响应面法优化满族酸茶液化及糖化工艺

蔡文心1,韩建春,*,刘丹怡,刘容旭

(1.东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030; 2.黑龙江省绿色食品科学研究院,黑龙江哈尔滨 150000)

满族酸茶是由玉米、大豆、糯米、小米等原料经酶解和发酵而制成的一种清凉解暑的传统发酵饮料[1-2],具有天然发酵的醇香味,色泽淡黄,浓稠适度,酸甜可口,具有生津止渴、清热祛暑、促进消化吸收等功效,在黑龙江省阿城、五常、双城、呼兰等地十分受欢迎。满族酸茶采用全谷物原料制作并使用乳酸菌发酵,具有良好的营养性和功能性以及地方特色和民族特色,可以满足人们对合理膳食的普遍追求,具有巨大潜力和广阔的市场[3-8]。

玉米中淀粉含量较高超过60%[9-10],主要有支链淀粉与直链淀粉,直链淀粉含量一般在16%～35%。大豆中淀粉含量较低，约为0.19%～0.91%，且多为直链淀粉[11]。小米中淀粉含量约为60%[12],其中直链淀粉含量约为20%～27.1%[13]。糯米中淀粉含量约为80%,其中直链淀粉含量较少约1.6%,支链淀粉含量丰富约为78.4%[14]。直链淀粉是脱水葡萄糖单元经α-1,4糖苷键连接成的右手螺旋状分子,支链淀粉是脱水葡萄糖单元由α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键连接的高度分支的葡萄糖多聚物[15],支链淀粉较直链淀粉更易被淀粉酶分解。当对淀粉进行液化处理时,α-淀粉酶主要作用于直链淀粉和支链淀粉α-1,4糖苷键使淀粉分子水解成糊精和麦芽糖,不能水解α-1,6糖苷键,而糖化酶Diazyme P25是一种由葡萄糖淀粉酶和普鲁兰酶组合的复合酶,在进行糖化处理时,既能作用于α-1,4糖苷键又能作用于α-1,6糖苷键,最终水解产物为葡萄糖[16-17]。

目前对满族酸茶的研究很少,满族酸茶的制作依然停留在家庭作坊水平,依靠谷物原料及环境中的微生物对谷物原料进行发酵,其中微生物种群不明确,谷物原料中淀粉不经过酶解,不能被多数微生物直接利用,导致发酵时间长,工艺过程不易控制,产品品质良莠不齐,难以实现产业化生产。目前在淀粉质食品加工过程中,普遍应用液化及糖化工艺,液化是将淀粉水解到低聚糖和糊精范围大小的分子并为糖化创造条件,本试验糖化所用糖化酶Diazyme P25是一种由葡萄糖淀粉酶和普鲁兰酶组合的复合酶,对淀粉水解的终产物全部为葡萄糖。本试验针对满族酸茶的液化及糖化工艺进行研究,以DE值为指标为液化及糖化工艺寻找最优工艺指标,为后续乳酸菌发酵提供充足的可直接利用的葡萄糖,力图达到工艺可控、能耗小、成本低、原料利用率高、生产周期短的目的,为满族酸茶的工业化生产提供数据参考。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

玉米、小米、糯米、大豆 市售;柠檬酸 天津市光复科技发展有限公司;斐林试剂试剂盒 北京索莱宝科技有限公司;Amylex LT中温淀粉酶(酶活力10000 U/mL)、Diazyme P25糖化酶(酶活力40000 U/mL) 美国杜邦公司;NaOH 天津市光复科技发展有限公司;葡萄糖、次甲基蓝等试剂 西陇科学股份有限公司。

DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱 上海三发科学仪器有限公司;HH-4数显恒温水浴锅 金坛市双捷试验仪器厂;LLZ-306Z全营养破壁料理机 德国贝尔斯顿电器有限公司;BSA323S-CW分析天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;AH100高压均质机 ATS工业系统有限公司;ASIC-6粉碎机 沈阳人和机电有限公司;HT-118手持式折光仪 北京金时速仪器设备有限公司;PHS-3C型精密酸度计 上海盛磁仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 满族酸茶加工工艺 满族酸茶加工工艺:原料清洗→粉碎→配比→打浆→煮沸→室温冷却→高压均质→液化→糖化→接种发酵→后熟→成品

