花青素加工貯藏穩(wěn)定性的改善及應(yīng)用研究進(jìn)展

曾茜茜，雷 琳，趙國(guó)華,2，葉發(fā)銀,2,3,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715；3.西南大學(xué) 食品科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，重慶 400715）

花青素是水溶性類黃酮色素，廣泛存在于植物的果實(shí)、葉片和花中。花青素水溶液的顏色具有pH值依賴性，一般地，在酸性條件下呈紅色或紫色，在堿性條件下呈藍(lán)色[1]。花青素不僅賦予食品豐富的顏色，而且呈現(xiàn)出抗氧化[2]、抗炎、抗腫瘤、預(yù)防糖尿病和保護(hù)心臟[3]等多種生理保健功能，在食品飲料、醫(yī)藥和化妝品工業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于花青素天然的不穩(wěn)定性，其應(yīng)用受到限制。研究并改善花青素在食品加工貯藏過(guò)程中的穩(wěn)定性，對(duì)于深入研究其功能特性以及拓寬其在食品飲料工業(yè)中的應(yīng)用具有非常重要的意義[4]。本文重點(diǎn)就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)花青素在加工貯藏過(guò)程中穩(wěn)定性保持或提升的方法和技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)，以期為花青素進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)提供參考。

1 花青素的結(jié)構(gòu)

圖1 花青素結(jié)構(gòu)[5]Fig. 1 Structure of anthocyanins[5]

花青素屬于類黃酮化合物，具有典型的C6-C3-C6碳骨架結(jié)構(gòu)（圖1），含有A、B兩個(gè)苯甲酰環(huán)和含氧六元雜環(huán)（C），且C環(huán)上帶有陽(yáng)離子，極性較強(qiáng)，在不同pH值條件下化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。自然界中游離態(tài)的花青素極少見(jiàn)，一般以糖苷形式存在，常與一個(gè)或多個(gè)葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等通過(guò)糖苷鍵形成花色苷。糖苷可取代3、5、7位，其中3-糖苷最為常見(jiàn)。自然界已知有22 類花青素，而在食品中主要為天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、錦葵色素和牽牛花色素6 類。

2 花青素的穩(wěn)定性

花青素的穩(wěn)定性較差，其降解不僅發(fā)生在從植物組織提取純化的過(guò)程中，而且存在于食品的加工貯藏過(guò)程中[2]。影響花青素降解的主要因素是花青素的結(jié)構(gòu)、外界溫度、pH值和氧濃度，一些次要因素通常為水分活度、光、還原/氧化劑、酶等[6]。目前提高花青素穩(wěn)定性的方法主要包括共色作用、復(fù)合作用、載體包埋等。

2.1 通過(guò)共色作用改善花青素的穩(wěn)定性

花青素的共色作用指溶液中的花青素與無(wú)色或顏色很淺的有機(jī)化合物形成分子間締合體，從而使得花青素顏色更深、更穩(wěn)定[7]。這些有機(jī)化合物被稱作共色素。共色素種類繁多，主要包括黃酮、酚酸、氨基酸、有機(jī)酸、生物堿、單寧等，甚至可以是花青素本身。共色作用存在多種機(jī)制，現(xiàn)已闡明的機(jī)制包括分子內(nèi)或分子間相互作用以及自締合作用[8]。當(dāng)共色素通過(guò)共價(jià)作用（一般通過(guò)糖基化或酰基化進(jìn)行）成為花青素分子的一部分時(shí)，稱為分子內(nèi)共色。共色素通過(guò)非共價(jià)作用（氫鍵、疏水力等）與花青素形成“花青素-共色素”復(fù)合物，加強(qiáng)花青素的呈色，稱為分子間共色。一些花青素自身可作為共色素通過(guò)非共價(jià)作用互相締合在一起，得到消光系數(shù)更高的復(fù)合體，稱為自締合作用[9]。因此，自締合作用可視為分子間共色的一種特殊形式。

2.1.1 分子內(nèi)共色作用

在GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中列出的花青素類著色劑（黑豆紅、黑加侖紅、紅米紅、落葵紅、玫瑰茄紅、葡萄皮紅、桑椹紅、楊梅紅、越橘紅、紫甘薯色素和蘿卜紅等），其著色穩(wěn)定的原因在于這些色素提取物中主要為糖基化和酰基化的花青素[10]。一方面，通過(guò)分子內(nèi)共色作用，糖單元上的羥基與通過(guò)氫鍵作用或酰化結(jié)合上去的芳環(huán)通過(guò)疏水作用與花青素母環(huán)進(jìn)行復(fù)合，使其不易受到水的攻擊，難以形成無(wú)色假堿和查耳酮[11-12]。另一方面，糖基化和酰基化的花青素更適宜與共色素發(fā)生分子間共色作用[13-14]。

