紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的護(hù)色工藝

孫曉俠，許 暉，馬 龍，王改玲，吳珊珊

(蚌埠學(xué)院生物與食品工程，安徽蚌埠 233030)

紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的護(hù)色工藝

孫曉俠，許 暉，馬 龍，王改玲，吳珊珊

(蚌埠學(xué)院生物與食品工程，安徽蚌埠 233030)

確定碳酸飲料中紫甘薯紅色素的一種護(hù)色工藝，為其在碳酸飲料中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。采用分光光度法對(duì)色素保存率進(jìn)行了分析，研究了碳酸飲料中幾種常用食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響，通過正交實(shí)驗(yàn)對(duì)它們的配比和加入量進(jìn)行了優(yōu)化。紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的最佳護(hù)色工藝配方為:磷酸∶檸檬酸為0∶0.18(g∶g)、糖4g、異維生素C鈉0.015g、單寧0.015g，采用此工藝配方參數(shù)，產(chǎn)品在常溫(20℃)避光條件下貯藏25d時(shí)色素保存率為98.2%，預(yù)測(cè)出該貯藏條件下色素t0.9約為144d，半衰期t0.5約為949d。紫甘薯紅色素在碳酸飲料中穩(wěn)定性較好，應(yīng)用價(jià)值較高。

紫甘薯，紅色素，碳酸飲料，護(hù)色工藝，穩(wěn)定性

飲料色澤的好壞直接影響著消費(fèi)者對(duì)飲料的可接受性及對(duì)其品質(zhì)的評(píng)價(jià)，加入色素可改善飲料的顏色。目前，我國碳酸飲料中添加的多為合成色素，合成色素色澤鮮艷，穩(wěn)定性好，著色力強(qiáng)，成本低廉，但有些對(duì)人體有害。天然食用色素安全無毒，除可開發(fā)作為食品著色劑外大多還具有保健作用，因此具有巨大的市場(chǎng)潛力。紫甘薯屬旋花科一年生草本植物，富含天然紅色素。紫甘薯色素的主要成分是花青素及甲基花青素形成糖苷后的酰基化衍生物［1－2］;與蝶豆、葡萄、紫玉米、紅卷心菜等來源的花色苷相比，紫甘薯花色苷對(duì)光、熱、pH、氧化等穩(wěn)定性最好［3］，檸檬酸、蔗糖、食鹽對(duì)紫甘薯色素具有增色作用［4］，單寧能增強(qiáng)紫甘薯花色苷對(duì)光、熱的穩(wěn)定性，對(duì)其具有輔色作用［5］;據(jù)報(bào)道紫甘薯花色苷具有抗氧化、抗腫瘤、抗突變、保護(hù)肝臟、緩解高血壓、高血糖、高血脂、增強(qiáng)記憶、抗菌等生理功能［6－7］。紫甘薯色素代替合成色素應(yīng)用到碳酸飲料中不僅能彌補(bǔ)其不足，而且具有更高的飲用價(jià)值，但是紫甘薯紅色素仍存在著應(yīng)用不穩(wěn)定性，如熱、光、氧氣、酶、食品添加劑等引起的降解褪色［7］，因此提高花色苷的穩(wěn)定性成為研究熱點(diǎn)。本文在他人工作的基礎(chǔ)上針對(duì)碳酸飲料中紫甘薯紅色素降解褪色的問題進(jìn)行了護(hù)色研究，旨在找出一種具有較高性價(jià)比的護(hù)色工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫甘薯 市售;磷酸、檸檬酸、蔗糖、苯甲酸鈉、異維生素C鈉、單寧 以上均為市售。

LSY型數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋 北京醫(yī)療設(shè)備廠;722S型可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;T－214電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紫甘薯紅色素的制備流程［8］紫甘薯→清洗→切片→0.5%鹽酸溶液浸提→過濾→AB－8大孔樹脂純化→真空濃縮→噴霧干燥→樣品→色價(jià)測(cè)定→備用

1.2.2 紫甘薯紅色素中花色苷含量的測(cè)定(色價(jià)法)［9］取一定量的花色苷樣品以 pH 3.0磷酸氫二鈉－檸檬酸緩沖液溶解，稀釋定容至一定體積，測(cè)定溶液的最大吸收峰波長，然后在此波長下測(cè)定定量樣品的吸光度，重復(fù)測(cè)定三次，取三次的平均值，按下式可求得色價(jià)，其計(jì)算公式為:= A/W，其中:A表示色素溶液在一定波長下，用1 cm比色皿，在0.2～0.7范圍內(nèi)的吸光度;W表示色素重量，g。

