食品配料及添加劑對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

王麗霞，戴婷玉，鄒雨，朱麗，張瓊，*，肖麗霞

（1.莆田學院環境與生物工程學院，福建莆田351100；2.莆田學院枇杷種質資源創新與利用福建省高校重點實驗室，福建莆田351100；3.閩南師范大學生物科學與技術學院，福建漳州363000；4.揚州大學食品科學與工程學院，江蘇揚州225127）

玫瑰茄（Hibiscus subdariffa L.），又稱洛神花、洛神葵、洛神果、山茄、紅角葵、洛濟葵，是錦葵科木槿屬一年生草本植物或多年生灌木，生長于熱帶和亞熱帶地區[1]。原產于印度、馬來西亞、非洲，在我國福建、臺灣、廣東、海南、廣西、云南等地有栽培。玫瑰茄花萼中富含多酚尤其是花色苷類色素，主要成分為飛燕草素3-桑布雙糖苷、矢車菊素-3-桑布糖苷，還有少量的飛燕草素-3-O-葡萄糖苷及矢車菊色素-3-O-葡萄糖苷[2]。具有多種生理功能，如抗氧化、清除自由基、抗炎、減肥、抗高血脂、抗高血壓、抑制血小板聚集、利尿、抗泌尿系結石、抗菌、抗癌、保肝、護腎、抗腫瘤、免疫調節、解除鎘中毒等功能[3-10]。作為一種天然食品添加劑，玫瑰茄紅色素被廣泛應用于功能性食品和保健品的原料和著色。然而，花色苷通常不穩定，易受到多種外界環境因素，如光、溫度、pH值、金屬離子、二氧化硫、酶、氧化劑、抗壞血酸（VC）、糖及其降解產物等的影響，而導致顏色改變和生物活性降低[11]。關于玫瑰茄色素穩定性的研究主要有光照、溫度、pH值、金屬離子、有機酸等對其穩定性的影響，結果表明，玫瑰茄花色苷在堿性條件下不穩定，耐熱性差，耐光性能不好，金屬離子如Fe3+、Cu2+等對其穩定性具有破壞作用[12-13]，而食品添加劑對其穩定性影響的研究少見報道。

本試驗系統研究了幾種常用食品配料及添加劑（葡萄糖、白砂糖、蜂蜜、麥芽糖、麥芽糊精、甜蜜素、食鹽、抗壞血酸）對玫瑰茄花色苷穩定性的影響，以期為玫瑰茄花色苷的應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玫瑰茄干花萼：漳州市金三角生物科技有限公司；HPD-100大孔樹脂：泰州國興科教設備有限公司；食鹽、抗壞血酸、麥芽糖、麥芽糊精、白砂糖、葡萄糖、甜蜜素、蜂蜜：市購，食品級。

1.2 儀器設備

WK-150全新氣流式超微粉碎機：欣鎮企業有限公司；FA2004電子天平：廣州市博勒泰貿易有限公司；KQ-200VDE雙頻數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；TGL-20M臺式高速冷凍離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵、RE-301旋轉蒸發儀：鞏義市予華儀器有限責任公司；BSZ-30自動收集器：上海青浦滬西儀器廠；ZK-82A真空干燥箱：上海實驗儀器總廠；UV-1100紫外分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；DHG-9030A電熱鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 玫瑰茄花色苷的制備

取適量玫瑰茄干花萼于超微粉碎機中粉碎，以微粉與蒸餾水1∶130（g/mL）的比例混合均勻，超聲處理，并冷凍離心得上清液[14]。后減壓濃縮得紅色黏稠粗提液，經大孔樹脂純化[15]，再減壓濃縮得到純化的玫瑰茄花色苷濃縮液，真空干燥得到紫紅色粉末，即為玫瑰茄花色苷，其中花色苷含量為10.8 mg/g。

1.3.2 食品配料及添加劑對玫瑰茄花色苷穩定性的影響試驗

配制50 mL系列質量濃度的食品配料及添加劑溶液，然后分別加入0.02 g花色苷粉末，緩慢搖勻。以未添加食品配料及添加劑的花色苷溶液設置為添加食品配料及添加劑的花色苷溶液的對照，在520 nm波長下測定吸光值，再于75℃恒溫干燥箱中加熱1 h，迅速冷卻后再次測定吸光值，加熱、冷卻、測定步驟重復5次。以研究隨著加熱時間的延長不同濃度食品配料及添加劑對玫瑰茄花色苷穩定性的影響。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數據整理并作圖，用SPSS 19.0最小顯著極差法（least significant difference，LSD）進行多重比較，顯著水平 p＜0.05。

