食品添加劑對黑果枸杞中花青素顏色穩定性的影響

姚思敏薔，單虹宇，于雅靜，呂遠平

(四川大學 輕紡與食品學院，成都 610025)

食品添加劑對黑果枸杞中花青素顏色穩定性的影響

姚思敏薔，單虹宇，于雅靜，呂遠平*

(四川大學 輕紡與食品學院，成都 610025)

以黑果枸杞中的花青素為研究對象，以CIELAB色空間為研究方法，通過觀察a*，b*和△E*值隨時間的變化情況，研究了6種常見的食品添加劑對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響。結果表明：木糖醇和BHA會使花青素溶液輕微褪色；0.1%抗壞血酸會增加花青素顏色穩定性，高濃度抗壞血酸起到反作用；PG對花青素穩定性起保護作用；山梨酸鉀和雙氧水會破壞花青素類物質。

黑果枸杞；花青素；食品添加劑；穩定性；CIELAB色空間

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr)為茄科(Solanaceae)枸杞屬(LyciumL.)，是多年生的野生灌木，為民族常用藥材，多分布于西北及西藏等干旱地區[1]。研究表明:黑果枸杞富含黃酮、色素、多糖等多種活性物質，具有調節血糖、降血脂及抗氧化作用[2-4]。成熟的黑果枸杞含有豐富的花青素(Anthocyanidin)，享有“花青素之王”的美譽[5]。天然的花青素可以作為食品著色劑，適當地添加不會對人體產生危害，但花青素性質較活潑、不穩定，其穩定性會隨2-苯基苯并吡喃陽離子結構的羥基化而降低[6，7]。同時，一些理化因子如溫度、光、pH值、金屬離子、氧化劑、抗壞血酸、糖及其降解產物會影響花青素的穩定性[8-10]。大多文獻多以花青素保留率為評價指標[11]，無法說明具體的顏色變化情況，這些制約了花青素的加工應用。本文以CIELAB色空間[12]中的L*，a*，b*值以及色差值△E*為評價指標，探究6種常見的食品添加劑對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響，為天然色素的開發提供了依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆黑果枸杞 新疆烏魯木齊水磨溝區西域百草匯；木糖醇、抗壞血酸、叔丁基對羥基茴香醚(BHA)、沒食子酸丙酯(PG)、蔗糖、山梨酸鉀、30%過氧化氫等(均為分析純) 成都市新都區木蘭鎮工業開發區；鹽酸 成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

CM-5分光測色計 柯尼卡美能達株式會社；ST2100 pH計 奧豪斯儀器有限公司；紫外可見光光度計 尤科尼上海儀器有限公司；Milli-Q Direct水純化系統 默克密理博公司；XK96-A快速混勻器 江蘇新康醫療有限公司。

1.3 方法

1.3.1 CIELAB色空間

CIELAB色空間為一種均勻色空間，是當前通用的表示物體顏色的色空間之一，其組成見圖1。

圖1 CIELAB色空間Fig.1 CIELAB color space

其中，明度L*為明度的大小，L*=100表示白色，L*=0表示黑色；色度坐標a*：+a*是紅色方向，-a*是綠色方向；色度坐標b*：+b*是黃色方向，-b*是藍色方向。

色差ΔE*值表示顏色變化的程度，由下列方程式確定：

式中：△L*，△a*，△b*分別表征試樣色與標準色之間的亮度L*，色度a*，b*之差。

當△E*>3.5時，肉眼可觀察到顏色的變化。

將待測的黑果枸杞花青素溶液注入石英比色皿(CM-A97)中，在恒溫下利用CM-5分光測色計測定標準光源D65，超純水為校準液，平行測定3次。

1.3.2 試驗步驟

將曬干后的黑果枸杞去梗并打碎成粉，過60目篩，40 ℃干燥12h備用。加入料液比1∶30的pH3.0超純水，40 ℃下超聲波輔助提取20min[13]，真空抽濾得到黑果枸杞花青素水提液。配制不同濃度的木糖醇、抗壞血酸、BHA、PG、山梨酸鉀、H2O2溶液，分別加入黑果枸杞花青素水提液中。測定各試樣溶液的L*，a*，b*值隨時間的變化，并以未添加任何添加劑的黑果枸杞水提液的初始L*，a*，b*值為標準，通過計算△E*值，分析不同種類和濃度的食品添加劑對其顏色穩定性的影響。

