不同淀粉原料制備鲊海椒發(fā)酵過程中抗氧化活性

李成龍，葛平珍，周才瓊,*（.西南大學食品科學學院，重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 40075；.貴州省輕工業(yè)科學研究所，貴州 貴陽 55000）

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不同淀粉原料制備鲊海椒發(fā)酵過程中抗氧化活性

李成龍1，葛平珍2，周才瓊1,*
（1.西南大學食品科學學院，重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715；2.貴州省輕工業(yè)科學研究所，貴州 貴陽 550002）

摘 要：以粳米、玉米、芋頭-玉米作為淀粉原料制備鲊海椒，測定不同淀粉原料制備的鲊海椒中總還原力、氧自由基吸收能力以及總多酚、總黃酮、VC、VE、總酸含量等抗氧化指標隨發(fā)酵時間的變化，并通過對總還原力、氧自由基吸收能力及總多酚、總黃酮、VC、VE、總酸含量等指標做主成分分析以確定最大抗氧化活性的最佳發(fā)酵時間。結(jié)果表明：3 種淀粉原料制備的鲊海椒均在發(fā)酵30 d時具有最高的綜合評分，且明顯高于其他發(fā)酵時間鲊海椒的綜合評分，總多酚及總酸含量貢獻最為顯著。對不同淀粉原料發(fā)酵30 d的鲊海椒進一步分析得出，粳米鲊海椒抗氧化能力要好于其他兩種淀粉原料制備的鲊海椒。

關(guān)鍵詞：鲊海椒；發(fā)酵；化學抗氧化作用；主成分分析

引文格式：

李成龍,葛平珍,周才瓊.不同淀粉原料制備鲊海椒發(fā)酵過程中抗氧化活性[J].食品科學,2016,37(5):50-55.

LI Chenglong,GE Pingzhen,ZHOU Caiqiong.Antioxidant activity of Zhahaijiao made with different starches,a Chinese traditional fermented chili product,during fermentation[J].Food Science,2016,37(5):50-55.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605010.http://www.spkx.net.cn

鲊海椒是我國西南地區(qū)傳統(tǒng)特色發(fā)酵辣椒制品，是以新鮮紅辣椒與玉米、粳米或芋頭等淀粉源以一定比例混合并添加適量鹽后，在自然條件下厭氧發(fā)酵而成的地方特色美食。辣椒的營養(yǎng)價值高，可以增強食欲且具有多種保健功能，如防止動脈粥樣硬化，治療肌肉疼痛、關(guān)節(jié)炎等[1-3]，辣椒含較多抗氧化成分，包括多酚類、胡蘿卜素類、VC和VE等[4-5]，也有報道顯示鲊海椒配料芋頭、玉米具有一定抗氧化作用[6-7]。鲊海椒在發(fā)酵過程中由于微生物的生長繁殖，乳酸等具有抗氧化作用的有機酸增加，結(jié)合型多酚釋放等，會帶來其抗氧化作用的改變，其中的乳酸菌不僅可以產(chǎn)生乳酸，還能夠增強特異性與非特異性免疫[8-10]。目前對于不同淀粉原料制備的鲊海椒研究比較少，邵偉等[11-12]對玉米鲊海椒的發(fā)酵工藝進行了改進，王微等[13-14]建立了玉米鲊海椒的質(zhì)量評價體系。本研究采用西南地區(qū)鲊海椒發(fā)酵常用原料玉米、芋頭和粳米作為淀粉原料，粉碎或切絲后加入碎的鮮辣椒中并加入適量鹽進行自然乳酸發(fā)酵，比較研究其發(fā)酵過程中化學抗氧化活性，以確定抗氧化活性最強的鲊海椒發(fā)酵時間及淀粉原料種類，引導人們食用發(fā)酵時間適宜的鲊海椒，并為鲊海椒的功能性質(zhì)開發(fā)提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

