程江華,張繼剛,楊 松,丁之恩
(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,合肥 230031; 2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院,合肥 230036)
油脂安全
60Coγ射線處理對(duì)山核桃貯藏品質(zhì)及穩(wěn)定性的影響
程江華1,2,張繼剛2,楊 松1,2,丁之恩2
(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,合肥 230031; 2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院,合肥 230036)
山核桃;輻照處理;貯藏品質(zhì);氧化穩(wěn)定性
Keywords:CargyacathayensisSarg; irradiation treatment; storage quality; oxidative stability
山核桃(CaryacathayensisSarg)系胡桃科山核桃屬植物所結(jié)種果,主產(chǎn)于我國(guó)浙、皖交界的天目山和大別山,是當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)經(jīng)濟(jì)林作物。山核桃作為我國(guó)珍稀的優(yōu)質(zhì)干果,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富[1],含油量60%~70%,約90%以上為不飽和脂肪酸,其中尤以油酸和亞油酸含量較高,而不飽和脂肪酸在采后貯藏和加工過程中較易發(fā)生氧化[2-3],影響其品質(zhì),所以采后到貯藏加工中前處理方法至關(guān)重要。
自1980年以來,聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織/國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)/世界衛(wèi)生組織(FAO/IAEA/WHO)專家[4]認(rèn)為輻照是一種安全的食品貯藏方法,已在各類食品的殺菌、貯藏、保鮮等方面有較多研究報(bào)道[5]。Ma等[6]采用60Co γ輻照處理鮮食核桃,發(fā)現(xiàn)0.5 kGy輻照能夠抑制脂肪氧合酶(LOX)酶活,阻礙胚芽萌發(fā),延長(zhǎng)保質(zhì)期。Camargo等[7]發(fā)現(xiàn)10.0 kGy輻射不會(huì)引起花生外觀及抗氧化能力的變化,但能顯著降低飽和脂肪酸,提高不飽和脂肪酸含量。目前,對(duì)山核桃采后輻照處理的研究少見報(bào)道。本文擬采用不同輻照劑量對(duì)山核桃進(jìn)行處理,研究輻照對(duì)山核桃貯藏期間的品質(zhì)、油脂氧化穩(wěn)定性等方面的影響,以期為山核桃的貯藏保鮮提供新的途徑和方法。
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
2014年9月初于安徽寧國(guó)山核桃示范林采收昌化山核桃,采收的樹齡為7年,帶蒲采摘后當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,用5 000 mg/L的乙烯利噴灑處理,然后經(jīng)室溫堆漚3 d后,手工脫蒲,將種子用水清洗干凈,于室溫(25±5.℃)下風(fēng)干至含水率約5%以下,然后挑選無損傷、霉?fàn)€、表面發(fā)黑的果子以及單果質(zhì)量在(3.78±0.23)g及大小形狀相似的裝入聚乙烯袋(上下兩層平鋪放置),抽真空密封包裝,每袋500 g。
脂肪酸甲酯混標(biāo)、維生素E混標(biāo)由中國(guó)藥品生物制品檢定所提供。乙醇、甲醇,美國(guó)Tedia公司;石油醚、無水乙醚、硫酸、氫氧化鈉、鹽酸等化學(xué)試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。
