低酰基和高酰基結(jié)冷膠對(duì)模型飲料中百香果皮花色苷熱穩(wěn)定性的影響

程宏楨，蔡志鵬，王 靜，徐明生，沈勇根*，盧劍青，劉馥源，李曉明

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江西省發(fā)展與改革委員會(huì)農(nóng)產(chǎn)品加工與安全控制工程實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045）

百香果，學(xué)名西番蓮（Passiflora coeruleaL.），是西番蓮科西番蓮屬的一種多年生蔓生草質(zhì)藤本植物，主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，我國(guó)廣西、海南和廣東等地廣泛種植[1]。百香果最常見(jiàn)的是將其加工為果汁，其果汁色澤金黃、香氣馥郁、甜酸可口，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。然而百香果皮（passion fruit peel，PFP）通常被丟棄，導(dǎo)致果皮利用率極低，造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。PFP中除含有果膠、纖維素、多糖、礦物質(zhì)外，還富含活性成分花色苷。研究表明，PFP花色苷具有抗氧化[2]、抗炎[3]、降血壓[4]、抗焦慮[5]、降血糖[6]等功效。因此，對(duì)PFP花色苷進(jìn)行系統(tǒng)研究和資源開(kāi)發(fā)具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用意義。

花色苷是一種廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，屬于黃酮類化合物[7]。花色苷在貯藏、加工和使用過(guò)程中，受到熱、氧、光和生物等外界因素影響，使其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生降解[8]。抗壞血酸是微量營(yíng)養(yǎng)素，因其可以延長(zhǎng)保質(zhì)期、提高營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)風(fēng)味，通常用于商業(yè)飲料中，但花色苷作為食品成分使用時(shí)，雖然果汁中的內(nèi)源性抗壞血酸不會(huì)對(duì)花色苷降解產(chǎn)生顯著影響，但由于飲料基質(zhì)中抗壞血酸濃度的增加，強(qiáng)化抗壞血酸會(huì)損害花色苷結(jié)構(gòu)導(dǎo)致褪色[9-10]，這限制了花色苷在飲料體系中的應(yīng)用。

結(jié)冷膠是生物體鞘氨醇單細(xì)胞菌在有氧發(fā)酵條件下分泌的羧基化細(xì)胞外多糖[11]，具有成膠用量少、凝膠形成能力好、透明度高、復(fù)配性好等優(yōu)越性[12]，還能賦予食品極佳的香氣、質(zhì)地和口感。目前市售2 種結(jié)冷膠，從發(fā)酵液中直接回收多糖產(chǎn)生高酰基（high acyl，HA）結(jié)冷膠，而通過(guò)堿處理進(jìn)行的脫酰作用產(chǎn)生低酰基（low acyl，LA）結(jié)冷膠，但LA結(jié)冷膠和HA結(jié)冷膠由于酰化程度不同，可能與花色苷之間的空間相互作用也不同，導(dǎo)致穩(wěn)定性有差異。前人研究證明多糖與花色苷的復(fù)配可以提高花色苷穩(wěn)定性[13-14]。Xiong Shaoyuan等[15]研究表明用葡聚糖凝膠包封花色苷與用大豆油相比，回收率從25%提高至33%。Buchweitz等[16]研究表明在pH 5.0條件下加入果膠和果膠多糖可顯著提高黑加侖汁中花色苷穩(wěn)定性。Guan Yongguang等[17]研究表明阿拉伯膠提高了花色苷在80?℃和126 ℃條件下降解的半衰期和在pH 5.0條件下的熱穩(wěn)定性。由此，多糖與花色苷的復(fù)配成為一種彌補(bǔ)花色苷降解的綠色、安全的有效途徑。結(jié)冷膠可通過(guò)氫鍵、疏水作用力和離子作用力等介導(dǎo)與花色苷相互作用產(chǎn)生非共價(jià)化合物，從而提高花色苷穩(wěn)定性[18]，解決抗壞血酸強(qiáng)化且富含花色苷的飲料中變色問(wèn)題，這對(duì)于結(jié)冷膠在食品中的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，結(jié)冷膠作為新型微生物多糖，其優(yōu)越的凝膠性能遠(yuǎn)高于其他親水膠體，但結(jié)冷膠作為一種食品添加劑在飲料體系中鮮有應(yīng)用，且國(guó)內(nèi)外對(duì)PFP花色苷的研究主要集中在色素提取和貯藏中的氧化褐變，鮮見(jiàn)有關(guān)LA/HA結(jié)冷膠與PFP花色苷的復(fù)配體系以改善花色苷降解的研究報(bào)道。為此，本實(shí)驗(yàn)以PFP花色苷為原料，研究LA和HA結(jié)冷膠對(duì)含有抗壞血酸的模型飲料中PFP花色苷熱穩(wěn)定性的影響。分析不同濃度的LA結(jié)冷膠和HA結(jié)冷膠對(duì)花色苷穩(wěn)定性的影響，探究LA結(jié)冷膠和HA結(jié)冷膠在含抗壞血酸的模型飲料中花色苷的熱降解動(dòng)力學(xué)和色差的變化情況，利用超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜儀分析鑒定PFP花色苷組分，以期為PFP花色苷的穩(wěn)定化控制及結(jié)冷膠的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百香果為紫果，采自廣西崇左某農(nóng)戶果園，于-80 ℃冰箱超低溫保藏。