原料经粉碎机粉碎后过60目筛,按照预试验所得感官评价最高值(小米、玉米、糯米、大豆分别40、16、40、32 g)进行配比,然后加入1 L水中于破壁料理机中打浆,打浆完成后于锅中煮沸15 min,冷却至室温,再经高压均质机20 MPa均质15 min,之后加入Amylex LT中温淀粉酶进行液化处理,液化完成后于100 ℃水浴灭酶,冷却至室温,用0.1 mol/L柠檬酸调节pH后加入Diazyme P25 糖化酶进行糖化,糖化完成后于100 ℃水浴灭酶,冷却至室温,用0.1 mol/L NaHCO3溶液调节pH至6.8,再接种乳酸菌(实验室保存)发酵(接种量总体积5%),至发酵终点(即pH4.6)后4 ℃冷藏24 h后熟最终得到成品。

1.2.2 液化工艺优化试验

1.2.2.1 单因素实验 以DE值为指标,确定影响液化工艺的主要因素。

在液化温度70 ℃,液化时间40 min,液化pH6.0条件下,研究中温淀粉酶Amylase LT添加量2、3、4、5、6、7、8 U/g对液化DE值的影响;

在中温淀粉酶Amylase LT添加量5 U/g,液化温度70 ℃,液化pH6.0条件下,研究液化时间10、20、30、40、50、60、70 min对液化DE值的影响;

在中温淀粉酶Amylase LT添加量5 U/g,液化时间40 min,液化pH6.0条件下,研究液化温度40、50、60、70、80、90、100 ℃对液化DE值的影响;

在中温淀粉酶Amylase LT 添加量5 U/g,液化温度70 ℃,液化时间40 min条件下,研究液化pH4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5对液化DE值的影响。

1.2.2.2 响应面试验 在单因素实验的基础上,选择中温淀粉酶添加量(A1)、液化时间(B1)、液化温度(C1)、液化pH(D1)为影响因素,以DE值(Y)为响应值,采用Box-Behnken的中心组合设计,进行4因素3水平的响应面试验,具体见表1。

1.2.3 糖化工艺优化试验

1.2.3.1 单因素实验 在确定最佳液化工艺的基础上,以DE值为指标,确定影响糖化工艺的主要因素。

在糖化温度60 ℃,糖化时间4 h,糖化pH4.0条件下,研究糖化酶Diazyme P25添加量60、80、100、120、140、160、180 U/g对液化DE值的影响;

在糖化酶Diazyme P25添加量120 U/g,糖化温度60 ℃,糖化pH4.0条件下,研究糖化时间1、2、3、4、5、6、7 h对糖化DE值的影响;

在糖化酶Diazyme P25添加量120 U/g,糖化时间4 h,糖化pH5.0条件下,研究糖化温度30、40、50、60、70、80、90 ℃对糖化DE值的影响;

在糖化酶Diazyme P25添加量120 U/g,糖化时间4 h,糖化温度60 ℃条件下,研究糖化pH2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0对糖化DE值的影响。

1.2.3.2 响应面试验 在单因素实验的基础上,选择糖化酶添加量(A2)、糖化时间(B2)、糖化温度(C2)、糖化pH(D2)为影响因素,以DE值(Y)为响应值,采用Box-Behnken的中心组合设计,进行4因素3水平的响应面试验,具体见表2。

表2 响应面试验因素与水平Table 2 Factors and levels of response surface experiments

1.2.4 指标测定方法 还原糖含量测定:根据《GB 5009.7-2016食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》测定[18];固形物含量测定:手持式折光仪直接测定;淀粉水解度的测定:以DE值作为淀粉酶解程度的指标。

DE(%)=还原糖含量/固形物含量×100

1.3 数据处理

每组试验均重复测定三次,数据使用SPSS统计分析软件进行单因实试验方差分析。图表应用Microsoft Excel 2016及Origin 2017软件绘制,并采用Design-Expert 8.0软件设计响应面试验设计并进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 满族酸茶发酵前液化工艺的优化试验结果

