響應面法優化GA3、6-BA及果蠟最佳濃度配比保鮮檳榔

張微微，潘永貴，鹿常勝，張智毅，朱 萍

(海南大學食品學院，海南海口570228)

響應面法優化GA3、6-BA及果蠟最佳濃度配比保鮮檳榔

張微微，潘永貴*，鹿常勝，張智毅，朱 萍

(海南大學食品學院，海南海口570228)

以海南本地種新鮮檳榔為研究對象，采用不同濃度的GA3、6-BA以及果蠟處理，通過響應面法優化組合濃度，通過對處理后檳榔的失水率、變色指數、葉綠素及其他的品質測定，確定3種保鮮劑對檳榔果實的最佳配比，結果如下:100mg/L GA3+100mg/L 6-BA+50%的果蠟對檳榔果實保鮮效果最佳，貯藏15d后，其失水率為9.56%，葉綠素含量為1.28mg/g，彈性為1.37mm，第一硬度為1395g，咀嚼性為9.3mJ。

檳榔，GA3，6-BA，果蠟

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選擇海南本地種成熟期新鮮檳榔 采摘于海南省萬寧市和樂鎮檳榔園;果蠟 甘肅省農業科學院農產品貯藏加工研究所;赤霉素(GA3，純度≥99%)、6-BA(GA3，純度≥99%) 上海博奧生物科技有限公司;95%乙醇、丙酮 廣州化學試劑廠，以上試劑均為分析純。

XO-5200DTD型超聲波清洗機 南京先毆儀器制造有限公司;MIR-253型智能生化培養箱 日本三洋公司;PL303型電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;722型可見分光光度計 上海欣茂儀器有限公司;Texture Pro CT V1.2 Build 9 Brookfield Engineering Labs，Inc.

表2 檳榔保鮮品質綜合評分標準Table 2 The comprehensive quality assessment standards of areca preservation

1.2 實驗方法

1.2.1 處理方法 挑選大小均一無明顯機械損傷和病蟲害的檳榔全果，清洗，置于300mg/L施寶功溶液中進行殺菌處理30min，晾干，將殺菌過的檳榔果實分批置于不同濃度梯度的GA3及6-BA水溶液中同樣做浸泡處理30min，另有一定批次的檳榔果實采用不同水與果臘配比的果蠟膜制劑涂膜處理，以上處理均晾干后分批置于塑料托盤(20.5cm×13cm× 3cm)內，每盤六個，并使用聚乙烯薄膜封裝，于(25±1)℃條件下貯藏，貯藏期為15d，貯藏期間每隔3d測定各項生理和品質指標。

1.2.2 實驗材料分組 單因素實驗中GA3及6-BA分別以10、50、100、200、400mg/L四種濃度梯度對檳榔果實進行分組，分裝貯藏;果蠟同水配比的不同分組含量為25%、33%、50%、67%、75%、100%，并進行分裝貯藏;同時采用對照組。

響應面實驗分析因素與水平見表1，并經過Box-Behnken實驗設計，得到表3的分組。

表1 響應面分析因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.2.3 品質指標的測定

1.2.3.1 失重率測定 采用失重法，失水率(%)=［(采收時鮮重-貯藏期每次測定重量)/采收時鮮重］×100

1.2.3.2 變色指數的測定 采用指數法，檳榔表皮顏色由綠轉黃，變色指數可劃分為五級:0級，無變色;1級，變色面積＜10%;2級，變色面積10%～30%;3級，變色面積30%～50%;4級，變色面積＞50%。變色指數(%)=［∑(變色級數×各級別變色果實數)/(總果數×最高級數)］×100

1.2.3.3 葉綠素含量的測定 參照Arnon［21］法并作修改，采用溶劑為95%乙醇∶丙酮為提取劑(1∶1，V∶V)，料液比為1∶40(M∶V)，3h，提取液用722型分光光度計分別測定其在645、663nm下的吸光度。

1.2.3.4 質構測定 采用TA44型探頭的質構儀測定，測試速度1.5mm/s，返回速度1.5mm/s，循環次數2次。

1.2.4 品質綜合評價 通過對以上三種不同保鮮劑的處理，經失重率、變色指標、葉綠素含量的綜合評判，嚴格按照綜合評分標準進行評分，見表2。

2 結果與分析

2.1 對檳榔果實保鮮效果的單因素實驗

2.1.1 GA3浸泡處理對檳榔保鮮效果的影響 使用較低濃度的GA3處理檳榔果實時，隨著GA3濃度的增加，綜合評分的分值增加，表明對檳榔果實的保鮮效果越好，但是在100mg/L以后，隨著GA3濃度的增大，產品品質逐漸下降(圖1)。這可能由于較低濃度的外源GA3的添加使內源GA3保持了一定的水平，延緩果實老化，降低了失水率及黃化速率。而繼續提高外源GA3的濃度反而使這種化學平衡受到破壞，因而產品品質下降。故采用100mg/L GA3水溶液對檳榔果實保鮮效果較好。