Waters 1525高效液相色譜儀,Waters 2489 UV/Visible Detector檢測(cè)器;Agilent 7890A氣相色譜儀;DSC3+型差示掃描量熱儀;SKD-2000型全自動(dòng)凱氏定氮儀,SKD-20S2型石墨消化爐;ML104/02型電子分析天平;恒宇GZX-GF101-3BS智能型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 輻照處理
將密封包裝好的山核桃送至安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院輻照中心進(jìn)行60Co γ輻照處理,按照0、0.8、2.0、5.0、8.0 kGy 5個(gè)劑量水平進(jìn)行,輻照吸收率0.926 Gy/s,不均勻度小于1.25,每個(gè)劑量組設(shè)21個(gè)重復(fù),共105組。輻照完成后將樣品在(4±1).℃低溫下0.5 h內(nèi)送回實(shí)驗(yàn)室,放入(2±0.5).℃和相對(duì)濕度(RH)70%~80%的冷庫貯藏,并標(biāo)記為貯藏0 d。
1.2.2 山核桃油提取方法
從貯藏的不同劑量組中分別取出山核桃樣品,破殼取仁,將仁粉碎至粉末,用脫脂棉包裹并按 1∶15 的料液比加入正己烷浸提8 h,將浸提液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在45.℃下濃縮、去除正己烷,得到山核桃油,于-18.℃短暫貯藏待分析。
1.2.3 測(cè)定方法
山核桃油主要脂肪酸組成及含量測(cè)定:脂肪酸甲酯化根據(jù)GB/T 17376—2008中“三氟化硼法”進(jìn)行。采用Agilent 7890A氣相色譜儀,氣相色譜分析條件:色譜柱為HP-5石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度250.℃,F(xiàn)ID檢測(cè)器溫度280.℃,進(jìn)樣量1 μL,分流比10∶1;升溫程序?yàn)槿軇┭舆t3 min,初溫120.℃保持2 min,以8.℃/min升至180.℃,以2.℃/min升至195.℃,保持1 min,以0.5.℃/min升至200.℃,以2.℃/min升至260.℃;載氣為高純氦氣(99.999%),流量2 mL/min,空氣流量50 mL/min,氫氣流量40 mL/min。通過比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)品圖譜的保留時(shí)間定性。將脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(混標(biāo))配成不同濃度梯度進(jìn)樣,以濃度和峰面積制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,將樣品所得峰面積帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線求得含量,內(nèi)標(biāo)液為0.1 μL 100 mg/kg的癸酸乙酯。
維生素E含量測(cè)定:根據(jù)GB/T 5009.82—2003中第一法“高效液相色譜法”進(jìn)行測(cè)定。
1.2.4 山核桃油脂氧化穩(wěn)定性研究
利用差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)定山核桃油脂的氧化誘導(dǎo)溫度和氧化誘導(dǎo)時(shí)間。氧化誘導(dǎo)溫度測(cè)定(動(dòng)態(tài)OIT):稱取(5±0.5)mg山核桃油于鋁坩堝中,壓蓋之后,放入實(shí)驗(yàn)爐,參數(shù)設(shè)置為初溫120.℃,以20.℃/min升至350.℃,氧氣流速為 20 mL/min。氧化誘導(dǎo)溫度為發(fā)生熱氧化時(shí)熱流率開始快速增長(zhǎng)時(shí)的溫度。氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)定(等溫OIT):稱取(5±0.5)mg山核桃油于鋁坩堝中,壓蓋之后,放入實(shí)驗(yàn)爐,氧化溫度設(shè)置為110.℃,氧氣流速為20 mL/min。氧化誘導(dǎo)時(shí)間為發(fā)生熱氧化時(shí)熱流率開始快速增長(zhǎng)時(shí)的時(shí)間。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次,取平均值。
