番茄紅素微乳液在果汁飲料中的穩(wěn)定性

裴邯娜 ，程鑫穎，趙鵬宇 ，徐建中 ，高偉*

1.河北省植物天然色素產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（曲周 057250）；2.晨光生物科技集團(tuán)有限公司（曲周 057250）

番茄紅素作為一種天然功能成分物質(zhì)，具有猝滅活性氧[1]、增強(qiáng)免疫力[2]、抗衰老[3]及抗癌[4]等多種功效，廣泛應(yīng)用于飲料等相關(guān)領(lǐng)域[5-7]。但傳統(tǒng)番茄飲料是經(jīng)過番茄果壓榨濃縮而成，具有果汁易沉淀、番茄紅素易氧化、不易被吸收等缺點(diǎn)[16]，制備穩(wěn)定性強(qiáng)的番茄紅素飲料已成為行業(yè)趨勢。番茄紅素被開發(fā)成各種應(yīng)用制劑，番茄紅素的攝入載體[8-10]包括番茄紅素微囊、番茄紅素微囊粉以及番茄紅素微乳液等，其中番茄紅素微乳液本身具有較好的抗酸、抗熱穩(wěn)定性，但應(yīng)用于飲料的相關(guān)穩(wěn)定性研究較少。

試驗主要探討光照、溫度等因素對番茄紅素微乳液在果汁飲料中的穩(wěn)定性，以期為番茄紅素在飲料領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番茄紅素微乳液（晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司）；果葡糖漿（湖北德安府）；甜菊糖（晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司）；阿斯巴甜、檸檬酸（千恒生物）；番茄濃縮汁（福建綠泉）；F42穩(wěn)定劑（鄭州榮盛有限公司）；白砂糖（市售）。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平（AUY 220，日本島津）；紫外可見分光光度計（UV1102，上海天美科學(xué)儀器有限公司）；分光測色計（CM-3600A，柯尼卡美能達(dá)）；人工氣候箱（MGC-350HPY-2，上海一恒Blue Pard）；高壓均質(zhì)機(jī)（GYB40-10S，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠）；綜合藥品穩(wěn)定性試驗箱（SHH-SDT-2ST，重慶市永生實(shí)驗儀器廠）；冰箱（BCD-216SD，海爾）；電磁爐（C21-SN2105T，美的）。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

果汁飲料按配方將甜味劑、酸味劑調(diào)配后，經(jīng)過高壓均質(zhì)、巴氏殺菌（85 ℃）10 min后，熱灌裝于PET瓶中冷卻備用。

配方：白砂糖20 g，果葡糖漿50 g，甜菊糖0.2 g，阿斯巴甜0.1 g，番茄濃縮汁25 g，F(xiàn)42穩(wěn)定劑3 g，檸檬酸2.4 g，番茄紅素微乳液0.5 g。

1.3.2 光照條件對番茄紅素飲料穩(wěn)定性的影響

將制備好的番茄紅素果汁飲料分別貯藏于曝光（20 000 Lxu）、自然光照以及避光條件下，測定貯藏0，5，10，30和60 d的色調(diào)值和吸光度，計算色差值和吸光度保持率。

1.3.3 溫度條件對番茄紅素飲料穩(wěn)定性的影響

將制備好的番茄紅素果汁飲料分別貯藏于40，25和4 ℃條件下，測定貯藏0，5，10，30和60 d的色調(diào)值和吸光度，計算色差值和吸光度保持率。

1.3.4 番茄紅素果汁飲料吸光度的測定

制備番茄紅素果汁飲料樣品，用1 cm比色皿以純水作空白，用分光度計進(jìn)行全波長掃描，確定最大吸收波長；在最大吸收波長處測定樣品的吸光度。

1.3.5 番茄紅素果汁飲料色調(diào)的測定

將番茄紅素果汁飲料適當(dāng)稀釋后，采用測色計測定飲料的色調(diào)值（L*、a*和b*），并計算色差值（ΔE）。其中，色差ΔE值的大小反映顏色變化的程度。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*為試樣顏色和目標(biāo)顏色之間L*、a*、b*的差值。當(dāng)ΔE＞3.5時，便可觀察到肉眼可見的顏色變化[11-12]。

1.4 貨架期預(yù)測

通過設(shè)定番茄紅素飲料不同的儲藏條件，由不同儲藏條件下番茄紅素飲料的吸光度保持率情況預(yù)測產(chǎn)品的貨架期[13]。

色素降解反應(yīng)遵循一級反應(yīng)動力學(xué)公式。

式中：At為儲存t d后吸光度；A0為初始吸光度；t為儲存時間；K為一級反應(yīng)速率常數(shù)；T1/2為半衰期。

1.5 數(shù)據(jù)處理

每個試驗重復(fù)3次，數(shù)據(jù)均為平均值，采用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用回歸分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行貨架期預(yù)測分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照對番茄紅素飲料穩(wěn)定性的影響

