響應面法優化芥菜芽苗富集褪黑素工藝

◎ 尹永祺，周靖宇，方維明，何旭東

(1.揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127；2.揚州市食品藥品檢驗檢測中心，江蘇 揚州 225000)

近年來，富含褪黑素的功能性食品日益受到關注。褪黑素是一類胺類激素，其具有改善睡眠、抗腫瘤、調劑免疫等多種生理功能[1-2]。相對于化學合成的褪黑素，以植物源性天然褪黑素作為原料開發功能性食品符合未來的發展方向[3]。植物褪黑素含量與其種類、生長階段、組織部位及環境密切相關[4]，前人研究證實，芥菜籽粒經茉莉酸甲酯、熱激等非生物脅迫處理后，其褪黑素含量顯著增加，是富集褪黑素的良好原料[5]。本研究以芥菜為原料，通過響應面法優化茉莉酸甲酯濃度、發芽時間和發芽溫度，以期獲得富含褪黑素的芥菜芽苗，為開發富含褪黑素的功能性芽苗類食品提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜脆大肉芥菜，產自廣州長合種子有限公司，-20 ℃保存。茉莉酸甲酯和褪黑素標準品均購自美國Sigma公司，其他分析純試劑均購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

高效液相色譜儀1260（美國安捷倫公司）；HC-2066高速離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司）；PJX-250D光照發芽箱（金壇市水北科普實驗儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 芥菜發芽處理

稱取適量芥菜種子，用1%的NaClO水溶液浸泡消毒15 min，再用去離子水清洗直至pH中性，將種子置于30 ℃水浴鍋浸泡4 h，其后均勻分布于發芽盒中。在播種第1 d噴施60 mL的蒸餾水催芽，發芽第2 d開始每天均噴施20 mL處理液，發芽結束后進行取樣測定指標。

1.3.2 響應面試驗設計

以A茉莉酸甲酯濃度、B發芽時間、C發芽溫度為3個影響因素，以褪黑素含量為響應值，采用3因素3水平的響應面分析方法進行試驗，Box-Behnken試驗因素水平設計見表1。

表1 Box-Behnken試驗設計因素水平表

1.3.3 褪黑素含量測定

參照CHENG等[6]方法進行測定。

2 結果與分析

2.1 褪黑素標準曲線

由圖1可知，得到褪黑素標準曲線的線性回歸方程為y=0.250 9x-0.040 4（R2=0.999 7），可用于褪黑素測定。

圖1 褪黑素標準曲線圖

2.2 響應面優化結果

Box-Benhnken試驗設計試驗點及數據結果見表2。

表2 Box-Benhnken試驗設計與結果表

根據表2數據進行二次多元回歸擬合，得到褪黑素含量對自變量A：茉莉酸甲酯濃度、B：發芽時間、C：發芽溫度的二次多項回歸擬合方程：

褪黑素含量=107.11?12.38×A+8.70×B+8.04×C?0.86×A×B?1.41×A×C?11.36×B×C?54.42A2?35.88×B2+11.38×C2

通過對該響應曲面的回歸方程求極大值可得其極大值為127.45 ng·g-1FW，其最高點為A：94.94，B：96，C：33。即表明茉莉酸甲酯最優濃度為 94.94 μmol·L-1，發芽時間為96 h，發芽溫度為33 ℃。

由表3可知，該模型具有顯著性（P＜0.01）且失擬項P=0.081 2＞0.05，不顯著，表明模型的擬合程度較好。該方程的說明93.22%的數據可以用該模型解釋。根據P值大小，可看出A（茉莉酸甲酯濃度）對褪黑素含量影響最大，其余依次是B（發芽時間）和C（發芽溫度）。

表3 回歸模型方差分析表

在試驗范圍內，分析各變量之間的交互作用，所得的各變量間的等高線和曲面圖如圖2所示。

圖2 各因素對褪黑素含量影響的等高圖和曲面圖

2.3 驗證試驗

利用Design-Expert軟件進行分析，預測得到芥菜芽苗中褪黑素富集的最佳條件為：芥菜經94.94 μmol·L-1茉莉酸處理，于33 ℃發芽96 h，其褪黑素含量最高可達127.45 ng·g-1FW，按照該條件進行實際生產時得到的褪黑素實際含量為118.52 ng·g-1FW。預測理論值和模型驗證值相差較小，進一步驗證了該回歸模型合理有效。

3 結論

通過響應面試驗優化得到，芥菜經94.94 μmol·L-1茉莉酸處理，于33 ℃發芽96 h，芥菜芽苗中褪黑素含量最高可達118.52 ng·g-1FW。