1.2.5 數(shù)據(jù)分析
每次測(cè)定各指標(biāo)時(shí),測(cè)定3個(gè)平行樣品,結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”;對(duì)各指標(biāo)中來自不同處理及不同貯藏時(shí)間之間的差異采用方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用新復(fù)極差法對(duì)各組數(shù)據(jù)在P=0.05水平進(jìn)行假設(shè)性檢驗(yàn)。對(duì)測(cè)定指標(biāo)與輻照劑量之間依存關(guān)系采用線性回歸分析,所有數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理。
2.1 輻照對(duì)山核桃貯藏期間油脂酸值的影響(見圖1)
圖1 不同輻照處理的山核桃貯藏期間油脂酸值的變化
從圖1可以看出,高劑量γ輻照顯著加快山核桃貯藏過程中油脂酸值的升高。輻照后,各劑量組油脂酸值相近,貯藏1個(gè)月后,5.0、8.0 kGy輻照組油脂的酸值(KOH)迅速升至1.45、2.82 mg/g,極顯著(P<0.01)高于對(duì)照及其他劑量組,并在之后的5個(gè)月貯藏中相比于其他劑量組迅速升高。貯藏2個(gè)月,2.0 kGy 劑量組油脂較對(duì)照組的酸值有了顯著升高,但同時(shí)顯著低于(P<0.05)5.0 kGy劑量組,貯藏半年后,除0.8 kGy劑量組外,其他劑量組油脂的酸值顯著高于對(duì)照組,酸值與輻照劑量之間呈正相關(guān)(r=0.857 2,P<0.05)。魯茂林等[10]研究γ輻照對(duì)肉餡餃子在貯藏過程中酸值影響,結(jié)果表明輻照劑量越大,酸值越高,且在貯藏中保持這種影響,這與本文研究結(jié)果相似。王文亮等[11]認(rèn)為輻照能夠加快自由基的生成速率,引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng),促進(jìn)油脂氧化,較高劑量的輻照顯然促進(jìn)了山核桃中油脂酸值升高,即提高了游離脂肪酸含量,而游離脂肪酸的產(chǎn)生是脂質(zhì)氧化、水解的結(jié)果。
2.2 輻照對(duì)山核桃貯藏期間油脂過氧化值影響(見圖2)
從圖2可以看出,對(duì)照組貯藏前油脂過氧化值為0.04 meq/kg,輻照后,8.0 kGy劑量組油脂過氧化值隨即升至0.16 meq/kg,顯著(P<0.05)高于其他各劑量組。陳云堂等[12]對(duì)核桃仁、花生等的輻照研究顯示:7.5 kGy劑量輻照能夠顯著提升過氧化值,這與山核桃8.0 kGy輻照的結(jié)果相似。在之后6個(gè)月的貯藏中5.0、8.0 kGy劑量組油脂的過氧化值一直在較高水平,且在貯藏第1個(gè)月開始就迅速升高至3.48、5.52 meq/kg;相比較2.0 kGy劑量組在貯藏期間的過氧化值極顯著(P<0.01)低于5.0 kGy,但也顯著(P<0.05)高于對(duì)照組和0.8 kGy劑量組,可以看出不同劑量組的過氧化值在貯藏的第1個(gè)月就發(fā)生極顯著的差異,并在之后貯藏中保持和繼續(xù)拉大這種差距,輻照劑量與山核桃中油脂過氧化值之間對(duì)應(yīng)明顯的效應(yīng)關(guān)系。Gomes等[13]研究認(rèn)為γ射線能夠?qū)χ痉肿赢a(chǎn)生干擾、交互作用,從而引起氧化、脫羧、脫水、聚合反應(yīng)導(dǎo)致脂質(zhì)氧化。Mexis等[14]對(duì)杏仁和核桃的輻照研究認(rèn)為:隨著1~7 kGy之間的輻照劑量的加大,過氧化值會(huì)顯著提升。這與我們對(duì)山核桃研究的結(jié)果相似,2.0~8.0 kGy之間輻照與過氧化值呈顯著正相關(guān)(r=0.894 7,P<0.05)。
