蘆筍老莖SDF 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 pH 值對(duì)SDF 脫色效果的影響在H2O2體積分?jǐn)?shù)10%， 脫色時(shí)間2 min， 微波作用功率450 W，料液比1∶20（g/mL） 條件下，考察pH 值在

6～13 時(shí)對(duì)H2O2脫色效果的影響， 結(jié)果如圖1 所示。

由圖1 可知， 隨pH 值的增加， 綠蘆筍SDF的白度逐漸增大， 在pH 值為12 時(shí)脫色效果最好。當(dāng)pH 值大于12 時(shí)，脫色后的白度不再明顯增強(qiáng)，反而有下降的趨勢(shì)。酸性條件下H2O2的漂白效果較差，堿性條件下漂白效果良好，這是由于酸性介質(zhì)中的H+抑制了H2O2的分解，堿性介質(zhì)中

OH－促進(jìn)了H2O2的分解，且H2O2漂白能力與介質(zhì)的pH 值呈正相關(guān)，但pH 值不宜過(guò)大，否則H2O2分解過(guò)快會(huì)降低其漂白效率。同時(shí)使H2O2

體積分?jǐn)?shù)下降，分解產(chǎn)物O2與木質(zhì)素中的某些活性部位反應(yīng)形成可與金屬離子螯合顯色的鄰酚結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致深色化效果[25-26]。

2.1.2 過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)對(duì)SDF 脫色效果的影

響在pH 12， 脫色時(shí)間2 min， 微波作用功率450 W，料液比1∶20（g/mL）條件下，考察H2O2在3%～15%對(duì)脫色效果進(jìn)行比較，結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可知，隨H2O2體積分?jǐn)?shù)的增大，綠蘆筍SDF 白度逐漸增大， 當(dāng)H2O2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到9%時(shí)脫色效果最佳。大于9%后，脫色效果不再有明顯變化。這是由于隨著H2O2體積分?jǐn)?shù)的增大，分解產(chǎn)生的OOH－也增多， 有利于氧化去除綠蘆筍SDF 中的一些發(fā)色基團(tuán)或物質(zhì)。若體積分?jǐn)?shù)增加過(guò)量，相對(duì)于綠蘆筍SDF 的發(fā)色成分過(guò)量，這時(shí)便不會(huì)起到明顯的效果，高體積分?jǐn)?shù)的H2O2反而可能會(huì)造成綠蘆筍SDF 中某些官能基團(tuán)的破壞

（如羥基、羧基或氨基等），從而影響膳食纖維的性能。

2.1.3 微波功率對(duì)SDF 脫色效果的影響在pH12，脫色時(shí)間2 min，H2O2體積分?jǐn)?shù)10%，料液比1∶20（g/mL）條件下，考察微波功率在150～750 W時(shí)對(duì)SDF 脫色效果的影響，結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可知，隨著微波功率的增加，綠蘆筍膳食纖維的白度先增大后減小， 在微波功率為450 W 時(shí)脫色效果達(dá)到最佳。微波功率大于450W 時(shí)，脫色效果降低。這是由于功率增加使得溫度升高， 而溫度升高加速了H2O2的分解， 促進(jìn)了

OOH－的產(chǎn)生，有利于去除綠蘆筍SDF 中的一些發(fā)色基團(tuán)或成分；但功率過(guò)高會(huì)使溫度急劇升高，甚至導(dǎo)致反應(yīng)液沸騰，從而使H2O2分解太快，產(chǎn)生的OOH－與發(fā)色基團(tuán)作用不徹底而減弱脫色效果。

2.1.4 脫色時(shí)間對(duì)SDF 脫色效果的影響在pH12，微波功率450 W，H2O2體積分?jǐn)?shù)10%，料液比1∶20（g/mL） 條件下，考察脫色時(shí)間在0.5～3 min時(shí)對(duì)脫色效果的影響，結(jié)果如圖4 所示。由圖4 可知， 隨著脫色時(shí)間的延長(zhǎng)， 綠蘆筍SDF 的白度逐漸增加，在脫色時(shí)間為2.5 min 時(shí)脫色效果達(dá)到最佳。脫色時(shí)間長(zhǎng)于2.5 min 時(shí)，脫色效果不再明顯增加。這是由于隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，H2O2分解出的OOH－逐漸增多， 脫色效果隨之增強(qiáng)，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，H2O2分解出的OOH－的量逐漸減小，2.5 min 后基本不分解。12，脫色時(shí)間2 min，H2O2體積分?jǐn)?shù)10%，微波功率450 W 條件下， 考察料液比在1∶5～1∶35（g/mL）時(shí)對(duì)脫色效果的影響，結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可知， 隨著料液比的降低， 綠蘆筍SDF 的白度逐漸增加，在料液比為1∶30 時(shí)脫色效果達(dá)到最佳。料液比小于1∶30 后，脫色效果不再明顯增加。料液比過(guò)高時(shí)，反應(yīng)不能充分進(jìn)行，料液比低于1∶30 以后，對(duì)反應(yīng)已無(wú)明顯作用，考慮成本與方法實(shí)際操作的可行性，選取1∶30 的料液比較佳。

