响应面法优化高盐腌长白楤木嫩芽脱盐工艺

段红梅，王丹丹，王顺余，江宇峰，洪豆，阿丽雅，吴淑清，*，王晓红，*

（1.长春大学食品科学与工程学院，吉林长春130022；2.浙江李子园食品股份有限公司，浙江金华321031）

长白楤木（Aralia continentalis Kitagwa），药名东北土当归，又名草本刺嫩芽、土当归、牛尾大活等，与药王人参同属五加科宿根草本植物[1]。长白楤木富含8 种三萜皂苷，其中1 种具有较强的降糖活性；贝壳烯酸、贝壳杉醇酸、海松酸等二萜类成分具有镇静作用；2 种有机酸具有抗炎活性；黄酮类物质具有较强的抗氧化活性[2-6]。具有祛风除湿、活血、解毒等功效。主风寒湿痹；腰膝酸痛、头痛、齿痛；跌打伤痛、痈肿。春季嫩芽可食用，每100 g 长白楤木嫩芽中含蛋白质700 mg、糖类 3 000 mg、维生素 500 mg、灰分 400 mg、钙 9 mg、磷24 mg、铁 0.1 mg、钠 1 mg、钾 200 mg，并且至少含有17 种氨基酸，其中包括5 种必需氨基酸[7-9]。嫩芽具有很好的食味和独特的清香，介于刺老芽和香椿芽之间，可以说是具有两个名菜之长的长白山新野菜，而食用口感胜于刺老芽，具有浓厚的香椿、刺老鸦、芹菜、松子的混合香味，食后余香令人难忘。因此，长白楤木属于一种药食同源的植物[10]。

通过前期对长白楤木根茎的利用进行了多方面研究[11-13]，目前对其嫩芽的保存技术进行探索。传统高盐腌制是主要保存方法之一，但含盐量高达12%～18 %[14]，制品不仅口感太咸，而且长期食用高盐食品会增加心脑血管疾病的发病率[15]。因此，低盐食品近年来已成为研究热点，其中高盐腌制菜品如何脱盐已成为食品加工业中的关键环节[16]。本实验采用单因素试验和响应面法优化高盐腌长白楤木嫩芽脱盐的工艺条件，以感官评分和含盐量作为评价指标，使其达到适宜含盐量水平，并获得较好的腌制品感官质量，建立脱盐工艺的数学模型，为开发更多低盐腌制品提供理论依据，同时也提高了长白楤木嫩芽产品的附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜长白楤木嫩芽：长春大学园林学院；加碘食盐：市购；硝酸银：郑州通捷化工产品有限公司；铬酸钾：济南汇丰达化工有限公司；氢氧化钠、酚酞、乙醇（均为分析纯）：北京化工厂。

1.2 仪器与设备

HH-2 数显恒温水浴锅：江苏金坛市江南仪器厂；FA-N 电子精密天平：上海精密科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 高盐腌制长白楤木嫩芽的制备

挑选嫩绿、粗细均匀的的长白楤木嫩芽→除去杂质→清水洗净→脱水沥干→将长白楤木嫩芽切分成约10 cm 长度→加入一定量的食盐（直至饱和）→搅拌均匀→置于容器室温（23±2）℃下贮藏1 月～2 月。

1.3.2 高盐腌长白楤木嫩芽脱盐工艺流程

腌制长白楤木嫩芽（含盐量为12.841%）→挑选、除去杂质→按液料比配比→恒温水浴→指标测定

1.3.3 感官评定

将长白楤木嫩芽通过不同脱盐条件处理后，采用感官评价方法，以10 位经过专业培训的食品专业人员，从样品色泽、滋味、质地、香气等指标进行打分，满分为100 分，腌制长白楤木嫩芽的感官评分标准见表1。

表1 腌制长白楤木嫩芽感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of pickling Aralia continentalis Kitagwa