2.1.1 单因素实验结果

2.1.1.1 中温淀粉酶Amylase LT添加量对液化DE值的影响 由图1可知,随着中温淀粉酶Amylase LT添加量的增加,DE值逐渐升高,在2～5 U/g过程中酶量增加使液化进程加快,DE值显著增加(P<0.05),并在5 U/g时DE值达到最大值20.47%±0.09%,当加酶量超过5 U/g后,继续增加中温淀粉酶Amylase LT添加量,DE值变化趋于平缓不再发生显著变化(P>0.05)。反应初期,底物浓度大,增加中温淀粉酶Amylase LT添加量可使酶与底物充分结合,增大底物与酶结合的机会,从而使淀粉水解反应速度加快,当加酶量达到5 U/g,底物与酶结合达到饱和状态,催化效果也达到饱和,继续增加酶的添加量对液化影响不大[19]。因此中温淀粉酶Amylase LT添加量选择为5 U/g。

图1 中温淀粉酶Amylase LT添加量对液化DE值的影响Fig.1 Effect of amylase LT amount on DE of liquefaction

2.1.1.2 液化时间对液化DE值的影响 由图2可知,在液化时间为10～30 min时,随着液化时间增加,DE显著升高(P<0.05),并在30 min时达到最大值20.22%±0.12%,在30 min后不再发生显著变化(P>0.05)。原料淀粉中含有支链淀粉与支链淀粉,在酶解反应初期中温淀粉酶首先快速降解直链淀粉,作用于α-1,4糖苷键,使之生成寡糖,溶液黏度下降,同时需跨越α-1,6糖苷键继续酶解α-1,4糖苷键,产生葡萄糖、麦芽糖和一系列α-限制糊精,并将寡糖缓慢水解成葡萄糖和麦芽糖,从而使淀粉液化。所以随着水解程度加深,α-1,6糖苷键影响水解速度,且酶解产物的积累也会使酶活性受到抑制,水解反应变慢[20-21]。因此液化时间选择为30 min。

图2 液化时间对液化DE值的影响Fig.2 Effect of reaction time on DE of liquefaction

2.1.1.3 液化温度对液化DE值的影响 由图3可知,随着温度增加,DE值呈现先升高后下降的趋势,在40～70 ℃时DE值随着液化温度的升高而显著升高(P<0.05),并在70 ℃时达到最大值20.23%±0.12%,超过70 ℃后DE值出现显著下降(P<0.05)。随着温度上升,酶的催化位点逐渐暴露出来,与底物结合能力增强,酶活性增强,催化效果较好,水解反应随着温度升高而加快,DE值也随之升高,并且在70 ℃时达到最适温度,当温度超过70 ℃时,酶受热变性活性降低,与底物结合能力减弱,催化效果较差,水解反应较慢,继续升高温度DE值呈下降趋势[22]。因此液化温度选择70 ℃。

图3 液化温度对液化DE值的影响Fig.3 Effect of reaction temperature on DE of liquefaction

2.1.1.4 液化pH对液化DE值的影响 由图4可知,在pH为4.5～6.0时,随着液化pH增加,DE值显著升高(P<0.05),并在pH为6.0时,DE值达到最大值20.16%±0.14%,当pH超过6.0后DE值随pH升高逐渐下降。中温淀粉酶的最适pH为6.0～6.5,低于或超过最适pH会影响酶分子构象的稳定性和极性基团的解离状态,进而影响酶分子与底物结合能力和催化能力,从而影响酶活性[23],对淀粉水解产生影响,因此当液化pH从较低逐渐升高至最适pH时,水解速度加快,DE值增加,当超过最适pH时,DE值pH增加而下降。因此液化pH选择为6.0。

图4 pH对液化DE值的影响Fig.4 Effect of pH on DE of liquefaction

2.1.2 响应面试验结果

2.1.2.1 响应面试验设计及结果 在单因素实验的基础上,选择中温淀粉酶添加量(A1)、液化时间(B1)、液化温度(C1)、液化pH(D1)为影响因素,以DE值(Y)为响应值,采用Box-Behnken的中心组合设计,进行4因素3水平的响应面试验,结果见表3。

表3 液化条件响应面试验设计与结果Table 3 Design and results of response surface experiments for liquefaction conditions

2.1.2.2 模型建立及显著性分析 通过Design-Expert进行数据分析建立回归模型:

Y=19.83+0.73A+1.09B+0.50C+0.93D-0.31AB-0.17AC-0.13AD+0.38BC-0.29BD-0.12CD-0.071A2-0.82B2-0.96C2-0.077D2

表4 响应面试验方差分析结果Table 4 Variance analysis results of response surface methodology

2.1.2.3 交互作用分析 各因子交互作用对于响应值影响的响应面分析见图5。

由图5a可知,当液化温度为70 ℃,液化pH为6.0固定不变时,从响应面图的陡峭程度可看出A和B的交互作用对淀粉液化DE值具有极显著影响，在试验条件下同时提高加酶量和液化时间,液化DE值先升高后降低,当加酶量为5.5 U/g,液化时间为30 min时DE值达到极大值20%。

由图5b可知,当液化时间为30 min,液化pH为6.0固定不变时,当A加酶量<5.5 U/g,C液化温度<70 ℃时等高线密集,表示在此范围内A和C的交互作用对液化DE值影响显著,在试验条件下同时提高加酶量和液化温度,液化DE值先升高后降低,在加酶量为5.5 U/g,液化温度为70 ℃时达到极大值20%。

由图5c可知,当液化时间为30 min,液化温度为70 ℃固定不变时,从响应面图的陡峭程度可看出,A和D的交互影响对淀粉液化DE值影响不显著,在试验条件下同时提高加酶量和初始pH,液化DE值逐渐升高。

由图5d可知,当加酶量为5 U/g,初始pH为6.0固定不变时,当B时间<30 min,C液化温度<70 ℃时等高线密集,表示在此范围内B和C的交互作用对液化DE值影响显著,在试验条件下同时提高液化温度和液化时间,DE值先升高后下降,且在液化时间为35 min,液化温度为70 ℃时达到极大值20%。

由图5e可知,当加酶量为5 U/g,液化温度为70 ℃固定不变时,当B液化时间<30 min,D初始pH<6.5时等高线密集,表示在此范围内B和D的交互作用对液化DE值影响显著,在试验条件下同时提高液化时间和初始pH,DE值升高，当pH为6.1,液化时间为35 min时，DE值达到极大值20%,随后随着液化时间和初始pH的增加而呈下降趋势。

由图5f可知,当加酶量为5 U/g,液化时间为30 min固定不变时,从响应面图的陡峭程度可看出,C和D的交互影响对淀粉液化DE值影响不显著。

图5 中温淀粉酶添加量、液化时间、液化温度、液化pH交互作用对DE值影响的响应面和等高线Fig.5 Response surface and contour map of the interaction between amylase LT amount,reaction time,reaction temperature and reaction pH on DE of liquefaction

2.1.2.4 验证试验及结果 对回归模型进行响应面寻优分析,得到最优工艺参数:加酶量6 U/g,液化时间33.34 min,液化温度71.72 ℃,液化pH6.5,此条件下DE值预测值可达到21.31%,但考虑实际操作情况,将参数调整为加酶量6 U/g,液化时间33 min,液化温度72 ℃,液化pH6.5,此条件下进行3次验证试验,得到液化DE值为21.32%±0.09%,与预测值相比误差较小,结果可靠,且较各组单因素实验最大值相比DE值有显著提高(P<0.05)。

2.2 满族酸茶发酵前糖化工艺优化结果

2.2.1 单因素实验结果

2.2.1.1 糖化酶添加量对糖化DE值的影响 由图6可知,在糖化酶Diazyme P25添加量为60～120 U/g时,DE值显著升高(P<0.05),并在120 U/g时达到最大值47.98%±0.15%,当糖化酶Diazyme P25添加量继续增加时,DE值出现缓慢下降趋势。在60～120 U/g过程中增加糖化酶Diazyme P25添加量,底物浓度较高,酶的催化位点充分暴露出来，与底物结合比较充分,水解反应随着酶浓度增加而加快,酶催化效果好,还原糖含量显著提高(P<0.05),DE值随之增加，且在120 U/g时达到最高,超过120 U/g时,由于底物已大部分被水解,底物浓度低无法与过量的酶结合,底物浓度影响反应速度,还原糖含量增长变慢,导致 DE值出现下降趋势[24]。因此糖化酶Diazyme P25添加量选择为120 U/g。