就糖基化而言，花色苷的穩(wěn)定性受糖基的類型、數(shù)量及結(jié)合位點(diǎn)的影響[15]。Rubinskiene等[16]研究發(fā)現(xiàn)：75 ℃處理黑加侖水提液150 min，對(duì)其中的4 種主要花色苷的穩(wěn)定性和保留率無(wú)顯著性影響；95 ℃處理150 min的結(jié)果表明，黑加侖中的4 種花色苷熱穩(wěn)定順序?yàn)椋菏杠嚲账?3-蕓香糖苷＞花翠素-3-蕓香糖苷≈矢車菊素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside，C3G）＞花翠素-3-葡萄糖苷。Reque等[17]研究了凍藏（-18 ℃、6 個(gè)月）條件下藍(lán)莓中花色苷的保留情況，結(jié)果表明：藍(lán)莓中飛燕草素-3-葡萄糖苷（80%降解）穩(wěn)定性最差，天竺葵素-3-葡萄糖苷（9%降解）穩(wěn)定性最好；此外，C3G（31%降解）的穩(wěn)定性強(qiáng)于矢車菊素-3,5-雙葡糖苷（55%降解）。

花色苷通過(guò)酰基化修飾（一般發(fā)生在糖單元的羥基上），得到的酰化花青素往往具有更高的加工貯藏穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，與花青素共價(jià)結(jié)合的有機(jī)酸包括乙酸、草酸、L-乳酸、丙二酸、琥珀酸、蘋果酸、酒石酸、戊二酸、芥酸等脂肪酸，以及對(duì)羥基苯甲酸、沒(méi)食子酸、（E）-p-香豆酸、（E）-咖啡酸、（E）-3,5-二羥基肉桂酸、（E）-阿魏酸等芳香酸。酰化對(duì)花青素的穩(wěn)定效應(yīng)決定于酰基的種類、結(jié)合位點(diǎn)和數(shù)目[13]。一般地，帶有芳香酰基的酰化花青素比帶有脂肪酰基的酰化花青素穩(wěn)定[18]，多酰化花青素比單酰化花青素穩(wěn)定[15]。此領(lǐng)域研究報(bào)道極多，具體可參考云南農(nóng)業(yè)大學(xué)趙昶靈教授課題組的相關(guān)研究[19]。

2.1.2 分子間共色作用

2.1.2.1 自締合效應(yīng)

花青素自身作為共色素，通過(guò)自締合效應(yīng)使溶液顏色加深，穩(wěn)定性增強(qiáng)。這類共色作用主要通過(guò)芳香母核之間的疏水相互作用實(shí)現(xiàn)垂直堆疊的分子復(fù)合物的形成及穩(wěn)定化。花青素結(jié)構(gòu)與濃度、溶液pH值、溫度及溶劑對(duì)自締合作用有重要影響。González-Manzano等[20]研究發(fā)現(xiàn)自聚合作用隨著花青素B環(huán)上甲氧基數(shù)目增加而增強(qiáng)。Asen等[21]發(fā)現(xiàn)隨著花青素濃度增加，花青素分子間以甲醇假堿或醌型堿的形式締合，使其溶液吸光度劇增并出現(xiàn)藍(lán)移。位佳靜[22]研究發(fā)現(xiàn)，相比于水溶液，刺葡萄花青素在模擬葡萄酒醇系溶液中的自締合強(qiáng)度更大。