1.3.4 食含盐量的测定

根据GB/T 12457-2008《食品中氯化钠的测定》，采用直接滴定法测定高盐腌制长白楤木嫩芽中的含盐量。

1.3.5 单因素试验优化脱盐工艺

考察料液比、脱盐时间、脱盐温度及换水次数对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果的影响，单因素试验见表2。

1.3.6 脱盐工艺条件的响应面试验设计

根据Box-Behnken 的设计原理，以感官评价和含盐量为响应值，选择液料比、脱盐时间、脱盐温度及换水次数为影响因素，进行响应面试验，试验因素水平见表3。

表2 脱盐工艺条件单因素试验因素及水平表Table 2 Single factor test factors and level table of desalting process conditions

表3 脱盐工艺条件响应面试验因素及水平表Table 3 Desalination process conditions response surface test factors and level table

1.4 数据处理

数据处理采用MicrosoftExcel 2003 软件进行分析，采用Design Expert 8.0.6 软件进行响应面试验数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 不同液料比对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响

按照液料比分别为 1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1、4 ∶1、5 ∶1（mL/g），将高盐腌制的长白楤木嫩芽置于30 ℃恒温水浴锅中脱盐20 min，期间换水次数2 次，并测定含盐量，试验结果如图1 所示。

图1 不同液料比对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响Fig.1 Effect of different water ratio on desalting effect and quality of high-salted pickled Aralia continentalis Kitagwa

由图1 可知，随着液料比的增加，含盐量呈逐渐下降趋势，液料比为 1 ∶1（mL/g）～3 ∶1（mL/g）时，含盐量由9.359 %降至5.233 %，此阶段含盐量下降较明显。当液料比达到4 ∶1（mL/g）时，含盐量的减少量趋于缓慢，由于在刚脱盐时增大用水量可以促进长白楤木嫩芽的脱盐速度，而当液料比达到3 ∶1（mL/g）时，长白楤木嫩芽内的食盐向外扩散的速度基本保持不变，达到平衡。而液料比在 1 ∶1（mL/g）～5 ∶1（mL/g）时，感官评分首先呈上升趋势，之后逐渐下降，当液料比达到3 ∶1（mL/g）时，脱盐后的长白楤木嫩芽含盐量适度，风味物质保持良好，感官评分达到88.7 分。由于液料比太大时，会导致长白楤木嫩芽中风味物质的损失。因此，选择液料比为 3 ∶1（mL/g）。

2.1.2 不同脱盐时间对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响

按照液料比 3 ∶1（mL/g），将腌制长白楤木嫩芽分别置于 30 ℃恒温水浴锅中脱盐 10、15、20、25、30 min，换水漂洗2 次，并进行测定其含盐量，试验结果如图2所示。

图2 不同脱盐时间对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响Fig.2 Effect of different desalting time on desalting effect and quality of high-salted pickled Aralia continentalis Kitagwa

由图2 可知，随着脱盐时间的延长，高盐腌制长白楤木嫩芽的脱盐效果呈下降趋势，当脱盐时间在10 min～25 min 时，含盐量由10.768%下降至4.927%，此时脱盐效果较显著，之后脱盐效果减慢，趋于平缓。主要由于脱盐刚开始时长白楤木嫩芽与用水量之间的盐度差较大，离子交换速度较快[17]。而感官评分随着脱盐时间的增大，先逐渐升高后呈下降趋势，当脱盐时间为20 min 时，感官评分达到最高为90.4 分，此时长白楤木嫩芽的咸度适中，口感较好，当脱盐时间超过20 min 时，由于脱盐时间增大，导致风味物质有所流失，感官评分由最高90.4 分降到71.6 分。因此，选择脱盐时间为20 min。

2.1.3 不同脱盐温度对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响

按照液料比 3 ∶1（mL/g），将高盐腌制的长白楤木嫩芽分别置于 10、20、30、40、50 ℃恒温水浴锅中脱盐20 min，换水次数2 次，并进行测定含盐量，试验结果如图3 所示。