2 結果與分析

2.1 葡萄糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

葡萄糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響規律如圖1所示。

圖1 葡萄糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.1 Effects of the addition of glucose on the stability of roselle anthocyanin

由圖1可知，隨著加熱時間的延長，所有組別所測得的吸光值均在降低且變化趨勢大致相同。即加熱2 h時，吸光值降低趨勢明顯，加熱2 h后吸光值降低趨勢變得緩慢，表明加熱對花色苷起降解作用，這是因為花色苷的降解是一個吸熱過程[16]；此外，由圖1可見，含10%～25%濃度葡萄糖的玫瑰茄花色苷溶液吸光值大于未添加葡萄糖花色苷溶液的吸光值，且隨著葡萄糖濃度的增加，吸光值增大越顯著（p＜0.05），而5%濃度的葡萄糖溶液中玫瑰茄花色苷溶液的吸光值顯著低于對照組中花色苷溶液吸光值（p＜0.05），即高濃度葡萄糖對玫瑰茄花色苷起到增色作用，且濃度越高，增色效果越明顯；而低濃度葡萄糖對玫瑰茄花色苷具有降解作用。這是由于在高濃度糖存在情況下，水分活度降低，花色苷生成假堿式結構的速度減慢，花色苷的顏色得到了保護；在低濃度糖存在條件下，花色苷降解加速[17]。當加熱5 h時，添加高濃度葡萄糖的玫瑰茄花色苷溶液吸光值仍然高于對照組，說明高濃度葡萄糖能夠提高玫瑰茄花色苷的熱穩定性。M.Kopjar等[18]亦研究發現葡萄糖對黑莓果汁貯藏過程中花色苷含量有積極的影響。因此，在加工過程中可以通過添加高濃度葡萄糖來提高玫瑰茄花色苷的熱穩定性，且葡萄糖的添加濃度應以大于10%為宜。

2.2 白砂糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

白砂糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響規律如圖2所示。

圖2 白砂糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.2 Effects of the addition of sucrose on the stability of roselle anthocyanin

由圖2可知，添加白砂糖的玫瑰茄花色苷溶液的吸光值均大于玫瑰茄花色苷溶液的吸光值，且隨著白砂糖濃度的增加，玫瑰茄花色苷溶液吸光值增加越明顯（p＜0.05），即白砂糖對玫瑰茄花色苷起到增色作用。P.J.Tsai等[17]研究表明，蔗糖是玫瑰茄花色苷很好的保護劑，尤其在高濃度時，歸因于蔗糖溶液束縛了水分子的移動。而M.Kopjar等[18]研究發現添加蔗糖對黑莓果汁貯藏過程中花色苷含量有消極影響。也有研究表明蔗糖對花色苷的穩定性無顯著影響，如E.Sadilova等[19]研究了葡萄糖、果糖、蔗糖對pH3.5的草莓汁、接骨木莓汁及黑胡蘿卜汁在95℃加熱2 h和4 h熱穩定性的影響，發現：添加葡萄糖、果糖、蔗糖對用黑胡蘿卜濃縮液制備的果汁花色苷沒有明顯的穩定作用。這是由于原料不同，其中所含花色苷種類和結構不同導致[20]。

2.3 麥芽糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

麥芽糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響規律如圖3所示。

圖3 麥芽糖添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.3 Effects of the addition of maltose on the stability of roselle anthocyanin

由圖3可知，玫瑰茄花色苷在不同濃度的麥芽糖溶液中的吸光值均高于對照組，表明麥芽糖對玫瑰茄花色苷具有較強的增色效應，且隨著麥芽糖濃度的增高，增色作用越明顯（p＜0.05）。這是由于麥芽糖本身含有色素，并且具有一定的黏性，增加了花色苷溶液的黏度，從而增強了花色苷的受熱穩定性；另外添加麥芽糖同樣降低了水分活度，減緩了花色苷的降解速度。研究表明麥芽糖對陰香花色苷也有很強的輔色效應[21]。

