發酵糖蔗對花青素穩定性影響研究

摘 要：花青素分子中吡喃環的氧原子是四價的，通常不穩定，易引起各種反應，從而使果蔬褪色。本文探究了保特瑞TMLA型發酵糖蔗對花青素穩定性的影響，不同貯藏溫度以及光照條件下發酵糖蔗的花青素。結果表明，加熱處理會使藍莓飲料褪色，而發酵糖蔗可以減少花青素在加熱處理過程中的損失。藍莓花青素降解的速度受貯藏溫度的影響為37 ℃＞常溫＞4 ℃，然而在不同溫度及光照貯藏條件下，發酵糖蔗未體現穩定花青素的作用。因此，尚需要尋找更為合適的物質，在加工過程中最大程度上保留藍莓花青素；同時，還需要對發酵糖蔗進行研究，探究其除了穩定花青素之外的作用。

關鍵詞：發酵糖蔗；花青素；穩定性；貯藏溫度；光照條件

中圖分類號：Q946.83+6 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）04-0024-06

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.04.006

Effect of Fermented Sugarcane on the Stability of Anthocyanins

ZHANG Han1， ZHAO Bin2， DONG Shasha3*

（1. Shandong Taileyuan Food Technology Co.， Ltd.， Shanghai Branch， Shanghai 201615， China;

2. Shandong Taileyuan Food Technology Co.， Ltd.， Taian 271400， China; 3. Jinan Fruit Research

Institute， All China Federation of Supply amp; Marketing Co-operatives， Jinan 250014， China）

Abstract： The oxygen atom of pyran ring in anthocyanin molecule is quadrivalent， usually unstable， easy to cause a variety of reactions， thus making fruit and vegetable pigments fade. In this paper， the effects of TMLA type fermented sugarcane on the stability of anthocyanins were studied， and the effects of fermented sugarcane on anthocyanins under different storage temperatures and different light conditions were analyzed. The results showed that heating treatment would make blueberry juice fade， and fermentation sugarcane could prevent the loss of anthocyanins during heating treatment. The rate of anthocyanin degradation of blueberry was also affected by storage temperature： 37 ℃ gt; normal temperature gt; 4 ℃. However， under different storage conditions of temperature and light， fermented sugarcane did not show anthocyanin stabilization. Therefore， it is still necessary to find more suitable substances to retain blueberry anthocyanins to the maximum extent during processing. At the same time， it is also necessary to study fermented sugarcane and explore its role in addition to stabilizing anthocyanins.

Keywords： Fermented sugarcane; anthocyanins; stability; storage temperature; illumination conditions

目前，中國大面積種植藍莓，無論是藍莓鮮果還是藍莓飲料都越來越受人們的親睞。藍莓主要分布在北半球的溫帶和亞熱帶地區，我國主要集中在東北大興安嶺、山東、江蘇、貴州和浙江等地區[1]。田密霞等[2]對60種藍莓果的花青素含量進行了檢測，發現花青素平均含量可達5.378 mg/g。藍莓花青素具有抗炎癥[3]、降血脂[4]、抗氧化[5]、抗癌[6]等多種生物活性。盡管針對藍莓的花色苷含量和抗氧化能力的研究很多[7-11]，但是對于藍莓花青素保護作用的研究相對較少[12-15]。

花青素是水溶性類黃酮化合物，是構成果實顏色的主要色素之一，對許多新鮮和加工水果的顏色與質量起關鍵作用。花青素具有預防視網膜剝離及重度近視[16]、清除血液中的垃圾物質[17]、改善動脈硬化、降低血脂、平穩血壓、改善大腦的供血等多種功效。花青素的色澤與其自身分子結構、pH、溫度、金屬離子、氧化劑、糖、還原劑等因素有關，其中pH、金屬離子、氧化劑、還原劑等由于破壞了花青素的結構，從而影響其穩定性[18]。花青素分子中吡喃環的氧原子是四價的，通常不穩定，常使色素褪色。然而正是由于其化學結構的特性，使花青素具有較大的不穩定性且易降解[19]。這是水果、蔬菜加工中通常不希望出現的。因此，在水果和蔬菜的加工中經常會加入一些抗氧化劑來阻止色素的褪色，即阻止花青素的降解。長期以來，國際食品飲料等行業一直使用合成抗氧化劑防止花青素的降解，國內目前占主導地位的抗氧化劑仍為合成的BHA、BHT、PG和TBHQ，但除TBHQ外，合成抗氧化劑都存在具有毒副作用大、熱穩定性差、抗氧化效率較低、應用范圍較狹窄等缺陷。然而追求健康、崇尚天然食品已成為現代生活的一種潮流，人們對使用人工合成的抗氧化劑越來越不安。