由图3 可知，脱盐效果随着脱盐温度的增加含盐量呈逐渐递减趋势。在脱盐温度＜40 ℃时，含盐量由9.077%迅速下降至5.495%。当脱盐温度超过40 ℃时，含盐量变换趋于平缓。由于脱盐温度逐渐升高，长白楤木嫩芽渗透性在增加，从而使溶液浓度和溶质浓度基本达到一致。而感官评分随着脱盐温度先逐渐增加，在脱盐温度为30 ℃时，咸度适中，口感最佳，感官评分达到最高为88.1 分，之后感官评分逐渐下降。因此，选择脱盐温度为30 ℃。

图3 不同脱盐温度对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响Fig.3 Effect of different desalting temperatures on desalting effect and quality of high-salted pickled Aralia continentalis Kitagwa

2.1.4 不同换水次数对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响

按照液料比分别为 3 ∶1（mL/g），将高盐腌制的长白楤木嫩芽置于30 ℃恒温水浴锅中进行脱盐20 min，分别换水次数 0、1、2、3、4 次，并对其测定含盐量，试验结果见图4。

图4 不同换水次数对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐效果及品质的影响Fig.4 Effect of different water exchange times on desalting effect and quality of high-salted pickled Aralia continentalis Kitagwa

由图4 可知，含盐量随着换水次数的增加而逐渐降低，当换水次数不超过3 次时，含盐量下降较显著，由9.957%降至4.776%，而继续增加换水次数，含盐量下降趋于缓慢，当换水次数达到一定值时，长白楤木嫩芽与用水量之间离子交换速度基本保持不变，进而使长白楤木嫩芽含盐量下降的速度趋于缓慢。而感官评分随着换水次数的增加，先呈增加趋势，后逐渐减小，当换水次数达到2 次时，此时长白楤木嫩芽品质保持良好，感官评分达到最佳。因此，选择换水次数为2 次。

2.2 响应面试验结果分析与条件优化

2.2.1 响应面试验结果

在单因素试验结果的基础上，采用Box-Behnken中心组合试验设计原理，以感官评分和含盐量为响应值，选择液料比（A）、脱盐时间（B）、脱盐温度（C）、换水次数（D）为试验因素，进行响应面试验方案与结果见表4，感官评价和含盐量的方差分析分别见表5 和表6。

表4 响应面试验设计与结果Table 4 Design and results of response surface test

表5 感官评价的方差分析Table 5 Variance analysis of sensory evaluation

续表5 感官评价的方差分析Continue table 5 Variance analysis of sensory evaluation

表6 含盐量的方差分析Table 6 Variance analysis of salt content

采用Design Expert 8.0.6 软件，对表4 中的数据进行二次多项式回归拟合，结果显示，得到长白楤木嫩芽脱盐工艺中感官评分对液料比（A）、脱盐时间（B）、脱盐温度（C）、换水次数（D）的回归模型：

感官评分= 87.98+0.74A+0.67B-1.77C-2.93D-2.33AB-0.62AC-2.68AD-1.65BC-2.68BD-1.57CD-5.09A2-6.38B2-7.48C2-6.89D2。

对回归模型进行显著性检验，如表5 所示，得出回归模型高度显著（P＜0.000 1），而方程失拟项P 值为0.407 7 ＞ 0.05，所以失拟项不显著，R2=0.920 4=0.840 8，说明该模型与实际拟合度较好，回归模型的B2、C2、D2对长白楤木嫩芽脱盐工艺的感官评分影响达到极显著水平（P＜0.000 1），D、A2对其影响极显著（P＜0.01），C2、AD、BD 影响显著（P＜0.05）。由 F 值可得，各因素对长白楤木嫩芽脱盐工艺感官评分的影响主次因素为：换水次数（D）＞脱盐温度（C）＞液料比（A）＞脱盐时间（B）。

采用Design Expert 8.0.6 软件，对表4 中的数据进行二次多项式回归拟合，结果显示，得到长白楤木嫩芽脱盐工艺中含盐量对液料比（A）、脱盐时间（B）、脱盐温度（C）、换水次数（D）的回归模型：

