果蔬汁飲料中花色苷與VC相互作用研究進展

黃金萍，吳繼紅,3，廖小軍，勞 菲,3,*

（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083；2.國家果蔬加工工程技術研究中心，農業農村部果蔬加工重點實驗室，北京市食品非熱加工重點實驗室，北京 100083；3.中國農業大學（興化）健康食品產業研究院，江蘇 興化 225700）

果蔬汁顏色鮮艷，富含糖類、膳食纖維、維生素、無機鹽等多種營養成分，加之口味眾多、食用方便，是廣受人們喜歡的飲品。2019年果蔬汁的市場規模占全球軟飲市場的16%，市值高達1 391.36億 美元[1]。隨著“健康中國”工作的全面推進，對人體功能起改善作用的果蔬汁飲料將成為未來行業發展的熱點之一?；ㄉ眨╝nthocyanin，ACN）和VC是果蔬汁中重要的抗氧化活性物質，也是健康功能果蔬汁飲料研發的核心關注成分。

ACN是一種廣泛存在于紅、藍、紫色果蔬的細胞液中的水溶性色素[2-3]。ACN通常由以2-苯基苯并吡喃為母核的花青素苷元和一個或多個糖通過糖苷鍵連接構成，部分糖苷還能夠被脂肪酸或芳香酸?；痆4-5]。ACN還具有多種生理功能，如抗氧化[6-8]、抗癌[9-10]、抗菌[11]、預防心血管疾病[12-13]、調節糖代謝[14]、改善視力[15-16]及預防肥胖導致的慢性疾病[17-18]等。

VC是果蔬汁的重要營養物質之一，又稱抗壞血酸，其化學名稱為蘇糖型-2,3,4,5,6-五羥基-2-己烯酸-4-內酯，由一個五元內酯環及其側鏈組成[19]。VC具有抗氧化性、可增強機體免疫功能并參與膠原蛋白、細胞間質和神經遞質合成反應以及氨基酸和鐵代謝反應等[20]，是多細胞生物必不可少的營養素。

但是，在果蔬汁中ACN和VC會發生相互作用，使得ACN和VC的降解速率均明顯快于兩者單獨存在時的降解速率，導致果蔬汁的顏色、風味、營養價值大幅損失[21-23]。研究兩者相互作用機制，實現果蔬汁ACN和VC相互作用的有效調控，對提高果蔬汁中ACN和VC的穩定性、提升果蔬汁的外觀與營養品質具有重要意義。

針對果蔬汁飲料中ACN和VC的穩定性研究，本文在Web of Science以“anthocyanin”和“ascorbic acid”為主題詞，共查找篩選了相關文獻3 845 篇，其中中文文獻211 篇，英文文獻3 674 篇；出版年份主要集中在2012—2021年；在中國知網以“花色苷”和“抗壞血酸”為主題詞，共篩選了文獻253 篇，其中中文文獻188 篇，英文文獻65 篇。本文對上述文獻進行系統梳理，旨在從機制假說、影響因素和研究方法3 個方面為果蔬汁ACN和VC相互作用后續相關研究提供理論指導與參考。

1 ACN降解機理

ACN的穩定性受到其自身結構和外在環境兩方面影響。結構方面，一般來說，花色苷元羥基數目越多，穩定性越低；羥基的甲基化程度提高、游離羥基的糖苷化、脂肪酸或芳香酸的?；瘎t有利于提高ACN的穩定性[4]。環境方面，pH值、溫度、光、氧、酶、金屬離子等都可以不同程度地影響ACN的穩定性[4]。不同的環境條件使ACN通過不同途徑降解。孫建霞等[4]總結了ACN可能存在的幾種降解途徑和降解機制，包括熱降解途徑、酶降解途徑、氧化降解途徑、糖降解途徑和光降解途徑。ACN的存在形式取決于溶液的pH值[24]，在中酸性果蔬汁中存在黃烊鹽正離子、糖基化甲醇假堿、糖基化查耳酮、中性醌式堿4 種形式（圖1），黃烊鹽正離子和醌式堿通過分子內部的質子轉移相互轉化，黃烊鹽正離子通過水合作用轉化為糖基化甲醇假堿，糖基化甲醇假堿和糖基化查耳酮通過互變異構反應相互轉化[25]。熱降解途徑是糖基化甲醇假堿通過脫糖開環反應生成查耳酮，查耳酮再裂解為酚酸和醛類物質[26]。酶降解途徑是ACN在花色苷酶、多酚氧化酶、過氧化物酶和果膠酶的作用下發生的降解[27-28]?；ㄉ彰负凸z酶作用于ACN的糖苷鍵，使得ACN脫糖生成不穩定的花色苷元，花色苷元通過水合、開環、裂解等一系列反應降解為酚酸和醛類物質。多酚氧化酶和過氧化物酶幾乎不直接作用于ACN，而是通過將其他酚類氧化為鄰位醌類，鄰位醌再將ACN氧化為ACN鄰位醌、自身被還原為酚，鄰位醌與ACN醌間或ACN醌相互間發生非酶促自發聚合、形成黑色素[29-31]。氧化降解途徑[32]是臭氧或過氧化氫與ACN結合生成復合物，隨后ACN的C環2和3位碳碳鍵發生裂解，最終降解為酚酸和醛類。糖降解途徑[33]是糖經美拉德反應生成的糠醛類化合物通過親電作用與ACN結合，導致ACN降解。光降解途徑[4]可能是ACN先降解生成C環4位羥基的中間產物，而后生成查耳酮，快速降解成酚酸和醛類物質。宋會歌等[34]在此基礎上提出了腸道微生物降解途徑，即ACN在體內被腸道菌群代謝，其糖基首先被脫去，苷元在中性pH值條件下形成α-二酮后迅速降解生成酚酸和醛類。由以上幾種降解途徑可以發現，除多酚氧化酶和過氧化物酶降解途徑生成了黑色素，其他降解途徑最終降解產物均是酚酸和醛類物質。

