功能性姜黃飲料護色研究

許，高 鵬 ， 馬海然 ，李洪亮 ，高可染

（1.內蒙古蒙牛乳業（集團） 股份有限公司，內蒙古呼和浩特 011500；2.內蒙古自治區乳品與奶牛繁育生物工程技術企業重點實驗室，內蒙古呼和浩特 011500；3.蒙牛高科乳制品（北京） 有限責任公司，北京 101100）

隨著社會不斷發展，消費者對于食品的需求不止是滿足于營養價值，隨著消費者對于健康安全飲食的關注和認知的提升，關于食品的生理功效研究逐漸增多，同時富含功能性成分的藥食同源植物也開始進入消費者的視野，針對植物資源的功能性研究逐漸熱門，抗氧化的評價，促進腸道健康、消化吸收、生理功能及一定的保健作用成為了營養學研究熱點[1-4]。

姜黃為芭蕉目，姜科、姜黃屬多年生草本植物，原產地為我國臺灣、福建、廣東、廣西、云南等省區，東亞及東南亞地也有種植。姜黃根莖發達，含有豐富的營養成分，主要以姜黃素為主，不僅是天然的色素來源，也具有良好的營養保健作用，是常用的中藥原料。姜黃能夠行氣破瘀、通經止痛，常在中醫學上主治胸腹脹痛、肩臂痹痛、產后出血等[5-7]。姜黃因具有較強的抗炎癥活性及在產品中的應用，逐漸被我國消費者認可，伴隨功能性食品開發流行趨勢，將姜黃應用在飲料中，提高飲料的綜合功能性和營養價值[8-9]。但是，目前針對姜黃產品的主要研究集中在功效成分姜黃素的醫用價值，對于姜黃在飲料中的穩定性研究較少。姜黃飲料產品穩定性受光照強度、產品最終pH 值、殺菌時間，以及產品體系中護色劑種類和含量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

姜黃液，北京索萊寶科技有限公司提供；三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，天津市東麗區天大化學試劑廠提供；抗壞血酸鈉，天津市光復精細化工研究所提供；EDTA-Na2，美國Sigma 公司提供；黃原膠、羧甲基纖維素鈉，濰坊英軒實業有限公司提供。

NR20XE 型便攜式電腦色差儀，深圳市三恩馳科技有限公司產品；721 型可見分光光度計，上海元析儀器有限公司產品；GL-21M 型高速冷凍離心機，德國Sigma 公司產品；FE20 型實驗室pH 計，梅特勒-托利多儀器（上海） 有限公司產品；WF32 型精密色差儀，日本ATAGO 愛拓產品；HZ-82 型振蕩型恒溫水浴鍋，金壇新航有限公司產品；WB2000-D 型數字式攪拌器，德國WIGGENS 公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 姜黃功能性飲料樣品制備

（1） 稱量。稱取一定量白砂糖、三氯蔗糖、木糖醇、黃原膠、結冷膠、CMC，取少量白砂糖同膠體和代糖充分攪拌混勻，備用。

（2） 溶膠。適量55~65 ℃水，取上述混勻料，緩慢投入，加熱攪拌，以轉速1 500 r/min 升溫，水溫控制在80 ℃。

（3） 化料。將一定量功能性原料姜黃和護色劑，緩慢投入，攪拌。

（4） 定容。將產品用水定容至1 L。

（5） 殺菌。115 ℃，15 s，88 ℃，30 min。

1.2.2 姜黃素標準曲線測定

分別稱量護色劑：六偏磷酸鈉（0.02，0.03，0.04，0.05，0.06 g/L），三聚磷酸鈉 （0.05，0.10，0.15，0.20，0.25 g/L），抗壞血酸鈉 （0.1，0.2，0.3，0.4 g/L），EDTA-Na2（0.01，0.02，0.03，0.04，0.05 g/L)，按上述操作步驟進行打樣，樣品殺菌后，放置室溫下保存7 d，使用色度儀進行色差值測量[10]。

1.2.3 姜黃素含量的測定

采用光照及溫度加速試驗，取10 只20 mL 的試管，分別吸取2 μg/mL 的產品溶液20 mL 于試管中，兩兩分組得到5 組，每組當中有1 支按照最佳護色劑添加量添加，搖勻后測定各溶液的初始A0值，然后放置在42 ℃光照箱中保溫1 h，于波長425 nm 處測定 An 值[11]。

1.2.4 色差的測定方法

使用WF32 型精密色差儀對添加不同護色劑的產品進行色差測定，以蒸餾水為空白對照，每個樣品進行3 次平行測量，取均值計算。空白組色差值分別為L0，a0，b0；試驗組數據為L，a，b。根據試驗測量色差值計算總色差值來判斷護色效果。

1.2.5 不同護色劑對飲料中姜黃的護色單因素試驗

不同pH 值下姜黃素的溶解性不同，標準品采用與樣品組相同精密稱取姜黃素標準品10.0 mg，用無水乙醇溶解，洗入500 mL 棕色量瓶中，定容后得到標準母液。精密量取1，2，3，4，5 mL 標準溶液于50 mL 棕色容器中，加無水乙醇定容，分別于波長425 nm 處比色測定，無水乙醇作空白，得到一組吸光度與質量濃度的線性結果，繪制標準曲線。

1.2.6 護色劑復配選擇試驗

根據單因素試驗結果設計正交試驗，選取各因素下3 個水平進行正交試驗，以姜黃素吸光度和感官評分為評價指標，確定護色效果。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計/ g·L-1