2.1.2.2 花青素-共色素相互作用

在酚類和花青素的分子間共色作用中，花青素與酚類芳香環(huán)之間的π—π堆積是主要共色驅(qū)動(dòng)力，電子從電子云密度較高的酚類轉(zhuǎn)移到電子云密度較低的花青素[23]。電離電位是影響酚類共色效果的決定性因素，電離電位越負(fù)，給電子能力越強(qiáng)，穩(wěn)定效果越好[24]。Dariasmartin等[25]將咖啡酸、（+）-兒茶素添加到葡萄酒中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)30 d后20 mg/L咖啡酸（電離電位-8.31 eV）使葡萄酒顏色增強(qiáng)60%，而相同條件下（+）-兒茶素（電離電位-8.09 eV）僅增強(qiáng)13%。Cruz等[26]認(rèn)為酚類提升穩(wěn)定性的效果還與其立體結(jié)構(gòu)有關(guān)，共平面的酚類（槲皮素、楊梅苷、蘆丁）的共色效果優(yōu)于不共平面的酚類（兒茶素、表兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯）。Xu Honggao等[27]研究發(fā)現(xiàn)槲皮素對(duì)葡萄皮花青素穩(wěn)定性的改善效果最好，在pH 3、90 ℃的條件下花青素的半衰期從495 min延長(zhǎng)到1 386 min，其次是楊梅苷（693 min）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（577 min）和蘆丁（503 min）。蘆丁提升花色苷半衰期能力有限，可能的原因在于其較低的電離電位（-7.28 eV）。

有機(jī)酸作為共色素時(shí)，其酸度系數(shù)（pKa）是影響共色效果的重要因素。隨著pKa值的增加，酸的解離速率降低，花青素與水分子溶劑化能力減弱，花青素水合作用減慢，因此，pKa值大的有機(jī)酸穩(wěn)定作用更好。Hubbermann等[28]報(bào)道，在pH 3.9下，有機(jī)酸提高接骨木花青素穩(wěn)定性的順序?yàn)橐宜幔╬Ka＝4.76）＞己二酸（pKa＝4.43）＞檸檬酸（pKa＝3.09～5.41）≥酒石酸（pKa＝2.98～4.34）。

氨基酸或多肽對(duì)花青素也具有共色效應(yīng)，從而能夠提升花青素的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、ε-聚-L-賴氨酸能將含抗壞血酸體系中花青素的半衰期延長(zhǎng)1.15～1.39 d；而L-色氨酸通過(guò)氫鍵和疏水相互作用可使其延長(zhǎng)3.91 d[29]。

2.2 通過(guò)復(fù)合作用改善花青素的穩(wěn)定性

復(fù)合作用的定義非常廣泛，一般指2 種及以上能獨(dú)立存在的化合物通過(guò)共價(jià)或非共價(jià)作用形成有序分子聚集體的現(xiàn)象。花青素共色作用可以看作是花青素與自身及共色素分子間發(fā)生復(fù)合作用的特殊形式。共色素以外的食品成分（環(huán)糊精（cyclodextrin，CD）、多糖、蛋白質(zhì)以及礦物質(zhì)等）能與花青素形成復(fù)合物，從而提高花青素在食品加工貯藏過(guò)程中的穩(wěn)定性。