果膠酶 河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；HP-20大孔吸附樹(shù)脂 北京索萊寶科技有限公司甲酸、乙腈、甲醇（均為色譜純） 美國(guó)天地有限公司；LA和HA結(jié)冷膠（純度99%） 蘇州威晟生物科技有限公司；乙醇、冰乙酸、乙酸鈉、鹽酸、氯化鉀、磷酸氫二鈉、檸檬酸、抗壞血酸均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

BSA124S電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；SCIENTZ-10N冷凍干燥機(jī)、SB-3200DTDN超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；Q500B高速多功能粉碎機(jī) 上海冰都電器有限公司；LXJ-IIB離心機(jī) 上海安壽科學(xué)儀器廠；ColorQuest XE色差儀美國(guó)HunterLab公司；WFJ 2100可見(jiàn)分光光度計(jì) 尤尼柯（上海）儀器有限公司；MALDI SYNAPT MS超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Waters公司。

1.3 方法

1.3.1 PFP花色苷的提取純化

1.3.1.1 PFP花色苷的提取

選擇發(fā)育成熟、表皮紫紅的百香果用蒸餾水洗凈，取皮切塊，冷凍干燥，打粉后過(guò)60 目篩，4 ℃干燥避光保存，備用。稱取適量PFP粉，采用超聲酶法提取花色苷，按料液比1∶10（g/mL）加入含85%乙醇和0.05% HCl的提取液中，先進(jìn)行酶法提取，果膠酶添加量5 mg/g、酶解pH 3.0、酶解溫度25 ℃、酶解時(shí)間60 min，然后在功率108 W條件下超聲提取20 min，4 000 r/min離心10 min，經(jīng)過(guò)分離得到含有PFP花色苷的上清液，備用。

1.3.1.2 PFP花色苷的純化

選用經(jīng)預(yù)處理后的HP-20大孔樹(shù)脂對(duì)花色苷粗提液進(jìn)行濕法上柱，柱高15 cm，調(diào)節(jié)吸附流速為3.5 BV/h，待吸附飽和后用蒸餾水以2 BV/h的流速?zèng)_柱洗滌，隨后用含85%乙醇和0.05% HCl的混合溶液解吸，沖柱流速為3 BV/h，待樹(shù)脂層接近無(wú)色，對(duì)洗脫液進(jìn)行真空濃縮，得到純化的花色苷濃縮液，經(jīng)冷凍干燥，得到深紫色的PFP花色苷粉末。

