李 波，王向陽(yáng)，沈蓮清，王奎武

（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310035）

響應(yīng)面分析工藝參數(shù)對(duì)綠豆湯中活性成分的影響

李 波，王向陽(yáng)，沈蓮清*，王奎武

（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310035）

以綠豆為主要原料，以蛋白質(zhì)、類(lèi)黃酮和多酚為主要指標(biāo)，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)得到工藝中對(duì)品質(zhì)影響較大的3個(gè)因素及其取值范圍。再通過(guò)響應(yīng)面分析對(duì)綠豆粥的制作工藝進(jìn)行優(yōu)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(shí)間為70min，通過(guò)最適提取工藝得到的蛋白質(zhì)、類(lèi)黃酮和多酚的溶出率分別為：0.1526%、0.1698%和0.214%。

綠豆，蛋白質(zhì)，類(lèi)黃酮，多酚，響應(yīng)面分析

夏季暑熱盛行，綠豆湯是我國(guó)民間傳統(tǒng)的解暑佳品。據(jù)《本草綱目》介紹：“綠豆煮食，可消腫下氣，消熱解署，調(diào)和五臟，安精神，補(bǔ)元?dú)?，?rùn)皮膚，宜常食”［1］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究也認(rèn)為，綠豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值較高，綠豆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能已成共識(shí)。其中，綠豆中的蛋白質(zhì)的功效比高于絕大多數(shù)豆類(lèi)作物，氨基酸模式與WHO和FAO提供的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)模式相近，綠豆蛋白可形成穩(wěn)定的凝膠［2］，同時(shí)可與有機(jī)磷農(nóng)藥、汞、砷、鉛化合物結(jié)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(yíng)養(yǎng)素之外，還含有許多的生物活性物質(zhì)，包括鞣質(zhì)、香豆素、生物堿、黃酮類(lèi)和多酚類(lèi)化合物［4-5］，類(lèi)黃酮具有很好的抗癌作用，通過(guò)抑制許多種酶的活性和控制細(xì)胞生長(zhǎng)因子，影響信號(hào)的傳遞，從而抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)［6］。此外類(lèi)黃酮還有擴(kuò)冠、增加冠狀動(dòng)脈血流量及降低心肌耗氧量等作用，可防心臟病［7］。多酚類(lèi)物質(zhì)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(hù)組織免受氧化作用的損害，以及增強(qiáng)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(duì)綠豆的主要活性成分：蛋白質(zhì)、類(lèi)黃酮和多酚的含量測(cè)定方法及提取工藝進(jìn)行了研究，使綠豆湯中有效成分的溶出率達(dá)到較高水平，從而使其營(yíng)養(yǎng)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(dāng)年產(chǎn)，新鮮飽滿(mǎn)，無(wú)蟲(chóng)蝕，色澤光亮，購(gòu)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(lán) 均為分析純；蘆丁 上海同田生物技術(shù)有限公司；牛血清蛋白 上海普龍生物技術(shù)研發(fā)有限公司；茶多酚 上海博蘊(yùn)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(shí)驗(yàn)儀器有限公司；721型分光光度計(jì) 上海第三分析儀器廠。

1.2 綠豆湯煮制工藝

1.3 分析測(cè)定方法

1.3.1 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定 利用蛋白質(zhì)與考馬斯亮藍(lán)溶液結(jié)合后變成青色，在595nm波長(zhǎng)下有最大光吸收，其光吸收值與蛋白質(zhì)含量成正比，參照文獻(xiàn)［9］制作標(biāo)準(zhǔn)曲線編號(hào)。

1.3.2 類(lèi)黃酮含量的測(cè)定 利用黃酮類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)上的酚羥基及其還原性進(jìn)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(zhǎng)下測(cè)定吸光度，參照文獻(xiàn)［10］制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 多酚含量的測(cè)定 多酚類(lèi)物質(zhì)能與亞鐵離子形成紫藍(lán)色絡(luò)合物，用分光光度計(jì)在540nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，參照文獻(xiàn)［11］制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 各指標(biāo)溶出率