保特瑞TMLA型發酵糖蔗是一種天然的發酵糖蔗產品，含有有機乳酸成分，在果汁飲料中使用，能高效地抑制脂環酸芽孢桿菌生長和穩定花青素，達到延長保質期的效果。此外在韓國，該產品在泡菜防腐保鮮中效果明顯。本試驗研究了不同條件下保特瑞TMLA型發酵糖蔗對藍莓飲料中花青素含量的影響，探索了其在藍莓飲料加工和貨架期過程中對花青素的作用，為更好地穩定藍莓飲料的色澤以及營養奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍莓濃縮汁（加拿大），可溶性固形物60%～80%，pH為2.5～3.5，總酸（無水檸檬酸計）2.5%～4.0%，綠盟貿易（上海）有限公司；保特瑞TMLA型發酵糖蔗，純度100%，漢德瑞股份有限公司（比利時）。

1.2 儀器與設備

YP1201N型電子天平，上海精密科學儀器有限公司；電磁爐，美的集團股份有限公司；CM-5分光測色儀，Konica Minolta；7230G可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

將藍莓濃縮汁按6倍稀釋，加入0.05%的山梨酸鉀，罐裝。

1.3.2 加熱前后加入發酵糖蔗對花青素的影響

試驗設置4個處理，0%不加熱組；0%加熱組：加熱至87 ℃，進行熱灌裝；0.5%加熱前添加組：加入0.5%保特瑞TMLA型發酵糖蔗，加熱到87 ℃，進行熱灌裝；0.5%加熱后添加組，加熱到87 ℃，加入0.5%保特瑞TMLA型發酵糖蔗，進行熱罐裝。每組平行測試3個樣品。

1.3.3 不同貯藏溫度下發酵糖蔗對花青素的影響

0%保特瑞TMLA型發酵糖蔗添加組、0.1%添加組、0.5%添加組，分別放置于4 ℃冷庫、常溫庫、37 ℃冷庫中貯存。37 ℃樣品每兩周測試一次，4 ℃、常溫每月測定一次。每組平行測試3個樣品。

1.3.4 不同光照下發酵糖蔗對花青素的影響

設置0%保特瑞TMLA型發酵糖蔗添加組（分為避光組、受光組），0.5%添加組（分為避光組、受光組）每月測試一次。每組測試3個樣品，每個樣品瓶200 mL，以規避O2的影響。

1.4 檢測指標

1.4.1 色值

使用分光測色儀測試L*、a*、b*值[20]。分光測色儀利用色度值 L*、a*、b*值測定可見光區的顏色變化，其中，L*表示黑白（明暗度），a*表示紅綠，b*表示黃藍[21-23]。

1.4.2 花青素含量

采用pH示差法測定花青素含量[24]。

1.5 數據處理方法

數據采用Excel 2010進行分析。

2 結果與分析

2.1 加熱前后加入發酵糖蔗對花青素的影響

由表1可知，不添加發酵糖蔗時加熱與不加熱處理后花青素含量無明顯差異，加熱組L*、a*、b*值低于不加熱組，得出加熱處理對藍莓汁顏色具有褪色影響。在加熱前添加0.5%發酵糖蔗，其花青素含量為235.45 mg/L，而加熱后添加0.5%發酵糖蔗，其花青素含量為214.25 mg/L，因此發酵糖蔗可以防止花青素在加熱處理過程中的損失。

表1 加熱前后加入發酵蔗糖對色值的影響

Table 1 The effect of adding fermented sucrose before and after heating on color value

2.2 不同貯藏溫度下發酵糖蔗對花青素的影響

2.2.1 4 ℃貯藏溫度下發酵糖蔗對花青素的影響

（1）花青素含量

由表2可知，在4 ℃貯藏條件下，不同發酵糖蔗添加量對花青素含量沒有顯著差異，因此，發酵糖蔗的添加未體現出顯著穩定花青素的作用。

表2 4 ℃貯藏條件下花青素含量隨時間的變化

Table 2 Changes in anthocyanin content over time under

4 ℃ storage condition

（2）4 ℃貯藏溫度下發酵糖蔗對色值的影響

由表3可知，隨著時間的推移，三組的L*、a*、b*值均有上升的趨勢，表明三組藍莓飲料顏色均在褪色。另外在4 ℃貯藏條件下添加發酵糖蔗反而增加了藍莓飲料的褪色速度。

