响应面法优化煨汤藕的护色液配比

高维，何莉萍，黄爱妮，李丽

(武昌工学院 城市建设学院，武汉 430065)

在日常生活中，汤是饭桌上必不可少的，而藕作为一种营养成分相当丰富的水生蔬菜，做出来的汤具有清热凉血、通便排毒、补益气血、提高人体免疫力的好处，更受到人们的喜爱。由于生活节奏的加快，使得人们很少有时间来煨一锅藕汤慢慢品味，如果能够将煨汤的藕提前进行处理并尽量使其长时间贮存，就可以大大减少煨汤的时间，满足人们的需求。但随着藕贮藏时间的延长，其发生褐变产生褐色素，影响了它的外观品质、风味，造成营养物质损失等[1-4]。

由于莲藕的褐变主要是非酶褐变。本实验探究将鲜切莲藕加工成即食藕片产品后各种单因素浸泡液对延缓其褐变的作用与硬化保持莲藕的硬度，以褐变度来判定其防褐变效果。

1 材料与方法

1.1 材料

莲藕、生姜、糖、盐：购于菜市场；氯化钠、亚硫酸钠、柠檬酸、氯化钙：均为分析纯。

ZX-S22型恒温水浴锅 上海知信实验仪器技术有限公司；UV-1800型紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司。

1.2 煨汤藕的护色工艺

煨汤藕护色处理工艺流程：新鲜莲藕→清洗→去藕节、削皮→切片、护色→漂烫[5-7]。

1.3 褐变度的测定方法

参照王清章等的方法，将样品按1∶10(质量比)加入蒸馏水，低温匀浆2 min，过滤后取滤液于25 ℃保温5 min，而后稀释1倍，测定褐变度，结果以A410×10表示褐变的程度，测得的褐变度数值越低，延缓褐变的效果越好[8]。

2 结果与分析

2.1 单因素条件对莲藕褐变效果的影响

2.1.1 生姜汁对延缓即食莲藕褐变的作用效果

用5种不同浓度的生姜汁对处理后的莲藕浸泡1 h之后测定其褐变度[9,10]，结果见图1。

图1 生姜汁浸泡莲藕所测得的褐变度Fig.1 The browning degree of lotus root soaked in ginger juice

由图1可知，当溶液浓度为2%时，生姜汁对延缓即食莲藕褐变的效果最好。

2.1.2 蔗糖对延缓即食莲藕褐变的作用效果

用5种不同浓度的蔗糖浸泡液对莲藕浸泡1 h之后测定其褐变度，结果见图2。

图2 蔗糖浸泡液浸泡莲藕所测得的褐变度Fig.2 The browning degree of lotus root soaked in sucrose solution

由图2可知，当浸泡液浓度为2%时，蔗糖浸泡液对延缓即食莲藕褐变的效果最好。

2.1.3 食盐对延缓即食莲藕褐变的作用效果

用5种不同浓度的盐浸泡液对莲藕浸泡1 h之后测定其褐变度，结果见图3。

图3 盐溶液浸泡莲藕所测得的褐变度Fig.3 The browning degree of lotus root soaked in salt solution

由图3可知，当盐溶液浓度为4%时，盐浸泡液对延缓即食莲藕褐变的效果最好。

2.2 响应面法对护色剂配比的优化分析

2.2.1 数据处理

在单因素实验的基础上，采用Box-Behnken设计的模型，以褐变度为响应值(Y)，考察生姜汁浓度(A)、蔗糖溶液浓度(B)、盐溶液浓度(C)对延缓莲藕褐变的影响。

根据单因素实验结果选择各单因素水平，见表1。设计出响应面实验方案，见表2。

表1 响应面分析因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface analysis

表2 响应面实验方案及结果Table 2 The scheme and results of response surface experiment

对表2中的实验数据进行回归拟合，得到一个关于褐变度(Y)对生姜汁浓度(A)、蔗糖溶液浓度(B)、食盐溶液浓度(C)的二次多项回归方程：

Y=7.84-0.55A+0.023B+0.78C-0.043AB-0.26AC+2.500E-003BC+0.44A2+0.53B2-0.21C2。

对该模型进行方差分析，见表3。

表3 响应面回归模型方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

续 表

由表3可知，建立的模型P<0.0001，极显著，说明该模型可用来对实验进行分析和预测。由F值大小可知，3个因素对藕片褐变度的影响依次为：C>A>B。模型中A，C对延缓褐变度效果极显著，AC、A2、B2、C2的影响显著，其余几项显示不显著[11]。

2.2.2 响应面各因素间交互分析

响应面图可以直观地反映各因素对响应值的影响，同时等高线图的形状可以反映出各单因素之间交互作用的强弱。各个单因素交互作用对褐变度影响的响应面图和等高线图见图4～图9，在使生姜汁浓度(A)、蔗糖溶液浓度(B)、盐溶液浓度(C)其中两个因素固定后，褐变度随着各个因素的变化而变化[12,13]。

在固定盐溶液浓度的基础上，探究生姜汁浓度和蔗糖溶液浓度对褐变度的影响关系，见图4。

图4 生姜汁浓度和蔗糖溶液浓度对褐变度的影响3D图与平面图Fig.4 The 3D graph and plane graph for the effect of concentration of ginger juice and sucrose solution on browning degree

由图4可知，当生姜汁的含量不变时，随着蔗糖浓度的升高，褐变度先减小后增大，曲面比较平缓，且等高线趋近于椭圆。蔗糖溶液浓度和生姜汁含量的交互作用对褐变度变化的影响不显著。

在固定蔗糖溶液浓度的基础上，探究生姜汁含量和盐溶液含量对褐变度的影响关系，见图5。

图5 生姜汁浓度和盐溶液浓度对褐变度的影响3D图与平面图Fig.5 The 3D graph and plane graph for the effect of concentration of ginger juice and salt solution on browning degree

由图5可知，当生姜汁的含量不变时，随着盐溶液含量的升高，褐变度升高，曲面较为陡峭。生姜汁浓度和盐溶液浓度对褐变度的影响较为显著。

在固定生姜汁溶液浓度的基础上，探究蔗糖溶液含量和盐溶液含量对褐变度的影响关系，见图6。

图6 蔗糖溶液浓度和盐溶液浓度对褐变度的影响3D图与平面图Fig.6 The 3D graph and plane graph for the effect of concentration of sucrose and salt solution on browning degree

由图6可知，当蔗糖的含量不变时，随着盐溶液含量的升高，褐变度出现了较大的波动，曲面较为陡峭。蔗糖溶液浓度和盐溶液浓度的交互作用对褐变度的影响较为显著。

2.2.3 最优值的验证

通过Design Expert 8.0.6.1软件分析拟合出的最优配方为：生姜汁1.2%、蔗糖溶液2.4%、盐溶液4.01%时，在此条件下的褐变度为6.92，见表4。

表4 三因素拟合优选表Table 4 The fitting optimization table of the three factors

对响应面实验得到的最优配比进行验证，以生姜汁为1.2%、蔗糖溶液为2.4%、盐溶液为4%进行验证性实验，实验结果见表5。

表5 验证实验表Table 5 Verification experiment table

由表5可知，以生姜汁为1.2%、蔗糖溶液为2.4%、盐溶液为4%进行护色效果较好，且与拟合出来的褐变度6.92较为接近。