钙黄绿素荧光性质的研究
2023-02-02
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中国调味品 第4O卷第4期 China Condiment 基础研究 2015年4月 响应面法优化苦苣菜的自然发酵工艺 杨波 ,李亚蕾 ,罗瑞明 ,张婷 ,刘洋 ,胡聪 ,张伟威 ,王薇 (1.宁夏大学生命科学学院,银川 750021;2.宁夏大学农学院,银川 750021) 摘要:采用响应面分析法对苦苣菜自然发酵条件进行优化。通过发酵条件优选试验解决苦苣菜腌制过 程中出现的霉变问题并改善其风味,以总酸度(以乳酸计)及感官评定为响应值,通过中心组合设计试验 及响应面法(RSM)优化苦苣菜的发酵参数。结果表明:苦苣菜最佳发酵工艺方法为将菜烫漂处理后用 3%o"--4 0花椒水腌制,食盐添加量5 ,菜添加量7O ,香辛料(辣椒:生姜:茴香为6:3:1)添加量 4 (以上均为占菜水总重百分比)。通过验证实验得到该条件下发酵的苦苣菜总酸度为0.66 g/dL,感 官评分为93.1,与模型预测值0.71 g/dL和94.3基本相符。 关键词:苦苣菜;发酵条件;响应面分析;工艺优化 中图分类号;TS255.53 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1000—9973.2015.04.007 文章编号;1000-9973(2015)04—0029-07 Optimization of Natural Fermentation Process of Sonchus oleraceus by Response Surface Methodology YANG Bo ,LI Ya—lei。,LUO Rui-ming。,ZHANG Ting。, LIU Yang。,HU Cong。,ZHANG Wei—wei。,WANG Wei。 (1.College of Life Science,Ningxia University,Yinchuan 750021,China; 2.Agricultural College,Ningxia University,Yinchuan 750021,China) Abstract:The optimum conditions and mildew problems of Sonchus oleraceus in the fermentation process are studied in this paper.With total acidity and sensory score as indexes,adopt central composite design(CCD)experiments and response surface methodology(RSM),the effect of dish_water ratio.salt concentration and spices content are researched in the process.The results show that the optimum fermentation process is as follows:Sonchus oleraceus pickled with 3%0~4‰pepper water after blanching,salt concentration of 5%,Sonchus oleraceus of 70 ,spices content of 4 .By the validation test。the total acidity is 0。66 g/dL and sensory evaluation score is 93.1,which is basically corresponded tO the model prediction value of 0.71 g/dL and 94.3. Key words:Sonchus oleraceus;fermentation conditions;response surface method(RSM); optimization of process 苦苣菜,又名苣荬菜,俗称苦苦菜,在中药中称之 生植物,属一年生或两年生草本植物。其性味寒、苦、 为败酱草Ⅲ,属菊科菊苣族,是一种药食兼具的无毒野 平、无毒,主要功能在于清凉,解毒,活血。苦苣菜不仅 收稿日期:2014一10—30 基金项目:宁夏回族自治区科技支撑计划项目(2012zyn102) 作者简介:杨波(197O一),女,副教授,硕士,研究方向:微生物与基因工程。 