響應面分析工藝參數對綠豆湯中活性成分的影響

李 波，王向陽，沈蓮清，王奎武

（浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310035）

響應面分析工藝參數對綠豆湯中活性成分的影響

李 波，王向陽，沈蓮清*，王奎武

（浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310035）

以綠豆為主要原料，以蛋白質、類黃酮和多酚為主要指標，通過單因素實驗得到工藝中對品質影響較大的3個因素及其取值范圍。再通過響應面分析對綠豆粥的制作工藝進行優化，得出最適的提取工藝為：液固比為40，煮制溫度為100℃，煮制時間為70min，通過最適提取工藝得到的蛋白質、類黃酮和多酚的溶出率分別為：0.1526%、0.1698%和0.214%。

綠豆，蛋白質，類黃酮，多酚，響應面分析

夏季暑熱盛行，綠豆湯是我國民間傳統的解暑佳品。據《本草綱目》介紹：“綠豆煮食，可消腫下氣，消熱解署，調和五臟，安精神，補元氣，潤皮膚，宜常食”［1］?，F代醫學研究也認為，綠豆營養價值較高，綠豆的營養價值和保健功能已成共識。其中，綠豆中的蛋白質的功效比高于絕大多數豆類作物，氨基酸模式與WHO和FAO提供的優質蛋白質模式相近，綠豆蛋白可形成穩定的凝膠［2］，同時可與有機磷農藥、汞、砷、鉛化合物結合形成沉淀物，使之減少或失去毒性，并不易被胃腸道吸收［3］。綠豆除了含有上述人體必需的營養素之外，還含有許多的生物活性物質，包括鞣質、香豆素、生物堿、黃酮類和多酚類化合物［4-5］，類黃酮具有很好的抗癌作用，通過抑制許多種酶的活性和控制細胞生長因子，影響信號的傳遞，從而抑制癌細胞的生長［6］。此外類黃酮還有擴冠、增加冠狀動脈血流量及降低心肌耗氧量等作用，可防心臟?。?］。多酚類物質有一定量的·ROH基，能形成有抗氧化作用的的氫自由基，可以消除O-2·和·OH等自由基的活性，從而保護組織免受氧化作用的損害，以及增強免疫功能、抗癌、抗衰老、抗齲齒、抗菌和抑制膽固醇升高等作用［8］。本文擬對綠豆的主要活性成分：蛋白質、類黃酮和多酚的含量測定方法及提取工藝進行了研究，使綠豆湯中有效成分的溶出率達到較高水平，從而使其營養成分能夠被充分利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠豆 當年產，新鮮飽滿，無蟲蝕，色澤光亮，購于物美超市；氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、酒石酸亞鐵、考馬斯亮藍 均為分析純；蘆丁 上海同田生物技術有限公司；牛血清蛋白 上海普龍生物技術研發有限公司；茶多酚 上海博蘊生物科技有限公司。

AR1140分析天平 深圳市朗普電子科技有限公司；DK-8D型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實驗儀器有限公司；721型分光光度計 上海第三分析儀器廠。

1.2 綠豆湯煮制工藝

1.3 分析測定方法

1.3.1 蛋白質含量的測定 利用蛋白質與考馬斯亮藍溶液結合后變成青色，在595nm波長下有最大光吸收，其光吸收值與蛋白質含量成正比，參照文獻［9］制作標準曲線編號。

1.3.2 類黃酮含量的測定 利用黃酮類化合物結構上的酚羥基及其還原性進行顯色，一般用硝酸鋁-亞硝酸鈉為顯色劑，生成鋁螯合物，在510nm波長下測定吸光度，參照文獻［10］制作標準曲線。

1.3.3 多酚含量的測定 多酚類物質能與亞鐵離子形成紫藍色絡合物，用分光光度計在540nm波長下測定吸光度，參照文獻［11］制作標準曲線。

1.4 各指標溶出率

1.5 單因素實驗

選取液固比、煮制溫度、煮制時間3個可能影響提取效果的因素做單因素實驗，以綠豆中蛋白質、類黃酮和多酚的含量為指標值，確定相關因素的影響并為后續的響應面提供各因素的取值范圍。

