紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的護色工藝

孫曉俠，許 暉，馬 龍，王改玲，吳珊珊

(蚌埠學院生物與食品工程，安徽蚌埠 233030)

紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的護色工藝

孫曉俠，許 暉，馬 龍，王改玲，吳珊珊

(蚌埠學院生物與食品工程，安徽蚌埠 233030)

確定碳酸飲料中紫甘薯紅色素的一種護色工藝，為其在碳酸飲料中的應用提供理論依據。采用分光光度法對色素保存率進行了分析，研究了碳酸飲料中幾種常用食品添加劑對色素穩定性的影響，通過正交實驗對它們的配比和加入量進行了優化。紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的最佳護色工藝配方為:磷酸∶檸檬酸為0∶0.18(g∶g)、糖4g、異維生素C鈉0.015g、單寧0.015g，采用此工藝配方參數，產品在常溫(20℃)避光條件下貯藏25d時色素保存率為98.2%，預測出該貯藏條件下色素t0.9約為144d，半衰期t0.5約為949d。紫甘薯紅色素在碳酸飲料中穩定性較好，應用價值較高。

紫甘薯，紅色素，碳酸飲料，護色工藝，穩定性

飲料色澤的好壞直接影響著消費者對飲料的可接受性及對其品質的評價，加入色素可改善飲料的顏色。目前，我國碳酸飲料中添加的多為合成色素，合成色素色澤鮮艷，穩定性好，著色力強，成本低廉，但有些對人體有害。天然食用色素安全無毒，除可開發作為食品著色劑外大多還具有保健作用，因此具有巨大的市場潛力。紫甘薯屬旋花科一年生草本植物，富含天然紅色素。紫甘薯色素的主要成分是花青素及甲基花青素形成糖苷后的酰基化衍生物［1－2］;與蝶豆、葡萄、紫玉米、紅卷心菜等來源的花色苷相比，紫甘薯花色苷對光、熱、pH、氧化等穩定性最好［3］，檸檬酸、蔗糖、食鹽對紫甘薯色素具有增色作用［4］，單寧能增強紫甘薯花色苷對光、熱的穩定性，對其具有輔色作用［5］;據報道紫甘薯花色苷具有抗氧化、抗腫瘤、抗突變、保護肝臟、緩解高血壓、高血糖、高血脂、增強記憶、抗菌等生理功能［6－7］。紫甘薯色素代替合成色素應用到碳酸飲料中不僅能彌補其不足，而且具有更高的飲用價值，但是紫甘薯紅色素仍存在著應用不穩定性，如熱、光、氧氣、酶、食品添加劑等引起的降解褪色［7］，因此提高花色苷的穩定性成為研究熱點。本文在他人工作的基礎上針對碳酸飲料中紫甘薯紅色素降解褪色的問題進行了護色研究，旨在找出一種具有較高性價比的護色工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫甘薯 市售;磷酸、檸檬酸、蔗糖、苯甲酸鈉、異維生素C鈉、單寧 以上均為市售。

LSY型數顯電熱恒溫水浴鍋 北京醫療設備廠;722S型可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;T－214電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紫甘薯紅色素的制備流程［8］紫甘薯→清洗→切片→0.5%鹽酸溶液浸提→過濾→AB－8大孔樹脂純化→真空濃縮→噴霧干燥→樣品→色價測定→備用

1.2.2 紫甘薯紅色素中花色苷含量的測定(色價法)［9］取一定量的花色苷樣品以 pH 3.0磷酸氫二鈉－檸檬酸緩沖液溶解，稀釋定容至一定體積，測定溶液的最大吸收峰波長，然后在此波長下測定定量樣品的吸光度，重復測定三次，取三次的平均值，按下式可求得色價，其計算公式為:= A/W，其中:A表示色素溶液在一定波長下，用1 cm比色皿，在0.2～0.7范圍內的吸光度;W表示色素重量，g。