圖1 ACN在酸性水溶液體系的結構與降解反應途徑[24,35]Fig. 1 Structure and degradation pathway of anthocyanins under acidic aqueous condition[24,35]

2 VC降解機理

在果蔬汁體系中，VC存在還原型抗壞血酸（還原型VC）和氧化型脫氫抗壞血酸（氧化型VC）兩種形態，這兩種形態在不同品種的果蔬中所占的比例不相同。熊衛東等[36]測定了12 種常見水果中還原型和氧化型VC的含量，其中香蕉中還原型VC占比最低，為56.54%，大棗、桃、杏、李子中還原型VC占比最高，為100%。龍嬌妍等[37]測定了11 種常見蔬菜中還原型和氧化型VC的含量，其中青椒的還原型VC占比最低，為58.29%，黃瓜的還原型VC占比最高，為93.03%。在果蔬汁貯藏過程中，還原型VC和氧化型VC之間存在可逆轉化反應，處于抗壞血酸、單脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸的動態平衡，VC在分子氧存在的情況下通過失去電子和質子被可逆地氧化成單脫氫抗壞血酸和脫氫抗壞血酸（圖2）[38-40]。脫氫抗壞血酸內酯環內3 個相鄰羰基的存在增加了C1位親核攻擊的敏感性，使脫氫抗壞血酸內酯環極易開環，開環后將開啟不可逆氧化降解，同時失去生物活性，脫氫抗壞血酸先被水解成2,3-二酮古洛糖酸，再進一步被氧化降解為草酸和L-蘇阿糖酸[20,41]。

圖2 VC的動態平衡及其降解反應[20,41]Fig. 2 Dynamic equilibrium and degradation pathway of VC[20,41]

3 ACN與VC相互作用機制假說

早在1943年，Beattie等[41]研究草莓汁、覆盆子汁和黑醋栗汁在貯藏過程中的理化特性變化時發現，有氧避光條件下，VC水平顯著降低，同時伴隨著產品顏色的變化，顏色變化速度與VC的降解速度大致相同，可能由于VC是可氧化的，而ACN是可還原的，兩者可能會相互反應；該推論也通過VC或其異構體濃度增加會導致果汁變色率增加和VC損失率上升的實驗得到了驗證。

隨后的一系列研究表明，ACN和VC共存時，兩者的降解速度明顯大于其單獨存在時的降解速率，即存在協同降解現象[21-23]。例如，De Rosso等[21]在研究針葉櫻桃VC提取物對巴西莓ACN提取物穩定性的影響時發現，在不排空頂隙空氣的條件下，巴西莓中ACN的降解速率在添加VC提取物（質量濃度276 mg/mL）后增加了116 倍；即使經過頂隙氮吹處理，同樣條件下，ACN的降解速率亦增加了109 倍，說明ACN和VC的相互作用是色素降解的主要驅動力，ACN本身的氧化降解相比ACN-VC互作對顏色損失的貢獻相對有限。

為了解釋ACN和VC的協同降解現象，學界提出了多種假說，目前被廣泛接受的主流假說主要有兩種：一是1952年由Sondheimer等[42]提出的“氧化假說”，即VC的氧化產物促進ACN降解；二是1972年由Jurd[43]提出的“縮合假說”，即VC直接與ACN發生縮合反應。

3.1 氧化假說

Sondheimer等[42]在研究過氧化氫降解草莓ACN的機制時發現，當ACN體系中的過氧化氫含量低時，ACN幾乎不降解，但加入VC一段時間后，由于VC降解成脫氫抗壞血酸時伴隨著過氧化氫的生成，當過氧化氫積累到一定量時，ACN才開始降解，由此提出VC是通過生成氧化產物過氧化氫，從而促進ACN的降解，即氧化假說。過氧化氫作為一種親核試劑，可與ACN在C環2位碳處發生親核反應（圖3），該反應的產物不穩定，會進一步發生Baeyer-Villiger重排，這使得ACN的C2-C1’和C2-C3鍵暴露而容易斷裂，從而形成一系列降解產物[44-45]。

另一方面，由于ACN抑制VC向單脫氫抗壞血酸和脫氫抗壞血酸的轉變，并抑制過氧化氫的生成，自身被氧化成為ACN自由基，導致ACN的加速降解；同時VC參與抑制ACN自由基生成也引發了VC的加速降解[46-47]。

