張致上，鄧景致（.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶　6336；2.大慶高新汽車工業(yè)園有限責任公司，黑龍江大慶　6336）

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玉米須苦瓜復(fù)合飲料研究

張致上1，2，*鄧景致1
（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163316；2.大慶高新汽車工業(yè)園有限責任公司，黑龍江大慶163316）

摘要：利用酶法提取玉米須中多糖功能成分，榨取苦瓜汁并經(jīng)脫色處理，經(jīng)科學(xué)調(diào)配后加工制成玉米須苦瓜復(fù)合飲料。結(jié)果表明，采用響應(yīng)面試驗設(shè)計和優(yōu)化酶法提取玉米須多糖的最佳工藝條件為纖維素酶添加量4.2％，酶解溫度50℃，pH值5.5，酶解時間2 h，多糖提取率為10.65％。采用單因素試驗和正交試驗，確定復(fù)合飲料的最佳配方為玉米須多糖提取液30％，苦瓜汁20％，木糖醇6％，檸檬酸0.15％，β-環(huán)狀糊精0.3％，以及穩(wěn)定劑組合CMC和黃原膠添加量分別為0.1％和0.1％，所制得的復(fù)合飲料口感清爽、風味獨特。

關(guān)鍵詞：玉米須；多糖；苦瓜；復(fù)合飲料

糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病，主要由胰島素分泌缺陷或其生物作用受損而引起。嚴重的糖尿病會導(dǎo)致各種組織，特別是眼、腎、心臟、血管、神經(jīng)的慢性損害，并導(dǎo)致功能障礙[1]。目前，控制糖尿病的有效方法就是注射胰島素，長期注射會產(chǎn)生藥物依賴性，同時醫(yī)藥價格不菲，給患者及家屬帶來了巨大的痛苦和負擔?；诖?，研究出一種安全性高、價格低廉，同時具有輔助治療糖尿病的保健食品已成為近年來的研究熱點，擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。玉米須別名玉麥須、玉蜀黍蕊、棒子毛，是玉蜀黍，高大的一年生栽培植物[2]。玉米須含多種對人體有益的化學(xué)成分，研究表明玉米須多糖具有顯著的降血糖功效[3-7]。由于玉米須資源豐富，對玉米須進行廢物再利用及農(nóng)副產(chǎn)品深加工，避免了資源浪費和環(huán)境污染，同時對玉米種植效益也有所提高[8]?？喙希∕omordica charantia L.）葫蘆科苦瓜屬植物，一年生攀援狀柔弱草本，又名涼瓜、癩瓜，性味苦寒，具有清熱解毒、養(yǎng)顏嫩膚、降血糖、養(yǎng)血滋肝等功效。研究表明，苦瓜果實中皂苷和蛋白質(zhì)具有降血糖作用[9-10]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對玉米須苦瓜復(fù)合飲料的研究報道較少，相關(guān)研究多數(shù)集中在多糖、黃酮的提取上。而以玉米須、苦瓜為主要原料，采用生物酶提取玉米須中的多糖，與苦瓜、木糖醇、β-環(huán)狀糊精等成分進行均質(zhì)混合，研制降血糖的保健飲品。因此，開發(fā)玉米須苦瓜復(fù)合飲料對降低血糖濃度、治療糖尿病具有重要的現(xiàn)實意義。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

玉米須，黑龍江省哈爾濱市阿城區(qū)；新鮮苦瓜，市售；木糖醇、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉（CMC）、黃原膠，購于哈爾濱市道外區(qū)大正食品添加劑商行；纖維素酶（8 000 U/g），天津諾奧科技有限公司產(chǎn)品；β-環(huán)狀糊精，長春帝豪食品科學(xué)發(fā)展有限公司產(chǎn)品；葡萄糖，105℃下干燥至恒質(zhì)量，天津北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；苯酚，國藥集團化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；濃硫酸，萊陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)精細化工廠產(chǎn)品。

DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；SC-3614型低速離心機，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；HR1866型榨汁機，飛利浦電子公司產(chǎn)品；AL-204型精密電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；85-2型恒溫磁力加熱攪拌器，江蘇省金壇市金城國勝實驗儀器廠產(chǎn)品；DHG-9240A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；HZQ-X100型振蕩培養(yǎng)箱，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；中藥粉碎機，浙江蘭溪市偉能達電器有限公司產(chǎn)品。

1.2試驗方法

1.2.1玉米須多糖提取工藝條件的研究

玉米須多糖含量的檢測方法采用硫酸-蒽酮法。

玉米須多糖提取工藝條件的優(yōu)化。研究采用響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計，以纖維素酶添加量、酶解溫度、pH值和酶解時間為主要考察條件，以玉米須多糖提取率為響應(yīng)值，通過Box Behnken模型設(shè)計出試驗組分，進行重復(fù)試驗和平行試驗，最終確定玉米須多糖提取工藝的最佳條件。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1　正交試驗因素與水平設(shè)計

1.2.2苦瓜汁的預(yù)處理

選取健康飽滿的苦瓜，洗凈、去籽，切成小塊，放入8倍水，榨汁取液，然后用4層紗布過濾，所得苦瓜汁通過大孔樹脂脫色、脫苦[11]。

1.2.3復(fù)合飲料配方的研究

（1）感官評分標準。經(jīng)20人品嘗打分，其中男、女各10人，30歲以下10人、30歲以上10人，取其平均分。

玉米須苦瓜復(fù)合飲料配方設(shè)計感官評分標準（以100分計）[12]見表2。

（2）原料添加量對感官評價的影響。

玉米須多糖提取液添加量對感官評價的影響。取一定量玉米須多糖提取液（10％，20％，30％，40％，50％），與30％苦瓜汁、5％木糖醇、0.1％檸檬酸、0.4％β-環(huán)狀糊精、0.1％CMC和0.1％黃原膠，在均質(zhì)溫度60℃，均質(zhì)壓力20 MPa下，進行均質(zhì)處理。均質(zhì)后，于65℃下殺菌30min，冷卻至室溫，灌裝成品。

表2　玉米須苦瓜復(fù)合飲料配方設(shè)計感官評分標準（以100分計）

苦瓜汁添加量對感官評價的影響。取一定量苦瓜汁（10％，15％，20％，25％，30％，35％），與40％玉米須多糖提取液、5％木糖醇、0.1％檸檬酸、0.4％β-環(huán)狀糊精、0.1％CMC和0.1％黃原膠，在均質(zhì)溫度60℃，均質(zhì)壓力20 MPa下，進行均質(zhì)處理。均質(zhì)后，在65℃下殺菌30min，冷卻至室溫，灌裝成品。

木糖醇添加量對感官評價的影響。取一定量木糖醇（3％，4％，5％，6％，7％），與40％玉米須多糖提取液、30％苦瓜汁、0.1％檸檬酸、0.4％β-環(huán)狀糊精、0.1％CMC和0.1％黃原膠，在均質(zhì)溫度60℃，均質(zhì)壓力20 MPa下，進行均質(zhì)處理。均質(zhì)后，在65℃下殺菌30min，冷卻至室溫，灌裝成品。

檸檬酸添加量對感官評價的影響。取一定量檸檬酸（0.05％，0.10％，0.15％，0.20％，0.25％），與30％苦瓜汁、40％玉米須多糖提取液、5％木糖醇、0.4％β-環(huán)狀糊精、0.1％CMC和0.1％黃原膠，在均質(zhì)溫度60℃，均質(zhì)壓力20 MPa下，進行均質(zhì)處理。均質(zhì)后，在65℃下殺菌30min，冷卻至室溫，灌裝成品。

β-環(huán)狀糊精添加量對感官評價的影響。取一定量β-環(huán)狀糊精（0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％），與30％苦瓜汁、40％玉米須多糖提取液、5％木糖醇、0.1％檸檬酸、0.1％CMC和0.1％黃原膠，在均質(zhì)溫度60℃，均質(zhì)壓力20 MPa下，進行均質(zhì)處理。均質(zhì)后，在65℃下殺菌30min，冷卻至室溫，灌裝成品。