2.2.1 CD包結(jié)作用

CD是一系列由α-D-葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵首尾連接而成的環(huán)狀低聚糖，常見(jiàn)的α-CD、β-CD和γ-CD分別由6、7、8 個(gè)α-D-葡萄糖單元組成。CD具有“外壁親水、內(nèi)腔疏水”的圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，其疏水內(nèi)腔能與花青素分子作用，形成CD-花青素包結(jié)物。添加CD對(duì)花青素溶液將產(chǎn)生顏色增強(qiáng)、顏色減褪和無(wú)影響3 種效應(yīng)，目前尚無(wú)規(guī)律可循。Yamada等[30]研究發(fā)現(xiàn)：添加β-CD會(huì)減褪天竺葵色素-3-葡萄糖苷和C3G溶液的顏色，且褪色程度隨β-CD添加量的增加而加強(qiáng)；添加α-CD對(duì)C3G溶液顏色無(wú)影響，但對(duì)天竺葵色素-3-葡萄糖苷溶液顏色有較弱但顯著的減褪作用；研究認(rèn)為，β-CD對(duì)花青素顏色的減褪分為2 步，首先是二者形成包結(jié)物，然后是花青素黃烊鹽正離子在β-CD的催化下轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)色假堿。Tamura等[31]的研究發(fā)現(xiàn)γ-CD能與錦葵色素-3-（6”-對(duì)-香豆酰）-葡萄糖苷形成包結(jié)物且能穩(wěn)定溶液顏色，而對(duì)另外3 種錦葵色素類花青素（錦葵色素-3-葡萄糖苷、錦葵色素-3,5-葡萄糖苷和錦葵色素-3,5-（6”-對(duì)-香豆酰）-葡萄糖苷）的溶液顏色缺乏穩(wěn)定能力，可能的原因是錦葵色素-3-（6”-對(duì)-香豆酰）-葡萄糖苷分子的香豆酰基和A、C母環(huán)與γ-CD的疏水內(nèi)腔恰好匹配。Mourtzinos等[32]采用差示掃描量熱分析發(fā)現(xiàn)：β-CD與玫瑰茄花青素形成的復(fù)合物在固態(tài)時(shí)的抗氧化穩(wěn)定性顯著高于游離的玫瑰茄花青素；同時(shí)，添加β-CD可顯著減緩玫瑰茄花青素在pH 4.0檸檬酸緩沖溶液中的熱降解速率，在90 ℃熱處理?xiàng)l件下，β-CD可使其半衰期延長(zhǎng)近1 倍。Howard等[33]的研究認(rèn)為：β-CD對(duì)野櫻莓花青素貯藏穩(wěn)定性的影響程度與β-CD添加量和溶液pH值有關(guān)；pH 3.6及3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的β-CD添加量效果最好，降低pH值或減少添加量均會(huì)減弱β-CD對(duì)野櫻莓花青素貯藏穩(wěn)定性的提升效果。推測(cè)其可能的原因是β-CD與花青素的復(fù)合存在最優(yōu)條件，此時(shí)二者間的氫鍵、疏水相互作用和位阻效應(yīng)協(xié)同作用正好阻抑了水分子對(duì)花青素黃烊鹽正離子的進(jìn)攻。Fernandes等[34]的研究表明：β-CD對(duì)C3G溶液顏色具有減褪作用，且這種作用隨pH值升高變得明顯；而α-CD對(duì)C3G溶液顏色無(wú)顯著影響，其可能的原因在于α-CD疏水腔較小，不利于花青素與內(nèi)腔的包結(jié)作用。Fernandes等[35]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，C3G以半酮縮醇形式與β-CD按1∶1形成包結(jié)物，C3G的C環(huán)深埋于β-CD內(nèi)腔，B環(huán)則位于β-CD腔體的邊沿上。Flores等[36]的研究也表明添加β-CD導(dǎo)致C3G溶液的顏色減褪且與添加量呈正相關(guān)，但是包合物的形成提升了C3G的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且β-CD可作為C3G向結(jié)腸運(yùn)輸?shù)妮d體，增加其生物利用率。

2.2.2 多糖-花青素復(fù)合作用

與CD的情形類似，多糖對(duì)花青素穩(wěn)定性的影響同樣分為促進(jìn)、基本無(wú)影響和降低3 種情況。至于其中的原因，目前尚未有清晰的認(rèn)識(shí)。Lewis等[37]報(bào)道了直鏈淀粉和支鏈淀粉對(duì)花青素溶液顏色的減弱作用，這種作用在pH 4時(shí)比pH 2時(shí)更加明顯。添加果膠對(duì)pH 2時(shí)花青素溶液顏色無(wú)影響，果膠對(duì)pH 4的飛燕草色素溶液顏色有減弱作用，而對(duì)pH 4的天竺葵色素和錦葵色素溶液的顏色有增強(qiáng)作用。相比之下，聚葡萄糖對(duì)上述2 個(gè)pH值的花青素溶液顏色無(wú)顯著影響。