2 結果與分析

2.1 姜黃素標準曲線

姜黃素吸光度標準曲線見圖1。

圖1 姜黃素吸光度標準曲線

使用分光光度計測得溶液吸光度，繪制標準曲線如圖1 所示，得到標準溶液吸光度與姜黃素溶液濃度的回歸方程Y=2.587 9X+0.001 6，相關系數R2=0.999 6，溶液質量濃度為0.2~1.2 mg/mL 時，線性關系呈現良好。

2.2 不同護色劑對飲料中姜黃素的護色試驗

不同護色劑對飲料中姜黃素的護色效果見表2。

表2 不同護色劑對飲料中姜黃素的護色效果

對不同護色劑六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、抗壞血酸鈉、EDTA-Na2進行單因素試驗，試驗測試指標為0 d 和7 d 時產品色度值及在425 nm 條件下吸光度值，數據顯示六偏磷酸鈉在水平值為0.04 g/L，三聚磷酸鈉在水平值為0.15 g/L，抗壞血酸鈉在水平值為0.2 g/L，EDTA-Na2在水平值為0.03 g/L 時，產品護色效果相對其他水平更好，但4 種護色劑中六偏磷酸鈉在保護產品顏色衰減中表現最好，7 d 后色差值由37.46±0.03 減少到36.25±0.03，產品顏色穩定。

六偏磷酸鈉對飲料中姜黃素的護色效果見圖2。

圖2 六偏磷酸鈉對飲料中姜黃素的護色效果

由圖2 可以看出，隨著六偏磷酸鈉質量濃度的增加，姜黃素吸光度值在含量為0.04 g/L 時達到最大，相比原始溶液中姜黃素含量下降比例最低，護色效果最好；同時，對比0，7 d 貯藏期內姜黃素衰減效果，在酸性溶液條件下，六偏磷酸鈉較好的分散性幫助提高對姜黃素的保護，在0.04 g/L 下的六偏磷酸鈉對姜黃素保護最好[12-13]。

三聚磷酸鈉對飲料中姜黃素的護色效果見圖3。

由圖3 可以看出，隨著三聚磷酸鈉質量濃度的增加，姜黃素吸光度值在含量為0.15 g/L 時達到0.31，相比原始溶液中姜黃素含量下降比例相對最低，護色效果最好；同時，對比0，7 d 貯藏期內姜黃素衰減效果，在0.15 g/L 下的三聚磷酸鈉對姜黃素保護最好，三聚磷酸鈉對金屬離子有一定的絡合作用，可以抑制金屬離子與色素發生作用[14-15]。

圖3 三聚磷酸鈉對飲料中姜黃素的護色效果

抗壞血酸鈉對飲料中姜黃素的護色效果見圖4。

圖4 抗壞血酸鈉對飲料中姜黃素的護色效果

由圖4 可以看出，隨著抗壞血酸鈉質量濃度的增加，姜黃素吸光度值逐漸下降，并且隨著添加量的不斷增加，下降速率也在增加；對比0，7 d 貯藏期內姜黃素衰減效果，在0.10 g/L 下的抗壞血酸鈉對姜黃素保護最好，因抗壞血酸鈉具有較強的抗氧化能力，但隨著添加量增加，抗壞血酸鈉自身的還原作用會影響姜黃素造成產品褪色[16-17]。

EDTA-Na2對飲料中姜黃素的護色效果見圖5。

圖5 EDTA-Na2 對飲料中姜黃素的護色效果

由圖5 可以看出，隨著EDTA-Na2質量濃度的增加，姜黃素吸光度呈現拋物線趨勢，在添加量為0.03 g/L 時達到最大保護效果；對比0，7 d 貯藏期內姜黃素衰減效果，在0.03 g/L 下的抗壞血酸鈉對姜黃素保護最好[18-20]。

2.3 復配護色劑對飲料中姜黃素的護色試驗

正交試驗結果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 正交試驗結果與分析

表4 方差分析

以姜黃素吸光度為評價指標，根據極差值的大小，可知影響姜黃飲料護色的主要因素為A>B>C>D，即六偏磷酸鈉>抗壞血酸鈉>EDTA-Na2>三聚磷酸鈉，護色劑最優組合A1B2C3D2（六偏磷酸鈉0.04 g/L，抗壞血酸鈉0.2 g/L，EDTA-Na20.04 g/L，三聚磷酸鈉0.10 g/L）。

3 結論

功能性姜黃飲料在生產加工中涉及到高溫殺菌工藝，功效性成分姜黃，對體系酸堿度、光照強度等因素敏感，產品易產生褪色，營養價值降低，功效性減弱[21]。六偏磷酸鈉、抗壞血酸鈉、三聚磷酸鈉和EDTA-Na2在姜黃飲料生產及儲存中都有一定的護色作用，從總色差值△E 和姜黃素吸光度值可以看出，六偏磷酸鈉的護色效果要優于其余3 種護色劑。從正交試驗結果可以看出，4 種護色劑復合使用，具有協同效果，護色效果明顯。復合護色劑的最優組合為六偏磷酸鈉0.04 g/L，抗壞血酸鈉 0.2 g/L，EDTA-Na20.04 g/L，三聚磷酸鈉0.10 g/L，此時姜黃素吸光度值達到0.41。單因素試驗和正交試驗結果表明，總色差值△E 越小，姜黃素吸光度含量越高，對產品的護色效果越好。