图6 糖化酶Diazyme P25添加量对糖化DE值的影响Fig.6 Effect of Diazyme P25 amount on DE of saccharification

2.2.1.2 糖化时间对糖化DE值的影响 由图7可知,在糖化时间为1～4 h时,随着糖化时间的增加,DE值显著升高(P<0.05),并在4 h时达到最大值47.80%±0.16%,超过4 h后,随着糖化时间的增加DE值出现缓慢下降的趋势。在糖化反应初期,底物浓度较高,酶反应具有高效性及专一性,催化位点充分暴露与底物结合较为充分,催化效果好,反应速度迅速提高,DE值随时间增加而提高,在1～4 h过程中DE值变化显著(P<0.05),且在4 h时DE值达到最高,此时酶与底物充分结合,催化效果最佳,4 h后底物浓度逐渐降低,且酶作用于对长链淀粉比短链淀粉活性大,随着水解反应进行,糊精链逐渐变短,酶解反应减速,且高浓度的葡萄糖会发生聚合反应,随着糖化时间增加,DE值出现下降[25-27]。因此糖化时间选择为4 h。

图7 糖化时间对糖化DE值的影响Fig.7 Effect of reaction time on DE of saccharification

2.2.1.3 糖化温度对糖化DE值的影响 由图8可知,在糖化温度变化为30～60 ℃时,随着糖化温度升高,DE值呈现显著升高(P<0.05),并在60 ℃时DE值达到最大值为47.67%±0.13%,在糖化温度变化为60～80 ℃时,DE值随温度升高而显著下降(P<0.05),在30～60 ℃温度变化过程中随着温度升高,酶的催化位点逐渐暴露出来,与底物结合越来越充分,因此酶的催化活性随温度升高而增强,水解反应加快,DE值显著升高(P<0.05),在60 ℃时达到最大值,此时酶与底物充分结合催化效果达到最佳,当糖化温度继续升高时时,超过酶的最适温度,酶的蛋白结构被破坏,与底物结合能力下降,导致糖化酶被钝化,水解反应被抑制,DE值显著下降(P<0.05)[28-29]。因此糖化温度选择为60 ℃。

图8 糖化温度对糖化DE值的影响Fig.8 Effect of reaction temperature on DE of saccharification

2.2.1.4 糖化pH对糖化DE值的影响 由图9可知,在pH为2.0～5.0时,随着糖化pH增加,DE值显著升高(P<0.05),并在pH为5.0时达到最大值50.01%±0.14%,当pH超过5.0后,DE值随着pH升高而显著下降(P<0.05)。糖化酶的最适作用pH为4.0～4.5左右,pH过低或过高都会破坏酶的蛋白质结构使糖化酶发生变性,当pH逐渐升至糖化酶最适pH范围时,酶与底物结合越来越充分,催化效果越来越好,水解速度加快,DE值显著升高(P<0.05),当pH超过最适pH时破坏了酶的活性中心及构象使糖化酶发生变性,影响酶与底物结合与催化,水解反应变慢,DE值出现显著下降(P<0.05)[26,30]。因此糖化pH选择为5.0。

图9 糖化pH对糖化DE值的影响Fig.9 Effect of pH on DE of saccharification

2.2.2 响应面试验结果

2.2.2.1 响应面试验设计及结果 在单因素实验的基础上,选择糖化酶添加量(A2)、糖化时间(B2)、糖化温度(C2)、糖化pH(D2)为影响因素,以DE值(Y)为响应值,采用Box-Behnken的中心组合设计,进行4因素3水平的响应面试验,结果见表5。

表5 糖化条件响应面试验设计与结果Table 5 Design and results of response surface experiments for saccharification conditions

2.2.2.2 模型建立及显著性分析 通过Design-Expert进行数据分析建立回归模型:

Y=49.84+1.98A+1.44B-0.76C-1.09D+0.39AB-1.40AC-0.17AD-0.63BC-1.25BD+0.76CD-1.58A2-1.09B2-3.78C2-4.18D2

表6 响应面试验结果方差分析Table 6 Variance analysis results of response surface methodology

2.2.2.3 交互作用分析 各因子交互作用对于响应值影响的响应面分析见图10。

由图10a可知,当糖化温度为60 ℃,糖化pH为5.0固定不变时,从响应面图的陡峭程度可以看出A和B的交互影响对淀粉糖化DE值具有极显著影响,在试验条件下同时提高加酶量和糖化时间,糖化DE值先显著升高后降低,当加酶量为124 U/g,糖化时间为4.5 h时DE值达到极大值50%。