研究認(rèn)為，多糖主要依靠氫鍵、疏水相互作用和靜電相互作用與花青素形成復(fù)合物。Chung等[38]研究發(fā)現(xiàn)：添加阿拉伯膠可顯著提升模擬飲料中紫胡蘿卜花青素的穩(wěn)定性；他們認(rèn)為花青素通過(guò)與阿拉伯膠上的糖蛋白發(fā)生氫鍵作用形成復(fù)合物，從而抑制了抗壞血酸對(duì)花青素的降解。Guan Yongguang等[39]報(bào)道：添加阿拉伯膠（10 mg/mL）可使花青素（pH 5.0）在80 ℃和126 ℃的熱穩(wěn)定性分別提高2.0 倍和1.8 倍；他們認(rèn)為二者主要通過(guò)疏水相互作用形成納米尺度的復(fù)合物。對(duì)于陽(yáng)離子型多糖（如殼聚糖），由于其荷電基團(tuán)與花青素黃烊鹽正離子之間的排斥作用，幾乎不能與花青素形成非特異性吸附。利用這一性質(zhì)，有學(xué)者采用殼聚糖來(lái)脫除胭脂蘿卜（富含花青素）的異味[40]。與之相反，陰離子型多糖則能與花青素通過(guò)靜電相互作用結(jié)合，如卡拉膠能與花青素形成穩(wěn)定的復(fù)合物。Navikaite等[41]報(bào)道ι-卡拉膠對(duì)花青素的吸附作用比κ-卡拉膠高1.3～1.7 倍，原因在于ι-卡拉膠有2 個(gè)硫酸基團(tuán)，而κ-卡拉膠只有一個(gè)。Klimaviciute等[42]將葡聚糖硫酸酯和花青素以質(zhì)量比1∶1.7加入溶液中，室溫下貯藏12 d，花青素?fù)p失率從35%降低到了12%。必須指出，靜電相互作用不是唯一的陰離子型多糖與花青素之間的作用力[43]。對(duì)于硫酸軟骨素這種兼具硫酸基團(tuán)和N-乙酰基的陰離子型多糖，其與花青素的相互作用就包含靜電相互作用和疏水相互作用，同時(shí)這2 種作用力能促進(jìn)花青素的分子間堆積，圍繞硫酸軟骨素分子形成穩(wěn)定的納米尺度的復(fù)合物，甚至在高pH值（pH＞9）環(huán)境下花青素可保持穩(wěn)定。對(duì)于同是陰離子型多糖的果膠，其對(duì)花青素的改善程度與果膠來(lái)源、結(jié)構(gòu)特征（甲酯化度、酰胺化度、鏈結(jié)構(gòu)）以及非花青素類多酚共存物有關(guān)。對(duì)于果膠-花青素復(fù)合物而言，其形成主要依靠氫鍵作用和弱的疏水相互作用[44]，當(dāng)然還包括果膠羧基與花青素黃烊鹽正離子之間的靜電相互作用。與硫酸軟骨素類似，花青素與果膠之間的疏水相互作用及靜電相互作用促進(jìn)了花青素的層狀堆疊[45]。Buchweitz等[46]研究了不同類型果膠對(duì)黑加侖花青素貯藏（20 ℃避光18 周）穩(wěn)定性的提升效果，結(jié)果表明：所有果膠樣品均使其穩(wěn)定性增加，其中低酯酰胺化果膠效果最好（質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%、20 ℃，半衰期從22 d延長(zhǎng)至80 d），低甲氧基果膠和高甲氧基果膠次之；當(dāng)酰胺化度及酯化度近似時(shí)，柑橘果膠的效果優(yōu)于蘋果果膠，而甜菜果膠對(duì)其穩(wěn)定性的提升能力有限，可能的原因在于花翠素葡萄糖苷與柑橘果膠發(fā)生了強(qiáng)烈的氫鍵相互作用；當(dāng)與非花青素類多酚共存時(shí)，果膠的來(lái)源（而不是果膠結(jié)構(gòu)特征）成為決定改善程度更為主要的因素。

2.2.3 蛋白質(zhì)-花青素復(fù)合作用

蛋白質(zhì)可與花青素形成復(fù)合物提升其熱穩(wěn)定性和貯藏穩(wěn)定性。二者復(fù)合物的形成主要依靠氫鍵、靜電相互作用和疏水相互作用。Tang Lin等[47]的研究表明，矢車菊色素-3-葡萄糖苷和牛血清白蛋白之間的復(fù)合作用，氫鍵是主要結(jié)合力。當(dāng)溶液pH值大于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)帶負(fù)電，這時(shí)多肽或蛋白質(zhì)與花青素間還存在靜電相互作用[29]。Wu Jine等[48]從酵母細(xì)胞壁中提取出甘露糖蛋白，研究發(fā)現(xiàn)甘露糖蛋白能將花青素的熱穩(wěn)定性（pH 7.0、80 ℃或126 ℃處理30 min）提高4～5 倍。光譜分析及ζ電位結(jié)果顯示甘露糖蛋白與花青素通過(guò)疏水相互作用形成了復(fù)合物。對(duì)于牛奶蛋白質(zhì)，其對(duì)花青素的穩(wěn)定效果取決于蛋白質(zhì)種類和熱變性程度，乳清蛋白（β-乳球蛋白）穩(wěn)定效果優(yōu)于酪蛋白（α-酪蛋白、β-酪蛋白），熱變性蛋白質(zhì)優(yōu)于天然未變性蛋白質(zhì)[49]。Chung等[50]的研究結(jié)果表明熱變性乳清蛋白的改善效果與其變性程度有關(guān)：適度熱處理可增加乳清蛋白疏水基團(tuán)的暴露程度，增強(qiáng)其與花青素之間的復(fù)合作用，有利于改善花青素穩(wěn)定性；但是乳清蛋白一旦完全解折疊，熱處理將不再提升其穩(wěn)定效果。