圖1 不同濃度GA3處理對檳榔保鮮效果的影響Fig.1 The effect of different concentration GA3treatment on fresh areca

2.1.2 6-BA浸泡處理對檳榔保鮮效果的影響 由圖2所示，6-BA處在較低水平時，隨著濃度的增大，綜合評分分值顯著增大，而達到100mg/L以后，隨著濃度的增大，其分值較之前開始趨于平緩，變化不顯著。外源6-BA通過對蛋白質分解的抑制作用來延緩檳榔果實的衰老、黃化，降低水分喪失［17］，當達到100mg/L之后，認為6-BA對蛋白質分解的抑制作用幾乎接近了峰值，故而，增大其濃度對減緩失水及黃化的作用不再明顯，所以100mg/L的6-BA使用對檳榔果實的保鮮處理較為合理。

2.1.3 果蠟涂抹處理對檳榔保鮮效果的影響 不同濃度果蠟的涂膜實驗中，在含量較低時，果蠟含量與綜合評分的關系同GA3、6-BA類似，即果蠟含量越高對檳榔的保鮮效果越好，但是，在達到50%以后，分值呈波動狀，且均低于50%含量時(圖3)。這可能是因為果蠟通過自身失水代替果實的蒸騰作用和膜層抑制果實的蒸騰作用而降低檳榔失水延緩果實老化，而達到含量50%以后，由于果蠟含水量變低，自身失水代替果實的蒸騰作用對降低檳榔失水率的作用減弱，保鮮作用減弱，分值開始呈現下降趨勢。其中75%分值高于67%且均稍高于100%，可能是檳榔果實的個體差異性造成的，但不影響整體的實驗結果。

表5 回歸方程的方差分析Table 5 The variance analysis of regression

圖2 不同濃度6-BA處理對檳榔保鮮效果的影響Fig.2 The effect of different concentration 6-BA treatment on fresh areca

圖3 不同濃度果蠟處理對檳榔保鮮效果的影響Fig.3 The effect of different concentration fruit wax treatment on fresh areca

2.2 檳榔果實保鮮效果的優化

在單因素實驗的基礎上，采用濃度分別為100mg/L GA3水溶液、100mg/L 6-BA水溶液、以及含量為50%的果臘為中心組合，設計響應面實驗。

利用SAS軟件對表5實驗數據進行多元回歸擬合，獲得自變量的二次多項回歸方程為:

表3 Box-Behnken實驗設計與結果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

表4 二次多項模型方差分析表Table 4 The variance analysis table of model

在此方程中X3的系數較X1及X2大，表明果蠟含量對檳榔果實保鮮綜合評分的判斷有顯著意義。

通過表4可以看出，本實驗所選用的二次多項模型具有極顯著性(p=0.000471)，表明此模型擬合度良好。

通過表5可以判斷出，實驗因素X2及X3對檳榔果實保鮮綜合評分的線性效應和曲面效應極顯著，即6-BA的水溶液濃度和果蠟的含量對檳榔果實保鮮綜合評分的影響極顯著;X1與X3的交互作用達到極顯著，說明GA3濃度和果蠟含量的交互作用對檳榔果實保鮮綜合評分達到了極顯著的影響。X1X2、X2X3的 p值分別為0.157012和0.192549，均大于0.05，說明GA3濃度同6-BA濃度的交互作用以及GA3濃度同果蠟含量的交互作用均對檳榔果實保鮮綜合評分影響不顯著。而由回歸方程可得到GA3、6-BA以及果蠟復配保鮮檳榔的最優組合為:100mg/L GA3水溶液、100mg/L 6-BA水溶液、果蠟含量為50%。圖4～圖6為響應曲面圖。

圖4 GA3濃度及6-BA濃度之間的響應面分析圖Fig.4 Response surface analysis between concentration of GA3and 6-BA

圖5 GA3濃度及果蠟含量之間的響應面分析圖Fig.5 Response surface analysis between concentration of GA3and fruit wax

圖6 6-BA濃度及果蠟含量之間的響應面分析圖Fig.6 Response surface analysis between concentration of 6-BA and fruit wax