在85 ℃條件下滅菌處理10 min番茄紅素果汁飲料，置于不同光照條件下貯存60 d，并測定番茄紅素果汁飲料的色調(diào)值和吸光度，計算色調(diào)ΔE值和吸光度保持率，間接反應(yīng)果汁飲料中番茄紅素的含量變化。由圖1和圖2可知，不同光照強(qiáng)度對果汁飲料的吸光度和色差差異顯著，其中曝光條件下，60 d后ΔE值約為27，吸光度保持率下降約至60%，可以觀察到明顯的顏色變化；自然光照對番茄紅素的穩(wěn)定性也有較明顯的破壞作用；避光儲藏60 d后，ΔE＜3.5，吸光度保持率＞90%，基本上觀察不到儲藏前后顏色差異。從表1可知，避光條件下，色素降解半衰期最長，貨架期可至722 d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于曝光和自然光照條件，可能是由于番茄紅素作為高度不飽和的碳?xì)浠衔铮瑯O易受光照的影響，發(fā)生氧化降解[14]。

因此，番茄紅素對光照敏感，不宜采用透明包裝，避免褪色現(xiàn)象的發(fā)生。

圖1 光照對番茄紅素果汁飲料色調(diào)ΔE值的影響

圖2 光照對番茄紅素果汁飲料吸光度的影響

表1 番茄紅素果汁飲料在光照試驗中一級反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期

2.2 溫度對番茄紅素飲料穩(wěn)定性的影響

在85 ℃條件下滅菌處理10 min的番茄紅素果汁飲料，置于不同溫度條件下貯存60 d，并測定番茄紅素果汁飲料的色調(diào)值和吸光度，計算色調(diào)ΔE值和吸光度保持率，間接反應(yīng)果汁飲料中番茄紅素含量變化。

不同儲藏溫度條件下番茄紅素果汁飲料的ΔE值變化以及吸光度保持率變化見圖3和4。在低溫（4 ℃）儲藏60 d后ΔE值和吸光度保持率變化很小，隨著溫度升高（25 ℃和40 ℃），ΔE值和吸光度保持率變化加劇。60 d儲藏時間內(nèi)，隨著儲藏時間延長，4 ℃和25℃番茄紅素果汁飲料的ΔE值和吸光度保持率增長幅度較小，而在高溫（40 ℃）儲藏條件下其增長趨勢較高，說明高溫對番茄紅素穩(wěn)定性有較大影響。從表2可知低溫條件下，色素降解半衰期最長，貨架期可達(dá)1 307 d，這可能是由于較高溫度下，番茄紅素會發(fā)生順反異構(gòu)化，異構(gòu)化的番茄紅素穩(wěn)定性不好，在放置過程中易發(fā)生氧化降解[17]。

因此，在飲料儲藏過程中，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牡蜏兀ā?5 ℃）儲藏來確保番茄紅素穩(wěn)定性，讓顏色更持久。

通過比較速率常數(shù)可知，番茄紅素果汁飲料K（溫度試驗）＜K（光照試驗），半衰期T1/2（溫度試驗）＞T1/2（光照試驗），說明在光照試驗中番茄紅素微乳液應(yīng)用于果汁飲料的降解速度快于在溫度試驗中的降解速度。

圖3 溫度對番茄紅素果汁飲料色調(diào)ΔE的影響

圖4 溫度對番茄紅素果汁飲料吸光度的影響

表2 番茄紅素微乳液果汁飲料在溫度試驗中一級反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期

2.3 添加濃縮果汁與不添加濃縮果汁對番茄紅素穩(wěn)定性的影響

在番茄紅素果汁飲料的配方基礎(chǔ)上，制備未添加濃縮果汁的番茄紅素飲料，并跟蹤檢測放置30 d的吸光度，計算吸光度保持率。由圖5可知，濃縮果汁的添加對果汁飲料中番茄紅素穩(wěn)定性具有較大影響。在同一儲藏條件下，添加濃縮果汁的番茄紅素飲料其吸光度保持率要大于未添加濃縮果汁的番茄紅素飲料。可能是由于濃縮果汁可通過轉(zhuǎn)化的方式間接抑制番茄紅素降解，因為番茄濃縮汁中本身含有番茄紅素，可以抑制添加的番茄紅素氧化；另外添加番茄濃縮汁的飲料其濁度偏大、透光率不好，番茄紅素不容易被氧化[15]。

圖5 添加濃縮果汁對番茄紅素果汁飲料吸光度的影響

3 結(jié)論

通過測定不同處理條件下的色調(diào)值和吸光度，探討儲藏條件及添加濃縮果汁對番茄紅素果汁飲料穩(wěn)定性的影響，試驗表明番茄紅素微乳液適宜在果汁飲料中應(yīng)用，且在飲料配方中添加一定量的濃縮果汁也可以顯著提高穩(wěn)定性，防止色素的快速降解。利用番茄紅素微乳液制備的番茄紅素果汁飲料在低溫（≤25℃）避光條件下儲存可顯著提高其貨架期。