2 結果與分析

2.1 黑果枸杞花青素水提液的顏色變化

黑果枸杞花青素水溶液的顏色變化見圖2。

圖2 黑果枸杞花青素水溶液顏色穩定性變化Fig.2 Changes of color stability of anthocyanins watersolution from Lycium ruthenicum Murr

黑果枸杞花青素水提液在100 h內△E*在3.5以內，肉眼觀察不到溶液顏色的變化，穩定性較好，在300 h時△E*值為4.3，溶液略有褪色。

2.2 食品添加劑對花青素顏色穩定性的影響

2.2.1 木糖醇對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響

木糖醇一般作為低糖食品的甜味劑。添加1%～15%濃度的木糖醇對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響見圖3。

圖3 木糖醇對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響Fig.3 Effect of xylitol on color stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖3可知，在25 h后，△E*值均大于3.5，溶液略有褪色。木糖醇的濃度越大，溶液色差值越大，且色差值隨著放置時間的延長而逐漸增加，表明在該濃度范圍內的木糖醇會對花青素的顏色穩定性產生一定的影響，這可能是由于木糖醇較易降解成糠醛類物質，加入后加速了黑果枸杞中花色苷的降解，這與Meschter等[14]的研究結果一致。

2.2.2 抗壞血酸對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響

添加0.1%～1.5%抗壞血酸對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響見圖4。

圖4 抗壞血酸對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響Fig.4 Effect of ascorbic acid on color stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖4可知，放置150 h內，添加0.1%抗壞血酸的溶液色差值變化較小，表明該濃度的抗壞血酸對花青素溶液顏色沒有顯著影響。而添加0.5%～1.5%抗壞血酸的溶液△E*值呈先下降后上升趨勢，在300 h時色差值達到18.0以上，且濃度越大，變化趨勢越明顯。

圖5 抗壞血酸對黑果枸杞花青素a*值的影響Fig.5 Effect of ascorbic acid on a* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖5可知，在150 h內，添加濃度為0.1%的抗壞血酸后，其溶液的a*值略有增加，花青素溶液有輕微增色現象，表明該濃度的抗壞血酸對花青素溶液的顏色穩定性起保護作用。在25 h內， 添加0.5%～1.5%的抗壞血酸溶液a*值大于空白液，表明該濃度范圍內的抗壞血酸有增色作用，但在25 h后，a*值大幅度下降，抗壞血酸本身并不會使花色苷降解，這可能是由于抗壞血酸被氧化，其降解產物脫氫抗壞血酸、糠醛和H2O2引起了花色苷的降解[15]，并催化溶液變質，紅色褪去。表明抗壞血酸具有雙重作用[16]，應使用低濃度的抗壞血酸來增強花青素的顏色穩定性。

2.2.3 BHA對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響

添加0.01%～0.1% BHA對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響見圖6。

圖6 BHA對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響Fig.6 Effect of BHA on color stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖6可知，該濃度范圍內的溶液△E*值均呈上升趨勢，且趨勢變化較為相近，溶液略有褪色。

圖7 BHA對黑果枸杞花青素a*值的影響Fig.7 Effect of BHA on a* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖7可知，在初加入該濃度范圍的BHA時，溶液a*值大于空白組。但BHA與氧接觸后很快被氧化，催化了花色苷的降解[17]，a*值隨著時間的推移逐漸減小，但變化程度不大，300 h時下降到溶液略有褪色。

2.2.4 PG對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響

添加0.01%～0.1%的PG對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響見圖8。

圖8 PG對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響Fig.8 Effect of PG on color stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖8可知，300 h內，色差值均在10.0以內，變化程度不大。放置75 h內，除添加0.01%的PG溶液有肉眼不可見變化外，其他溶液均有輕微增色現象，且濃度越大，△E*值變化越大。100 h后，隨著放置時間的延長，溶液有肉眼可見的輕微褪色現象，顏色變黃。

圖9 PG對黑果枸杞花青素a*值的影響Fig.9 Effect of PG on a* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖9可知，添加該濃度范圍的PG后，溶液a*值在150 h內均大于對照組，且濃度越高，溶液增色效果越明顯。剛加入0.1%的PG后溶液a*值瞬間達到38.5。結果表明：抗氧化劑PG對花色苷穩定性具有保護作用，可以增加花青素的穩定性，但對溶液顏色的穩定性產生影響。且濃度越大，對花色苷的保護作用越強。

2.2.5 山梨酸鉀對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響添加0.05%～0.1%的山梨酸鉀對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響。