圖2 不同輻照處理的山核桃貯藏期間油脂過氧化值的變化
圖3 不同輻照處理的山核桃貯藏期間生成速率的變化
2.4 輻照對(duì)山核桃粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量的影響(見表1)
表1 不同輻照處理的山核桃在2.℃貯藏期間粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量變化
從表1可以看出,山核桃原料粗脂肪含量為62.86%,輻照后,5.0、8.0 kGy劑量組的山核桃粗脂肪含量隨即極顯著(P<0.01)降低,其他輻照劑量組與對(duì)照組無顯著差異。2.℃密封貯藏下,不同劑量組山核桃粗脂肪含量隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)顯著(P<0.05)降低,5.0、8.0 kGy劑量組山核桃粗脂肪含量在貯藏90、180 d極顯著(P<0.01)低于其他各組,0.8、2.0 kGy劑量組與對(duì)照組之間粗脂肪含量在貯藏過程中均無顯著差異。脂肪為食品中較不穩(wěn)定的成分,山核桃中脂肪對(duì)5.0、8.0 kGy較高劑量輻照表現(xiàn)敏感,可能與誘發(fā)氧化與水解反應(yīng)密切相關(guān)。
貯藏前,對(duì)照組山核桃粗蛋白質(zhì)含量為14.17%,輻照處理后,8.0 kGy輻照組粗蛋白質(zhì)含量極顯著(P<0.01)升高,2.℃貯藏180 d后,8.0 kGy粗蛋白質(zhì)降低了2.36個(gè)百分點(diǎn),并極顯著(P<0.01)低于其他劑量組。0.8、2.0、5.0 kGy劑量組與對(duì)照組無差異。低劑量輻照不影響山核桃粗蛋白質(zhì)含量,據(jù)報(bào)道[15]高劑量輻照可導(dǎo)致蛋白質(zhì)末端氨基酸脫氨基和脫羧基,并使肽鍵發(fā)生斷裂從而影響代謝機(jī)能。
2.5 輻照對(duì)山核桃貯藏期間油脂脂肪酸含量的影響(見表2)
表2 不同輻照處理的山核桃在2.℃貯藏期間油脂脂肪酸含量變化
從表2可以看出,山核桃油中主要脂肪酸為棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、硬脂酸,在2.℃密封貯藏期間各脂肪酸含量變化各不相同。輻照未使棕櫚酸含量立即發(fā)生顯著變化,貯藏180 d后,對(duì)照組和 0.8、2.0 kGy劑量組的棕櫚酸含量上升,而5.0、8.0 kGy 劑量組呈現(xiàn)下降,且5.0、8.0 kGy劑量組棕櫚酸含量極顯著(P<0.01)低于對(duì)照組,其他低劑量組與對(duì)照組無差異。硬脂酸含量在貯藏后呈現(xiàn)降低變化,除8.0 kGy在貯藏180 d顯著(P<0.05)低于其他各組外,其他各輻照組與對(duì)照組之間基本無差異。油酸是單不飽和脂肪酸,在山核桃油脂肪酸中含量最高,對(duì)照組最初為64.85%,輻照后,5.0、8.0 kGy 劑量組油酸含量極顯著降低,貯藏180 d后,各組間均呈現(xiàn)降低,對(duì)照組與0.8、2.0 kGy劑量組油酸含量相似,5.0、8.0 kGy劑量組分別降低了1.6、3.4個(gè)百分點(diǎn),極顯著低于其他各組。亞油酸為人體必需多不飽和脂肪酸,在山核桃油中含量為25.98%,輻照后,5.0、8.0 kGy劑量組亞油酸含量顯著升高,并且輻照劑量與亞油酸含量之間呈現(xiàn)正相關(guān)(r=0.801 4,P<0.05);貯藏180 d后,8.0 kGy輻照組亞油酸含量上升至27.41%,其他各組均降低,其中2.0 kGy劑量組極顯著高于對(duì)照組及0.8 kGy劑量組,5.0 kGy劑量組亞油酸降至最低,并顯著低于對(duì)照組。