樹莓花色苷穩(wěn)定性的研究

李穎暢，馬 弛，呂艷芳，呂長鑫

（1.渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，遼寧錦州121013；2.遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013；3.遼寧省高校重大科技平臺“食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心”，遼寧錦州121013）

樹莓是薔薇科（Rasaceae）懸鉤子屬（Rubus.L）植物，又名木莓、馬林果、覆盆子等，具有較高的食用及藥用價值[1]。樹莓果實色澤鮮艷，與其富含花色苷類化合物有關(guān)，有資料顯示樹莓鮮果中花色苷含量在400～1230μg/g[2]?；ㄉ帐且活惥哂蠧3-C6-C3結(jié)構(gòu)的多酚化合物，主要分布于花、果實和蔬菜中，尤其是漿果[3]?；ㄉ赵谏砩习缪葜匾慕巧?，具有抗氧化性、抗癌、抗炎癥、抑制肥胖癥、預(yù)防糖尿病和心血管疾病等作用[4-7]。研究發(fā)現(xiàn)，樹莓花色苷的抗氧化能力強于紅酒和葡萄皮中的花色苷，能有效清除自由基，抑制脂質(zhì)和低密度脂蛋白以及內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷[8]?；ㄉ詹环€(wěn)定，易受溫度、光照、pH、金屬離子和抗壞血酸等因素的影響而發(fā)生降解。郭慶啟[9]通過研究樹莓果汁花色苷的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)花色苷的降解符合一級反應(yīng)動力學(xué)。Verbeyst等[10]研究了紅樹莓果醬和果汁加工過程中的高壓和熱穩(wěn)定性。關(guān)于系統(tǒng)研究樹莓花色苷穩(wěn)定性還未見報道，本文研究了光照、溫度、pH、食品添加劑和金屬離子對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響，為樹莓花色苷在食品中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樹莓果 沈陽農(nóng)業(yè)科技開發(fā)研究院；檸檬酸、檸檬酸鈉、抗壞血酸、蔗糖、苯甲酸鈉、硝酸鋁、氯化鈣 分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；FA2410型電子分析天平 上海恒平科學(xué)儀器有限公司；UV-2550型紫外-可見分光光度計 日本島津；7200型可見分光光度計 上海尤尼柯有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；SHB-III型循環(huán)水真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；pHS-25型酸度計 上海理達(dá)儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 樹莓花色苷提取 根據(jù)文獻(xiàn)[11]，略作修改，取20g樹莓，用60%乙醇溶液提取，料液比為1∶10（g/mL），混合均勻置于250mL錐形瓶中，于50℃水浴鍋中浸提3h，抽濾，收集濾液，50℃減壓濃縮得到紅色濃縮液。

1.2.2 樹莓花色苷最大吸收波長的確定 量取一定量的花色苷溶液，用pH3.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液定容至100mL容量瓶。通過波長掃描，確定樹莓花色苷在可見區(qū)的最大吸收波長為510nm。

1.2.3 溫度對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響 用pH3.0的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖液稀釋花色苷濃縮液，量取50mL花色苷稀釋液于100mL錐形瓶中，分別置于20、40、60、80、100℃的恒溫水浴中，每隔0.5h取樣，快速冷卻后測定其在510nm處的吸光度。

1.2.4 光照對花色苷穩(wěn)定性的影響 用pH3.0的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖液稀釋花色苷濃縮液，量取50mL花色苷稀釋液于100mL錐形瓶中，分別置于室外自然光、室內(nèi)自然光、室內(nèi)避光，分別在0、1、2、5、10、15、20、25d取樣，在510nm處測其吸光度。

1.2.5 pH對花色苷穩(wěn)定性的影響 用不同pH的緩沖液溶液將樹莓花色苷濃縮液稀釋，在450 ～750nm波長下掃描，并測定不同pH花色苷溶液在貯藏期間的吸光度。

1.2.6 食品添加劑對花色苷穩(wěn)定性的影響 量取一定的花色苷溶液，分別加入一定體積不同濃度的苯甲酸鈉、蔗糖、抗壞血酸，用pH3.0的緩沖液稀釋至100mL，每5d測定其吸光度。