（3）復(fù)合飲料配方的優(yōu)化。在單因素基礎(chǔ)上，進行L18（37）正交試驗，確定玉米須苦瓜復(fù)合飲料的配方。

正交試驗因素和水平設(shè)計見表3。

1.2.4沉淀率的測定

將復(fù)合飲料于4 000×g條件下離心15min后，通過計算沉淀率來考察產(chǎn)品的穩(wěn)定性，沉淀率計算公式如下。

表3　正交試驗因素和水平設(shè)計　/％

式中：m——離心管質(zhì)量；

m1——加入產(chǎn)品后離心管質(zhì)量；

m2——棄去上層液體后離心管質(zhì)量。

1.2.5穩(wěn)定劑添加量的研究

取一定量黃原膠和CMC（0∶0.2％，0.05％∶0.15％，0.1％∶0.1％，0.15％∶0.05％，0.2％∶0）用沸水溶解備用，與30％苦瓜汁、40％玉米須多糖提取液、5％木糖醇、0.1％檸檬酸、0.4％β-環(huán)狀糊精，在均質(zhì)溫度60℃，均質(zhì)壓力20 MPa下，進行均質(zhì)處理。均質(zhì)后，于65℃下殺菌30min，冷卻至室溫，灌裝成品。

1.2.6復(fù)合飲料微生物檢測

將復(fù)合飲料在90℃下殺菌10min，殺菌后的樣品在37℃恒溫箱中培養(yǎng)1周，然后對這些樣品進行大腸桿菌（MPN法）和細菌總數(shù)（平板計數(shù)法）檢測[13]。

1.3統(tǒng)計分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 11.5軟件進行分析、條件及配方優(yōu)化，采用正交設(shè)計助手V3.1軟件、Design Expert 8.0軟件，圖形處理采用Origin 7.5軟件。

2　結(jié)果與分析

2.1玉米須多糖提取工藝條件的優(yōu)化

2.1.1玉米須多糖提取工藝模型顯著性檢驗

利用Design Expert 8.0軟件進行玉米須多糖提取工藝條件的優(yōu)化，采用四因素三水平試驗設(shè)計。

Box Behnken模型設(shè)計和響應(yīng)值見表4，Box Behnken模型設(shè)計方差分析見表5。

同時得到了玉米須多糖提取率（Z）對反應(yīng)條件纖維素酶添加量（A）、酶解溫度（B）、pH值（C）、酶解時間（D）的二次多項回歸模型方程為：

表4　Box Behnken模型設(shè)計和響應(yīng)值

表5　Box Behnken模型設(shè)計方差分析

根據(jù)方差分析結(jié)果，決定系數(shù)為衡量此模型的擬合度，試驗所得模型的決定系數(shù)為R2=0.956 1> 0.80，可知擬合度良好，說明玉米須多糖提取率的變化來源于所選變量（纖維素酶添加量、酶解溫度、pH值、酶解時間）。失擬項p差異不顯著，說明隨機誤差導(dǎo)致了殘差的產(chǎn)生和變化，該模型可靠。模型的校正決定系數(shù)為AdjR2=0.912 3，表明該模型能夠解釋響應(yīng)值的變化規(guī)律。各因素之間的關(guān)系由表5可知，研究所得回歸模型極顯著（p<0.000 1），此模型能充分地表明玉米須多糖提取率的變化。

2.1.2玉米須多糖提取工藝對多糖提取率的影響

二次多項回歸模型方程系數(shù)絕對值大小影響玉米須多糖提取率，系數(shù)的正負反映各個因素影響的方向，二次多項回歸方程一次項的回歸系數(shù)絕對值大小依次為C，D，A，B，表明pH值對玉米須多糖提取率影響最大。由表5可知，A，B，C，AB，AC，AD，BC，A2，B2，C2，D2項對玉米須多糖提取率有顯著影響，其他因素影響不顯著。