山核桃油中不飽和脂肪酸(UFA)達(dá)到 92.15%,5.0、8.0 kGy輻照處理極顯著降低了UFA含量,0.8、2.0 kGy 輻照幾乎對(duì)UFA含量無影響;經(jīng)過180 d貯藏后,高劑量輻照組的UFA含量降低得比對(duì)照組更快,輻照似乎加強(qiáng)了這種降低的速度,而2.0 kGy劑量組UFA含量降低速度卻比對(duì)照組要慢,最終含量極顯著高于對(duì)照組,而0.8 kGy與對(duì)照組相比無差異,說明不同輻照對(duì)UFA含量在貯藏過程中影響不同。Camargo等[7]發(fā)現(xiàn)10.0 kGy γ輻照能將花生中油酸、亞油酸從38.17%、33.03%分別提高至39.39%、35.50%,顯著增加不飽和脂肪酸含量,降低飽和脂肪酸含量。Umit等[16]研究發(fā)現(xiàn)高于1.0 kGy γ輻照干核桃,能夠引起油酸含量降低,棕櫚酸、亞油酸含量升高。本研究發(fā)現(xiàn)高劑量輻照顯著降低山核桃油酸含量,增加亞油酸含量。Fernandes等[16]發(fā)現(xiàn) 3.0 kGy 以下的γ輻照不會(huì)引起栗子中脂肪酸含量的變化。Byun等[17]在對(duì)大豆油進(jìn)行2.5、5.0、10.0 kGy γ輻照后未發(fā)現(xiàn)脂肪酸含量的顯著變化。這可能是不同的食品由于成分的差異對(duì)輻照的響應(yīng)不同。
2.6 輻照對(duì)山核桃貯藏期間維生素E含量的影響(見表3)
表3 不同輻照處理的山核桃在2.℃貯藏期間維生素E含量變化
從表3可以看出,山核桃所含維生素E的各種亞型結(jié)構(gòu)中,α-、β-、γ-、δ-VE含量分別為70.35、0.19、2.38、14.65 mg/kg,總維生素E含量為87.57 mg/kg。姚小華等[18]報(bào)道,山核桃中總維生素E含量為43.21 mg/kg,含量小于本實(shí)驗(yàn)所得,這可能與地域差異有關(guān)。經(jīng)不同輻照過后,α-VE隨著輻照劑量的增大而顯著(P<0.05)降低,輻照劑量與含量之間呈負(fù)相關(guān)(r=-0.897 4,P<0.05),其他構(gòu)型中除β-、γ-VE在8.0 kGy輻照劑量下出現(xiàn)顯著降低外,均對(duì)輻照效應(yīng)未立即發(fā)生響應(yīng),對(duì)輻照的穩(wěn)定性為δ-VE>β-VE>γ-VE>α-VE。輻照后在2.℃下經(jīng)過180 d密封貯藏,山核桃中各型維生素E含量均出現(xiàn)不同程度下降,其中α-VE降低最多,對(duì)照組、0.8、2.0、5.0、8.0 kGy劑量組分別降低17.62、14.38、4.76、5.75、13.27 mg/kg,其次是δ-VE,對(duì)照組、0.8、2.0、5.0、8.0 kGy劑量組分別降低2.91、2.39、1.02、2.14、4.13 mg/kg,β-、γ-VE含量降低較少。
在貯藏結(jié)束時(shí),5.0、8.0 kGy輻照組α-、γ-、δ-VE含量均較0.8、2.0 kGy劑量組低,而2.0 kGy的α-、γ-、δ-VE含量均極顯著(P<0.01)高于對(duì)照組,說明2.0 kGy劑量輻照在貯藏中較好的保持了各型維生素E含量。Kammerer等[19]和Weiss等[20]認(rèn)為維生素E是一種對(duì)輻照最為敏感的脂溶性維生素。Shin等[21]在對(duì)大米進(jìn)行15 kGy輻照后發(fā)現(xiàn)總維生素E降低了50%~80%。Magda等[22]對(duì)薄殼山核桃采用1.0、3.0 kGy輻照進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)α-VE含量未發(fā)生任何差異。從以上研究可以看出,維生素E對(duì)輻照是敏感的,只是對(duì)不同食品產(chǎn)生效應(yīng)的輻照劑量不同,本研究中維生素E在2.0 kGy 輻照時(shí)即出現(xiàn)下降,隨著輻照劑量增大,損失加大,這種效應(yīng)在貯藏之后更加明顯。
2.7 輻照處理對(duì)山核桃貯藏穩(wěn)定性影響(見圖4、圖5)
