响应面法优化芥菜芽苗富集褪黑素工艺

◎ 尹永祺，周靖宇，方维明，何旭东

(1.扬州大学食品科学与工程学院，江苏 扬州 225127；2.扬州市食品药品检验检测中心，江苏 扬州 225000)

近年来，富含褪黑素的功能性食品日益受到关注。褪黑素是一类胺类激素，其具有改善睡眠、抗肿瘤、调剂免疫等多种生理功能[1-2]。相对于化学合成的褪黑素，以植物源性天然褪黑素作为原料开发功能性食品符合未来的发展方向[3]。植物褪黑素含量与其种类、生长阶段、组织部位及环境密切相关[4]，前人研究证实，芥菜籽粒经茉莉酸甲酯、热激等非生物胁迫处理后，其褪黑素含量显著增加，是富集褪黑素的良好原料[5]。本研究以芥菜为原料，通过响应面法优化茉莉酸甲酯浓度、发芽时间和发芽温度，以期获得富含褪黑素的芥菜芽苗，为开发富含褪黑素的功能性芽苗类食品提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜脆大肉芥菜，产自广州长合种子有限公司，-20 ℃保存。茉莉酸甲酯和褪黑素标准品均购自美国Sigma公司，其他分析纯试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

高效液相色谱仪1260（美国安捷伦公司）；HC-2066高速离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）；PJX-250D光照发芽箱（金坛市水北科普实验仪器厂）。

1.3 试验方法

1.3.1 芥菜发芽处理

称取适量芥菜种子，用1%的NaClO水溶液浸泡消毒15 min，再用去离子水清洗直至pH中性，将种子置于30 ℃水浴锅浸泡4 h，其后均匀分布于发芽盒中。在播种第1 d喷施60 mL的蒸馏水催芽，发芽第2 d开始每天均喷施20 mL处理液，发芽结束后进行取样测定指标。

1.3.2 响应面试验设计

以A茉莉酸甲酯浓度、B发芽时间、C发芽温度为3个影响因素，以褪黑素含量为响应值，采用3因素3水平的响应面分析方法进行试验，Box-Behnken试验因素水平设计见表1。

表1 Box-Behnken试验设计因素水平表

1.3.3 褪黑素含量测定

参照CHENG等[6]方法进行测定。

2 结果与分析

2.1 褪黑素标准曲线

由图1可知，得到褪黑素标准曲线的线性回归方程为y=0.250 9x-0.040 4（R2=0.999 7），可用于褪黑素测定。

图1 褪黑素标准曲线图

2.2 响应面优化结果

Box-Benhnken试验设计试验点及数据结果见表2。

表2 Box-Benhnken试验设计与结果表

根据表2数据进行二次多元回归拟合，得到褪黑素含量对自变量A：茉莉酸甲酯浓度、B：发芽时间、C：发芽温度的二次多项回归拟合方程：

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

通过对该响应曲面的回归方程求极大值可得其极大值为127.45 ng·g-1FW，其最高点为A：94.94，B：96，C：33。即表明茉莉酸甲酯最优浓度为 94.94 μmol·L-1，发芽时间为96 h，发芽温度为33 ℃。

由表3可知，该模型具有显著性（P＜0.01）且失拟项P=0.081 2＞0.05，不显著，表明模型的拟合程度较好。该方程的说明93.22%的数据可以用该模型解释。根据P值大小，可看出A（茉莉酸甲酯浓度）对褪黑素含量影响最大，其余依次是B（发芽时间）和C（发芽温度）。

表3 回归模型方差分析表

在试验范围内，分析各变量之间的交互作用，所得的各变量间的等高线和曲面图如图2所示。

图2 各因素对褪黑素含量影响的等高图和曲面图

2.3 验证试验

利用Design-Expert软件进行分析，预测得到芥菜芽苗中褪黑素富集的最佳条件为：芥菜经94.94 μmol·L-1茉莉酸处理，于33 ℃发芽96 h，其褪黑素含量最高可达127.45 ng·g-1FW，按照该条件进行实际生产时得到的褪黑素实际含量为118.52 ng·g-1FW。预测理论值和模型验证值相差较小，进一步验证了该回归模型合理有效。

3 结论

通过响应面试验优化得到，芥菜经94.94 μmol·L-1茉莉酸处理，于33 ℃发芽96 h，芥菜芽苗中褪黑素含量最高可达118.52 ng·g-1FW。