利用Design Expert 8.0繪制了各因素對玉米須多糖提取率的響應(yīng)面，形象地描述反應(yīng)條件對響應(yīng)值（玉米須多糖提取率）的影響，使加工工藝條件與玉米須多糖提取率的關(guān)系更加直觀。

酶解溫度和纖維素酶添加量對玉米須多糖提取率的影響見圖1，pH值和纖維素酶添加量對玉米須多糖提取率的影響見圖2，酶解時間和纖維素酶添加量對玉米須多糖提取率的影響見圖3，酶解時間和酶解溫度對玉米須多糖提取率的影響見圖4，pH值和酶解溫度對玉米須多糖提取率的影響見圖5，酶解時間和pH值對玉米須多糖提取率的影響見圖6。

圖1　酶解溫度和纖維素酶添加量對玉米須多糖提取率的影響

圖2　pH值和纖維素酶添加量對玉米須多糖提取率的影響

圖3　酶解時間和纖維素酶添加量對玉米須多糖提取率的影響

圖4　酶解時間和酶解溫度對玉米須多糖提取率的影響

圖5　pH值和酶解溫度對玉米須多糖提取率的影響

圖6　酶解時間和pH值對玉米須多糖提取率的影響

（1）纖維素酶添加量和酶解溫度對玉米須多糖提取率的影響。纖維素酶添加量和酶解溫度對玉米須多糖提取率的交互作用，如圖1所示。玉米須多糖提取率隨著纖維素酶添加量和酶解溫度提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，玉米須多糖提取率分別在纖維素酶添加量4.5％，酶解溫度55℃附近時達到最大，這主要是因為纖維素酶的酶解最適溫度在55℃左右。酶解溫度對玉米須多糖提取率的影響顯著（0.01

（2）纖維素酶添加量和pH值對玉米須多糖提取率的影響。纖維素酶添加量和pH值對玉米須多糖提取率的交互作用，如圖2所示。玉米須多糖提取率隨著纖維素酶添加量提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，隨著pH值的增大而不斷下降的趨勢，二者交互顯著（0.01

（3）纖維素酶添加量和酶解時間對玉米須多糖提取率的影響。如圖3所示，纖維素酶添加量與酶解時間對玉米須多糖提取率的交互作用。玉米須多糖提取率隨著酶解時間增加呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，隨著纖維素酶添加量的提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，二者交互作用顯著（0.010.05）。

（4）酶解溫度和酶解時間對玉米須多糖提取率的影響。如圖4所示，酶解溫度和酶解時間對玉米須多糖提取率的交互作用。玉米須多糖提取率隨著酶解時間增加呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，隨著酶解溫度的提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，玉米須多糖提取率分別在酶解時間2 h，酶解溫度55℃附近時達到最大。

（5）酶解溫度和pH值對玉米須多糖提取率的影響。酶解溫度與pH值對玉米須多糖提取率的交互作用，如圖5所示。玉米須多糖提取率隨著酶解溫度的提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，隨著pH值的提高呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，兩者交互極顯著（p<0.01)，酶解溫度對玉米須多糖提取率影響顯著而pH值影響極顯著。

（6）pH值和酶解時間對玉米須多糖提取率的影響。pH值和酶解時間對玉米須多糖提取率的交互作用，如圖6所示。玉米須多糖提取率隨著酶解時間增加呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，隨著pH值的提高呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，玉米須多糖提取率分別在酶解時間2 h，pH值5.5附近時達到最大，酶解時間對玉米須多糖提取率的影響顯著（0.010.05）。

2.1.3玉米須多糖提取工藝最佳條件的確定與驗證

通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗得出玉米須多糖提取率最佳條件為纖維素酶添加量4.23％，酶解溫度50.09℃，pH值5.5，酶解時間1.99 h，考慮到試驗條件的可操作性，將最佳條件修正為纖維素酶添加量4.2％，酶解溫度50℃，pH值5.5，酶解時間2 h，進行驗證試驗。綜上，玉米須多糖提取率為10.65％。試驗中玉米須多糖提取率理論計算值與實測值的相對誤差≤5％，驗證了所建模型真實有效。