由試驗現象可觀察到，當進一步提高麥芽糖濃度時，由于麥芽糖具有一定的黏性，濃度越高越不容易在水中完全溶解，加入花色苷后，溶液不完全澄清，且隨著加熱時間的延長，高濃度的麥芽糖溶液中出現絮狀物，會吸附住一些花色苷，可能導致玫瑰茄花色苷穩定性下降。因此，在加工過程中可以通過添加適當濃度的麥芽糖來提高玫瑰茄花色苷的穩定性。

2.4 蜂蜜添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

蜂蜜添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響如圖4所示。

由圖4可知，在不同濃度的蜂蜜溶液中花色苷溶液的吸光值均高于對照組，且隨著加熱時間延長，吸光值呈現逐漸上升的趨勢。即4種添加量的蜂蜜對玫瑰茄花色苷均具有增色作用。此外，10%～30%的蜂蜜溶液中花色苷溶液的吸光值隨著蜂蜜濃度的增加而增大，而40%的蜂蜜溶液中花色苷溶液的吸光值卻低于30%蜂蜜溶液中的花色苷的吸光值，說明蜂蜜對玫瑰茄花色苷具有保護作用，并能提高玫瑰茄花色苷的穩定性，但當其達到一定濃度時這種輔色作用會呈現出減弱的趨勢。P.J.Tsai等[17]也研究表明，蜂蜜在濃度達到40%或者加熱超過50℃時，會導致玫瑰茄花色苷嚴重降解。因此，在加工過程中可以通過添加一定濃度的蜂蜜來提高玫瑰茄花色苷的穩定性，并以30%的蜂蜜濃度為好。

圖4 蜂蜜添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.4 Effects of the addition of honey on the stability of roselle anthocyanin

2.5 麥芽糊精添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

麥芽糊精添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響如圖5所示。

圖5 麥芽糊精添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.5 Effects of the addition of maltodextrin on the stability of roselle anthocyanin

由圖5可知，在所研究的濃度范圍（0%～3%，以質量計）內，麥芽糊精對玫瑰茄花色苷的影響呈現一定的規律性。其中，0.5%、1%、2%濃度的麥芽糊精對玫瑰茄花色苷具有保護作用，這是由于麥芽糊精作為一種包埋劑，與花色苷形成非共價復合物提高了花色苷的穩定性[22-23]。Kar Lim等[22]研究表明在噴霧干燥過程中隨著麥芽糊精的增加，花色苷含量也相應增加，表明麥芽糊精對花色苷具有一定的保護作用。Yingngam等[23]研究表明麥芽糊精能夠保護漿果提取液在噴霧干燥過程中花色苷的穩定性。但是隨著麥芽糊精濃度的增加，對玫瑰茄花色苷的保護作用減弱。當麥芽糊精濃度達到3%時，玫瑰茄花色苷溶液的吸光值低于對照組的吸光值。這可能是由于當麥芽糊精濃度過高時，對花色苷起到過度包埋作用，導致溶液吸光度降低。由此可見，麥芽糊精對玫瑰茄花色苷穩定性的影響與麥芽糊精的濃度有關。即低濃度麥芽糊精對玫瑰茄花色苷具有保護作用，而高濃度的麥芽糊精降低了玫瑰茄花色苷的色澤。因此在玫瑰茄花色苷制品的加工過程中麥芽糊精的添加量以低于0.5%為好。

2.6 甜蜜素添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

甜蜜素添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響如圖6所示。

圖6 甜蜜素添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.6 Effects of the addition of sodium cyclamate on the stability of roselle anthocyanin

由圖6可知，添加4種濃度的甜蜜素后，玫瑰茄花色苷溶液的吸光值均比對照組低，且甜蜜素濃度越高，吸光度越低（p＜0.05），溶液顏色也越淺，并且隨著加熱時間的延長，添加甜蜜素的玫瑰茄花色苷溶液吸光值下降速率更快。說明甜蜜素降低了玫瑰茄花色苷的穩定性。因此，在玫瑰茄產品的加工制作過程中最好用其他甜味劑代替甜蜜素。但張長峰等[24]研究表明甜蜜素對紫菜苔色素具有增色效應。而夏楚杰等[25]研究表明甜蜜素對血耳色素穩定性及顏色無明顯影響。這是由于不同來源的花色苷種類、結構不同所致。