2.3 通過(guò)載體包埋改善花青素的穩(wěn)定性

包埋是一種將活性成分封裝在固體顆粒或液體囊泡中以實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定化和控制釋放的技術(shù)。根據(jù)包埋體系的尺寸，可簡(jiǎn)單分為微膠囊（1.0～100.0 μm）和納米顆粒（0.01～1.00 μm）2 類。采用載體材料對(duì)花青素進(jìn)行包埋可有效降低花青素與外界環(huán)境的接觸，提高花青素對(duì)熱、光和pH值等環(huán)境因子的穩(wěn)定性。

2.3.1 微膠囊化包埋

微膠囊技術(shù)是將固體、液體或氣體包埋封存在聚合物壁的微型容器內(nèi)成為固體微粒產(chǎn)品的一種技術(shù)。盡管微膠囊造粒方法多樣，但目前僅有少數(shù)幾種用于制備花青素微膠囊，主要包括離子交聯(lián)法、乳化-熱膠凝法、噴霧干燥法以及冷凍干燥法等。

離子交聯(lián)法是指帶相反電荷的壁材芯材相互交聯(lián)或通過(guò)交聯(lián)劑相連，形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包裹花青素，以提高包埋率和保留率的方法。Wang Wenjie等[51]用2 種不同的陰離子交聯(lián)劑（三聚磷酸鈉、纖維素納米晶）通過(guò)離子交聯(lián)法與殼聚糖作用包裹花青素發(fā)現(xiàn)：以纖維素納米晶為交聯(lián)劑制備的微膠囊具有更高的花青素回收率，荷載的花青素中，27%分布于內(nèi)核，12%與基質(zhì)結(jié)合，61%分布于外層；而采用三聚磷酸鈉為交聯(lián)劑制備的微膠囊，不僅花青素的回收率下降了61%，而且99%的花青素分布在外層。錢明雪等[52]以果膠和海藻酸鈉作壁材、CaCl2作為交聯(lián)劑制備微膠囊包埋花青素，包埋率為87.5%。

乳化-熱凝膠法是指將花青素與壁材組成的混合溶液在植物油中乳化成微粒，再通過(guò)壁材的熱膠凝作用，形成在常溫下呈固態(tài)的花青素微膠囊的方法。Bilek等[53]以乳清蛋白作為膠凝劑包埋黑胡蘿卜花青素，通過(guò)熱凝膠法得到直徑小于100 μm的粉紅色微膠囊，該微膠囊添加到酸奶中能賦予酸奶不同色度的粉紅色。Betz等[54]研究了乳化-熱膠凝法制備覆盆子提取物（富含花青素）微膠囊的工藝，首先使花青素與乳清分離蛋白充分作用形成復(fù)合物，然后以葵花籽油為分散相，加入乳化劑形成W/O型乳狀液，接著以80 ℃熱膠凝10 min制得微凝膠。乳清分離蛋白及微凝膠結(jié)構(gòu)對(duì)pH 6.8條件下的花青素降解有明顯的抑制作用。

噴霧干燥是最常用的制備花青素微膠囊的方法，所采用的壁材包括麥芽糊精、變性淀粉、海藻酸鈉、CD、阿拉伯膠、葡聚糖、乳清蛋白等。這些壁材可與花青素相互作用形成復(fù)合物。通常將多種壁材聯(lián)用以改善包埋和穩(wěn)定效果[55]。Mahdavi等[56]的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)阿拉伯樹(shù)膠和麥芽糊精共同使用時(shí)的包埋效果優(yōu)于單獨(dú)使用麥芽糊精，將噴霧干燥的花青素粉末添加到果凍中，其質(zhì)構(gòu)及感官指標(biāo)甚至優(yōu)于市售果凍。