含盐量= 4.31-0.21A-0.17B-0.087C-0.50D+0.94AB-0.68AC-1.80AD-1.40BC+1.39BD+0.45CD+1.28A2+2.16B2+1.44C2+1.04D2。

对回归模型进行显著性检验，如表6 所示，可以看出回归模型高度显著（P＜0.000 1），而方程失拟项P 值为 0.068 1＞0.05，说明失拟项不显著，R2=0.908 7，R2Adj=0.817 4，说明该模型与实际拟合度较好，回归模型的B2对长白楤木嫩芽脱盐工艺的含盐量影响达到高度显著水平（P＜0.000 1），AD、BC、BD、A2、C2、D2对其影响极显著（P＜0.01），D、AB 影响显著（P＜0.05）。由 F 值可得，各因素对长白楤木嫩芽脱盐工艺含盐量的影响主次因素为：换水次数（D）＞液料比（A）＞脱盐时间（B）＞脱盐温度（C）。

2.2.2 响应面各因素交互作用分析

各因素交互作用对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐后感官评分和含盐量的曲面图分别如图5、图6 所示。

图5 各因素交互作用对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐后感官评分的曲面图Fig.5 The 3-D surface plot of sensory evaluation after desalinization of high-salted pickled Aralia continentalis Kitagwa

图6 各因素交互作用对高盐腌制长白楤木嫩芽脱盐后含盐量的曲面图Fig.6 The 3-D surface plot of salt content after desalting of highsalted pickled Aralia continentalis Kitagwa

响应面图的曲面坡度越陡峭、等高线越密集且呈椭圆形，说明两因素之间交互作用越大。由图5、图6可以看出，等高线图都呈现椭圆形，且由表4 的方差分析表可知，AD、BD 偏回归系数差异显著（P＜0.05），说明液料比与换水次数、脱盐时间与换水次数两两之间的交互作用对长白楤木嫩芽脱盐工艺感官评分的影响较大。由表5 的方差分析可知，AD、BC、BD 偏回归系数差异较显著（P＜0.01），AB 的偏回归系数差异显著（P＜0.05）说明液料比与换水次数、脱盐时间与脱盐温度、脱盐时间与换水次数两两之间的交互作用对长白楤木嫩芽脱盐工艺的含盐量影响较大，液料比与脱盐时间两两之间的交互作用对长白楤木嫩芽脱盐工艺的含盐量影响次之。

以含盐量和感官评分为评价指标，分析得出响应面法优化高盐长白楤木嫩芽脱盐的最佳工艺条件为：液料比 2.85 ∶1（mL/g）、脱盐时间 18.75 min、脱盐温度32.8 ℃、换水次数2 次，此时感官评分为88.7 分，含盐量为4.005%。与未经脱盐的长白楤木嫩芽相比，含盐量由12.841%降低至4.005%，含盐量下降明显，且在最佳工艺条件下生产的长白楤木嫩芽色泽呈鲜绿色，质地嫩脆，具长白楤木嫩芽特有的浓郁清香味。

2.3 验证试验

为了检验响应面法所得结果的可靠性，对上述响应面分析求得的最佳取值条件进行脱盐效果的验证试验，为了操作方便，条件设定为液料比3 ∶1（mL/g）、脱盐时间20 min、脱盐温度30 ℃、换水次数2 次，经过三次平行试验，实际测得感官评分为88.3 分，含盐量为4.027%，与预测值相近，说明试验优化得到的技术参数是可靠稳定的。

3 结论

本试验对长白楤木嫩芽的脱盐工艺进行研究，通过单因素和响应面试验确定了长白楤木嫩芽最佳脱盐工艺的条件为：液料比3 ∶1（mL/g）、脱盐时间20 min、脱盐温度30 ℃、换水次数2 次。在此最佳脱盐工艺条件下，脱盐后的长白楤木嫩芽含盐量4.027%，感官评分为88.3 分，且长白楤木嫩芽色泽呈鲜绿色，质地嫩脆，且具有长白楤木嫩芽独特的浓郁香味，感官质量最佳。