1.3.2 樣品溶液的制備

PFP：精確稱取0.09 g PFP花色苷粉末于50 mL棕色試劑瓶，加入30 mL 0.1 mol/L磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液（pH 3）中溶解充分，配制成含有0.3%的PFP花色苷溶液。

PFP＋VC：精確稱取0.09 g PFP花色苷粉末和0.24 g抗壞血酸粉末于50 mL棕色試劑瓶，加入30 mL 0.1 mol/L磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液（pH 3）中溶解充分，配制成含有0.3%花色苷和0.6% VC的混合體系。

PFP＋VC＋LA/HA：精確稱取0.09 g LA/HA結(jié)冷膠于50 mL棕色試劑瓶，加入15 mL超純水溶解，80 ℃水浴30 min，攪拌直至完全水合，冷卻至室溫后，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為3。精確稱取0.12 g PFP花色苷和0.24 g抗壞血酸粉末于50 mL燒杯中，加入20 mL 0.1 mol/L磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液（pH 3）中溶解完全，隨后迅速取15 mL該溶液轉(zhuǎn)移至上述棕色試劑瓶，混合均勻，配制成含有0.3%花色苷、0.6% VC和0.3% LA/HA的混合體系。

1.3.3 樣品溶液的熱處理

將配制好的PFP、PFP＋VC、PFP＋VC＋LA和PFP＋VC＋HA 4 種不同的混合體系于85 ℃水浴加熱0、1、2、3、4、5 h，隨后冷卻至室溫，測(cè)定吸光度。

1.3.4 抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響

精確稱取適量抗壞血酸，分別用0.1 mol/L磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液（pH 3）配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的抗壞血酸溶液，在PFP質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%、水浴溫度85℃、加熱時(shí)間5 h條件下，探究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的抗壞血酸溶液對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響。

1.3.5 LA/HA質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響

精確稱取適量LA和HA結(jié)冷膠，分別用超純水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的溶液，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為3.0，在花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%、水浴溫度85 ℃、加熱時(shí)間5 h條件下，研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LA和HA結(jié)冷膠對(duì)PFP花色苷的影響。

1.3.6 總花色苷質(zhì)量濃度的測(cè)定

參照李恩惠等[19]的方法稍作修改，采用pH示差法測(cè)定花色苷質(zhì)量濃度。吸取0.025 mol/L（pH 1.0）的KCl-HCl緩沖液和0.4 mol/L（pH 4.5）的乙酸鈉-乙酸緩沖液各4.5 mL于試管中，分別加入待測(cè)樣品0.5 mL，室溫避光放置30 min，分別測(cè)定波長(zhǎng)520 nm和700 nm處吸光度。按式（1）、（2）計(jì)算花色苷質(zhì)量濃度：

式中：mw為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量（449.38 g/mol）；DF為稀釋倍數(shù)（10）；ε為消光系數(shù)（26 900 L/（mol·cm））；L為光程（1 cm）。

1.3.7 色差的測(cè)定

采用全自動(dòng)色差儀在總透射模式下對(duì)花色苷溶液的L*（亮/暗）、a*（紅/綠）和b*（黃/藍(lán)）進(jìn)行測(cè)定。按式（3）計(jì)算：

式中：L*、a*、b*為加熱后值；L0、a0、b0為加熱前值。

1.3.8 降解動(dòng)力學(xué)分析

根據(jù)處理前和處理后PFP花色苷質(zhì)量濃度，按式（4）計(jì)算保留率：

式中：Ct為處理第t分鐘花色苷質(zhì)量濃度/（mg/L）；C0為處理第0分鐘花色苷質(zhì)量濃度/（mg/L）。

研究表明，運(yùn)用指數(shù)速率模型可以較大范疇地模擬有機(jī)物的降解過(guò)程[20]。有機(jī)物的降解速率與有機(jī)物質(zhì)量質(zhì)量濃度的關(guān)系表達(dá)，見(jiàn)式（5）：

