响应面法优化GA3、6-BA及果蜡最佳浓度配比保鲜槟榔

张微微，潘永贵，鹿常胜，张智毅，朱 萍

(海南大学食品学院，海南海口570228)

响应面法优化GA3、6-BA及果蜡最佳浓度配比保鲜槟榔

张微微，潘永贵*，鹿常胜，张智毅，朱 萍

(海南大学食品学院，海南海口570228)

以海南本地种新鲜槟榔为研究对象，采用不同浓度的GA3、6-BA以及果蜡处理，通过响应面法优化组合浓度，通过对处理后槟榔的失水率、变色指数、叶绿素及其他的品质测定，确定3种保鲜剂对槟榔果实的最佳配比，结果如下:100mg/L GA3+100mg/L 6-BA+50%的果蜡对槟榔果实保鲜效果最佳，贮藏15d后，其失水率为9.56%，叶绿素含量为1.28mg/g，弹性为1.37mm，第一硬度为1395g，咀嚼性为9.3mJ。

槟榔，GA3，6-BA，果蜡

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

选择海南本地种成熟期新鲜槟榔 采摘于海南省万宁市和乐镇槟榔园;果蜡 甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所;赤霉素(GA3，纯度≥99%)、6-BA(GA3，纯度≥99%) 上海博奥生物科技有限公司;95%乙醇、丙酮 广州化学试剂厂，以上试剂均为分析纯。

XO-5200DTD型超声波清洗机 南京先殴仪器制造有限公司;MIR-253型智能生化培养箱 日本三洋公司;PL303型电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;722型可见分光光度计 上海欣茂仪器有限公司;Texture Pro CT V1.2 Build 9 Brookfield Engineering Labs，Inc.

表2 槟榔保鲜品质综合评分标准Table 2 The comprehensive quality assessment standards of areca preservation

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 挑选大小均一无明显机械损伤和病虫害的槟榔全果，清洗，置于300mg/L施宝功溶液中进行杀菌处理30min，晾干，将杀菌过的槟榔果实分批置于不同浓度梯度的GA3及6-BA水溶液中同样做浸泡处理30min，另有一定批次的槟榔果实采用不同水与果腊配比的果蜡膜制剂涂膜处理，以上处理均晾干后分批置于塑料托盘(20.5cm×13cm× 3cm)内，每盘六个，并使用聚乙烯薄膜封装，于(25±1)℃条件下贮藏，贮藏期为15d，贮藏期间每隔3d测定各项生理和品质指标。

1.2.2 实验材料分组 单因素实验中GA3及6-BA分别以10、50、100、200、400mg/L四种浓度梯度对槟榔果实进行分组，分装贮藏;果蜡同水配比的不同分组含量为25%、33%、50%、67%、75%、100%，并进行分装贮藏;同时采用对照组。

响应面实验分析因素与水平见表1，并经过Box-Behnken实验设计，得到表3的分组。

表1 响应面分析因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.2.3 品质指标的测定

1.2.3.1 失重率测定 采用失重法，失水率(%)=［(采收时鲜重-贮藏期每次测定重量)/采收时鲜重］×100

1.2.3.2 变色指数的测定 采用指数法，槟榔表皮颜色由绿转黄，变色指数可划分为五级:0级，无变色;1级，变色面积＜10%;2级，变色面积10%～30%;3级，变色面积30%～50%;4级，变色面积＞50%。变色指数(%)=［∑(变色级数×各级别变色果实数)/(总果数×最高级数)］×100

1.2.3.3 叶绿素含量的测定 参照Arnon［21］法并作修改，采用溶剂为95%乙醇∶丙酮为提取剂(1∶1，V∶V)，料液比为1∶40(M∶V)，3h，提取液用722型分光光度计分别测定其在645、663nm下的吸光度。

1.2.3.4 质构测定 采用TA44型探头的质构仪测定，测试速度1.5mm/s，返回速度1.5mm/s，循环次数2次。

1.2.4 品质综合评价 通过对以上三种不同保鲜剂的处理，经失重率、变色指标、叶绿素含量的综合评判，严格按照综合评分标准进行评分，见表2。

2 结果与分析

2.1 对槟榔果实保鲜效果的单因素实验

2.1.1 GA3浸泡处理对槟榔保鲜效果的影响 使用较低浓度的GA3处理槟榔果实时，随着GA3浓度的增加，综合评分的分值增加，表明对槟榔果实的保鲜效果越好，但是在100mg/L以后，随着GA3浓度的增大，产品品质逐渐下降(图1)。这可能由于较低浓度的外源GA3的添加使内源GA3保持了一定的水平，延缓果实老化，降低了失水率及黄化速率。而继续提高外源GA3的浓度反而使这种化学平衡受到破坏，因而产品品质下降。故采用100mg/L GA3水溶液对槟榔果实保鲜效果较好。