DSC是以油脂氧化過程中所產(chǎn)生的熱釋放來判定氧化誘導(dǎo)溫度。不同油脂根據(jù)其脂肪的構(gòu)成和質(zhì)量差異,氧化誘導(dǎo)溫度不同,一般三?;视椭胁伙柡椭舅岷扛叩难趸T導(dǎo)溫度低,飽和脂肪酸含量高的氧化誘導(dǎo)溫度高;同一種油脂,隨著新鮮程度降低、氧化酸敗的加重,氧化誘導(dǎo)溫度會(huì)降低。
山核桃經(jīng)過0、0.8、2.0、5.0、8.0 kGy輻照后,油脂DSC動(dòng)態(tài)OIT測(cè)定結(jié)果顯示,對(duì)照組氧化誘導(dǎo)溫度為175.17.℃,各輻照劑量組油脂氧化誘導(dǎo)溫度與對(duì)照組之間無顯著性差異,即輻照未立即引起油脂氧化誘導(dǎo)溫度改變。從圖4可以看出,貯藏180 d后,對(duì)照組及0.8 kGy劑量組氧化誘導(dǎo)溫度為171.8.℃ 和170.04.℃,2.0、5.0、8.0 kGy劑量組氧化誘導(dǎo)溫度分別為164.82、157.08、146.98.℃。經(jīng)過180 d貯藏,2.0、5.0、8.0 kGy劑量組氧化誘導(dǎo)溫度發(fā)生較大降低,并明顯低于對(duì)照組,說明較高劑量輻照后,油脂在貯藏過程中穩(wěn)定性比對(duì)照組的要低。
注:A.0 kGy;B.0.8 kGy輻照;C.2.0 kGy輻照;D.5.0 kGy輻照;E.8.0 kGy輻照。
圖4不同輻照山核桃2.℃貯藏180d油脂DSC曲線
圖5 不同輻照山核桃貯藏前后油脂110.℃氧化誘導(dǎo)結(jié)果
從圖5可以看出,對(duì)照組氧化誘導(dǎo)時(shí)間為 88.51 min,各劑量組與對(duì)照組之間的氧化誘導(dǎo)時(shí)間無顯著差異,說明不同劑量的輻照未立即引起山核桃油穩(wěn)定性出現(xiàn)差異。2.℃下180 d密閉貯藏后,5.0、8.0 kGy劑量組氧化誘導(dǎo)時(shí)間分別降至63.47、59.29 min,并顯著低于其他各組,說明5.0、8.0 kGy輻照后貯藏180 d油脂穩(wěn)定性較對(duì)照組降低。而0.8、2.0 kGy劑量組與對(duì)照組的氧化誘導(dǎo)時(shí)間無顯著差異,平均為79.68 min。較高劑量輻照山核桃之后,這種輻照效應(yīng)未立即引起山核桃油穩(wěn)定性差異,經(jīng)過貯藏之后,這種差異顯露出來,這可能是γ輻照引發(fā)的脂質(zhì)氧化初期由于山核桃油自身抗氧化能力較強(qiáng),后期自身氧化加重導(dǎo)致的結(jié)果。
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Effectof60CoγionizingradiationonqualitiesandstabilityofCargyacathayensisSargduringstorage
CHENG Jianghua1,2,ZHANG Jigang2,YANG Song1,2,DING Zhi’en2
(1.Agro-Products Processing Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230031,China;2.School of Tea and Food Technology,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)
TS255.6;TS210.1
A
1003-7969(2017)09-0088-07
2017-02-14;
2017-05-24
安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(14C1207)
程江華(1982),男,助理研究員,博士,研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工(E-mail)elmcheng@hotmail.com。
丁之恩,教授,博士生導(dǎo)師(E-mail)dingze@hotmail.com。