29— 第40卷第4期 中国调味品 China Condiment 基础研究 2015年4月 味道独特还富含多种营养物质,据报道,每百克苦苣菜 可食用部分中含糖类10 g,脂肪0.4 g,蛋白质1.6 g, 抗坏血酸35 mg,胡萝卜素1.6 mg,钙24 mg,铁 6.7 mg等 。 ]。此外,苦苣菜还具有明目和胃、破瘀活 血、消炎利尿、益气养阳、排脓去淤消肿的功效,对预防 心脏病、恢复脑细胞功能和预防癌症均具有一定疗 效 。 苦苣菜的季节性很强,常将苦苣菜腌制以延长其 存储期,但苦苣菜在腌制过程中非常容易出现发霉、发 臭等问题,本研究旨在找到适合于山野苦苣菜的腌制 方法,在解决苦苣菜腌制过程中易出现的霉变问题的 同时,采用响应面分析法 ,对其发酵工艺进行优 化,以期获得最佳工艺参数,为开发苦苣菜系列山野菜 产品打下一定基础。 1 材料与方法 1.1材料与仪器 1.1.1实验材料 原辅料:当季新鲜苦苣菜 市售;食盐、辣椒、生 姜、茴香、花椒等均为市售。 1.1_2主要仪器与试剂 GMSX-280型手动控制压力蒸汽灭菌器北京市 永光明医疗仪器有限公司;101—3型恒温干燥箱 上 海东星建材试验设备有限公司;HDL洁净工作台 北 京东联哈尔仪器制造有限公司;LRH系列生化培养箱 上海一恒科技有限公司;PHS-3C型pH计 上海 精科;AL204型电子天平梅特勒一托利多仪器(上海) 有限公司;恒温水浴锅 北京长源实验设备厂;市售 500 mL玻璃密封罐头瓶;氢氧化钠、乙醇等。 1.2发酵过程指标监测 霉菌菌落总数:马铃薯葡萄糖琼脂培养基称取马铃 薯200 g,去皮洗净切成小块,加水1000 mL煮沸0.5 h或 高压蒸煮20 min,纱布过滤,加17 ̄20 g琼脂和10 ̄20 g 葡萄糖,充分溶解后用纱布趁热过滤,分装,121℃灭菌 20 min左右,冷却后贮存备用 。 总酸含量测定:直接滴定法 ,以乳酸计。 感官评价:请1O位有经验的评定人员对苦苣菜腌制 期问的色泽、外观组织、香气、质地、滋味、口感等计分(满 分100分),取平均值。评比计分标准 如 见表1。 一30一 表1感官评分标准 Table 1 Standard of sensory evaluation 1.3苦苣菜加工工艺试验方法 1.3.1初步试验工艺流程 苦苣菜一分拣一浸泡一清洗一沥干一称量一加料 一分装一加水一密封发酵。 1.3.2操作要点 分拣、清洗、沥干:将新鲜苦苣菜进行必要的挑选、 整理和清洗,去除根须、老皮、黄叶等,用清水浸泡1O ~2O min后清洗捞出,沥干水分; 称量、分装:苦苣菜按实验设计比例进行称量后分 装; 配料:将称量后的苦苣菜和水与食盐、辣椒、生姜、茴 香、花椒混匀后放人发酵罐中,常温20 ̄25℃自然发酵。 1.3.3影响苦苣菜发酵效果的单因素试验 1.3.3.1腌制前不同处理方式的影响 根据对传统工艺的研究,苦苣菜清洗沥干后分别 对菜进行烫漂和不烫漂处理,考察不同处理方式对苦 苣菜腌制后感官品质和霉变问题的影响。实验条件: 菜:水为2:1,盐添加量5 ,香辛料(辣椒:生姜: 茴香为6:3:1,下同)添加量4 (以上比例均为占菜 水总重百分比,下同),常温20~25℃自然发酵。 1.3.3.2发酵用水的影响 按照1.3.1所示工艺流程将苦苣菜烫漂迅速冷却 后分装时,在发酵罐中分别加入A:自来水;B:晾凉的自 开水;C:晾凉的3‰花椒开水;D:晾凉的4‰花椒开水; E:晾凉的5‰花椒开水来进行试验,考察不同水对苦苣 菜腌制后品质的影响。实验条件:菜:水为2:1,加盐 第4O卷第4期 中国调味品 China Condiment 基础研究 2015年4月 量5 ,香辛料添加量4 ,常温20 ̄25℃自然发酵。 1.3.3.3盐添加量的影响 按照1.3.1所示工艺流程和1.3.2中的操作要 点,将菜水比调整为2:1,香辛料添加量4 ,分别在 3 ,4%,5 ,6 ,7%不同盐添加量条件下,将苦苣菜 在常温20 ̄25℃自然发酵1O天,探讨不同盐添加量 对苦苣菜发酵效果的影响。 1.3.3.4菜添加量的影响 按照1.3.1所示工艺流程和I。3。2中的操作要 点,将盐添加量调整为5 ,香辛料添加量4 ,分别在 4O ,5O ,6O ,7O ,8O 不同菜添加量条件下,将 苦苣菜在常温20 ̄25℃自然发酵1O天,探讨不同菜 添加量对苦苣菜发酵效果的影响。 1.3.3.5香辛料添加量的影响 按照1.3.1所示工艺流程和1.3.2中的操作要 m∞ ∞ ∞∞∞ 加 点,将菜水比调整为2:1,盐添加量5 ,分别在2 , 3 ,4%,5 ,6 9/6不同香辛料添加量条件下,将苦苣菜 在常温20 ̄25℃自然发酵1O天,探讨不同香辛料添 加量对苦苣菜发酵效果的影响。 