二荊條辣椒、芋頭 重慶市北碚區(qū)天生農(nóng)貿(mào)市場；加碘食鹽、玉米、粳米 重慶市北碚區(qū)永輝超市。辣椒洗后瀝干，粉碎；粳米、玉米用粉碎機粉碎后分別過40 目篩。3 種鲊海椒原料配比如下：辣椒-粳米面（粳米鲊海椒）、辣椒-玉米面（玉米鲊海椒）、辣椒-混合料（玉米面和芋頭絲各一半）（混合鲊海椒）的質(zhì)量比均為1∶1，鹽添加量5%。將各種原料按配比混合均勻后裝入罐中，罐口以水密封，20～30 ℃發(fā)酵，取不同發(fā)酵時間鲊海椒作為實驗材料。

水溶性VE（Trolox） 美國Sigma-Aldrich公司；2,2’-偶氮二（2-甲基丙基咪）二鹽酸鹽（2,2’-zobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride，AAPH） 瑞士Adamas Reagent公司；鐵氰化鉀、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）、氯化鐵（FeCl3）等均為分析純 成都市科龍化工試劑廠。

1.2儀器與設(shè)備

HH-6電熱恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司；FA2004A電子天平 上海精天電子儀器有限公司；722型分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司；TDL80-2B離心機 上海安亭科學儀器廠；Synergy H1 MG多功能酶標 美國基因公司。

1.3方法

1.3.1不同發(fā)酵時間鲊海椒樣液的制備

參考王希春[15]的方法：分別取3 種10 g發(fā)酵0、15、30、45、60、90 d鲊海椒，采用50%乙醇提取。提取條件：料液比1∶8（m/V），浸提溫度50 ℃，水浴2 h。冷卻后過濾，將濾液3 000 r/min離心30 min得到上清液，并用提取溶劑定容至100 mL，即為樣品提取液。置4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2不同淀粉源鲊海椒抗氧化能力測定

總還原力測定：參照Zhang Qingfeng等[16]所采用普魯士藍法：向離心管中加入1 mL各樣液，再向其中加入2.5 mL 0.2 mol/L的磷酸鹽緩沖液（pH 6.6）及2.5 mL 1%鐵氰化鉀溶液，充分混勻，于50 ℃水浴20 min。取出離心管，向其中加入2.5 mL 10% TCA終止反應，3 000 r/min離心10 min。移取2.5 mL上清液放入試管中，依次加入0.5 mL 3%的FeCl3溶液及2.5 mL蒸餾水?；靹蚝箪o置10 min，700 nm波長處測定吸光度。以1 mL提取溶劑（水、50%乙醇或無水乙醇）代替鲊海椒提取液作為空白對照，重復測定3 次，取平均值。分別取1 mL 100～500 μmol/L的Trolox溶液按以上步驟進行操作制備標準曲線，用磷酸鹽緩沖液代替Trolox溶液作為空白對照，得到回歸方程為y＝0.000 9x－0.001 2（R2＝0.990 9）。以下式計算各鲊海椒提取液的總還原力，總還原力以μmol TE/g表示。

式中：c為與1 mL樣品抗氧化能力相當?shù)腡rolox標準品的濃度/（μmol/L）；V為樣品總體積/L；m為取樣量/g。

氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）測定采用Kim等[17]建立的方法：以0.5 mmol/L的Trolox溶液作為母液，分別配制0、10、20、30、40、50 μmol/L 6 個不同濃度的Trolox溶液，從而制作標準曲線（以Trolox溶液濃度作為橫坐標，以各衰減曲線下面積作為縱坐標）。各樣液稀釋到合適濃度后進行實驗。依次向96 孔板中加入25 μL 樣品液、空白（pH 7.4的75 mmol/L磷酸鹽緩沖溶液或相應的提取溶劑）或標準Trolox溶液，150 μL 81.63 nmol/L熒光素，置于37 ℃預熱的酶標儀中，溫育20 min后取出，迅速加入25 μL 153 mmol/L的AAPH溶液，將酶標板放入熒光酶標儀中進行掃描，于485 nm波長處激發(fā)、525 nm波長處發(fā)射，60 min內(nèi)每隔1 min測定一次。以反應時間與熒光強度分別為橫、縱坐標作熒光衰減曲線，計算曲線與橫坐標之間的曲線下面積（area under curve，AUC）。