3.2 縮合假說

圖3 過氧化氫降解ACN的推測機制[44-45]Fig. 3 Speculative mechanism of anthocyanin degradation by hydrogen peroxide[44-45]

ACN的C環4位碳易發生親核加成反應，如亞硫酸鹽是一種以硫原子為中心的親核試劑，它可與ACN在C環4位碳處發生可逆反應，從而生成無色加合物（圖4A）[4,44,48]。在紅酒陳釀過程中，各種以碳原子為中心的親核試劑也能夠以類似的模式與ACN縮合，生成一種新的橙紅色或磚紅色色素——吡喃ACN，這種縮合反應也是紅酒陳釀顏色變化的化學基礎[49]。一般具有醛和酮的烯醇式結構物質都能夠與ACN發生縮合反應，如與4-乙烯基酚（4-羥基苯乙烯）反應可生成苯酚基吡喃ACN（圖4B）[50]，與丙酮酸反應可生成vitisin A吡喃ACN（圖4C）[51]。得益于吡喃環的特殊結構，ACN開環降解的C4位碳已被占據并形成相對穩定的環狀結構，加上吡喃環的形成促進了ACN分子內部電子的均勻分布，一定程度地限制了ACN在C環2位碳上的親核加成反應，因此吡喃ACN的顏色與其相應的ACN相比更穩定[44]。

圖4 ACN的C環4位碳親核加成反應[48,50-51]Fig. 4 Nucleophilic addition at anthocyanin C4 position[48,50-51]

VC結構中也有類似的以碳原子為中心的烯二醇結構，也可能與ACN的C環4位碳發生親核加成反應。參考上述理論，Jurd[43]在1972年提出“縮合假說”。雖然相應的加成產物鮮見報道，但一系列研究顯示ACN和VC的協同降解與ACN C環4位的反應活性有關，García-Viguera等[52]將VC（質量濃度330 mg/L）加入到分別含有錦葵素-3-葡萄糖苷（質量濃度1.19 mg/L）（圖5A）和錦葵素-3,5-二葡萄糖苷（質量濃度1.85 mg/L）（圖5B）的pH 2.35檸檬酸鹽緩沖液中，在20 ℃避光保存，利用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法監測體系中ACN和VC的含量變化，發現錦葵素-3,5-二葡萄糖苷比錦葵素-3-葡萄糖苷降解更慢，且錦葵素-3,5-二葡萄糖苷體系中的VC也比錦葵素-3-葡萄糖苷體系中的降解更慢，由于錦葵素-3,5-二葡萄糖苷比錦葵素-3-葡萄糖苷兩種ACN糖基化程度高，C環3、5位碳同時糖取代導致C環4位碳的空間位阻大幅增加，故García-Viguera等推測ACN和VC的協同降解作用與ACN的C環4位碳的反應活性有關。Levy等[53]將VC（質量濃度200 mg/L）加入到分別含有同濃度（0.1 mmol/L）矢車菊素（圖5C）、矢車菊素-3-葡萄糖苷（圖5D）和矢車菊素-3-蕓香糖苷（圖5E）的pH 6.5磷酸鹽緩沖溶液和pH 4.5乙酸鹽緩沖液中，在15、23 ℃和37 ℃下避光保存，監測146 h內體系中的ACN含量變化，結果顯示，無論在3 種溫度何種貯藏條件下，3 種ACN的穩定性均為矢車菊素＜矢車菊素-3-葡萄糖苷＜矢車菊素-3-蕓香糖苷。對比三者的結構發現，由于3 種ACN的C環3位碳的取代基團大小差異，導致ACN C環4位碳的空間位阻由小到大依次為矢車菊素＜矢車菊素-3-葡萄糖苷＜矢車菊素-3-蕓香糖苷，再次印證了ACN和VC的協同降解作用與和ACN的C環4位碳的反應活性有關，即ACN C環4位碳的反應活性越低，ACN與VC共存時的穩定性越高。

圖5 不同程度C環4位碳反應活性的ACN結構式Fig. 5 Anthocyanin structures with different degrees of C4 carbon reactivity

4 ACN與VC相互作用的影響因素

綜上所述，ACN和VC之間的確存在協同降解的相互作用。本文梳理歸納了文獻報道中ACN結構、VC結構和濃度、氧氣、溫度、酚類、生物大分子對ACN和VC相互作用的影響。鑒于果蔬汁飲料的商業生產中，大多涉及滅酶滅菌處理以保證其貨架期品質穩定性與安全性，故未對酶與微生物的影響展開詳細論述。

4.1 ACN結構

ACN結構對其與VC的相互作用具有顯著影響（表1）。ACN母核結構甲基化、糖基化、?；壤奶岣?，以及ACN C環的結構修飾均可一定程度緩解ACN與VC的相互作用[4,48]。