冷凍干燥被認(rèn)為是干燥熱不穩(wěn)定物質(zhì)的最適方法，可以降低高溫對(duì)熱敏物質(zhì)的損害。Laokuldilok等[57]用麥芽糖糊精包埋花青素，并對(duì)2 種干燥方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥（保留率72%）的保留率遠(yuǎn)高于噴霧干燥（保留率48%～72%），且產(chǎn)率也更高。Lu Meiling等[58]以Fe3+為交聯(lián)劑，通過(guò)乳化-交聯(lián)法制備負(fù)電荷的氧化魔芋葡甘聚糖微球，冷凍干燥后的微球重新分散到溶液中吸附紫薯花青素。光學(xué)顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡的觀察結(jié)果表明，氧化魔芋葡甘聚糖微球?qū)ψ鲜砘ㄇ嗨鼐哂辛己玫奈侥芰Αang Yuntao等[59]通過(guò)溶膠-凝膠法制得甲殼素多孔微球，將其反復(fù)洗滌后凍干，接著對(duì)葡萄籽花青素進(jìn)行吸附，在pH 4的最佳條件下基于Langmuir等溫線預(yù)測(cè)該微球?qū)ㄇ嗨氐呢?fù)載量達(dá)2 718 mg/g，靜電相互作用、氫鍵和疏水相互作用為吸附過(guò)程的主要驅(qū)動(dòng)力。

2.3.2 納米化包埋

表1 花青素的納米化包埋Table 1 Nanoencapsulation of anthocyanins

近年來(lái)，納米化包埋在對(duì)食品活性成分的穩(wěn)定化及生物利用率提升方面表現(xiàn)出了巨大的潛力。盡管納米化載體體系及其構(gòu)建方法多樣，但是目前用于花青素納米化包埋的體系主要有3 類，即脂質(zhì)體、固體脂質(zhì)納米粒和聚合物納米顆粒（表1）。Zhao Lisha等[60]采用大豆磷脂、膽固醇為包埋材料，通過(guò)二氧化碳超臨界流體技術(shù)制備出平均粒徑160 nm的越橘花青素脂質(zhì)體，其多分散性指數(shù)僅為0.26，在氮?dú)夥沾娣? 周脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。Ravanfar等[61]以棕櫚酸為固體脂質(zhì)，以司盤85、卵磷脂為乳化劑，采用微乳液稀釋法制備出紅甘藍(lán)花青素固體脂質(zhì)納米粒，并通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。固體脂質(zhì)納米粒呈球形，平均粒徑455 nm，包埋后的紅甘藍(lán)花青素的熱穩(wěn)定性顯著提升，且熱處理溫度越高效果越明顯。Arroyo-Maya等[62]研究了熱處理-離子交聯(lián)法制備乳清分離蛋白-甜菜果膠納米顆粒的工藝，并評(píng)價(jià)了所制備納米顆粒包埋花青素的效果。研究發(fā)現(xiàn)，盡管乳清分離蛋白-甜菜果膠顆粒不能有效抑制添加抗壞血酸對(duì)花青素的降解作用，但包埋提升了花青素在無(wú)抗壞血酸的條件下的穩(wěn)定性。He Bo等[63]研究了殼聚糖納米顆粒對(duì)藍(lán)莓花青素的包埋性能。結(jié)果表明，荷載藍(lán)莓花青素的納米顆粒平均粒徑為219 nm，相比于游離花青素，包埋的花青素在模擬胃、腸液中降解緩慢，在模擬飲料中的貯藏穩(wěn)定性也明顯提升。

3 結(jié) 語(yǔ)

盡管花青素具有較差的穩(wěn)定性，但是通過(guò)與食品成分間的共色作用、復(fù)合作用以及對(duì)花青素進(jìn)行包埋處理，可顯著提升花青素在加工貯藏過(guò)程中的穩(wěn)定性，改善其貯藏性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期。其中花青素-共色素共色作用、花青素-CD復(fù)合作用以及酰化提升穩(wěn)定性的作用機(jī)制報(bào)道較多，而多糖及蛋白質(zhì)通過(guò)復(fù)合作用及包埋作用提升花青素穩(wěn)定性的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。另一方面，目前國(guó)內(nèi)外研究側(cè)重于花青素貯藏穩(wěn)定性的改善，而較少涉及加工穩(wěn)定性，后者包含更多穩(wěn)定性破壞因子如酶、氧氣、pH值和溫度等，因此今后的研究宜著眼于花青素在各類加工條件下穩(wěn)定性的改善。

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