2.2玉米須苦瓜復(fù)合飲料配方的研究

2.2.1玉米須多糖提取液添加量對感官評價的影響玉米須多糖提取液添加量對飲料感官評價的影響見表6。

表6　玉米須多糖提取液添加量對飲料感官評價的影響

由表6可知，當玉米須多糖提取液添加量達到30％時，其感官評價最佳，與添加量10％，20％，40％，50％均差異顯著；而添加量10％與50％差異不顯著。玉米須多糖提取液添加量30％時，飲料具有濃郁的玉米香氣，口感圓潤、風味協(xié)調(diào)。

2.2.2苦瓜汁添加量對感官評價的影響

苦瓜汁添加量對飲料感官評價的影響見表7。

表7　苦瓜汁添加量對飲料感官評價的影響

由表7可知，當苦瓜汁添加量為20％時，感官評價最佳，評分達到85.33分，與添加量10％，15％，25％，30％差異顯著；而添加量15％與添加量25％，30％差異不顯著。苦瓜汁添加量為20％，復(fù)合飲料組織均一、口感清新，有苦瓜香味。

2.2.3木糖醇添加量對感官評價的影響

木糖醇添加量對飲料感官評價的影響見表8。

表8　木糖醇添加量對飲料感官評價的影響

由表8可知，當木糖醇添加量為5％時，復(fù)合飲料甜味適中、口感圓潤，感官評價最佳。添加量5％與添加量3％，4％，6％，7％差異顯著，而添加量3％與添加量7％差異不顯著，添加量4％與添加量6％差異不顯著。

2.2.4檸檬酸添加量對感官評價的影響

檸檬酸添加量對飲料感官評價的影響見表9。

表9　檸檬酸添加量對飲料感官評價的影響

由表9可知，當檸檬酸添加量為0.15％時，感官評價最佳，評分達到83.33分。添加量0.05％與添加量0.10％，0.20％，0.25％差異不顯著，而與添加量0.15％差異顯著。當檸檬酸添加量達到0.20％以上時，會產(chǎn)生少許沉淀，有可能是因為酸使蛋白質(zhì)變性。檸檬酸添加量為0.15％時，復(fù)合飲料酸味適中、口感圓潤。

2.2.5β-環(huán)狀糊精添加量對感官評價的影響

β-環(huán)狀糊精添加量對飲料感官評價的影響見表10。

表10　β-環(huán)狀糊精添加量對飲料感官評價的影響

由表10可知，當β-環(huán)狀糊精添加量為0.3％時，復(fù)合飲料感官評分為84.00分，復(fù)合飲料口感圓潤，能突顯出淡淡的苦瓜香味，主要是由于β-環(huán)狀糊精是良好的苦味包埋劑。添加量0.3％與添加量0.1％，0.2％，0.4％，0.5％差異顯著，添加量0.4％與添加量0.1％，0.2％，0.5％差異不顯著。

2.2.6玉米須苦瓜復(fù)合飲料配方的正交優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素結(jié)果，對玉米須多糖提取液、苦瓜汁、木糖醇、檸檬酸、β-環(huán)狀糊精的添加量，采用L18（37）正交設(shè)計表進行試驗。

試驗安排及結(jié)果見表11，方差分析結(jié)果見表12。

試驗結(jié)果表明，影響復(fù)合飲料感官評價的主次順序為E>H>F>G>I，即各原料的添加量中玉米須多糖提取液>檸檬酸>苦瓜汁>木糖醇>β-環(huán)狀糊精，最佳因素水平組合為E2F2G3H2I2。通過方差分析表明，玉米須多糖提取液、檸檬酸、苦瓜汁、木糖醇的添加量對復(fù)合飲料的感官評分均有影響顯著。