Gérard等[59]將黑胡蘿卜、葡萄汁和紫薯的ACN提取物分別加入到含VC（質量濃度200 mg/L）模擬飲料體系中，并測定其在43 ℃避光條件下的保留率，有氧條件下，3 種ACN提取物的保留率依次為25%、47%和31%；無氧條件下，3 種ACN提取物的保留率依次為29%、50%、39%，結果表明，無論在有氧還是無氧環境下，葡萄汁ACN提取物在VC溶液中的保留率均最高，這歸結于葡萄汁中主要的ACN結構，錦葵素的甲基化程度較黑胡蘿卜中的矢車菊素、紫薯中的芍藥素高。West等[23]研究葡萄渣中矢車菊素-3-葡萄糖苷和矮牽牛素-3-葡萄糖苷在6 ℃、pH 3避光條件下貯藏的穩定性時也得出相似結論。

Guldiken等[54]研究黑胡蘿卜提取物中的矢車菊素-3-木糖葡萄糖半乳糖苷和矢車菊素-3-木糖半乳糖苷在室溫、pH 3.5條件下的穩定性時發現，矢車菊素-3-木糖葡萄糖半乳糖苷和矢車菊素-3-木糖半乳糖苷的保留率分別約為47%和44%，說明ACN的糖基化程度提高可以一定程度限制ACN和VC間的相互作用。García-Viguera等[52]研究葡萄皮中的錦葵素-3-葡萄糖苷和錦葵素-3,5-二葡萄糖苷時也得出類似結論。

West等[23]將質量濃度0.5 mg/mL的VC添加到質量濃度1 mg/mL葡萄渣ACN提取物中，并測定葡萄渣ACN的保留率，當樣品pH值為3、貯藏溫度為25℃時，葡萄渣中的矮牽牛素-3-葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷、飛燕草素3-(6’-乙酰)葡萄糖苷、飛燕草素3-(6’-香豆酰)葡萄糖苷的保留率依次為（6.2±1.8）%、（6.2±0.8）%、（5.7±1.2）%、（8.2±7.3）%，結果表明當母核結構相同時，糖基的芳香酸?；欣谔岣逜CN在VC中的穩定性。

Farr等[58]將不同梯度質量濃度（0、250、500 mg/L和1 000 mg/L）的VC添加至矢車菊素-3-半乳糖苷單體和吡喃矢車菊素-3-半乳糖苷中，測定其在25 ℃避光保存時ACN在最大吸收波長處的吸光度并建立一級反應動力學模型，當VC質量濃度為250 mg/L時，兩種ACN的半衰期分別為22 h和258 h，說明ACN C環的吡喃環結構修飾有利于減緩ACN和VC的相互作用，提高ACN的穩定性。Garc??a-Viguera等[52]研究C環4位甲基取代和苯基取代的錦葵素-3-葡萄糖苷時也得出類似結論。

4.2 VC結構和濃度

在果蔬汁飲料體系中，VC處于氧化型和還原型兩種形態的動態平衡中，兩者可以相互轉換[39]。Brenes等[60]在模擬果汁體系中研究了在添加質量濃度450 mg/L VC條件下紅葡萄ACN和VC在25 ℃和35 ℃下的穩定性，15 d貯藏過程中氧化型VC的質量濃度先增大后減小，并在第5天達到峰值（約180 mg/L）；期間還原型VC與氧化型VC的物質的量比由第0天的8∶1分別變化至第5天的1∶1和第10天的2∶1，到第15天時VC總量和還原型VC含量均為0。值得注意的是，ACN降解速率最大的0～2 d和10～15 d時段恰恰是氧化型VC生成速率最大的時段[60]，說明VC結構對其與ACN相互作用有一定的影響，ACN更傾向于與還原型VC發生相互作用，生成氧化型VC。參考現行GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》[61]，氧化型VC含量需通過將其還原成還原型VC后由VC總量和原樣中還原型VC含量的差值求得，推測直接測定或單獨分離出穩定的氧化型VC可能存在一定技術難度或局限。在已報道的VC和ACN的相互作用研究中，大多數學者也更傾向于關注VC總量或還原型VC含量變化，對氧化型VC的含量變化關注相對有限，故本節重點歸納了VC的量效關系。

表1 ACN結構對果蔬飲料體系ACN和VC相互作用的影響Table 1 Effect of anthocyanin structure on the anthocyanin-vitamin C interaction in fruit and vegetable beverages

VC濃度的升高會加速果蔬汁體系里ACN的降解，即存在劑量相關性[56,62-63]（表2）。

表2 VC質量濃度對果蔬飲料體系ACN和VC相互作用的影響Table 2 Effect of vitamin C concentration on the anthocyanin-vitamin C interaction in fruit and vegetable beverages

Choi等[62]將額外添加質量濃度30 mg/100 mL VC的血橙汁與未添加VC的血橙汁經巴氏殺菌后在4.5 ℃下保存，測定兩組血橙汁中ACN和VC在貯藏過程中的變化，結果表明額外添加VC的血橙汁中ACN降解速率較未添加的快0.3%，VC降解速率則較未添加的慢7.9%，相關性分析結果顯示VC降解與ACN降解高度正相關（r＞0.93）。