圖10 山梨酸鉀對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響Fig.10 Effect of potassium sorbate on color stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖10可知，添加該濃度范圍內的山梨酸鉀后，色差值瞬間增大，達到25.0左右，且溶液△E*值隨放置時間的延長均呈上升趨勢，且濃度越大變化越明顯，肉眼可見溶液有明顯的褪色現象。

圖11 山梨酸鉀對黑果枸杞花青素a*值的影響Fig.11 Effect of potassium sorbate on a* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

圖12 山梨酸鉀對黑果枸杞花青素b*值的影響Fig.12 Effect of potassium sorbate on b* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖11和圖12可知，在加入該濃度范圍的山梨酸鉀后，a*值瞬間下降到13.0以下，b*值大幅度增加。表明防腐劑山梨酸鉀對黑果枸杞花青素顏色起到明顯的破壞作用，且濃度越大，對花青素的破壞越大。在黑果枸杞的加工利用中，應盡量避免山梨酸鉀的加入。

2.2.6 H2O2對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響

添加0.05～0.4 mol/L的H2O2對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響見圖13。

圖13 H2O2對黑果枸杞花青素顏色穩定性的影響Fig.13 Effect of H2O2 on color stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖13可知，加入該濃度范圍內的H2O2后溶液△E*值瞬間增大，達到40.0左右，色差變化明顯，且在2 h就趨于穩定，肉眼可見明顯的褪色現象，對花青素破壞較大，這與張志軍[18]、李進等[19]對花青素穩定性的研究結果一致。

圖14 H2O2對黑果枸杞花青素a*值的影響Fig.14 Effect of H2O2 on a* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

圖15 H2O2對黑果枸杞花青素b*值的影響Fig.15 Effect of H2O2 on b* value of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr

由圖14和圖15可知，a*值在溶液放置5 h后就基本為0，表明紅色完全褪去，花青素完全破壞。b*值瞬間增加，顏色明顯黃移，溶液呈淺黃色。這是因為H2O2可直接親核進攻花青素的C位，使得吡喃環陽離子破裂，生成了查兒酮，再進一步分解為各種酯類及香豆素的衍生物，而這些分解產物會進一步降解或者相互聚合，與花色苷發生降解反應，生成酚酸和醛類[20]。但在食品、果蔬及飲料的加工生產過程中，雙氧水常常作為生產加工助劑進行使用，可以起到殺菌、消毒、漂白等作用[21]。且在《食品添加劑使用標準》[22]中只是規定盡可能降低其殘留量，因此在利用黑果枸杞花青素時，應避免或減少使用雙氧水，或者使雙氧水的殘留量趨于零。

3 結論

通過研究6種常見的食品添加劑對黑果枸杞顏色穩定性的影響，可以得出：木糖醇對花青素顏色略有影響，會引起溶液輕微褪色；抗壞血酸對花青素穩定性具有雙重作用，低濃度的抗壞血酸具有增色效應，高濃度的抗壞血酸易引起花青素降解，可利用低濃度的抗壞血酸對黑果枸杞花青素進行護色；抗氧化劑PG對花青素顏色穩定性起保護作用，且濃度越高，效果越明顯；防腐劑山梨酸鉀會使花青素結構遭到破壞，引起溶液褪色；食品生產加工助劑雙氧水會使花青素破壞完全，應避免雙氧水與花青素的接觸。

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Effect of Food Additives on Color Stability of AnthocyaninsfromLyciumruthenicumMurr

YAO Si-min-qiang, SHAN Hong-yu, YU Ya-jing, LV Yuan-ping*

(College of Light Industry, Textile and Food Engineering, Sichuan University,Chengdu 610025, China)

With the anthocyanins fromLyciumruthenicumMurr as the object, using the method of CIELAB color space, observe the changes of values ofa*,b*and △E*to study the effect of six kinds of common metal ions on color stability of anthocyanins fromLyciumruthenicum Murr. The results show that xylitol and BHA could slightly fade the color. 0.1% ascorbic acid will increase color stability,while high-concentration ascorbic acid has the opposite effect.PG has a protective effect on the stability of anthocyanins. Potassium sorbate and hydrogen peroxide could destroy the anthocyanins.

LyciumruthenicumMurr；anthocyanins；food additives；stability；CIELAB color space

2017-02-10 *通訊作者

姚思敏薔(1993-)，女，遼寧阜新人，碩士，研究方向：食品工程；

呂遠平(1971-)，女，四川自貢人，教授，研究方向：食品科學與工程。

TS202.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.08.029

1000-9973(2017)08-0133-05