2.2 蘆筍老莖SDF 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果， 響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表1，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果見(jiàn)表2。利用Design Expert 軟件對(duì)表2 數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得白度（Y）對(duì)影響白度的關(guān)鍵因素pH 值（X1）、微波作用功率（X2）和H2O2體積分?jǐn)?shù)（X3）的二次多項(xiàng)式回歸模型為對(duì)表2 中數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析， 當(dāng)P 值小于0.05 即可認(rèn)為該指標(biāo)顯著， 當(dāng)小于0.01 時(shí)即為高度顯著。回歸方程的方差分析結(jié)果如表3 所示，該模型高度顯（P<0.0001），表明二次多元回歸模型回歸效果極顯著， 不同處理間的差異極顯著。失擬項(xiàng)的P=0.1263>0.05，不顯著，說(shuō)明此模型可以很好地分析和預(yù)測(cè)綠蘆筍SDF 脫色效果。為了更好地反映各因素間的交互作用對(duì)SDF 脫色效果影響， 做出特定的響應(yīng)面值Y 與對(duì)應(yīng)的因素X1，X2，X3

構(gòu)成的三維空間響應(yīng)面圖?；貧w模型的曲面圖如圖6~8 所示。圖6 顯示了在過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)為9%時(shí)，X1（pH 值）和X2（作用功率）之間的交互作用對(duì)SDF 白度的影響?？梢钥闯?，等高線(xiàn)接近圓形，交互作用不明顯[27]，說(shuō)明X1（pH 值）的改變對(duì)X2（作用功率）響應(yīng)拋物線(xiàn)最高點(diǎn)位置影響很小，同樣X(jué)2（作用功率）的改變對(duì)X1（pH 值）響應(yīng)拋物線(xiàn)最高點(diǎn)位置影響也很小。圖7 顯示了在X2（作用功率）為450 W 時(shí)，X1（pH 值）和X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）之間的交互作用對(duì)SDF 白度的影響。可以看出不同的X1（pH值）對(duì)X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）的響應(yīng)拋物線(xiàn)最高

點(diǎn)影響較小，但不同的X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）對(duì)X1（pH 值）的響應(yīng)拋物線(xiàn)最高點(diǎn)影響較大，這說(shuō)明SDF 的白度對(duì)X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）的變化比對(duì)X1（pH 值）的變化敏感。圖8 顯示了在X1（pH 值）為12 時(shí)，X2（作用功率）和X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）之間的交互作用對(duì)SDF 白度的影響。可以看出不同的X2（作用功率）對(duì)X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）的響應(yīng)拋物線(xiàn)最高點(diǎn)影響較小，但不同的X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）對(duì)X2

（作用功率）的響應(yīng)拋物線(xiàn)最高點(diǎn)影響較大，這說(shuō)明SDF 的白度對(duì)X3（過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)）的變化比對(duì)X2（作用功率）的變化敏感。由以上可以看出， 過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)是影響SDF 脫色效果的主要因素， 為了進(jìn)一步得到最佳點(diǎn)的值，按方程求解得到最佳工藝為：pH 11.98，作用功率460.68 W，過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)9.47%。

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果分析

為驗(yàn)證響應(yīng)面優(yōu)化法可行性， 對(duì)回歸得到的最佳試驗(yàn)條件進(jìn)行驗(yàn)證，考慮到試驗(yàn)的可行性，將試驗(yàn)條件改為pH 12，作用功率460 W，過(guò)氧化氫

體積分?jǐn)?shù)9.5%。在此條件下得到膳食纖維的白度為68.29%，與預(yù)測(cè)值68.34%相近，誤差小于1%。說(shuō)明該方程擬合的很好， 證明響應(yīng)面法優(yōu)化綠蘆筍SDF 脫色具有可行性。