式中：f0為起始熒光強度，即t＝0 min時的熒光強度；fi為t＝i min時的熒光強度（熒光強度≤15 000時可認為反應結(jié)束）。

再以下式計算相對ORAC值：

1.3.3 鲊海椒中抗氧化功能活性成分測定

鲊海椒中總多酚含量的測定采用Folin-Ciocalteu 法[18-19]，以每100 g鲊海椒中所含沒食子酸當量（gallic acid equivalents，GAE）表示，即總多酚含量的單位為mg GAE/100 g（以濕質(zhì)量計，下同）。

鲊海椒中總黃酮含量的測定采用三氯化鋁比色法[19]，以mg蘆丁/100 g表示。

鲊海椒中VC含量的測定采用2,6-二氯酚靛酚法[20]；VE含量的測定采用紫外分光光度法[21]；總酸（以乳酸計）含量的測定采用GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿中和滴定法[22]。

1.4數(shù)據(jù)分析

2　結(jié)果與分析

2.1不同淀粉原料制備鲊海椒的總還原力及ORAC值隨發(fā)酵時間的變化

傳統(tǒng)發(fā)酵食品鲊海椒在發(fā)酵過程中受微生物厭氧發(fā)酵的影響，主要抗氧化成分含量會發(fā)生不同程度的改變。因此，通過總還原力及ORAC值可評價鲊海椒在發(fā)酵過程中抗氧化能力的變化。

2.1.1不同淀粉原料制備鲊海椒的總還原力

圖1　不同淀粉原料制備的鲊海椒總還原力的變化Fig.1 Changes in reducing powder of Zhahaijiao prepared with different starches

抗氧化成分的還原力與其抗氧化性有顯著相關(guān)性[23]，因此可將總還原力作為衡量待測物潛在總抗氧化能力的重要指標之一。鲊海椒在不同發(fā)酵時間總還原力的變化如圖1所示，在整個發(fā)酵階段，3 種淀粉原料制備的鲊海椒總還原力呈先增加后略降低的趨勢，除0 d粳米鲊海椒與玉米鲊海椒、15 d玉米鲊海椒與混合鲊海椒的總還原力差異不明顯外，在其他發(fā)酵時間3 種不同淀粉原料制備的鲊海椒總還原力均有明顯差異。發(fā)酵15～30 d粳米鲊海椒、玉米鲊海椒和混合鲊海椒總還原力均較高，分別為發(fā)酵0 d時的162.1%～152.3%、122.2%～116.3%和129.2%～126.6%；隨發(fā)酵的進行，鲊海椒的總還原力呈降低趨勢，至發(fā)酵90 d時，3 種鲊海椒的總還原力分別為發(fā)酵0 d時的146.10%、92.55%和112.63%。在本實驗所選取的發(fā)酵時間內(nèi)，以粳米淀粉原料制備的鲊海椒總還原力最高。

2.1.2不同淀粉原料制備鲊海椒的ORAC值

圖2　不同淀粉原料制備的鲊海椒ORACC值的變化Fig.2 Changes in ORAC of Zhahaijiao prepared with different starches

ORAC值又稱抗氧化能力指數(shù)，是評價總抗氧化能力的重要指標[24-25]。3 種鲊海椒在不同發(fā)酵時間的ORAC值變化如圖2所示，在整個發(fā)酵階段，3 種淀粉原料制備的鲊海椒ORAC值均隨發(fā)酵時間延長呈逐漸增加后略降低的趨勢，不同發(fā)酵時間各淀粉原料制備的鲊海椒ORAC值均有明顯差異。粳米鲊海椒和玉米鲊海椒的ORAC值均在發(fā)酵60 d最高，分別為發(fā)酵0 d時的288.47% 和171.59%。而混合鲊海椒的ORAC值則在發(fā)酵30 d時最高，為發(fā)酵0 d時的139.98%。3 種鲊海椒發(fā)酵至90 d時，其ORAC值分別為發(fā)酵0 d時的233.18%、163.96%和107.34%。該結(jié)果顯示，粳米鲊海椒在本實驗所選取的發(fā)酵時間內(nèi)具有較高的ORAC值，與2.1.1節(jié)總還原力測定結(jié)果基本一致。