1.3.4发酵条件优选试验 在对影响苦苣菜腌制工艺条件变量的研究中,影 响苦苣菜腌制的因素有很多,根据中心组合实验 (CCD)设计原理[I卜”]综合单因子影响实验结果,选取 不同菜水比(A)、盐添加量(B)、香辛料添加量(C)作 为主要试验因子,以总酸度和感官评价为响应值,采用 三因素五水平二次回归正交组合设计试验[1 ,对苦苣 菜自然发酵工艺参数进行优化。对三因素各个水平进 行线性变换得到各水平值见表2,试验方案见表3。 表2试验因素及水平设计 Table 2 Quadratic regression orthogonal collocation for three factors and five levels +r 1.215 1.215 1.215 8O 6.0 5.0 +l 1 l l 75 5.5 4.5 0 0 0 0 60 4.0 2.5 —1 —1 —1 —1 45 2.5 0.5 一r 一1.215 —1.215 —1.215 40 2.0 0 注:A为苦苣菜添加量占菜水总重的百分比;B为食盐添 加量占菜水总重的百分比;C为各种香辛料放人的总量占菜水 总重的百分比。 2结果与分析 2.1影响苦苣菜发酵效果的单因素试验 2.1.I腌制前最佳处理方式的试验结果 亳 蚤 羹 蓑 图1腌制前不同处理方式对苦苣菜腌制品品质的影响 Fig.1 The effect of different treatment modes on quality of Sonchus oleraceus before pickled processing 由图1可知,随着发酵天数的增加,苦苣菜烫漂和不 烫漂处理后的感官品质虽均有所下降,但整体上烫漂后 苦苣菜的色泽、香气、滋味等品质要高于不烫漂处理,并 且下降趋势平缓,发酵第3O天感官品质仍保持在8O分左 右,这主要是因为烫漂温度达到95℃时,可以导致苦苣 菜中的叶绿素酶失活,并且时间适当延长,苦苣菜的变色 程度越轻,但考虑到菜要腌制,对苦苣菜进行1o s左右的 烫漂处理,这样的处理不仅可以获得很好的护色效果,节 约能源Ds,ls],还可以有效去除苦苣菜天然的草腥味和苦 味,提高腌菜品质。此外,苦苣菜在腌制时极易出现霉变 问题,腌制前将菜烫漂还能有效地减少苦苣菜自然发酵 前的杂菌,烫漂处理过的苦苣菜中未检测出霉菌,未烫漂 苦苣菜中霉菌总数检测见图1,发酵1O天左右时已超过 食用卫生标准,并伴有不良气味。 2.1.2最佳发酵用水的试验结果 0 5 l0 l5 2O 25 )u ) 发酵时间(天) 图2发酵用水对苦苣菜腌制品品质的影响 Fig.2 The effect of water consumption on the quality of Sonchus oleraceus during the pickled processing 一31一 第4O卷第4期 2015年4月 中China Condiment 国调味品 基础研究 由图2可知,随着发酵天数的增加,A,B,C,D,E 官评分随菜添加量的不同变化较明显,苦苣菜添加量较 少时,菜的脆度比菜多时差,颜色更黄,且滋味偏咸;苦苣 的感官品质虽然均有所下降,但整体上C和D的感官 品质要明显高于A,B,E,并且下降速度缓慢,发酵第 3O天感官品质仍保持在8o分左右。A为自来水发 菜添加量较多时,菜的滋味较淡,其中当菜添加量为7O% 左右时感官评分达到最高分,苦苣菜各方面的风味品质 酵,随着发酵天数的增加,苦苣菜的香气和滋味下降最 明显,多次试验发现,用生水发酵的苦苣菜极易滋生腐 败菌,出现异味,图2中显示1O天左右时,生水发酵的 苦苣菜腌制品中的霉菌呈现出持续的增长,其他未检 测出。B和E处理的苦苣菜感官品质也很好,但是晾 凉的白开水在风味上不如用花椒水腌制的好;因为苦 苣菜本身味道微苦,花椒具有麻辣味,E花椒水的浓度 偏大,增加了苦苣菜的苦感,所以腌制风味不及C和 D。 2.1.3最佳食盐添加量的试验结果 图3盐添加量对总酸度和感官评分的影响 Fig.3 The effect of salt concentration on total acidity and sensory score 由图3可知,苦苣菜发酵第1O天,随着盐添加量 的增大,发酵液的总酸度逐渐降低,苦苣菜的感官评分 先升高后降低。总酸度变化不大,波动在0.05 g/dL 以内;感官评分随食盐添加量的不同变化较大,食盐在 蔬菜腌制中起着至关重要的作用,盐添加量较低时,苦 苣菜淡而无味;盐添加量较高时,苦苣菜滋味偏咸,加 上苦苣菜本身的苦味口感较差,其中当盐添加量为 5 左右时感官评分达到最高分,苦苣菜的色泽、质地、 口感等各方面的风味品质最好,因此选择食盐添加量 为5 左右较为恰当。 