1.2.3 碳酸飲料的制備工藝流程［10］

1.2.4 食品添加劑對(duì)紫甘薯紅色素穩(wěn)定性影響單因素實(shí)驗(yàn) 以下單因素實(shí)驗(yàn)中所加磷酸、檸檬酸、糖、苯甲酸鈉均為配制碳酸飲料時(shí)的實(shí)際濃度，異維生素C鈉濃度參考我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB2760－1996)［11］，單寧濃度參考文獻(xiàn)［5］。

1.2.4.1 磷酸、檸檬酸對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 將0.18g檸檬酸和0.08g磷酸分別加入到紫甘薯紅色素含量為 0.8g/kg的色素溶液中，溶解并定容至100m L，以0.8g/kg的色素溶液為空白對(duì)照，測(cè)隨時(shí)間變化時(shí)其在530nm下的吸光度值，重復(fù)測(cè)定三次，取三次的平均值，并計(jì)算色素保存率。

1.2.4.2 糖、苯甲酸鈉、異維生素C鈉和單寧對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 用檸檬酸－磷酸氫二鈉緩沖溶液配制pH=3.0，色素含量為0.8g/kg的紫甘薯色素溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(以下簡稱紫甘薯色素液)。分別將5g白砂糖、0.02g苯甲酸鈉、0.015g異維生素C鈉、0.015g單寧加入到紫甘薯色素液中，溶解并定容至100m L，以pH3.0的紫甘薯色素液為空白對(duì)照，測(cè)隨時(shí)間變化時(shí)其在530nm下的吸光度值，重復(fù)測(cè)定三次，取三次的平均值，并計(jì)算色素保存率。

1.2.5 護(hù)色工藝優(yōu)化 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了L9(34)正交實(shí)驗(yàn)(見表1)，對(duì)紫甘薯紅色素在碳酸飲料中的護(hù)色工藝進(jìn)行優(yōu)化，選用磷酸∶檸檬酸、糖、異維生素C鈉、單寧的添加量作為考察因素，將飲料樣品常溫(20℃)避光條件下貯藏，并定期測(cè)定色素的保存率，以25d時(shí)的保存率為考核指標(biāo)。

表1 因素水平表Table 1 Table of factors and levels

2 結(jié)果與分析

2.1 色價(jià)測(cè)定結(jié)果

經(jīng)測(cè)定紫甘薯紅色素的色價(jià)為66.3。

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 磷酸、檸檬酸對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 磷酸、檸檬酸對(duì)色素穩(wěn)定性影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 磷酸和檸檬酸對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Fig.1 Stability effect of phosphoric acid and citric acid on pigment

由圖1(a)可知，加入磷酸或檸檬酸后色素吸光度值增大，說明磷酸、檸檬酸對(duì)色素均有一定的增色作用。由圖1(b)可知，磷酸、檸檬酸對(duì)色素均起到很好的保護(hù)作用，說明磷酸、檸檬酸均能起到穩(wěn)定花色苷構(gòu)型的作用，9d時(shí)色素的保存率仍可達(dá)到90%。

2.2.2 糖、苯甲酸鈉、異維生素C鈉和單寧對(duì)色素穩(wěn)定性影響 糖、異維生素C鈉、苯甲酸鈉和單寧對(duì)色素穩(wěn)定性影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2(a)可知，糖和單寧在實(shí)驗(yàn)濃度下對(duì)色素均有一定的增色作用，可以作為色素的輔色劑，異維生素C鈉和苯甲酸鈉在實(shí)驗(yàn)濃度下對(duì)色素的吸光度值影響不大。由圖2(b)可知，糖、異維生素C鈉和單寧對(duì)紫甘薯紅色素均起到一定的保護(hù)作用。紫甘薯紅色素溶液中加人單寧后產(chǎn)生了分子間輔色效應(yīng)，穩(wěn)定性得到提高，這與朱洪梅［5］、Bakowska［12］的研究結(jié)果一致，單寧能提高紫甘薯花色苷穩(wěn)定性的原因可能是單寧和花色苷之間聚合作用而引起的。異維生素C鈉對(duì)色素有很好的保護(hù)作用，可能是由于其抗氧化作用而引起的。苯甲酸鈉在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)對(duì)色素有一定的破壞作用，但3d后色素保存率下降不明顯，最終起到穩(wěn)定花色苷的作用。