2.2不同淀粉原料制備鲊海椒發(fā)酵過程中抗氧化營養(yǎng)素水平的變化

2.2.1不同淀粉原料制備鲊海椒的總多酚及總黃酮含量在發(fā)酵過程中的變化

圖3　不同淀粉原料制備的鲊海椒總多酚含量變化Fig.3 Changes in total polyphenol content of Zhahaijiao prepared with different starches

不同淀粉原料制備的鲊海椒發(fā)酵過程中總多酚及總黃酮含量的變化如圖3、4所示，3 種鲊海椒總多酚、總黃酮含量峰值出現(xiàn)在發(fā)酵30～45 d，此時粳米鲊海椒、玉米鲊海椒和混合鲊海椒總多酚含量分別為發(fā)酵0 d時的165.7%～158.3%、167.1%～160.6%和126.3%～125.3%；總黃酮含量分別為發(fā)酵0 d時的137.7%～138.9%、128.9%～166.7%和143.4%～150.2%。在30～45 d內(nèi)，以粳米鲊海椒和玉米鲊海椒總多酚含量較高，而總黃酮含量相對較低。

圖4　不同淀粉原料制備的鲊海椒總黃酮含量變化Fig.4 Changes in total flavonoids content of Zhahaijiao prepared with different starches

2.2.2不同淀粉原料制備鲊海椒的維生素含量在發(fā)酵過程中的變化

圖5　不同淀粉原料制備的鲊海椒VCC含量變化Fig.5 Changes in VC content of Zhahaijiao prepared with different starches

圖6　不同淀粉原料制備的鲊海椒VE含量的變化Fig.6 Changes in VE content of Zhahaijiao prepared with different starches

如圖5所示，3 種鲊海椒中VC含量均隨發(fā)酵時間延長持續(xù)下降，發(fā)酵30～90d時，粳米鲊海椒、玉米鲊海椒和混合鲊海椒中的VC含量分別僅為發(fā)酵0d時的48.8%～13.3%、24.9%～13.4%和28.8%～13.7%，在本實驗所選取的發(fā)酵時間內(nèi)，粳米鲊海椒中的VC保留狀況總體好于玉米鲊海椒和混合鲊海椒。3種鲊海椒中VE含量則在發(fā)酵15～45 d內(nèi)相對較高（圖6），峰值出現(xiàn)在發(fā)酵30d，此時粳米鲊海椒、玉米鲊海椒和混合鲊海椒中的VE含量分別為發(fā)酵0d時的3.17、2.11、3.09 倍，依然以粳米鲊海椒的VE含量相對較高。

2.2.3不同淀粉原料制備鲊海椒的總有機酸含量在發(fā)酵過程中的變化

圖7　不同淀粉原料制備的鲊海椒總酸含量的變化Fig.7 Changes in lactic acid content of Zhahaijiao prepared with different starches

3 種鲊海椒中總酸（以乳酸計）隨發(fā)酵時間的變化如圖7所示，隨發(fā)酵時間的延長，總酸含量快速上升，至發(fā)酵30 d后趨于穩(wěn)定，發(fā)酵30～90 d時，粳米鲊海椒、玉米鲊海椒和混合鲊海椒中的總酸含量分別為發(fā)酵0 d時的3.06～3.13、3.49～3.74、4.14～4.36 倍，以上結(jié)果表明不同的淀粉原料會影響發(fā)酵中總酸的形成，以芋頭-玉米混合淀粉原料制備的鲊海椒總酸含量增幅較高。

2.3不同淀粉原料制備鲊海椒抗氧化作用及抗氧化成分主成分分析

對不同發(fā)酵時間3 種淀粉原料制備鲊海椒抗氧化活性及抗氧化成分進行主成分分析，結(jié)果見表1。

表1　不同淀粉原料制備鲊海椒的抗氧化活性及抗氧化成分主成分特征值及方差貢獻率Table 1 Eigenvalues of principal components and their variance contributions for antioxidant activities and components of Zhahaijiao prepared with different starches