图1 不同浓度GA3处理对槟榔保鲜效果的影响Fig.1 The effect of different concentration GA3treatment on fresh areca

2.1.2 6-BA浸泡处理对槟榔保鲜效果的影响 由图2所示，6-BA处在较低水平时，随着浓度的增大，综合评分分值显著增大，而达到100mg/L以后，随着浓度的增大，其分值较之前开始趋于平缓，变化不显著。外源6-BA通过对蛋白质分解的抑制作用来延缓槟榔果实的衰老、黄化，降低水分丧失［17］，当达到100mg/L之后，认为6-BA对蛋白质分解的抑制作用几乎接近了峰值，故而，增大其浓度对减缓失水及黄化的作用不再明显，所以100mg/L的6-BA使用对槟榔果实的保鲜处理较为合理。

2.1.3 果蜡涂抹处理对槟榔保鲜效果的影响 不同浓度果蜡的涂膜实验中，在含量较低时，果蜡含量与综合评分的关系同GA3、6-BA类似，即果蜡含量越高对槟榔的保鲜效果越好，但是，在达到50%以后，分值呈波动状，且均低于50%含量时(图3)。这可能是因为果蜡通过自身失水代替果实的蒸腾作用和膜层抑制果实的蒸腾作用而降低槟榔失水延缓果实老化，而达到含量50%以后，由于果蜡含水量变低，自身失水代替果实的蒸腾作用对降低槟榔失水率的作用减弱，保鲜作用减弱，分值开始呈现下降趋势。其中75%分值高于67%且均稍高于100%，可能是槟榔果实的个体差异性造成的，但不影响整体的实验结果。

表5 回归方程的方差分析Table 5 The variance analysis of regression

图2 不同浓度6-BA处理对槟榔保鲜效果的影响Fig.2 The effect of different concentration 6-BA treatment on fresh areca

图3 不同浓度果蜡处理对槟榔保鲜效果的影响Fig.3 The effect of different concentration fruit wax treatment on fresh areca

2.2 槟榔果实保鲜效果的优化

在单因素实验的基础上，采用浓度分别为100mg/L GA3水溶液、100mg/L 6-BA水溶液、以及含量为50%的果腊为中心组合，设计响应面实验。

利用SAS软件对表5实验数据进行多元回归拟合，获得自变量的二次多项回归方程为:

表3 Box-Behnken实验设计与结果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

表4 二次多项模型方差分析表Table 4 The variance analysis table of model

在此方程中X3的系数较X1及X2大，表明果蜡含量对槟榔果实保鲜综合评分的判断有显著意义。

通过表4可以看出，本实验所选用的二次多项模型具有极显著性(p=0.000471)，表明此模型拟合度良好。

通过表5可以判断出，实验因素X2及X3对槟榔果实保鲜综合评分的线性效应和曲面效应极显著，即6-BA的水溶液浓度和果蜡的含量对槟榔果实保鲜综合评分的影响极显著;X1与X3的交互作用达到极显著，说明GA3浓度和果蜡含量的交互作用对槟榔果实保鲜综合评分达到了极显著的影响。X1X2、X2X3的 p值分别为0.157012和0.192549，均大于0.05，说明GA3浓度同6-BA浓度的交互作用以及GA3浓度同果蜡含量的交互作用均对槟榔果实保鲜综合评分影响不显著。而由回归方程可得到GA3、6-BA以及果蜡复配保鲜槟榔的最优组合为:100mg/L GA3水溶液、100mg/L 6-BA水溶液、果蜡含量为50%。图4～图6为响应曲面图。

图4 GA3浓度及6-BA浓度之间的响应面分析图Fig.4 Response surface analysis between concentration of GA3and 6-BA

图5 GA3浓度及果蜡含量之间的响应面分析图Fig.5 Response surface analysis between concentration of GA3and fruit wax

图6 6-BA浓度及果蜡含量之间的响应面分析图Fig.6 Response surface analysis between concentration of 6-BA and fruit wax

