藍莓花青素在食品抗氧化保鮮膜中的應用

孔 璐，劉曉穎，郭 麗，王 鵬，黃春宇，葛小鵬

（綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江綏化 152061）

藍莓花青素在食品抗氧化保鮮膜中的應用

孔 璐，劉曉穎，*郭 麗，王 鵬，黃春宇，葛小鵬

（綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江綏化 152061）

適宜的食品保鮮材料可延長食品保質期、提高食品感官和安全性，隨著食品安全、環境污染、資源匱乏等一系列問題的產生，開發綠色安全的天然抗氧化保鮮膜成為近年來食品行業研究的熱點之一。探討花青素的結構性質和穩定性影響因素，即藍莓花青素含量、種類及抗氧化性質，以及藍莓花青素在抗氧化食品保鮮膜中的應用，并對其發展前景進行了展望。

藍莓；花青素；抗氧化；保鮮膜

Abstract：The suitable food preservation materials can delay the shelf life of food and improve the senses and safety.With a series of problems such as food safety，environmental pollution and lack of resources，the development of green and safe natural antioxidant and preservative film is a hot spot of study on food industry in recent years.The effects of structural and stability factors，content，type and antioxidant properties of blueberry anthocyanins on antioxidant film for food preservative are discussed，and application prospect of its development is introduced.

Key words：blueberry；anthocyanin；antioxidant；preservative film

1 花青素簡介

花青素（Anthocyanins），又稱為花色素，是一種水溶性天然色素，廣泛存在于陸生植物的花、果皮和根莖細胞的液泡中[1]。花青素屬于黃酮類物質，其化學結構的基本單元為2-苯基苯并吡喃陽離子，具有C6-C3-C6的基本母核結構。

花青素基本結構見圖1。

圖1 花青素基本結構

植物細胞液酸堿性影響花青素的顏色，酸性條件下為紅色，堿性條件下為藍色。除pH值外，花青素的穩定性還受光照、溫度、氧氣、酶、溶劑、單體花青素化學結構、酚類化合物、蛋白質和金屬離子等因素影響。

自然界中發現的花青素有22類，食品中常見的花青素有6類，根據花青素B環上R1和R2位置取代基團的不同（羥基和甲氧基）、取代基團數目的不同，此6類分別為矢車菊素（Cyanindin，Cy）、飛燕草素 （Delphinidin，Dp）、芍藥色素 （Peonidin，Pn）、牽牛花青素（Petunidin，Pt）、天竺葵色素（Pelargonid in，Pg） 和錦葵色素（Malvidin，Mv）[2]。當花青素B環上R1和R2位置上羥基化程度增加，花青素色調向藍色偏移，甲基化程度增加使其色調向紅色小幅回移[3]。基于花青素母核結構特性，游離態花青素很難穩定存在，通常是在3-，5-，7位上與單糖或多糖通過糖苷鍵結合形成花色苷，或者與花色苷中糖苷基、羥基形成酰基化產物。與花青素結合的糖類主要有葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、木糖，酰化基團有對香豆酸、芥子酸、咖啡酸、沒食子酸、阿魏酸等芳香酸基團，以及乙酸、草酸、丙二酸、蘋果酸、琥珀酸等脂肪酸基團[4-6]。

2 藍莓花青素含量種類及其抗氧化特性

藍莓（Vaccinium uliginosum） 為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium SPP.）多年生落葉或常綠灌木。藍莓果實因其具有較高的營養價值和保健價值，被聯合國糧農組織列為人類五大健康食品之一[7-9]。

藍莓花青素含量位居所有水果首位，藍莓花青素主要存在于果皮中。不同生長條件、品種、產地的藍莓花青素含量有所差別。野生藍莓花青素含量為100～3 300 mg/100 g（以下均為鮮質量），明顯高于栽培藍莓花青素含量70～150 mg/100 g。矮叢藍莓花青素含量比高叢藍莓花青素含量高[10]，不同品種的栽培藍莓花青素含量存在差異，Chignecto品種中花青素含量為613 mg/100 g，Bluejay品種中花青素含量為258 mg/100 g[11]。吉林產地的野生藍莓果實中花青素的含量最高，約為308 mg/100 g；遼寧及黑龍江地區的野生藍莓含量100～150 mg/100 g。花青素含量與DPPH自由基清除率、超氧陰離子自由基清除率和鐵還原力呈正相關[12-14]。

藍莓花青素主要有Cy，Pt，Pn，Dp，Mv 5類，在花青素單體3位上與阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖以單糖苷形式存在。但也有一些品種藍莓果實中含有特殊的花青素，如鼠李素-3-鼠李糖苷，槲皮素-3-蕓香糖苷[15]。李冬男[16]采用HPLC-MS檢測發現，28種藍莓中含有15種花色苷。郭曉倩等人[13]發現東北三省野生藍莓花色苷種類有14～16種，主要為3位單糖苷配基，酰基程度低，其中飛燕草素、牽牛花素和錦葵素衍生物3種類型所占比例較高。馮貴濤[17]利用HPLC-ESI-MS/MS對貴州省麻江縣種植的兔眼藍莓進行鑒定，得到18種單體花青素，其中錦葵類含量最高，占花青素總量36.93%，抗氧化活性較強的花青素依次為矢車菊素、矮牽牛素、芍藥素、錦葵素、飛燕-3-半乳糖苷、飛燕-3-葡萄糖苷、飛燕-3-阿拉伯糖苷。Fukumoto L R等人[18]對藍莓花青素抗氧化活性研究也發現，矢車菊素抗氧化活性最強。Barnes J S等人[19]利用 HPLCESI-IT-TOF-MS檢測發現，美國南部野生高叢藍莓品種中有25種花青素，其中包括20種花青素糖苷形式和6種酰化的花青素形式。