2.7 食鹽添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

食鹽添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響如圖7所示。

由圖7可知，含5%～20%食鹽的玫瑰茄花色苷溶液的吸光值均大于對照組，且隨著食鹽濃度的增加，對玫瑰茄花色苷的增色效果越明顯。但是在熱處理過程中，隨著加熱時間延長，食鹽對玫瑰茄花色苷的保護作用逐漸減弱。其中，低濃度（5%～10%）的食鹽溶液對玫瑰茄花色苷的熱穩定性無顯著影響（p＞0.05）；高濃度食鹽（15%～20%）能夠顯著提高玫瑰茄花色苷的熱穩定性（p＜0.05）。因此，在玫瑰茄制品加工過程中可適量添加食鹽，對玫瑰茄花色苷起輔色作用。章建浩等[13]也研究表明加入NaCl對玫瑰茄紅色素無不良影響，且能使顏色增加。

圖7 食鹽添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.7 Effects of the addition of salt on the stability of roselle anthocyanin

2.8 抗壞血酸添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響

抗壞血酸添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響規律如圖8所示。

圖8 抗壞血酸添加量對玫瑰茄花色苷穩定性的影響Fig.8 Effects of the addition of ascorbic acid on the stability of roselle anthocyanin

由圖8可知，含不同濃度抗壞血酸的玫瑰茄花色苷溶液吸光值均高于對照組，且抗壞血酸濃度越高，吸光度越大（p＜0.05），即抗壞血酸對玫瑰茄花色苷具有增色作用。這是由于抗壞血酸是抗氧化劑，具有還原性，能延緩玫瑰茄花色苷的氧化所致。

此外，由圖8還可以看出，隨著加熱時間延長，不同抗壞血酸添加量的花色苷溶液的吸光值均逐漸下降，但對照組花色苷溶液吸光度下降幅度比較平緩，而含抗壞血酸的花色苷溶液在加熱過程中吸光度下降速度較快。其中，含2%抗壞血酸的花色苷溶液在加熱5 h時，吸光值明顯低于對照組，即此時抗壞血酸引起玫瑰茄花色苷的降解。這可能是由于花色苷溶液加入抗壞血酸后在較長時間的加熱過程中，抗壞血酸氧化生成過氧化氫，而過氧化氫親核進攻花色苷的C2位，導致花色苷開環產生無色物質，加速花色苷的降解。本試驗由于加熱處理時間較短，并且在加熱過程中花色苷溶液采用保鮮膜封口，花色苷溶液中氧氣含量很少，因此抗壞血酸沒有氧化生成過氧化氫或生成量很少，因此，在試驗時間內，添加抗壞血酸由于抑制了花色苷的氧化而使玫瑰茄花色苷得到了保護。綜上所述，在加工過程中可以通過縮短加熱時間和提高抗壞血酸的濃度來提高玫瑰茄花色苷在熱處理過程中的穩定性。

3 結論

低濃度葡萄糖對玫瑰茄花色苷具有破壞作用，而高濃度葡萄糖能減緩玫瑰茄花色苷的降解，起到增色作用，并能提高玫瑰茄花色苷的熱穩定性。低濃度麥芽糖增加了溶液的黏度和稠度，對玫瑰茄花色苷具有較強的輔色效應，但是當濃度過高，在水中不易完全溶解，加熱后出現絮狀物，并吸附花色苷，溶液不澄清，導致玫瑰茄花色苷穩定性下降。低濃度麥芽糊精通過與花色苷形成非共價復合物，提高了花色苷的熱穩定性，對玫瑰茄花色苷具有保護作用，而高濃度的麥芽糊精由于過度的包埋降低了玫瑰茄花色苷的色澤。甜蜜素對玫瑰茄花色苷具有明顯的破壞作用，不利于玫瑰茄花色苷的穩定。白砂糖、蜂蜜、食鹽和抗壞血酸對玫瑰茄花色苷具有增色作用，并且能夠增強花色苷的熱穩定性，其中蜂蜜的添加量以30%為好。