紅肉火龍果果肉紅色素在食品加工中穩定性研究

鄧遠珍 陳思琪 張桂芝

火龍果（Piraya），原產巴西、墨西哥等中美洲國家，屬熱帶和亞熱帶水果，是仙人掌科量天尺屬（Hylocereus undatus）植物，20世紀90年代初，我國引進試種，并選育出一些優良品種。目前，火龍果在我國廣西、廣東、海南、福建等省區廣泛種植。

火龍果根據果皮和果肉顏色的不同，可分為紅皮白肉火龍果、黃皮白肉火龍果和紅皮紅肉火龍果，其中受到廣大消費者喜愛的一類是紅皮紅肉火龍果，其不但色澤鮮艷而且營養價值也相對較高。紅肉火龍果的果肉含有大量的甜菜紅素等多種功能成分。但是紅皮紅肉火龍果中的色素在火龍果加工過程中，比如，火龍果汁、火龍果醬、火龍果酒等產品生產過程中，火龍果色素非常不穩定，易發生褪色現象，顏色逐漸由紫紅色變為淡紅色，最后變為黃褐色，火龍果產品的褪色問題嚴重影響了其感官品質，降低了經濟價值。

關于紅肉火龍果色素的主要成分，國內外學者均進行了詳細研究，2002年，Florian C Stinzing等利用高效液相色譜共分離鑒定得到10種甜菜紅素，2004年，Florian C Stinzing等在后續研究中，采用核磁共振鑒定出了火龍果中的甜菜紅素結構。2010年，Rebecca等也通過實驗證實，紅肉火龍果果肉中的紅色素主要為甜菜紅素。目前，甜菜紅素作為一種天然食用色素具有安全無毒且著色能力強，已被廣泛地應用于飲料、乳制品、酒類等產品的加工中，另外，甜菜紅素不僅可以作為天然色素賦予食品鮮艷的色澤，還因具有抗氧化、預防心血管疾病等保健功能而受到廣泛關注。色澤是評價果汁品質的一個重要指標，賦予產品感官上的特點，然而甜菜紅素不穩定，易受溫度、pH值、金屬離子等環境因素影響，導致果汁的色澤會發生變化，這使得火龍果產品的開發和應用在食品工業中受到限制。

本文主要以紅肉火龍果果肉為原料，制成火龍果飲料的混合體系作為研究對象，模擬常規飲料生產加工參數，測定紅肉果肉色素的吸光度值的變化，來檢測在通用的飲料加工環節，例如溫度、加熱時間、添加劑等條件下對紅心火龍果色素穩定性的影響，以期對提高紅心火龍果加工產品的質量和附加值，提供一定的參考依據。

1.紅肉火龍果色素最大吸收波長的確定

首先，我們將紅肉火龍果汁溶液在400-700nm范圍內進行波長掃描，通過掃描圖譜，我們得到紅肉火龍果肉色素在528nm處有明顯吸收峰，因此后續試驗選取528nm作為該色素的最大吸收波長。

2.溫度對紅心火龍果色素穩定性的影響

我們探討了不同溫度（35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）下的火龍果色素吸光度和顏色變化，實驗發現，實驗溫度在35℃-50℃范圍內，加熱溫度對火龍果肉水溶液色素的吸光度影響差異不大，但是當溫度大于60℃以上的時候，火龍果肉水溶液吸光度急劇下降；溫度在30℃的吸光度為0.515當達到90℃吸光度迅速變為0.133，實驗也觀察到，火龍果肉水溶液顏色隨溫度的變化也非常顯著，當溫度在60℃以下，其顏色變化不大，當溫度高于60℃以上的時候，火龍果肉水溶液顏色逐漸變淡，由原來的深紫色變為淡紫色，當溫度達到90℃以上的時候火龍果肉水溶液原有的紫紅色已經完全消失，火龍果水溶液變為淡黃色。即在相同保溫時間下，隨著保溫溫度的升高，火龍果中紅色素含量逐漸減少。另外，我們也觀察到，隨著熱處理時間的延長吸光度值逐漸減少，體系的顏色逐漸發生了變化。因此可知，溫度越高，火龍果中紅色素熱穩定性越差，即甜菜紅素降解速率越快，溫度會破壞紅心火龍果顏色的穩定性。從實驗結果可知，紅心火龍果色素在溫度低于60℃時比較穩定，高溫會破壞紅色素的穩定性。由此也說明火龍果在食品加工過程中，需要控制加熱溫度，防止產品發生褪色現象。

3.酸味劑對火龍果色素熱不穩定的作用探討

酸味劑是果蔬產品加工過程中常用的添加劑，它能調節果蔬產品的糖酸比例，從而賦予我們食品不同的口感，這部分我們探討了酸味劑對食品加工過程中，火龍果色素熱不穩定的作用，我們在模擬熱加工環境下，加入了食品加工過程中常用的酸味劑檸檬酸、蘋果酸、乳酸等，探討不同酸味劑以及酸味劑的不同濃度（0.1%乳酸、0.15%乳酸、0.1%檸檬酸、0.15%檸檬酸、0.1%蘋果酸、0.15%蘋果酸）在火龍果加工過程中，是否對色素的穩定性有積極保護作用，通過實驗發現，加入實驗條件下的酸味劑后，對火龍果水溶液并沒有起到有效的色素保護的作用。也有學者研究了pH1和pH10的火龍果汁在55℃保溫4h后，果汁中各組分甜菜紅素變化情況。該學者研究發現，火龍果汁在pH為1時，果汁中的甜菜紅素會出現不同程度的損失，其中17-decarboxy-isobetanin 的損失率最高，達到38.7%；火龍果汁中主要的甜菜紅素 Betanidin-5-0-β-glucoside 的損失率為13.2%；火龍果汁在調整為pH為10時，火龍果汁中原有的兩種甜菜紅素已不能檢出，火龍果汁中主要的甜菜紅素 Betanidin-5-0-β-glucoside 損失了71.5%，該學者證實過酸和過堿環境均不利于火龍果汁中甜菜紅素的穩定。