3 藍莓花青素在天然抗氧化保鮮膜中的應用

隨著生活水平提高，越來越多的消費者開始注重食品安全，而包裝食品的材料也逐漸引起消費者廣泛關注，綠色安全的生物活性材料包裝成為近年來研究的熱點之一。

與傳統包裝材料相比，生物活性包裝材料具有抗氧化、抑菌、除氧和除水、安全、可降解等多種功效，在食品貯藏、運輸過程中可延長食品貯藏期限，提高食品感官特性及安全性。目前，已作為活性包裝的成膜基質有殼聚糖、明膠、大豆蛋白、纖維素、乳清蛋白、瓊脂等，作為天然功能成分添加到活性包裝膜中成分有精油、植物提取物、多酚和黃酮等。精油包括八角油、羅勒油、香檸檬油、梓檬草精油、百里香精油、迷迭香精油、丁香油、薄荷油、牛至精油、橄欖油、大蒜油、多香果油等。植物提取物包括葡萄提取物、柚子提取物、姜黃提取物、芫荽提取物、綠茶提取物、紅茶提取物、草果提取物等，以及茶多酚、香芹酚、肉桂醛、花青素等[20]。

近年來，國內外有關以花青素為功能性成分制備天然抗氧化包裝材料也有一些研究。Genskowsky E等人[21]利用馬基莓花青素與殼聚糖制備出可食膜，這種天然活性薄膜顯示出較高的抗氧化活性，可提高食品品質，延緩食品氧化，對黏質沙雷氏菌、糞產堿桿菌、嗜水氣單胞菌、熒光假單胞菌、弗氏檸檬酸桿菌、反硝化無色桿菌具有明顯抑制作用。

沈潔等人[22]將葡萄籽原花青素與醋酸纖維素制備成具有抗氧化性的可降解膜，確定原花青素添加量為2%時，薄膜的抗氧化性最佳，該膜對油脂氧化的抑制率達到38%；添加原花青素后，對油脂保質期延長2個月以上。聶小華等人[23]研究加入單寧酸、蘋果多酚、原花青素和茶多酚等酚類物質制備魚糜蛋白膜，當原花青素添加量為5%時，膜抗拉強度增加最多，達到26.98%；魚糜蛋白膜水蒸氣透過率最小，為0.86×10-10g/（m·s·Pa）。原花青素等酚類物質與魚糜蛋白分子間交聯生成結構致密的高分子聚合物，提高了魚糜蛋白膜阻濕性，降低了水蒸氣透過率。

藍莓花青素具有較強的抗氧化和抑菌能力[24-28]，已被應用于天然抗氧化包裝材料研究。

馬越等人[29]對含藍莓花青素的可食性大豆蛋白膜進行研究發現，花青素大豆蛋白膜具有較強抑制油脂氧化、延緩油脂酸敗的能力。與含VE，BHA大豆蛋白膜相比，花青素大豆蛋白膜抗拉強度最大，為3.80 MPa；水蒸氣透過率和透氧率保持最低，分別為15.7 g/（m2·d·MPa），17.0 mL/（m2·d·MPa）。鄒小波等人[30]從藍莓、紫甘藍、黑米、玫瑰中提取天然花青素，并將花青素提取物與殼聚糖明膠制備成復合膜，藍莓殼聚糖明膠膜的截面結構相對均質且致密，花青素提取物與殼聚糖明膠基質間相容性較好，該膜阻濕性能弱，水蒸氣透過率為14.52×10-11g/（m·s·Pa）。

4 展望

基于藍莓花青素的結構特點及其抗氧化、抗菌等多種功能特性，開發新型的具有抗氧化功能生物可降解包裝材料應用于鮮肉及其他食品的冷藏保鮮，不僅在理論上有重要意義，而且在生產上具有直接應用價值。為了進一步完善藍莓花青素復合保鮮膜的機械強度和活性，可以通過選取不同來源明膠、多糖、蛋白等生物材料作為載體，選擇不同類型、濃度的乳化劑進行工藝優化，進而提高食品抗氧化保鮮膜實際應用價值。

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Application ofBlueberryAnthocyanins in Antioxidant Filmfor Food Preservative

KONG Lu，LIU Xiaoying，*GUO Li，WANG Peng，HUANG Chunyu，GE Xiaopeng
（College of Food and Pharmaceutical Engineering，Suihua University，Suihua，Heilongjiang 152061，China）

TS272.5

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.046

1671-9646（2017） 09b-0066-03

2017-07-24

黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目（201510236008）；黑龍江省教育廳項目“藍莓花青素-透明質酸復合膜的抑菌性質研究與應用”（2016-KYYWF-0926）。

孔 璐（1994— ），女，本科，研究方向為食品科學與工程。

*通訊作者：郭 麗（1979— ），女，博士，副教授，研究方向為農產品貯藏與加工、食品資源綜合利用。