圖2 糖、異維生素C鈉、苯甲酸鈉和單寧對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Fig.2 Stability effect of sugar on pigment，D－isoascorbate sodium，benzoate sodium and tannin on pigment

2.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析見表2和表3。由表2可知，實(shí)驗(yàn)所考察的4個(gè)因素對(duì)色素保存率的影響程度依次為D＞A＞C＞B，即單寧＞磷酸∶檸檬酸＞異維生素C鈉＞糖。由表3可知，單寧的添加量對(duì)色素保存率影響顯著，糖的添加量影響相對(duì)較小，最終確定色素的最佳護(hù)色工藝參數(shù)是A3B1C3D3，即磷酸∶檸檬酸為0∶0.18(g∶g)、糖4g、異維生素C鈉0.015g、單寧0.015g，按照此工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，于常溫避光貯藏25d時(shí)色素保存率為98.2%，這與正交實(shí)驗(yàn)中的各組相比，其保存率最高，即護(hù)色效果最佳。

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Result of L9(34)orthogonal experiment

3 結(jié)論

單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磷酸、檸檬酸、糖、異維生素C鈉、單寧對(duì)紫甘薯紅色素具有一定的保護(hù)作用，其中磷酸、檸檬酸、糖和單寧均具有很好的輔色效果，苯甲酸鈉對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大;正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的碳酸飲料中紫甘薯紅色素的護(hù)色工藝配方為:磷酸∶檸檬酸為0∶0.18(g∶g)、糖4g、異維生素 C鈉0.015g、單寧0.015g，采取此工藝參數(shù)能最大限度的保持產(chǎn)品穩(wěn)定性，常溫(20℃)避光條件下貯藏25d時(shí)色素保存率為98.2%。由于紫甘薯花色苷熱降解反應(yīng)服從一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型［13］，則由t98.2可預(yù)測(cè)出色素在常溫避光條件下貯藏的t0.9為144d，半衰期t0.5為949d，實(shí)際色素保存率和產(chǎn)品有效期應(yīng)通過留樣觀察的結(jié)果及進(jìn)一步的貯藏實(shí)驗(yàn)等才能確定。綜上所述紫甘薯紅色素在碳酸飲料中穩(wěn)定性較好，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

表3 正交實(shí)驗(yàn)方差分析Table 3 Variance annalysis of the orthogonal experiment

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Color protection technique for red pigment from purple sweet potato in carbonated beverage

SUN Xiao－xia，XU Hui，MA Long，WANG Gai－ling，WU Shan－shan
(Department of Biology and Food Engineering，Bengbu College，Bengbu 233030，China)

A kind of color p rotection technique for red p igment from purp le sweet potato(pspp)was determ ined to p rovide a theoretical basis for the app lication in the carbonated beverage.The retention ratio of the p igment was analyzed using the spec trophom etric m ethod.The effect of several food add itives of carbonated beverage on stability of pigmentwas researched，and orthogonal test design was adop ted to determ ine the best quality m ixture ratio and add contents.The op timum color p rotection technique parameters were as follows:phosphoric acid:citric acid 0∶0.18(g∶g)，sugar 4g，D－isoascorbate sod ium 0.015g，tannin 0.015g.Using this technique param eters，retention ratio of pspp was 98.2%storaged under the environmental cond ition of normal atm ospheric tem perature (20℃)and obstac le light for 25d，and under this environm ental cond ition t0.9and t0.5were respec tively speculated to be 144d and 949d.The stability of pspp was better in carbonated beverage，so had higher app lication value.

purp le sweet potato;red p igm ent;carbonated beverage;color p rotec tion technique;stability

TS275.3

B

1002－0306(2012)12－0266－03

2012－01－17

孫曉俠(1979－)，女，碩士研究生，助教，研究方向:天然產(chǎn)物活性成分。

安徽省高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2011B089);食品科學(xué)與工程省級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)(20101094)。