式中：ω為有機(jī)物的質(zhì)量濃度/（mg/L）；k為降解速率常數(shù)/min－1；t為反應(yīng)時(shí)間/min；n為反應(yīng)級(jí)數(shù)。

假設(shè)降解動(dòng)力學(xué)反應(yīng)符合零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，即當(dāng)n為0、1、2、3時(shí)，式（5）的積分形式，見(jiàn)式（6）～（9）：

式中：k0、k1、k2和k3分別為零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)降解速率常數(shù)/min－1。

當(dāng)，即PFP花色苷質(zhì)量濃度下降一半時(shí)，所需要的衰變時(shí)間為半衰期t1/2。對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，對(duì)應(yīng)的半衰期為：

1.3.9 PFP花色苷的結(jié)構(gòu)鑒定

1.3.9.1 高效液相色譜條件

色譜柱：ACQUITY UPLC BEH C18柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）；用1%甲酸溶液（A相）和100%乙腈（B相）進(jìn)行洗脫；洗脫條件：0～10 min，100% A；10～15 min，60% A；16～25 min，100% A。柱溫45 ℃，進(jìn)樣量2 μL，流速0.3 mL/min，洗脫液中花色苷檢測(cè)波長(zhǎng)520 nm。

1.3.9.2 質(zhì)譜分析

電噴霧離子源，正離子模式掃描；質(zhì)量掃描范圍m/z20～1 500；毛細(xì)管電壓3.5 kV；錐孔電壓20 V；離子源溫度100 ℃；脫溶劑氣溫度400 ℃；脫溶劑氣流速700 L/h；錐形氣體流量50 L/h；碰撞能量6/20 V；檢測(cè)器電壓1 800 V。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，每組實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，結(jié)果以 ±s表示，采用Origin 8.5繪制圖表，使用SPSS 20.0進(jìn)行差異顯著性分析（Duncan多重比較）。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響

分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的抗壞血酸溶液，在PFP花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、水浴溫度85 ℃和加熱時(shí)間5 h條件下，探究不同抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨著抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，花色苷質(zhì)量濃度呈下降趨勢(shì)。在0%～0.6%范圍內(nèi)，花色苷質(zhì)量濃度下降趨勢(shì)較快，當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.6%時(shí)，下降趨于平緩，說(shuō)明抗壞血酸的加入不利于花色苷的穩(wěn)定，且抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，花色苷降解越多，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)一定限額，降解反應(yīng)變慢。這可能是大量的抗壞血酸可以表現(xiàn)出關(guān)于Fenton反應(yīng)的促氧化作用，其通過(guò)與飲料中的金屬離子螯合而增加活性氧物質(zhì)的形成，其中特別是·OH，可以進(jìn)一步降解花青素結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致顏色損失[21]。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%的抗壞血酸。

圖 1 抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響Fig. 1 Effects of ascorbic acid concentration on the thermal stability of anthocyanins from passion fruit peel

2.2 加熱時(shí)間對(duì)抗壞血酸存在下PFP花色苷模型飲料熱穩(wěn)定性的影響

按1.3.2節(jié)方法配制PFP和PFP＋VC 2 種飲料體系，在水浴溫度85 ℃、加熱時(shí)間5 h條件下，研究抗壞血酸對(duì)PFP花色苷熱穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖 2 抗壞血酸對(duì)PFP花色苷熱穩(wěn)定性的影響Fig. 2 Thermal stability of anthocyanins from passion fruit peel in the presence of 0.6% ascorbic acid