對粳米鲊海椒主成分載荷矩陣及特征向量分析見表2。由表1、2可知，粳米鲊海椒的第1、2、3主成分累計貢獻率達97.384%，可解釋原有7 個變量的絕大部分信息，第1主成分（PC1）貢獻率占總變異信息的65.157%，主要反映總多酚及總酸含量的變異信息；第2主成分（PC2）貢獻率占變異信息的17.667%，主要反映總黃酮含量的變異信息。第3主成分（PC3）的貢獻率占變異信息的14.561%，主要反映VC及VE含量的變異信息。前3 個主成分累計貢獻率達97.384%，建立前3 個主成分PC1、PC2、PC3的線性回歸方程如下：

表2　粳米鲊海椒抗氧化活性及抗氧化成分主成分載荷矩陣及特征向量Table 2 Loading matrix and eigenvectors of principal components for antioxidant activities and components of Zhahaijiao prepared with japonica rice

將第1、2、3主成分方差貢獻率作為權(quán)重系數(shù)建立對不同發(fā)酵時間粳米抗氧化能力綜合評價模型，計算不同發(fā)酵時間粳米鲊海椒抗氧化能力綜合得分，結(jié)果見表3，綜合得分最高的為發(fā)酵30 d的粳米鲊海椒，其次為發(fā)酵45 d的粳米鲊海椒。

表3　不同發(fā)酵時間粳米鲊海椒抗氧化能力綜合得分及排名Table 3 Comprehensive scores and ranking for antioxidant capacity of Zhahaijiao prepared with japonica rice at different fermentation times

對玉米鲊海椒主成分載荷矩陣及特征向量分析見表4。由表1、4可知，玉米鲊海椒的第1、2、3主成分累計貢獻率達98.141%，可解釋原有7 個變量的絕大部分信息，PC1貢獻率占總變異信息的52.636%，主要反映總酸、總多酚、VE含量的變異信息，PC2貢獻率占變異的30.535%，主要反映總還原力變異信息。PC3貢獻率占變異信息的14.970%，主要反映總黃酮含量的變異信息，但成負相關(guān)。建立前3 個主成分PC1、PC2、PC3的線性回歸方程：

表4　玉米鲊海椒抗氧化活性及抗氧化成分主成分載荷矩陣及特征向量Table 4 Loading matrix and eigenvectors of principal components for antioxidant activities and components of Zhahaijiao prepared with corn flour

將第1、2、3主成分方差貢獻率作為權(quán)重系數(shù)建立對不同發(fā)酵時間玉米鲊海椒抗氧化能力的綜合評價模型，計算不同發(fā)酵時間玉米鲊海椒抗氧化能力綜合得分，結(jié)果見表5，發(fā)酵30 d的玉米鲊海椒抗氧化活性綜合評分最高，發(fā)酵15 d的玉米鲊海椒次之。

表5　不同發(fā)酵時間玉米鲊海椒的抗氧化能力總得分及排名Table 5 Comprehensive scores and ranking for antioxidant capacity of Zhahaijiao prepared with corn flour at different fermentation times

表6　混合海椒抗氧化活性及抗氧化成分主成分載荷矩陣及特征向量Table 6 Loading matrix and eigenvectors of principal components for Zhahaijiao prepared with taro-corn flour

對混合鲊海椒主成分載荷矩陣及特征向量分析見表6。由表1、6可知，混合鲊海椒的第1、2主成分累計貢獻率達80.678%，基本可解釋原有7 個變量的大部分信息，PC1貢獻率占總變異信息的60.176%，主要反映總酸、VE、總多酚含量的變異信息，PC2貢獻率占變異的20.502%，主要反映總還原力的變異信息。建立主成分PC1、PC2的線性回歸方程如下：

將第1、2的方差貢獻率作為權(quán)重系數(shù)建立對不同發(fā)酵時間混合鲊海椒抗氧化能力的綜合評價模型，計算不同發(fā)酵時間混合鲊海椒抗氧化能力綜合得分，結(jié)果見表7，其中發(fā)酵30 d的混合鲊海椒抗氧化活性綜合評分最高，發(fā)酵45 d的混合鲊海椒次之。