1.2.3 碳酸飲料的制備工藝流程［10］

1.2.4 食品添加劑對紫甘薯紅色素穩定性影響單因素實驗 以下單因素實驗中所加磷酸、檸檬酸、糖、苯甲酸鈉均為配制碳酸飲料時的實際濃度，異維生素C鈉濃度參考我國食品添加劑使用衛生標準(GB2760－1996)［11］，單寧濃度參考文獻［5］。

1.2.4.1 磷酸、檸檬酸對色素穩定性的影響 將0.18g檸檬酸和0.08g磷酸分別加入到紫甘薯紅色素含量為 0.8g/kg的色素溶液中，溶解并定容至100m L，以0.8g/kg的色素溶液為空白對照，測隨時間變化時其在530nm下的吸光度值，重復測定三次，取三次的平均值，并計算色素保存率。

1.2.4.2 糖、苯甲酸鈉、異維生素C鈉和單寧對色素穩定性的影響 用檸檬酸－磷酸氫二鈉緩沖溶液配制pH=3.0，色素含量為0.8g/kg的紫甘薯色素溶液進行實驗(以下簡稱紫甘薯色素液)。分別將5g白砂糖、0.02g苯甲酸鈉、0.015g異維生素C鈉、0.015g單寧加入到紫甘薯色素液中，溶解并定容至100m L，以pH3.0的紫甘薯色素液為空白對照，測隨時間變化時其在530nm下的吸光度值，重復測定三次，取三次的平均值，并計算色素保存率。

1.2.5 護色工藝優化 在單因素實驗的基礎上進行了L9(34)正交實驗(見表1)，對紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的護色工藝進行優化，選用磷酸∶檸檬酸、糖、異維生素C鈉、單寧的添加量作為考察因素，將飲料樣品常溫(20℃)避光條件下貯藏，并定期測定色素的保存率，以25d時的保存率為考核指標。

表1 因素水平表Table 1 Table of factors and levels

2 結果與分析

2.1 色價測定結果

經測定紫甘薯紅色素的色價為66.3。

2.2 單因素實驗結果與分析

2.2.1 磷酸、檸檬酸對色素穩定性的影響 磷酸、檸檬酸對色素穩定性影響的實驗結果見圖1。

圖1 磷酸和檸檬酸對色素穩定性的影響Fig.1 Stability effect of phosphoric acid and citric acid on pigment

由圖1(a)可知，加入磷酸或檸檬酸后色素吸光度值增大，說明磷酸、檸檬酸對色素均有一定的增色作用。由圖1(b)可知，磷酸、檸檬酸對色素均起到很好的保護作用，說明磷酸、檸檬酸均能起到穩定花色苷構型的作用，9d時色素的保存率仍可達到90%。

2.2.2 糖、苯甲酸鈉、異維生素C鈉和單寧對色素穩定性影響 糖、異維生素C鈉、苯甲酸鈉和單寧對色素穩定性影響的實驗結果見圖2。

由圖2(a)可知，糖和單寧在實驗濃度下對色素均有一定的增色作用，可以作為色素的輔色劑，異維生素C鈉和苯甲酸鈉在實驗濃度下對色素的吸光度值影響不大。由圖2(b)可知，糖、異維生素C鈉和單寧對紫甘薯紅色素均起到一定的保護作用。紫甘薯紅色素溶液中加人單寧后產生了分子間輔色效應，穩定性得到提高，這與朱洪梅［5］、Bakowska［12］的研究結果一致，單寧能提高紫甘薯花色苷穩定性的原因可能是單寧和花色苷之間聚合作用而引起的。異維生素C鈉對色素有很好的保護作用，可能是由于其抗氧化作用而引起的。苯甲酸鈉在實驗濃度范圍內對色素有一定的破壞作用，但3d后色素保存率下降不明顯，最終起到穩定花色苷的作用。

圖2 糖、異維生素C鈉、苯甲酸鈉和單寧對色素穩定性的影響Fig.2 Stability effect of sugar on pigment，D－isoascorbate sodium，benzoate sodium and tannin on pigment