由圖2可知，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，2 種模型飲料體系中花色苷質(zhì)量濃度都呈下降趨勢(shì)，僅有花色苷的體系在熱處理后花色苷質(zhì)量濃度下降較緩慢，而添加抗壞血酸的體系下降趨勢(shì)更快。說(shuō)明在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%的抗壞血酸存在下，花色苷的穩(wěn)定性降低，并且在熱處理期間顯示出褪色現(xiàn)象，這是由于抗壞血酸與花色苷B環(huán)羥基之間的縮合反應(yīng)以及抗壞血酸氧化過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)氧化氫導(dǎo)致的[22]。雖然抗壞血酸對(duì)花色苷有不利影響，但是抗壞血酸作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和抗氧化劑以及其特殊的風(fēng)味，仍被廣泛加入到商業(yè)飲料中。

2.3 LA和HA結(jié)冷膠對(duì)PFP花色苷熱穩(wěn)定性的影響

分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的LA結(jié)冷膠和HA結(jié)冷膠溶液，在PFP花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%、水浴溫度85 ℃、加熱時(shí)間5 h條件下，研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LA和HA結(jié)冷膠對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖 3 LA和HA結(jié)冷膠體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PFP花色苷穩(wěn)定性的影響Fig. 3 Effects of LA and HA concentration on the stability of anthocyanins from passion fruit peel

由圖3可知，隨著2 種結(jié)冷膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷升高，PFP花色苷保留率均呈先升高后下降的趨勢(shì)。在0%～0.3%范圍內(nèi)，LA和HA結(jié)冷膠的添加使保留率上升較快，在0.3%的結(jié)冷膠體系中保留率達(dá)到頂峰，這可能歸因于在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，結(jié)冷膠分子中構(gòu)象的延伸性更好，從而暴露出更多的糖蛋白，通過(guò)與花色苷相互作用，增強(qiáng)花色苷的穩(wěn)定性[23]。但隨著結(jié)冷膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷升高，保留率開(kāi)始下降，花色苷穩(wěn)定性降低，說(shuō)明花色苷的穩(wěn)定不依賴于高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的結(jié)冷膠，這可能是高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的結(jié)冷膠分子間空隙太過(guò)緊密導(dǎo)致結(jié)冷膠分子構(gòu)象更加緊湊，伴隨著空間位阻的減少，花色苷與糖蛋白間的相互減少，穩(wěn)定性降低[24]。同時(shí)，HA體系對(duì)花色苷的穩(wěn)定性始終高于LA體系，可能是因?yàn)镠A結(jié)冷膠擁有更高程度的酰化，與花色苷間具有更加良好協(xié)同作用，并在酸性條件下形成更穩(wěn)定的分散體系，從而達(dá)到穩(wěn)定膠體的作用[25]。因此，添加較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.2%～0.5%）的結(jié)冷膠更有助于花色苷的穩(wěn)定。

2.4 PFP花色苷的降解動(dòng)力學(xué)分析

Nakamura等[26]研究表明，凝膠長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫環(huán)境中，其機(jī)械性能改變。在高熱環(huán)境暴露5 h后，結(jié)冷膠結(jié)構(gòu)弱化，體積模量下降，結(jié)冷膠膠體鏈之間交聯(lián)性變差，所以高溫對(duì)結(jié)冷膠有破壞作用，但其仍能夠在一定程度上緩解花色苷的降解。

圖 4 4 種模型飲料體系中花色苷保留率的變化Fig. 4 Changes in anthocyanin residues in four model beverage systems

由圖4可知，花色苷隨加熱時(shí)間和模型飲料體系的變化發(fā)生了不同程度的降解反應(yīng)。花色苷隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，保留率持續(xù)降低，不斷地發(fā)生降解反應(yīng)，熱處理5 h后，4 種模型飲料體系中花色苷的保留率分別為53.08%、20.05%、28.82%、34.53%。結(jié)果表明，LA體系和HA體系在抗壞血酸存在下均能顯著提高花色苷的穩(wěn)定性（P＜0.05），且HA體系比LA體系對(duì)于增強(qiáng)花色苷穩(wěn)定性表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能，與Xu Xuejiao等[27]研究結(jié)果一致，這可能由于HA結(jié)冷膠酰化程度更高，其酰基在高溫下帶電而發(fā)生的相互排斥作用比LA結(jié)冷膠小，導(dǎo)致其糖苷鍵構(gòu)象的變化也小，所以HA比LA結(jié)冷膠在穩(wěn)定花色苷方面更有效。