2.1.4最佳菜添加量的试验结果 由图4可知,苦苣菜发酵第1O天,随着菜添加量的 增加,发酵液的总酸度逐渐升高,苦芭菜的感官评分先升 高后降低。总酸度变化不大,波动在0.07 g/dL以内;感 一32一 最好,因此选择菜添加量为7O 较为恰当。 图4菜添加量对总酸度和感官评分的影响 Fig.4 The effect of dish-water ratio on total acidity and sensory score 2.1.5最佳香辛料添加量的试验结果 图5 香辛料添加量对总酸度和感冒评分的影响 Fig.5 The effect of spices content on total acidity and sensory score 由图5可知,苦苣菜发酵第1O天,随着香辛料添 加量的增加,发酵液的总酸度变化不大,苦苣菜的感官 评分先升高后降低。总酸度变化很小,波动在 0.03 g/dL以内;感官评分随香辛料添加量的不同变化 较明显,香辛料的添加能增加苦苣菜发酵后的复合香 气,但添加量偏高反而掩盖了苦苣菜本身的菜香,其中 当香辛料添加量为4 左右时感官评分达到最高分, 因此选择香辛料添加量为4 较为恰当。 由此,苦苣菜的试验工艺流程修改为: 苦苦菜——+分拣——+浸泡——+清洗——+沥干——+称重 1 分装・垒垫:重主坚沥千 迅速冷却 95℃烫 l0 左右 J 加3‰ ‰花椒水——+密封发酵。 第4O卷第4期 2015年4月 中国调味品 基础研究 China Condiment 2.2 中心组合设计试验及响应面法优化发酵工艺 2.2.1试验结果 续表 本试验中,苦苣菜腌制品在整个发酵过程中第7 ~2O天风味最佳,选取第12天各组苦苣菜腌制品进 行统一感官评价,按照表1所示标准进行评分,并测定 总酸度,评分结果见表3。 表3二次回归正交组合设计试验方案及结果 Table 3 The factorial design and results 2.2.2模型的建立及显著性检验 利用Design expert 8.0软件m],分别以Y(总酸) 和z(感官评定)为响应值,对表3数据进行二次多元 回归拟合,得到二次回归拟合方程: Y=0.66+0.091A+0.029B+0.012C+ 0.002346AB一0.016AC+0.O21BC一0.037A0— 0.027 B2—0.021 C2。 Z一92.04+1.22A+2.46B+2.88C+5.38AB+ O.96AC+0.72BC一4.40A0—6.11B0一1.68C0。 对方程模型进行回归统计分析,方差分析结果见 表4。 表4以Y为响应值的方差分析表 Table 4 The analysis of variance with Y as response value 来源 离差平方和 自由度 均方 F值Pr>F 显著性 表5以Z为响应值的方差分析表 Table 5 The analysis of variance with Z as response value 注:**表示影响极显著(P≤0.01);*表示影响显著 (O.O1<P≤O.05)。 由表4可知,回归模型为极显著水平(P<0.0001),因 变量Y与所考察自变量之间的线性关系显著(R2= 0.9961),模型调整确定系数R2 adj---0.9890,即该模型能 解释98.9 响应值的变化,失拟项不显著(P—o.2623 ̄> o.05),说明该模型与实际试验基本吻合,一次项A,B影 响极显著,C影响显著,二次项都表现为极显著,对响应值 影响极大,方程的交互项AC和BC的影响显著,表明各 因素之间是二次关系而不是简单的线性关系。 由表5可知,回归模型为极显著水平(P< 0.0001),因变量Z与所考察自变量之间的线性关系 显著(R =0.9998),模型调整确定系数R adj一 0.9995,即该模型能解释99.95%响应值的变化,失拟 项不显著(P一0.5912:>0.05),说明该模型与实际试 验基本吻合,一次项、二次项和方程的交互项影响均为 极显著水平。以上两个方程对实验的拟合情况都良 好,可以对产品的总酸度和感官品质进行估算。 2.2.3响应面分析及优化 由此模型绘制的菜添加量、盐添加量和香辛料添加 量之间的交互作用对总酸度和感官评定的影响响应面和 等高线图见图6~图11。响应曲面图是响应值在各试验 一33— 第40卷第4期 2015年4月 中国China Condiment 调味品 基础研究 得分为93.1分,与预测值基本一致。发酵所得的苦苣 [9]陈希.蔬菜低盐腌制微生物群落多样性的分析[D].宁波:宁 波大学,2011. 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