Remini等[63]研究額外添加VC（質量濃度100、200 mg/L）的血橙汁在37 ℃條件下的貯藏穩定性，根據貯藏過程中ACN和VC濃度的變化建立一級動力學模型，在VC額外添加量為0、100、200 mg/L時，ACN的降解速率常數分別為68.8×10-3、69.3×10-3、72.5×10-3d-1，VC的降解速率常數分別為587.5×10-3、463.5×10-3、440.0×10-3d-1，推測VC濃度的升高可以增大ACN的降解速率。

Farr等[58]將不同梯度濃度（質量濃度0、250、500、1 000 mg/L）的VC添加至矢車菊素-3-半乳糖苷單體、黑果淚腺花楸提取物、吡喃矢車菊素-3-半乳糖苷中，測定其在25 ℃避光保存時ACN在最大吸收波長處的吸光度并建立一級反應動力學模型，以矢車菊素-3-半乳糖苷為例，不同VC質量濃度由低到高對應下的半衰期分別為546、22、12、8 h，即VC濃度越高，ACN半衰期越短，ACN-VC間存在劑量相關性。Nikkhah等[64]在幾種漿果汁中加入了不同濃度的VC，研究其在避光冷藏條件下526 nm波長處吸光度的變化，結果表明VC的加入使吸光度明顯減小。

4.3 氧氣

ACN和VC單獨存在時，氧氣促進ACN和VC的降解；兩者共存時，氧氣可能通過促進VC降解而減緩ACN降解[21,63,65-66]（表3）。

表3 頂隙氣體對果蔬飲料體系ACN和VC相互作用的影響Table 3 Effect of headspace gas on the anthocyanin-vitamin C interaction in fruit and vegetable beverages

Poei-Langston等[65]研究草莓中提取的天竺葵素-3-葡萄糖苷和VC在20 ℃避光條件下共存時的穩定性，貯藏第30天時，ACN在有氧條件下的保留率較無氧條件下高5%；有氧環境下，VC在貯藏第10天幾乎完全降解，而無氧環境下VC在第130天仍有少量殘留，結果表明ACN和VC共存時，ACN在有氧環境下更穩定，VC在無氧環境下更穩定，Poei-Langston等推測這可能是因為有氧環境下VC保留率更低從而減緩了ACN降解。

Remini等[63]研究經氬氣吹掃和未經氬氣吹掃的巴氏殺菌血橙汁中ACN和VC的穩定性，20 ℃保存時，未經氬氣處理的血橙汁中ACN和VC降解速率是經氬氣處理的3.28 倍和6.67 倍，30 ℃保存時分別是1.67 倍和2.18 倍，表明氬氣處理后血橙汁中氧氣含量低，有利于ACN和VC的保留，且在較低溫度下保護作用更顯著。對針葉櫻桃VC提取物和巴西莓ACN提取物穩定性的研究也發現經氮氣處理樣品的半衰期較大氣組更長[21]。以上研究似乎與Poei-Langston等[65]的研究得出了完全相悖的結論，推測可能是因為Poei-Langston等[65]的研究中VC較ACN的相對含量低，貯藏前期被氧氣消耗殆盡，所以氧氣的存在反而提高了ACN的保留率；而Remini等[63]的研究中VC的相對含量較高，直到貯藏末期仍足以促進ACN降解，此時氧氣和VC共同作用加速了ACN的降解。

4.4 溫度

ACN和VC都是熱敏性物質，溫度的提高不僅會加速單一ACN或VC的降解，而且也會加速二者的相互作用（表4）。

表4 溫度對果蔬飲料體系ACN和VC相互作用的影響Table 4 Effect of temperature on the anthocyanin-vitamin C interaction in fruit and vegetable beverages

曹雪丹等[67]將含有質量濃度50 mg/L VC的藍莓清汁分別置于50、70 ℃和90 ℃水浴中保溫5 h，測定ACN和VC含量，構建一級降解動力學模型，50、70、90 ℃下VC相對含量分別減少了10.57%、12.26%和59.19%，ACN相對含量分別減少了12.92%、34.05%和82.99%。ACN的降解速率常數k分別為0.026 3、0.086 4、0.360 4 h-1，表明溫度越高，L-抗壞血酸和ACN的降解量越大，ACN的降解速率常數增大，即溫度可以同時促進ACN和VC降解。Remini等[63]研究了額外添加質量濃度100 mg/L VC的血橙汁中ACN和VC在4、20、30、37 ℃貯藏過程中的一級降解動力學，ACN的降解速率常數分別為5、27.8、53.3、69.3 d-1，VC的降解速率常數分別為24.5、106.3、206.4、463.5 d-1，可以明顯看出，ACN和VC的降解速率常數均隨溫度的升高而增大。黑米、紫薯、葡萄渣的ACN提取物和VC共存時，ACN和VC熱穩定性也隨著溫度的升高而降低[23]。