圖 5 4 種模型飲料體系中花色苷的降解動(dòng)力學(xué)Fig. 5 Degradation kinetics of anthocyanins in four model beverage systems

一般而言，降解動(dòng)力學(xué)模型的判斷主要取決于擬合方程的線性回歸系數(shù)R2最高的模型。由表1可知，4 種模型飲料體系中花色苷的降解動(dòng)力學(xué)模型均為一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，這與Zhang Zhaoqi等[28]研究結(jié)果一致。由圖5可知，ln（C/C0）與t線性關(guān)系良好（R2＞0.99），說(shuō)明4 種模型飲料體系中PFP的降解動(dòng)力學(xué)模型仍然符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。

表 2 4 種模型飲料體系中花色苷動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2 Kinetic parameters for degradationof anthocyanins in four model beverage systems

由表2可知，PFP花色苷熱降解速率k和半衰期t1/2受不同的模型飲料體系的影響。在單純的花色苷溶液體系中，該體系表現(xiàn)出最低的降解速率0.002 3 min-1和半衰期308.44 min，但抗壞血酸的存在顯著加速了花色苷的降解（P＜0.05），k增至0.004 5 min-1，且半衰期155.09 min比未添加時(shí)降低近一半。向花色苷和抗壞血酸體系中添加LA和HA結(jié)冷膠，顯著減緩了花色苷的降解（P＜0.05），在含有LA和HA結(jié)冷膠的體系中t1/2分別為189.69 min和217.92 min，說(shuō)明結(jié)冷膠的添加有助于花色苷的穩(wěn)定，且HA結(jié)冷膠效果更好，這表明HA結(jié)冷膠的糖蛋白與花色苷之間有更大的相互作用，在高溫處理后HA結(jié)冷膠構(gòu)象排序，從無(wú)序的線圈狀態(tài)轉(zhuǎn)換為雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)更有凝聚力的網(wǎng)絡(luò)[29]。另外，HA結(jié)冷膠對(duì)抗壞血酸中帶正電的質(zhì)子比LA結(jié)冷膠更敏感，促使形成額外的氫鍵，整體凝膠的強(qiáng)度增加，從而帶來(lái)更高的穩(wěn)定性[30]。

2.5 4 種模型飲料體系對(duì)PFP花色苷色澤的影響

表 3 4 種模型飲料體系色澤的變化Table 3 Color changes of four model beverage systems

由表3可知，4 種模型飲料體系色澤受加熱時(shí)間延長(zhǎng)而變化，當(dāng)4 種模型飲料體系未熱處理時(shí)，各組L*、a*和b*值相差不大，在0～1 h范圍內(nèi)，其L*、a*和b*值均有顯著增加（P＜0.05），即4 種模型飲料系統(tǒng)呈色變亮，紅色和黃色加深，這可能是高溫加熱初期花色苷發(fā)生了急劇的降解反應(yīng)和氧化褐變反應(yīng)，說(shuō)明熱處理1 h對(duì)花色苷穩(wěn)定性不利影響較大，褪色較快。在1～5 h范圍內(nèi)，L*值顯著增加，a*值顯著減小，b*值顯著減小（P＜0.05），即4 種模型飲料系統(tǒng)呈色變亮、紅色變淡、黃色加深，但1～5 h內(nèi)每小時(shí)之間L*、a*、b*值變化較0～1 h小，這說(shuō)明加熱超過(guò)1 h時(shí)花色苷溶液仍出現(xiàn)廣泛褪色現(xiàn)象，但較0～1 h褪色反應(yīng)慢。由圖6可知，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，只添加抗壞血酸的體系總色差總體呈上升趨勢(shì)，其余3 個(gè)系統(tǒng)的總色差均持續(xù)下降。在加熱1 h時(shí)，只添加VC的體系總色差比純花色苷溶液總色差小，但加熱2 h后只添加VC的體系總色差均大于純花色苷溶液，這可能是抗壞血酸作為一種天然的抗氧化劑，在加熱初期對(duì)花色苷具有一定的保護(hù)作用，但隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，抗壞血酸在氧化過(guò)程中容易產(chǎn)生質(zhì)子，然后轉(zhuǎn)化為脫氫抗壞血酸，質(zhì)子的存在也會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫的存在，它會(huì)分解成·OH，從而加速花色苷的降解，導(dǎo)致顏色褪減[31]。同時(shí)，LA體系和HA體系總色差均比其余2 個(gè)體系低，且HA體系的護(hù)色性能明顯比LA體系優(yōu)越，這與上述結(jié)果一致。