1.6 響應面實驗

單因素實驗結果提供的各影響因素的取值范圍，并對這三個指標進行加權分析，見表2。然后使用響應面設計軟件，進行液固比、煮制溫度、煮制時間3因素3水平共20個實驗點（包括6個中心點）的響應面分析實驗，以求出數學模型，并進而得到最優的提取工藝條件。

表1 響應面實驗因素水平

表2 各指標權重

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 液固比對各指標溶出率的影響 從圖1可以看出，在煮制溫度為80℃，煮制時間為60min條件下，液固比在20以上時，各指標的溶出率開始趨于穩定，因此在選取液固比這一因素時，選取20～40作為取值范圍。

2.1.2 煮制溫度對各指標溶出率的影響 從圖2可以看出，在液固比為30，煮制時間為60min條件下，煮制溫度的變化對各指標的溶出率影響明顯，考慮到實際情況，選取80～100℃作為取值范圍。

2.1.3 煮制時間對各指標溶出率的影響 從圖3可以看出，在液固比為30，煮制溫度為90℃條件下，隨著煮制時間的增加，各指標溶出率也隨之增加，但逐漸趨于平緩，故選取50～70min為取值范圍。

圖1 液固比對各指標溶出率的影響

圖2 煮制溫度對各指標溶出率的影響

圖3 煮制時間對各指標溶出率的影響

2.2 響應面設計

2.2.1 響應面實驗設計 結果見表3。

2.2.2 響應面實驗結果分析 利用響應面分析軟件對表3中的實驗數據進行分析后，推薦使用“Quadratic”（二次方程式）的數學模型。綠豆湯中綜合指標的數學模型如下：

綜合指標 =11.55+0.26A+0.57B+0.19C+ 0.089AB+0.21AC-0.18BC-0.19A2-0.19B2-0.23C2

表4 方差分析實驗結果

該模型的F值為30.46，表明該模型是顯著的。P值小于0.05，表明該因素為顯著因素，因此，A，B，C三因素均為顯著因素。

2.2.3 各因素之間的交互作用 圖4～圖6反映了液固比、煮制溫度和煮制時間之間的交互作用，從圖中可以看出，在單因素所選范圍內，綜合指標都存在一個極值，根據分析軟件所選取的條件，進行驗證性實驗。

表3 響應面實驗設計

表5 最適條件推薦

圖4 液固比與煮制溫度的交互作用對綜合指標的影響

圖5 煮制溫度與煮制時間的交互作用對綜合指標的影響

圖6 液固比與煮制時間對綜合指標的影響

2.2.4 最適條件推薦 見表5。

2.3 驗證性實驗

利用響應面分析軟件，根據響應面實驗數據得出得率最高時的最佳工藝條件，軟件提供的最佳提取工藝條件如下：液固比為40、煮制溫度為100℃、煮制時間為68.99min（取70.00min），經三次平行實驗測得綜合指標為11.926，與理論值12.094相符。

3 結論

通過研究表明：綠豆湯的最適煮制工藝為：液固比為40、煮制溫度為100℃、煮制時間為70.00min，在此條件下，綠豆湯中蛋白質、類黃酮和多酚的溶出率分別為0.1526%、0.1698%和0.214%。

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Effect of technology parameters on the active ingredients of mung bean soup by response surface methodology

LI Bo，WANG Xiang-yang，SHEN Lian-qing*，WANG Kui-wu
（Business School of Food and Biological Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310035，China）

The mung bean was used as the main material，and protein，flavonoids and polyphenols were applied as the main indexes，it was found that three factors playing a key role on the extracting process，and the range of these factors was determined by single-factor test.Then，the extracting process was optimized by response surface analysis，and the optimal extraction process was listed as follows：liquid-solid ratio was 40，temperature was 100℃，and time was 70min.The dissolution rates of protein，flavonoids and polyphenols could achieve 0.1526%，0.1698%and 0.214%respectively.

mung bean；protein；flavonoids；total phenol；response surface analysis

TS214.9

B

1002-0306（2011）01-0201-04

2009-09-17 *通訊聯系人

李波（1985-），男，在讀碩士研究生，研究方向：天然產物研究與開發。