2.4 品質(zhì)分析結(jié)果

2.4.1 SDF 陽(yáng)離子交換能力、持水力、持油力、溶脹力結(jié)果及分析按1.2.6 節(jié)方法測(cè)定SDF 陽(yáng)離子交換能力，結(jié)果如圖9 所示。按1.2.3~1.2.5 節(jié)方法測(cè)定SDF 持水力、持油力和溶脹力，結(jié)果如表4 所示。由表4 和圖9 可知， 脫色SDF 的溶脹力達(dá)7.70 mL/g，持油力達(dá)2.03 g/g，陽(yáng)離子交換能力達(dá)0.56 mmol/g， 均比未脫色SDF 有顯著提高。脫色SDF 的持水力為2.23 g/g， 未脫色SDF 持水力為3.38 g/g，脫色SDF 的持水力較未脫色SDF 有所下降?？梢?jiàn)過(guò)氧化氫處理削弱了蘆筍SDF 的持水力，增強(qiáng)了其溶脹力、持油力和陽(yáng)離子交換能力，這可能與蘆筍膳食纖維結(jié)構(gòu)及過(guò)氧化氫脫色過(guò)程中蘆筍SDF 某些功能基團(tuán)或化學(xué)鍵的改變有關(guān)[20，28]。

2.4.2 SDF 對(duì)NO2

-的吸附能力按1.2.7 節(jié)方法測(cè)定SDF 對(duì)NO2-的吸附能力隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，結(jié)果如圖10 所示。由圖10 可知，NO2-吸附率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增大，其中脫色SDF 比未脫色SDF 的NO2-吸附率有明顯提高，脫色SDF 和未脫色SDF 對(duì)NO2-吸附能力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本相同， 即開(kāi)始時(shí)NO2

-吸附率增加較快，變化顯著，6 h 后趨于平緩，其中脫色SDF 在6 h 后達(dá)到飽和，NO2-吸附率為10.00 mg/g，未脫色SDF 在8 h 后達(dá)飽和，NO2

-吸附率為9.87 mg/g。這種變化情況與吳少福等[20]的研究結(jié)果基本一致， 過(guò)氧化氫脫色提高了蘆筍SDF的NO2-吸附能力，但蘆筍SDF 的NO2

-吸附率明顯高于漂白紫紅薯渣膳食纖維的2.98 mg/g。

2.4.3 SDF 對(duì)膽固醇的吸附能力按1.2.8 節(jié)方法測(cè)定SDF 對(duì)膽固醇的吸附能力隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，結(jié)果如圖11 所示。由圖11 可知，膽固醇吸附率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增大，其中脫色SDF 較未脫色SDF 的膽固醇吸附率有所下降，脫色SDF 和未脫色SDF 對(duì)膽固醇吸附能力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本相同， 即開(kāi)始時(shí)NO2-吸附率增加較快， 變化顯著，6 h 后趨于平緩，其中未脫色SDF 在6 h 后達(dá)到飽和，膽固醇吸附率為152.9 mg/g， 脫色SDF 在7 h 后達(dá)飽和，膽固醇吸附率為139.5 mg/g。這說(shuō)明過(guò)氧化氫脫色削弱了蘆筍SDF 的膽固醇吸附能力，這可能是過(guò)氧化氫破壞了膳食纖維的結(jié)構(gòu)所致， 這種螯合吸附作用過(guò)程復(fù)雜， 其吸附機(jī)理有待于進(jìn)一步的研究和探討[20，28]。

3 結(jié)論

1） 通過(guò)響應(yīng)面法分析，得出綠蘆筍膳食纖維脫色的最優(yōu)工藝條件為：pH 12，作用功率460 W，過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)9.5%。在此條件下綠蘆筍膳食

纖維的白度可以達(dá)到68.29%。

2） 響應(yīng)面法直觀分析了各因素對(duì)膳食纖維白度的影響， 其中過(guò)氧化氫體積分?jǐn)?shù)對(duì)膳食纖維白度的影響大于pH 值和作用功率對(duì)膳食纖維白度的影響。

3） 對(duì)蘆筍SDF 漂白前后的主要品質(zhì)進(jìn)行了分析，其中脫色SDF 的溶脹力達(dá)7.70 mL/g，持油力達(dá)2.03 g/g，陽(yáng)離子交換能力0.56 mmol/g，亞硝

酸根吸附能力達(dá)10.00 mg/g， 比未脫色SDF 均有顯著提高。而脫色SDF 持水力達(dá)2.23 g/g，膽固醇吸附能力達(dá)139.5 mg/g，比未脫色SDF 略有下降，總體而言，脫色工藝有利于蘆筍SDF 品質(zhì)的改善。