隨著食品加工技術的全面發展，新型非熱加工技術逐步應用到果蔬汁的生產中[69-71]。典型非熱加工技術對果蔬汁中ACN和VC的影響及其在貯藏過程中的變化也被陸續報道[72]。Torres等[22]研究了經超高壓處理的血橙汁在4 ℃和20 ℃的ACN和VC貯藏穩定性，研究發現，經400 MPa/15 min的超高壓處理后20 ℃貯藏條件下ACN和VC的降解速率分別是4 ℃的1.38 倍和26.26 倍，未經超高壓處理的對照組20 ℃貯藏條件下ACN和VC的降解速率分別是4 ℃的2.72 倍和5.49 倍。由此可以得出，無論是否經過超高壓處理，升高溫度可以增大ACN和VC的降解速率。Tiwari等[68]研究了不同超聲處理對草莓汁ACN和VC的貯藏穩定性，研究發現，經0.81 W/mL、10 min超聲處理后，20 ℃貯藏條件下ACN和VC保留率分別比4 ℃條件下小13.49%、27.04%，未經超聲處理的對照組，20 ℃貯藏條件下ACN和VC保留率分別比4 ℃條件下小7.57%、23.91%，結果顯示，無論是否經過超聲處理，超聲處理的聲能密度多大，ACN和VC在4 ℃下的穩定性均優于20 ℃下的穩定性；ACN和VC的保留率相關系數分別為0.905（4 ℃）和0.816（25 ℃），ACN和VC的保留率之間具有較強的相關性，即ACN和VC間存在協同降解作用。

4.5 其他物質

酚類和生物大分子對果蔬飲料體系ACN和VC相互作用的影響如表5所示。

4.5.1 酚類化合物

酚類化合物的添加可以作為輔色因子提高ACN穩定性，從而限制ACN和VC的相互作用。常用的輔色因子為多酚類化合物，例如綠原酸、芥子酸和單寧酸[78-79]等。這種保護作用是基于以π-π相互作用為主要驅動力的酚類與ACN芳香發色團的緊密分子締合，形成ACN和酚類物質垂直或夾心型堆積；其本質包括但不限于氫鍵、范德華力、離子相互作用和疏水作用等[80-82]。

Poei-Langston等[65]在研究兒茶素（質量濃度8.94 mg/mL）對天竺葵素-3-葡萄糖苷（草莓中提?。┖蚔C共存體系的穩定性時發現，有氧條件下，添加兒茶素組（處理組）ACN保留率比未添加兒茶素組（對照組）大，貯藏30 d后，處理組的ACN保留率比對照組高5%，與VC保留率則無顯著差異，說明有氧環境下，兒茶素可一定程度上提高ACN穩定性，而對VC無影響；無氧條件下，處理組VC保留率比對照組小，在第18天左右有最大差異，處理組VC保留率比對照組小約30%；處理組ACN保留率比對照組大，但是差異不顯著，說明在無氧環境下，兒茶素會促進VC降解，通過降低VC的濃度從而略微提高ACN穩定性。Tan Chen等[73]發現鄰苯二酚、沒食子酸、沒食子酸乙酯和(-)-表沒食子兒茶素沒食子酸酯可以抑制VC對ACN的親核攻擊。Zhao Lei等[74]發現迷迭香酸可以抑制VC對黑米ACN提取物的降解。

表5 酚類和生物大分子對果蔬飲料體系ACN和VC相互作用的影響Table 5 Effects of phenolics and biomacromolecules on the anthocyanin-vitamin C interaction in fruit and vegetable beverages

酚類在貨架期中可以通過酶促和非酶反應被氧化降解成醌類物質或者深色聚合物，這些降解產物對ACN和VC的相互作用也會產生一定的影響。Jiang Yueming[83]研究荔枝多酚氧化酶對ACN的影響時發現當體系中不含酚類提取物時，荔枝多酚氧化酶和ACN的親和力很低，ACN幾乎不氧化降解；但當體系中加入酚類提取物時，ACN快速氧化降解并形成棕色色素，其中以鄰苯三酚促進降解的能力最強，其次是兒茶酚和4-甲基兒茶酚。荔枝果皮中VC含量的降低與果皮褐變指數的增加有關，向反應混合物中添加VC可抑制多酚氧化酶導致的ACN降解。事實上，在更多的面向食品應用場景的研究中，把多酚酶促和非酶反應的動態變化簡化成單一“多酚”因素來考慮其對互作的影響是最常見的研究思路。Brenes等[60]研究了迷迭香提取物對紅葡萄ACN提取物與L-抗壞血酸共存體系貯藏穩定性的影響，以25 ℃為例，對于L-抗壞血酸而言，在第11天，添加0.2%和0.4%迷迭香提取物的樣品中L-抗壞血酸質量濃度分別比未添加組多50 mg/L和130 mg/L。對于ACN而言，未添加VC的體系中，添加迷迭香提取物組與未添加組間無顯著差異，在第30天ACN的質量濃度均降解為初始值的67%；添加了VC的體系中，在第11天觀察到處理組與對照組的差異性，添加迷迭香酸組ACN降解速度小于未添加組，但是兩個處理濃度間無顯著差異。由此可推斷，迷迭香提取物通過抑制L-抗壞血酸降解成脫氫抗壞血酸來抑制ACN和VC的降解。