1.5 單因素實(shí)驗(yàn)

選取液固比、煮制溫度、煮制時(shí)間3個(gè)可能影響提取效果的因素做單因素實(shí)驗(yàn)，以綠豆中蛋白質(zhì)、類(lèi)黃酮和多酚的含量為指標(biāo)值，確定相關(guān)因素的影響并為后續(xù)的響應(yīng)面提供各因素的取值范圍。

1.6 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供的各影響因素的取值范圍，并對(duì)這三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)分析，見(jiàn)表2。然后使用響應(yīng)面設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行液固比、煮制溫度、煮制時(shí)間3因素3水平共20個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（包括6個(gè)中心點(diǎn)）的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)，以求出數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)而得到最優(yōu)的提取工藝條件。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平

表2 各指標(biāo)權(quán)重

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

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

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

2.1.3 煮制時(shí)間對(duì)各指標(biāo)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(shí)間的增加，各指標(biāo)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(duì)各指標(biāo)溶出率的影響

圖2 煮制溫度對(duì)各指標(biāo)溶出率的影響

圖3 煮制時(shí)間對(duì)各指標(biāo)溶出率的影響

2.2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 利用響應(yīng)面分析軟件對(duì)表3中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，推薦使用“Quadratic”（二次方程式）的數(shù)學(xué)模型。綠豆湯中綜合指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型如下：

綜合指標(biāo) =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(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)間之間的交互作用，從圖中可以看出，在單因素所選范圍內(nèi)，綜合指標(biāo)都存在一個(gè)極值，根據(jù)分析軟件所選取的條件，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

表5 最適條件推薦

圖4 液固比與煮制溫度的交互作用對(duì)綜合指標(biāo)的影響

圖5 煮制溫度與煮制時(shí)間的交互作用對(duì)綜合指標(biāo)的影響

圖6 液固比與煮制時(shí)間對(duì)綜合指標(biāo)的影響

2.2.4 最適條件推薦 見(jiàn)表5。

2.3 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

利用響應(yīng)面分析軟件，根據(jù)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出得率最高時(shí)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(shí)間為68.99min（取70.00min），經(jīng)三次平行實(shí)驗(yàn)測(cè)得綜合指標(biāo)為11.926，與理論值12.094相符。

3 結(jié)論

通過(guò)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(shí)間為70.00min，在此條件下，綠豆湯中蛋白質(zhì)、類(lèi)黃酮和多酚的溶出率分別為0.1526%、0.1698%和0.214%。

［1］趙守訓(xùn)，黃泰康，丁志尊，等.中藥辭海（第三卷）［M］.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，1997：642-643.

［2］張恒，余綱哲.綠豆蛋白的提取和應(yīng)用［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，1990，5（4）：14-15.

［3］張洪，馬紅斌，蔡鴻生.降脂中藥淺談［J］.時(shí)珍國(guó)藥研究，1995，6（1）：34-35.

［4］曹維強(qiáng)，王靜.綠豆綜合開(kāi)發(fā)及利用［J］.糧食與油脂，2003（3）：37-39.

［5］李敏.綠豆的化學(xué)成分及藥理作用的研究概況［J］.上海中醫(yī)藥雜志，2001（5）：47-49.

［6］汪少蕓.綠豆生物活性物質(zhì)的研究［D］.福州大學(xué)博士學(xué)位論文，2005.

［7］孫遠(yuǎn)明.食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)［M］.科學(xué)出版社，2006：156-160.

［8］于海龍.蘇木總酚定量方法、穩(wěn)定性及提取工藝研究［D］.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

［9］李志江.考馬斯亮藍(lán)G250染色法測(cè)定啤酒中蛋白質(zhì)含量［J］.釀酒，2008（1）：70-72.

［10］李志洲，劉軍海.草莓中黃酮的提取及其抗氧化性研究［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2007（7）：31-32.

［11］張海暉，段玉清，倪燕，等.谷物中多酚類(lèi)化合物提取方法及抗氧化效果研究［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2008（11）：107-110.

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(lián)系人

李波（1985-），男，在讀碩士研究生，研究方向：天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)。