4.食鹽對火龍果色素熱不穩定的作用探討

食鹽是食品加工過程中常用的一種輔料，可以賦予咸味，可以作為防腐劑，可以作為穩定劑改善食品質地和口感等等。在實驗中，我們選用3%、5%及6%的濃度食鹽，探究食鹽在食品加工過程中對火龍果色素熱不穩定性的保護作用，實驗結果顯示，火龍果色素的水溶液在80℃，30分鐘加熱情況下，不添加食鹽的火龍果肉水溶液吸光度損失率為46%，加入3%食鹽的火龍果肉水溶液吸光度損失率36.20%。由此可見，加入食鹽對火龍果肉水溶液色素的穩定性具有一定的保護作用。另外，實驗結果還顯示，6%的食鹽火龍果肉水溶液的吸光度損失率最少，即隨著食鹽濃度的提高，色素對熱穩定性也有一定的提高。對于其他金屬離子的作用，也有學者實驗發現，Fe3+和Cu2+對火龍果汁中甜菜紅素的有顯著破壞作用，推測可能是因為甜菜紅素可以與某些金屬離子配位，形成穩定的螯合物，從而使得甜菜紅素原有的色澤被破壞。

5.甜味劑對火龍果色素熱不穩定的作用探討

甜味劑在食品加工中起著重要的作用，可以提高食品的甜度、口感和營養價值，改善食品的外觀，增加食品的消費吸引力。我們在實驗中選取了常用的甜味劑如，蔗糖、木糖醇、山梨糖醇，甜蜜素、安賽蜜等，探討甜味劑對火龍果色素熱不穩定的作用。實驗中，蔗糖、木糖醇、山梨糖醇的濃度選用10%，甜蜜素、安賽蜜的濃度選用0.1%。實驗結果顯示，10%蔗糖、10%山梨糖醇、0.1%的安賽蜜對火龍果的紅色素具有一定的保護作用，其中10%山梨糖醇的火龍果肉水溶液紅色素穩定性的保護作用最強。

6.防腐劑對火龍果色素熱不穩定的作用探討

防腐劑能夠抑制微生物生長和繁殖，延長食品保存期。在食品中，防腐劑可以有效地防止食品腐敗變質，確保食品的質量和安全。在實驗中，我們選取了食品中常用的防腐劑，苯甲酸鈉、山梨酸鉀等，探討防腐劑對火龍果色素熱不穩定的保護作用。實驗結果顯示，在正常加工用量的情況下苯甲酸鈉、山梨酸鉀對火龍果肉紅色素的保護熱穩定性保護作用不明顯。

7.光照對火龍果色素穩定作用探討

火龍果產品在儲藏和銷售等環節都會受到光線的影響，光照對色素穩定性有著重要影響。在光照條件下，色素分子中的電子受到光子的激發，導致色素分子發生氧化和還原反應，從而影響其穩定性。在實驗中，我們分別在室內、室外和避光的條件下進行光照對火龍果色素穩定作用的影響，每隔3小時，測一次火龍果果汁的吸光度，結果表明，火龍果汁在避光的情況下，可以放置較長時間，吸光度變化很小，當火龍果汁水溶液放置在室內環境下，吸光度有所下降，下降較小；火龍果汁水溶液放置在光線較強的室外條件下，吸光度下降的幅度和速度均較大。這些結果顯示，光照使火龍果水溶液的吸光度下降，會加快火龍果汁褪色速度。因此，為了減緩火龍果汁水溶液褪色速度，應盡量避光保存。

8.氧氣對火龍果色素穩定作用探討

火龍果在加工、貯運、包裝等過程中也會接觸到氧氣，因此，我們也探究了氧氣對火龍果色素穩定作用的影響，實驗結果表明，在有氧氣條件下，火龍果色素是不穩定，會使火龍果產品褪色，說明氧氣加速了甜菜紅色素的降解速度。因此，含有甜菜紅素的火龍果產品在加工、貯暈、包裝時應盡量減少甜菜紅素與氧氣接觸，從而避免氧氣引起的產品褪色。

綜上所述，火龍果產品在加工、貯藏、運輸及銷售各個環節下應盡可能滿足低溫、避光和隔氧的條件，這些環境有助于提高火龍果產品的品質和質量。

在后續的研究中，我們計劃將火龍果制成火龍果粉，這樣既可延長產品的貯藏期，又可以將火龍果粉應用到更廣闊的食品領域里。比如做口含片、固體飲料等原料。我們可以采用低溫噴霧干燥等方法，將火龍果中花青素、甜菜紅素等這些熱敏性的功能成分制成果粉進行銷售，采用低溫噴霧干燥法不但能最大限度的保留其生物活性，而且也滿足了現代食品消費者追求低糖、低熱量、具有保健功能、食用方便、便于攜帶的特點，將具有廣闊的市場前景。

基金項目

博士工作站專項項目“火龍果飲料加工過程中色素穩定性的研究”（2022BS05）；廣東省教育廳普通高校創新團隊項目“嶺南特色農產品深加工與質量控制關鍵技術研究創新團隊”（2021KCXTD070）。

*通訊作者

張桂芝（1973-），女，博士，副教授；研究方向：功能食品加工技術。