4.5.2 生物大分子

在體系中添加某些生物大分子也可以提高ACN在VC體系中的穩定性，如黃原膠[74]、阿拉伯膠[84]、結冷膠[85]、果膠和乳清蛋白[76]等。Xu Xuejiao等[75]研究了LA和HA結冷膠對含有ACN的模擬飲料體系在VC存在下熱穩定性（90 ℃）的不同影響，結冷膠的加入可以顯著減輕熱處理引起的褪色（P＜0.05），在添加量為0.2%時效果最好，與未添加組相比添加LA和HA結冷膠體系的顏色保留率分別提高了33%和22%，表明結冷膠可提高ACN熱穩定性，且添加量相同時，HA結冷膠的效果優于LA結冷膠。分子動力學模擬結果表明結冷膠與ACN存在相互作用，從而提高了ACN熱穩定性，而HA結冷膠與ACN的相互作用強于LA結冷膠，這歸因于?；黾恿丝臻g位阻和柔韌性。Chung等[76]研究了柑橘果膠、甜菜果膠和乳清蛋白對含有ACN（質量分數0.025%）和VC（質量分數0或0.05%）模擬飲料穩定性的影響，40 ℃貯藏7 d后，與未添加物質組相比，加入柑橘果膠、甜菜果膠和分別加熱0、30、60、90、120 min的乳清蛋白的樣品，其在523 nm波長處的相對吸光度分別高20%、22%、25%、46%、45%、49%和44.5%，由此可見，加入柑橘果膠、甜菜果膠、乳清蛋白可以抑制VC導致ACN降解，乳清蛋白效果均優于柑橘果膠和甜菜果膠，以加熱90 min的乳清蛋白效果最佳。

5 ACN與VC互作研究方法

基于ACN和VC本身的物理化學特點，多數研究者選擇色差儀測色、紫外-可見吸收光譜或HPLC定性定量、計算活化能等方法對二者的呈色特性、結構、含量和反應活性進行研究，進而推演相互作用機制；也可以利用其他途徑賦予ACN和VC新的結構特點，結合熒光特性、電位、自由基強度等手段利用新增特性進行研究。

5.1 色差儀分析法

ACN作為一種天然色素，因微環境改變引起ACN微結構的改變會使果蔬汁體系顏色特性發生一定程度的變化，故可使用色差儀測定體系中顏色參數的變化情況，評價ACN的品質。目前常用的顏色參數評價系統主要包括CIELab顏色系統和孟塞爾顏色系統。CIELab顏色系統相關顏色參數包括亮度L*值（0（黑色）～100（白色））、紅綠度a*值（紅色為正，綠色為負）和黃藍度b*值（黃色為正，藍色為負），而孟塞爾顏色系統相關的顏色參數包括亮度L*值、色度C（顏色飽和度）、色調角h（由波長決定的色覺顏色），h可以通過a*值和b*值來進行計算，即h＝arctanb*/a*。另外還采用ΔE＝[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]1/2來計算顏色的整體差異[48,86]。

Choi等[62]采用CIELab顏色系統測定了含有不同含量VC的巴氏殺菌血橙汁在4.5 ℃下貯藏7 d后的顏色變化，貯藏過程中血橙汁的a*值逐漸減小，L*值和b*值逐漸增加，說明隨著ACN的降解，樣品體系會朝著橙色方向改變。Stebbins等[87]采用孟塞爾顏色系統分別測定了矢車菊素-3-葡萄糖單體和黑莓ACN提取物含有或不含有VC的情況下，于室溫避光貯藏72 h的變化，結果顯示，VC對矢車菊素-3-葡萄糖苷體系的色調角度（h）從20.3增加到29.7，表明體系在監測過程中由黃色調逐漸突出，整體顏色由紅色逐漸轉變為橙色，而亮度（L*）和色度（C）值的影響較小；額外添VC對黑莓ACN提取物體系的亮度（L*）、色度（C）和色調角（h）沒有顯著影響。

5.2 紫外-可見吸收光譜法

ACN和VC在紫外-可見光譜范圍內有特征吸收峰，采用紫外-可見吸收光譜法監測ACN和VC相互作用體系中的變化。

在典型果蔬汁體系的酸性條件下，ACN由于帶正電荷且存在8 個共軛雙鍵的長生色團，故會強烈著色，可見光范圍內的最大吸收波長通常在465～550 nm之間；另一個最大吸收波段在紫外光范圍內270～280 nm之間[3]。另外，pH值的變化會導致ACN發生可逆的結構轉變，從而呈現出明顯不同的吸收光譜，基于該現象，分別測定不同pH值緩沖體系下的ACN溶液在最大吸收波長處和700 nm波長處的吸光度，進而計算出總ACN單體含量，即pH示差法[59]。該方法即使在存在聚合降解色素和其他干擾化合物的情況下，也可以準確快速測定總ACN單體含量[88]。