取正交試驗最佳因素組合E2F2G3H2I2驗證試驗，即各原料添加量分別為玉米須多糖提取液30％，苦瓜汁20％，木糖醇6％，檸檬酸0.15％，β-環(huán)狀糊精0.3％，重復(fù)3次，所得產(chǎn)品口味清新、酸甜適口。

2.2.7穩(wěn)定劑添加量的研究

穩(wěn)定劑添加量對飲料感官評價的影響見表13。

表11　試驗安排及結(jié)果

表12　方差分析結(jié)果

表13　穩(wěn)定劑添加量對飲料感官評價的影響

由表13可知，當黃原膠添加量與CMC添加量分別為0.1％，0.1％時，沉淀率最低，其穩(wěn)定性最佳。因此，復(fù)合飲料的穩(wěn)定劑選擇為黃原膠添加量0.1％和CMC添加量0.1％。

2.3復(fù)合飲料微生物檢測

細菌總數(shù)<85個/mL，大腸桿菌<2個/100 mL，致病菌不得檢出。

3　結(jié)論

（1）在單因素試驗基礎(chǔ)上，對玉米須多糖的提取條件進行了四因素三水平的響應(yīng)面設(shè)計，建立了響應(yīng)值和各個因素之間的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)此數(shù)學(xué)模型確定的最佳提取工藝為纖維素酶添加量4.2％，酶解溫度50℃，pH值5.5，酶解時間2 h。在上述最佳提取條件下，玉米須多糖提取率為10.65％。模型方差分析和響應(yīng)面的分析表明，該模型回歸極顯著，對試驗擬合較好，對玉米須多糖提取的工業(yè)化有一定應(yīng)用價值。

（2）采用了單因素和正交試驗設(shè)計對玉米須苦瓜復(fù)合飲料配方進行優(yōu)化研究。結(jié)果表明，影響復(fù)合飲料感官評價的主次順序為玉米須多糖提取液>檸檬酸>苦瓜汁>木糖醇>β-環(huán)狀糊精；最佳配方為玉米須多糖提取液30％，苦瓜汁20％，木糖醇6％，檸檬酸0.15％，β-環(huán)狀糊精0.3％。以最優(yōu)條件試驗，所得復(fù)合飲料口味清新、酸甜適口、狀態(tài)穩(wěn)定。

（3）復(fù)合飲料的穩(wěn)定劑選擇為黃原膠添加量0.1％和CMC添加量0.1％。

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Development on Bitter Beverage with Corn Silk and Momordica Charantia

ZHANG Zhishang1，2，*DENG Jingzhi1
（1.Department of Food，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163316，China；

2.Daqing High-tech Automobile Industrail Zone Co.，Ltd.，Daqing，Heilongjiang 163316，China）

Abstract：The processing technique of enzymatic extraction of corn polysaccharide and bitter beverage with corn silk and Momordica charantia is studied.The results show that the reaction conditions for optimization of enzymatic extraction of corn polysaccharide by response surface experimental design are cellulase enzyme dosage 4.2％，reaction temperature 50℃，pH 5.5 and contacting time 2 h，the polysaccharide extraction rate is 10.65％.Using sensory evaluations as the index of single factor experiments and orthogonal experiment，the optimum of complex conditions are corn beverage extract 30％，Momordica charantia juice 20％，xylitol 6％，citric acid 0.15％，β-cyclodextrin 0.3％，and composite stabilizer of CMC and xanthan gum are 0.1％and 0.1％respectively.The composite beverage is refreshing taste and unique flavor.

Key words：corn silk；polysaccharide；Momordica charantia；composite beverages

作者簡介：張致上（1985—），男，碩士，助理工程師，研究方向為食品加工與安全。*通訊作者：鄧景致（1963—），男，博士，副教授，研究方向為食品生物技術(shù)。

收稿日期：2015-10-10

文章編號：1671-9646（2016）02a-0005-07

中圖分類號：TS275.4

文獻標志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.02.002