2.3 模型验证实验

根据Box-Behnken实验得到的结果，为了检测该模型预测值的可靠性，研究中采用此最佳组合100mg/L GA3水溶液、100mg/L 6-BA水溶液、果蜡含量为50%进行了3次重复实验，得到的真实综合评分为76.4，由此计算的预测值同实验值的最大偏差为1.21%，并进行了验证性实验，从而证明采用响应面分析法优化得到的实验参数是可靠的。

表6中的数据显示，复配使用GA3、6-BA以及果蜡组合其果实贮藏15d后失水率明显低于空白对照组，而处理组的叶绿素含量高于空白对照组，质构分析得到的处理组的第一硬度、弹性、咀嚼性等均优于空白组，证明该处理组合对槟榔果实保鲜效果好。

3 结果与讨论

本实验通过考察不同浓度的GA3、6-BA以及果蜡对槟榔果实保鲜的影响，并通过响应面法分析确定了复配保鲜槟榔果实的最适组合为100mg/LGA3+100mg/L 6-BA+50%的果蜡对槟榔果实保鲜效果最佳，贮藏了15d后，其失水率为9.56%，叶绿素含量为1.28mg/g，弹性为1.37mm，第一硬度为1395g，咀嚼性为9.3mJ。延长了槟榔果实的贮藏期，维持了较好的果实品质。

表6 验证实验对照表Table 6 Validation test table

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The response surface methodology to optimize GA3，6-BA and fruit wax optimal concentration ratio for betel-nut preservation

ZHANG Wei-wei，PAN Yong-gui*，LU Chang-sheng，ZHANG Zhi-yi，ZHU Ping
(College of Food Science of Technology of Hainan University，Haikou 570228，China)

Fresh betel nut of native species in Hainan for the study，using different concentrations of GA3，6-BA and fruit wax treatment，through response surface methodology to optimize the combination of the concentration，measuring the water loss rate，color index，chlorophyll and other quality of the treated nut to determine the three kinds of preservatives on the best ratio of betel nut fruit，the results were as follows:100mg/L GA3+100mg/L 6-BA +50%fruit wax was best for betel nut.After storage of 15d，the water loss rate was 9.56%，chlorophyll content was 1.28mg/g，elasticity was 1.37mm，the first hardness was 1395g，and chewiness was 9.3mJ.

betel nuts;GA3;6-BA;fruit wax

TS255.3

A

1002-0306(2012)15-0345-05

槟榔(Areca catechu)为我国南方一种特有的药食两用果实，在常温条件下贮藏，约一周就会呈现果皮皱缩以至于干枯，果肉纤维化，果仁褐变等现象，甚至流汁，味变劣，失去嚼食价值。而目前有关采后槟榔果实保鲜方法的报道十分鲜见，因此选用一种对槟榔安全，高效的保鲜方法十分必要［1］。赤霉素(GA3)是一种常见的植物激素，在高等植物的各个生长发育阶段都具有重要的调控作用，外源赤霉素在作物上的应用相当广泛:在采前喷施或涂膜GA3能够提高果实的产量［2-6］，改善果实的外观形态［7-8］，延长果实的成熟期［9］;在采后使用GA3处理能够起到抑制冷藏枇杷、竹笋等木质化败坏以及延缓青花菜花球的黄化等作用［10-12］。苄胺基腺嘌呤(BA)是植物的一种抗衰老剂，具有较高的细胞分裂素活性，可使细胞水分亏缺度降低、膜透性减小。在研究中有提到外源6-BA的喷施可以提高水稻、油菜、沟叶结缕草等的抗逆性［13-15］，提高梅果果实的产量及品质［16］，并且能中和ABA等对叶绿素合成的抑制作用，延缓西兰花黄化速率［17］，在采后芦笋、柿子、豇豆的保鲜中也多有应用［18-20］。果蜡是一种常用于苹果、梨、柑橘等水果中用于保鲜贮藏的保鲜剂，本研究所用果蜡为新型纳米果蜡，具有增加果品亮度、色泽，抑制呼吸，延缓衰老的效果。目前均未有发现 GA3、6-BA、果蜡复配保鲜槟榔果实的报道。本实验采用GA3、6-BA及果蜡组合对槟榔果实进行保鲜处理，通过对其失水率、表皮叶绿素含量、果实变色指数的测定，采用响应面法分析优化获得最佳的处理组合，以期得到一种安全、简易、高效的采后槟榔保鲜贮藏方法。

2011-11-23 *通讯联系人

张微微(1986-)，女，硕士，在读研究生，研究方向:农产品贮藏及加工。