由图10b可知,当糖化时间为4 h,糖化pH为5.0固定不变时,从响应面的陡峭程度可以看出A和C的交互影响对淀粉糖化DE值具有极显著影响，在试验条件下同时提高加酶量和糖化温度,糖化DE值先显著升高后降低,当加酶量为124 U/g,糖化温度为60 ℃时DE值达到极大值50%。

由图10c可知,当糖化时间为4 h,糖化温度为60 ℃固定不变时,从响应面的陡峭程度可以看出A和D的交互影响对淀粉糖化DE值具有极显著影响,在试验条件下同时提高加酶量和糖化pH,糖化DE值先升高后降低,当加酶量为124 U/g,糖化pH为5.0时DE值达到极大值50%。

由图10d可知,当加酶量为120 U/g,糖化pH为5.0固定不变时,从响应面陡峭程度可以看出B和C的交互影响对淀粉糖化DE值具有极显著影响,在试验条件下同时增加糖化时间和升高糖化温度,糖化DE值先升高后降低,当糖化时间为4.5 h,糖化温度为60 ℃时DE值达到极大值50%。

由图10e可知,当加酶量为120 U/g,糖化温度为60 ℃固定不变时,从响应面陡峭程度可以看出B和D的交互影响对淀粉糖化DE值具有极显著影响,在试验条件下同时增加糖化时间并提高糖化pH,糖化DE值先升高后降低,当糖化时间为4.5 h,糖化pH为5.0时DE值达到极大值50%。

图10 糖化酶添加量、糖化时间、糖化温度、糖化pH交互作用对DE值影响的响应面和等高线Fig.10 Response surface and contour map of the interaction between Diazyme P25 amount,reaction time,reaction temperature and reaction pH on DE of saccharification

由图10f可知,当加酶量为120 U/g,糖化时间为4 h固定不变时,从响应面陡峭程度可以看出C和D达到交互影响对淀粉糖化DE值具有极显著影响，在试验条件下同时升高糖化温度和糖化pH糖化DE值先升高后降低,当糖化温度为55 ℃,糖化pH为4.5时DE值达到极大值48%。

2.2.2.4 验证试验及结果 对回归模型进行响应面寻优分析,得到最优工艺参数:加酶量138.79 U/g,糖化时间5 h,糖化温度56.09 ℃,初始pH4.66,此条件下DE值预测值可达到51.96%,但考虑实际操作情况,将参数调整为加酶量140 U/g,糖化时间5 h,糖化温度56 ℃,糖化pH4.6,此条件下进行3次验证试验,得到糖化DE值为51.92%±0.13%,与预测值相比误差较小,结果可靠,且较各组单因素实验最大值相比DE值有显著提高(P<0.05),另外,在此工艺条件下还原糖含量较高为0.0997 g/mL。

3 结论

在单因素实验基础上,以DE值为响应值,采用响应面法设计四因素三水平响应面试验对满族酸茶液化、糖化工艺条件进行优化,得出液化最优工艺参数:中温对淀粉酶添加量6 U/g,液化时间33 min,液化温度72 ℃,液化pH6.5,此条件下液化DE值为21.32%±0.09%。糖化最优工艺参数:糖化酶添加量140 U/g,糖化时间5 h,糖化温度56 ℃,糖化pH4.6,此条件下糖化DE值为51.92%±0.13%。对于两模型方差分析和响应面分析表明,两个模型回归极显著(P<0.01),对试验拟合性较好,可用来预测条件范围及满族酸茶液化及糖化工艺参数,淀粉水解程度较单因素实验具有显著提高(P<0.05),在此工艺条件下还原糖含量较高为0.0997 g/mL,可对满族酸茶产业化生产提供参考,为后续使用乳酸菌发酵并研究酶解对乳酸菌生长和酸茶的感官性质和营养性质的影响提供基础数据。