圖 6 4 種模型飲料體系總色差的變化Fig. 6 Variations in total color difference of four model beverage systems

2.6 PFP花色苷的結(jié)構(gòu)鑒定

圖 7 PFP花色苷組分的高效液相色譜圖Fig. 7 HPLC chromatogram of anthocyanin components in passion fruit peel

圖 8 PFP花色苷組分的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig. 8 Tandem spectra of anthocyanin components from passion fruit peel

PFP花色苷含量豐富，運(yùn)用pH示差法測(cè)得PFP花色苷含量為46.18 mg/g。使用超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜分析對(duì)PFP花色苷進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。從圖7可以看出，樣品檢測(cè)到4 個(gè)峰：2 個(gè)主峰和2 個(gè)小峰，其相應(yīng)的二級(jí)質(zhì)譜圖見(jiàn)圖8。

由圖8可知，PFP樣品中含有相對(duì)分子質(zhì)量為611、449、595、463的花色苷，通過(guò)其對(duì)應(yīng)的二級(jí)碎片離子進(jìn)一步分析，可以推測(cè)出PFP花色苷結(jié)構(gòu)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表 4 PFP花色苷組分的質(zhì)譜信息Table 4 Mass spectral data of anthocyanin components from passion fruit peel

從表4可知，PFP中含有4 種花色苷，分別是矢車菊素-3-槐糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖苷、矢車菊素-3-蕓香糖苷和芍藥素-3-葡萄糖苷，其中矢車菊素-3-槐糖苷在PFP中為首次發(fā)現(xiàn)，該結(jié)論與祝慧[32]和Kid?y等[33]研究結(jié)果基本一致，鑒定出的4 種花色苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖 9 PFP中4 種花色苷組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig. 9 Chemical structures of four anthocyanins from passion fruit peel

3 結(jié) 論

通過(guò)研究HA/LA結(jié)冷膠對(duì)含有抗壞血酸的模型飲料中花色苷的熱穩(wěn)定性的影響，得出以下結(jié)論：

在85 ℃水浴0～5 h條件下，PFP、PFP＋VC、PFP＋VC＋LA和PFP＋VC＋HA這4 種模型飲料體系中花色苷含量均呈下降趨勢(shì)，花色苷的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其半衰期分別為308.44、155.09、189.69 min和217.92 min。低質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.2%～0.5%）的結(jié)冷膠可以提高花色苷的穩(wěn)定性，且HA結(jié)冷膠與花色苷結(jié)合的相互作用強(qiáng)于LA結(jié)冷膠。

在加熱1～5 h范圍內(nèi)，L*值顯著增加，a*值顯著減小，b*值顯著減小（P＜0.05），即4 種模型飲料體系呈色變亮、紅色變淡、黃色加深，PFP花色苷仍出現(xiàn)廣泛褪，但較0～1 h褪色反應(yīng)慢色現(xiàn)象。

PFP富含花色苷，利用超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜儀分析鑒定出4 種花色苷，分別為矢車菊素-3-槐糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖、矢車菊素-3-蕓香糖苷和芍藥素-3-葡萄糖苷。