2.3 正交實驗結果與分析

正交實驗結果與分析見表2和表3。由表2可知，實驗所考察的4個因素對色素保存率的影響程度依次為D＞A＞C＞B，即單寧＞磷酸∶檸檬酸＞異維生素C鈉＞糖。由表3可知，單寧的添加量對色素保存率影響顯著，糖的添加量影響相對較小，最終確定色素的最佳護色工藝參數是A3B1C3D3，即磷酸∶檸檬酸為0∶0.18(g∶g)、糖4g、異維生素C鈉0.015g、單寧0.015g，按照此工藝參數進行驗證實驗，于常溫避光貯藏25d時色素保存率為98.2%，這與正交實驗中的各組相比，其保存率最高，即護色效果最佳。

表2 L9(34)正交實驗結果Table 2 Result of L9(34)orthogonal experiment

3 結論

單因素實驗結果表明，磷酸、檸檬酸、糖、異維生素C鈉、單寧對紫甘薯紅色素具有一定的保護作用，其中磷酸、檸檬酸、糖和單寧均具有很好的輔色效果，苯甲酸鈉對色素穩定性影響不大;正交實驗優化的碳酸飲料中紫甘薯紅色素的護色工藝配方為:磷酸∶檸檬酸為0∶0.18(g∶g)、糖4g、異維生素 C鈉0.015g、單寧0.015g，采取此工藝參數能最大限度的保持產品穩定性，常溫(20℃)避光條件下貯藏25d時色素保存率為98.2%。由于紫甘薯花色苷熱降解反應服從一級反應動力學模型［13］，則由t98.2可預測出色素在常溫避光條件下貯藏的t0.9為144d，半衰期t0.5為949d，實際色素保存率和產品有效期應通過留樣觀察的結果及進一步的貯藏實驗等才能確定。綜上所述紫甘薯紅色素在碳酸飲料中穩定性較好，具有較高的應用價值。

表3 正交實驗方差分析Table 3 Variance annalysis of the orthogonal experiment

［1］TERAHARA Norihiko， SHIMIZU Takashige， KATO Yoshiaki，et al.Six diacylated anthocyanins from the storage roots of purple sweet potato，Ipomoea batatas［J］.Bioscience，Biotechnology，and Biochemistry，1999，63(8):1420－1424.

［2］OKI Tomoyuki，MIYOSHI Ayako，GOTO Kazuhisa，et al. Determination ofmajor anthocyanins in processed foodsmade from purple－fleshed sweet potato［J］.Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi，2010，57(3):128－133.

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Color protection technique for red pigment from purple sweet potato in carbonated beverage

SUN Xiao－xia，XU Hui，MA Long，WANG Gai－ling，WU Shan－shan
(Department of Biology and Food Engineering，Bengbu College，Bengbu 233030，China)

A kind of color p rotection technique for red p igment from purp le sweet potato(pspp)was determ ined to p rovide a theoretical basis for the app lication in the carbonated beverage.The retention ratio of the p igment was analyzed using the spec trophom etric m ethod.The effect of several food add itives of carbonated beverage on stability of pigmentwas researched，and orthogonal test design was adop ted to determ ine the best quality m ixture ratio and add contents.The op timum color p rotection technique parameters were as follows:phosphoric acid:citric acid 0∶0.18(g∶g)，sugar 4g，D－isoascorbate sod ium 0.015g，tannin 0.015g.Using this technique param eters，retention ratio of pspp was 98.2%storaged under the environmental cond ition of normal atm ospheric tem perature (20℃)and obstac le light for 25d，and under this environm ental cond ition t0.9and t0.5were respec tively speculated to be 144d and 949d.The stability of pspp was better in carbonated beverage，so had higher app lication value.

purp le sweet potato;red p igm ent;carbonated beverage;color p rotec tion technique;stability

TS275.3

B

1002－0306(2012)12－0266－03

2012－01－17

孫曉俠(1979－)，女，碩士研究生，助教，研究方向:天然產物活性成分。

安徽省高校省級自然科學研究項目(KJ2011B089);食品科學與工程省級教學團隊(20101094)。