表7　不同發(fā)酵時間混合鲊海椒的抗氧化能力總得分Table 7 Comprehensive scores and ranking for antioxidant capacity of Zhahaijiao prepared with taro-corn flour at different fermentation times

3　結(jié) 論

總還原力分析顯示，粳米鲊海椒在發(fā)酵過程中總還原力及其增幅均較高，總還原力峰值均出現(xiàn)在發(fā)酵15～30 d；ORAC值分析顯示，粳米鲊海椒和玉米鲊海椒均在發(fā)酵60 d時ORAC值最高，但粳米鲊海椒的ORAC值增幅遠高于玉米鲊海椒；而混合鲊海椒則在發(fā)酵30 d時ORAC值最高，增幅不及前兩者；在發(fā)酵實驗結(jié)束時，以粳米鲊海椒的ORAC值最高，表明不同淀粉原料會影響鲊海椒產(chǎn)品ORAC值大小及ORAC峰值出現(xiàn)時間。主要抗氧化成分分析顯示，粳米鲊海椒、玉米鲊海椒和混合鲊海椒總多酚、總黃酮含量峰值出現(xiàn)在發(fā)酵30～45 d，以粳米鲊海椒和玉米鲊海椒總多酚含量較高，而總黃酮含量相對較低。3 種鲊海椒的VE水平在發(fā)酵15～45 d相對高，粳米鲊海椒VE含量高于玉米鲊海椒和混合鲊海椒。3 種鲊海椒的VC水平隨發(fā)酵時間延長持續(xù)下降，粳米鲊海椒中VC保留狀況總體好于玉米鲊海椒和混合鲊海椒。

經(jīng)對不同發(fā)酵時間3 種鲊海椒中主要抗氧化指標含量變化及對抗氧化作用的影響進 行主成分分析發(fā)現(xiàn)，不同淀粉原料制備的鲊海椒均在發(fā)酵30 d時具有最高的綜合評分。對發(fā)酵30 d的3 種鲊海椒進一步分析得出，粳米鲊海椒抗氧化能力要好于其他兩種淀粉原料制備的鲊海椒。本實驗結(jié)果表明，傳統(tǒng)發(fā)酵食品鲊海椒在經(jīng)過適當發(fā)酵后可以提升其抗氧化能力，抗氧化活性最佳的發(fā)酵時間約為30 d。

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Antioxidant Activity of Zhahaijiao Made with Different Starches,a Chinese Traditional Fermented Chili Product,during Fermentation

LI Chenglong1,GE Pingzhen2,ZHOU Caiqiong1,*
(1.Chongqing Engineering Research Center of Regional Food,College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China; 2.Guizhou Institute of Light Industry,Guiyang 550002,China)

Abstract:Japonica rice,corn and a blend of taro and corn were used as starch sources to prepare Zhahaijiao,a Chinese traditional fermented chili product,and changes in reducing powder,oxygen radical absorbance capacity(ORAC),and the contents of total polyphenols,total flavonoids,VC,VE and lactic acid were measured during the fermentation process.These antioxidant parameters were further analyzed by principal comment analysis(PCA)to obtain the optimal fermentation time when Zhahaijiao had the highest antioxidant capacity.The results showed that Zhahaijiao prepared with all investigated starches had the highest comprehensive score when fermentation time was 30 days,which was much higher than those at other fermentation times investigated.PCA analysis suggested that total polyphenols and lactic acid were the dominant contributors.Through further analysis,antioxidant capacity of Zhahaijiao made with japonica rice was better than that from two other starches.

Key words:Zhahaijiao; fermentation; chemical antioxidant capacity; principal component analysis

中圖分類號：TS251.1

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）05-0050-06

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605010 10.7506/spkx1002-6630-201605010.http://www.spkx.net.cn

*通信作者：周才瓊（1964—），女，教授，博士，研究方向為食品營養(yǎng)化學。E-mail：zhoucaiqiong@swu.edu.cn

作者簡介：李成龍（1990—），男，碩士研究生，研究方向為食品化學與營養(yǎng)學。E-mail：654196032@qq.com

基金項目：重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心能力提升項目（cstc2014pt-gc8001）

收稿日期：2015-05-08