ACN降解可以通過聚合度指數來判斷。聚合的有色ACN-單寧配合物可抵抗亞硫酸鹽的漂白，而單體ACN的漂白反應會迅速完成。于樣品液最大吸收波長處、420 nm波長處和700 nm波長處分別測定樣品液與經亞硫酸鹽處理樣品液吸光度，可以計算樣品的顏色密度和亞硫酸鹽處理樣品液的聚合色。聚合色和顏色密度之間的比率用于確定聚合顏色百分比，可用于確定降解指數[88]。

VC含量也可以通過紫外吸收光譜法進行測定。VC具有共軛結構，在紫外區（200～300 nm）有吸收，堿處理后VC極易降解，紫外吸收消失，故通過測定樣品液與堿處理樣品液在最大吸收波長處吸光度之差，再對照標準曲線，可計算樣品中VC含量[89]。

5.3 HPLC法

HPLC法已成為ACN和VC定性定量分析最常用的研究手段[90-92]，通過標準品與HPLC信號（峰高、峰面積等）的關系來繪制標準曲線，然后將樣品該信號與標準曲線信號進行比較，獲得樣品相應物質的量。利用HPLC法可以解析ACN和VC間的相互作用對兩者數量變化的影響。Martí等[93]利用HPLC法分別測定VC強化（質量濃度330 mg/L）和未強化石榴汁5 ℃避光貯藏過程中ACN和VC含量變化，發現150 d后VC強化石榴汁中的ACN相對含量較未強化石榴汁多降解了17%，驗證了添加VC促進果蔬汁體系中ACN降解的結論。

HPLC也可以結合質譜儀來推斷ACN的具體結構變化，分析ACN和VC之間可能存在的反應[35]。

5.4 電子自旋共振法

根據ACN和VC的氧化降解假說，ACN和VC共存時，可能會產生自由基，可以使用電子自旋共振法監測自由基的生成。

Stebbins等[87]以α-(4-吡啶基-1-氧)-N-叔丁基硝基酮（α-(4-pyridyl-1-oxide)-N-tert-butylnitrone，POBN）為自旋捕捉劑，用電子自旋共振法分別測定黑莓ACN提取物和矢車菊素-3-葡萄糖苷單體在含有（或不含有）VC貯存過程中響應信號的強弱，電子自旋共振能檢測到二甲基亞砜與羥自由基反應生成自旋加合物和甲基自由基，結果顯示，添加了VC的樣品相較于未添加VC的樣品的信號強，說明VC的加入可以促進體系自由基的形成；而黑莓提取物的響應值相比于ACN單體的響應值小，推測是黑莓ACN提取物中的多酚可以清除自由基。

Gérard等[59]以2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy，TEMPO）（一種自由基清除劑）為自旋捕捉劑，在空氣或氮氣環境中，用電子自旋共振法分別測定黑胡蘿卜、葡萄和紫薯的ACN提取物與VC混合后的樣品體系隨著光照時間延長的響應信號強弱的變化情況，結果顯示，隨著光照時間的延長，信號逐漸減弱，說明ACN和VC產生了自由基，且大部分的自由基是由于光照產生的；此外，通過對比信號減弱的速率，紫薯ACN提取物的信號減弱最慢，黑胡蘿卜ACN提取物次之，葡萄ACN提取物最快，說明紫薯ACN提取物在光照條件下的穩定性最高。

5.5 其他方法

采用循環伏安法[66]測定ACN和VC共存體系中的ACN的還原能力和VC的氧化能力，預測兩者間發生氧化還原反應的可能性。ACN在短波長區域具有熒光特性[94-95]，采用熒光光譜法確定VC是否可以抑制ACN熒光強度，從而判斷VC是否會促進ACN的熒光猝滅導致ACN降解。分子建模法[72]模擬ACN和VC分子結構特性，從而達到檢測兩者之間反應的目的。核磁共振技術[92]通過鑒定ACN及其與VC共存時產生的新物質，從而推斷可能的降解機制。

6 結 語

由于果蔬飲料中ACN和VC間存在協同降解作用，導致果蔬飲料營養品質在加工和貨架期過程的大幅損失。因此，明確ACN和VC間的相互作用機制，從根本上找到抑制ACN和VC協同降解的方法，對提升果蔬飲料的整體品質至關重要。

就目前研究成果來看，雖然VC的氧化產物促進ACN降解的“氧化假說”和VC直接與ACN發生縮合反應的“縮合假說”都從不同程度地得到了實驗的驗證，但是準確的ACN和VC相互作用機制尚沒有統一定論，這主要是因為二者相互作用同時受到自身化學結構和外部環境等多方面因素的綜合影響，而食品體系的復雜性又進一步增加了解析該反應的難度。大部分研究主要聚焦各因素對ACN或者VC分別產生的影響，直接關注各因素對ACN和VC之間的相互作用影響的研究相對有限；研究手段主要基于ACN或者VC本身的理化特性，直接解析ACN和VC的相互作用的分析方法尚待開發探索，故多數研究通過融會貫通多種實驗現象的方法對兩者的相互作用機制進行推理。隨著科學技術的不斷發展，對ACN和VC的相互作用的研究手段將更加直接，且對二者相互作用的認知將更加深入，這些新的突破將為食品體系中ACN與VC的更高效利用提供理論指導和技術支持。