶時(shí)間為1 min的條件下，檸檬酸質(zhì)量濃度為1.37 g/L，VC質(zhì)量濃度為2.07 g/L，CaCl2質(zhì)量濃度為1.08 g/L，刺老芽葉綠素的含量最高，即護(hù)綠條件最佳，預(yù)測(cè)值為3.314 5 mg/g，實(shí)際測(cè)定值與預(yù)測(cè)值近似。