表3 4 ℃貯藏條件下色值隨時間的變化

Table 3 Changes in color value over time under 4 ℃ storage condition

2.2.2 常溫條件下發酵糖蔗對花青素的影響

（1）花青素含量

由表4可知，隨著時間的推移，花青素含量下降明顯，且三組花青素下降比例相同，在180 d時，均下降至0.67 mg/L。說明在常溫貯存條件下添加發酵糖蔗未體現出顯著穩定花青素的作用。

表4 常溫貯藏條件下花青素含量隨時間的變化

Table 4 Changes in anthocyanin content over time under normal temperature storage condition

（2）色值

由表5可知，隨著時間的推移，三組的L*、a*、b*值均有上升的趨勢，表明三組藍莓飲料顏色均在褪色。同樣在常溫貯存條件下發酵糖蔗的添加反而增加了藍莓飲料的褪色速度。

表5 常溫貯藏條件下色值隨時間的變化

Table 5 Changes in color value over time under normal temperature storage condition

2.2.3 37 ℃貯藏溫度下發酵糖蔗對花青素的影響

（1）花青素含量

由表6可知，隨著時間的推移，花青素含量下降明顯，添加0.5%發酵糖蔗組反而下降更快。在70 d時，均下降至0 mg/L。因此說明在37 ℃貯存條件下發酵糖蔗的添加未體現出顯著穩定花青素的作用，反而加快了藍莓飲料的褪色。

表6 37 ℃貯藏條件下花青素含量隨時間的變化

Table 6 Changes in anthocyanin content over time

under 37 ℃ storage condition

（2）色值

由表7可知，隨著時間的推移，三組的L*、a*、b*值均有上升的趨勢，表明三組藍莓飲料顏色均在褪色。另外在37 ℃貯存條件下發酵糖蔗的添加反而增加了藍莓飲料的褪色速度，且0.5%發酵糖漿添加組對褪色的影響明顯強于0.1%發酵糖蔗添加組。

表7 37 ℃貯藏條件下色值隨時間的變化

Table 7 Changes in color value over time under 37 ℃ storage condition

2.3 不同光照條件對發酵糖蔗對花青素的影響

2.3.1 對花青素含量的影響

由表8可知，隨著時間的推移，四組藍莓飲料花青素含量均下降嚴重。另外可得出藍莓花青素對光照不敏感。同時不同光照條件下，發酵糖蔗均未體現出穩定花青素的作用。

表8 不同光照條件下花青素含量隨時間的變化

Table 8 Changes in anthocyanin content over time under light avoidance and illumination conditions

2.3.2 對色值的影響

由表9可知，隨著時間的推移，三組的L、a、b值均有上升的趨勢，表明三組藍莓飲料顏色均在褪色。

表9 不同光照條件下樣品色值隨時間的變化

Table 9 Changes in color value over time under light avoidance and illumination conditions

另外受光組和避光組差異不大，表明藍莓花青素對光照不敏感。添加0.5%發酵糖蔗組同比0%添加組L、a、b值明顯提高，說明添加發酵糖蔗反而促進了藍莓飲料的褪色情況。

3 結論

花青素對pH值、加工和貯存條件都極為敏感，隨時間推移會褪色或變色。本試驗研究了在加熱前后加入保特瑞TMLA型發酵糖蔗對花青素的影響，以及在不同貯藏溫度條件下保特瑞TMLA型發酵糖蔗對花青素的影響，在不同光照條件下保特瑞TMLA型發酵糖蔗對花青素的影響。

結果表明，加熱處理對藍莓飲料顏色具有褪色影響，而保特瑞TMLA型發酵糖蔗可以防止花青素在加熱處理過程中的損失。藍莓花青素降解的速度受貯藏溫度的影響為37 ℃＞常溫＞4 ℃。4 ℃、常溫、37 ℃、避光及光照貯藏條件下，保特瑞TMLA型發酵糖蔗未體現出穩定花青素的作用，反而促進了藍莓飲料的褪色現象。這說明保特瑞TMLA型發酵糖蔗雖然在藍莓飲料加熱工藝過程中能夠保護花青素，但是在后期貯存過程中反而促進了花青素的降解，加速了藍莓飲料的褪色過程。另外本研究也證明了光照對藍莓花青素影響不大，藍莓花青素對光照并不敏感。

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收稿日期：2023-12-16

基金項目：山東省重點研發計劃（重大科技創新工程）-北方代表性水果精深加工關鍵技術研發與應用（2022CXGC010601）

第一作者簡介：張含（1988—），女，碩士，主要從事果汁、果醬、飲料方面的研究工作

*通信作者簡介：東莎莎（1986—），女，高級工程師，碩士，主要從事果蔬加工及質量控制方面的工作