2.3 模型驗證實驗

根據Box-Behnken實驗得到的結果，為了檢測該模型預測值的可靠性，研究中采用此最佳組合100mg/L GA3水溶液、100mg/L 6-BA水溶液、果蠟含量為50%進行了3次重復實驗，得到的真實綜合評分為76.4，由此計算的預測值同實驗值的最大偏差為1.21%，并進行了驗證性實驗，從而證明采用響應面分析法優化得到的實驗參數是可靠的。

表6中的數據顯示，復配使用GA3、6-BA以及果蠟組合其果實貯藏15d后失水率明顯低于空白對照組，而處理組的葉綠素含量高于空白對照組，質構分析得到的處理組的第一硬度、彈性、咀嚼性等均優于空白組，證明該處理組合對檳榔果實保鮮效果好。

3 結果與討論

本實驗通過考察不同濃度的GA3、6-BA以及果蠟對檳榔果實保鮮的影響，并通過響應面法分析確定了復配保鮮檳榔果實的最適組合為100mg/LGA3+100mg/L 6-BA+50%的果蠟對檳榔果實保鮮效果最佳，貯藏了15d后，其失水率為9.56%，葉綠素含量為1.28mg/g，彈性為1.37mm，第一硬度為1395g，咀嚼性為9.3mJ。延長了檳榔果實的貯藏期，維持了較好的果實品質。

表6 驗證實驗對照表Table 6 Validation test table

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The response surface methodology to optimize GA3，6-BA and fruit wax optimal concentration ratio for betel-nut preservation

ZHANG Wei-wei，PAN Yong-gui*，LU Chang-sheng，ZHANG Zhi-yi，ZHU Ping
(College of Food Science of Technology of Hainan University，Haikou 570228，China)

Fresh betel nut of native species in Hainan for the study，using different concentrations of GA3，6-BA and fruit wax treatment，through response surface methodology to optimize the combination of the concentration，measuring the water loss rate，color index，chlorophyll and other quality of the treated nut to determine the three kinds of preservatives on the best ratio of betel nut fruit，the results were as follows:100mg/L GA3+100mg/L 6-BA +50%fruit wax was best for betel nut.After storage of 15d，the water loss rate was 9.56%，chlorophyll content was 1.28mg/g，elasticity was 1.37mm，the first hardness was 1395g，and chewiness was 9.3mJ.

betel nuts;GA3;6-BA;fruit wax

TS255.3

A

1002-0306(2012)15-0345-05

檳榔(Areca catechu)為我國南方一種特有的藥食兩用果實，在常溫條件下貯藏，約一周就會呈現果皮皺縮以至于干枯，果肉纖維化，果仁褐變等現象，甚至流汁，味變劣，失去嚼食價值。而目前有關采后檳榔果實保鮮方法的報道十分鮮見，因此選用一種對檳榔安全，高效的保鮮方法十分必要［1］。赤霉素(GA3)是一種常見的植物激素，在高等植物的各個生長發育階段都具有重要的調控作用，外源赤霉素在作物上的應用相當廣泛:在采前噴施或涂膜GA3能夠提高果實的產量［2-6］，改善果實的外觀形態［7-8］，延長果實的成熟期［9］;在采后使用GA3處理能夠起到抑制冷藏枇杷、竹筍等木質化敗壞以及延緩青花菜花球的黃化等作用［10-12］。芐胺基腺嘌呤(BA)是植物的一種抗衰老劑，具有較高的細胞分裂素活性，可使細胞水分虧缺度降低、膜透性減小。在研究中有提到外源6-BA的噴施可以提高水稻、油菜、溝葉結縷草等的抗逆性［13-15］，提高梅果果實的產量及品質［16］，并且能中和ABA等對葉綠素合成的抑制作用，延緩西蘭花黃化速率［17］，在采后蘆筍、柿子、豇豆的保鮮中也多有應用［18-20］。果蠟是一種常用于蘋果、梨、柑橘等水果中用于保鮮貯藏的保鮮劑，本研究所用果蠟為新型納米果蠟，具有增加果品亮度、色澤，抑制呼吸，延緩衰老的效果。目前均未有發現 GA3、6-BA、果蠟復配保鮮檳榔果實的報道。本實驗采用GA3、6-BA及果蠟組合對檳榔果實進行保鮮處理，通過對其失水率、表皮葉綠素含量、果實變色指數的測定，采用響應面法分析優化獲得最佳的處理組合，以期得到一種安全、簡易、高效的采后檳榔保鮮貯藏方法。

2011-11-23 *通訊聯系人

張微微(1986-)，女，碩士，在讀研究生，研究方向:農產品貯藏及加工。