1.2.7 金屬離子對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響 量取一定量的花色苷溶液，分別加入一定體積不同濃度的金屬離子溶液，用pH3.0的緩沖液稀釋至100mL，混勻，使金屬離子在花色苷溶液中最終濃度為0.1、1.0、5.0、10.0mmol/L，以未加金屬離子的花色苷溶液做對照，每5d測一次吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

從圖1可以看出，溫度為20℃時，花色苷吸光度隨貯藏時間的延長，無顯著變化。溫度為40、60℃時，樹莓花色苷吸光度在0.5h顯著降低，隨加熱時間的延長，花色苷吸光無顯著性變化；加熱4h后，40℃和60℃花色苷的保留率分別為95.98%、90.40%。80、100℃時，樹莓花色苷吸光度隨加熱時間的延長顯著（p＜0.05）降低，100℃相對80℃，花色苷吸光度降低幅度更大。這與郭慶啟等[9]的研究是一致的。樹莓花色苷在溫度60℃以下比較穩(wěn)定。

圖1 溫度對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of temperature on the stability of raspberry anthocyanins

2.2 光照對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

從圖2可以看出，在室內(nèi)避光和室內(nèi)自然光光照條件下，花色苷吸光度隨貯藏時間的延長緩慢降低，二者之間花色苷吸光度無顯著性差異。室外光照條件下，隨光照時間的延長，花色苷吸光度降低幅度要比室內(nèi)避光和室內(nèi)自然光條件下大。貯存第25d，室內(nèi)避光、室內(nèi)自然光和室外自然光花色苷的保留率分別為68.41%、66.25%、6.86%。說明樹莓花色苷在室外光照射下不穩(wěn)定，在保存樹莓花色苷時盡量避免陽光直射。

圖2 光照對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of light on the stability of raspberry anthocyanins

2.3 pH對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

當(dāng)pH為1.0和3.0時，花色苷溶液為鮮紅色，pH為5.0時花色苷溶液為淺紫紅色。pH為1.0、3.0時，最大吸收波長沒有變化，pH為5.0時最大吸收峰消失。在酸性條件下，pH越低，紅色越鮮亮，花色苷的吸光度也越大。pH為7.0、9.0時，花色苷溶液分別為淺棕色和棕色，最大吸收波長發(fā)生紅移。隨貯藏時間的增加，pH1.0的花色苷溶液吸光度無顯著降低，pH3.0的花色苷溶液在第5d以后略有降低，但沒有顯著的變化。pH為5.0、7.0和9.0的花色苷溶液很不穩(wěn)定，隨貯藏時間的增加吸光度降低，其原因是花色苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。樹莓花色苷在pH小于3.0的條件下比較穩(wěn)定。

圖3 pH對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of pH value on the stability of raspberry anthocyanins

2.4 苯甲酸鈉對花色苷穩(wěn)定性的影響

苯甲酸鈉是食品防腐劑，經(jīng)常會添加到食品和飲料中。從圖4可以看出，隨著時間的延長，對照和苯甲酸鈉處理組的樹莓花色苷吸光度降低。相同貯藏時間內(nèi)，不同濃度的苯甲酸鈉處理組花色苷吸光顯著高于對照組，而且苯甲酸鈉濃度越高，花色苷的吸光度也越高；在貯藏的第25d和第30d，1mmol/L苯甲酸鈉處理組花色苷吸光度比對照組增加了30.16%，50.80%。說明苯甲酸鈉能增強樹莓花色苷的穩(wěn)定性，并且苯甲酸鈉濃度越高效果越明顯。

圖4 苯甲酸鈉對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of sodium benzoate on the stability of raspberry anthocyanins

2.5 蔗糖對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

花色苷飲料和其他一些添加花色苷類色素食品中，經(jīng)常也會添加蔗糖，所以研究蔗糖對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響具有重要意義。從圖5可以看出，隨貯藏時間的延長，對照和不同濃度蔗糖處理組花色苷吸光度降低。在相同的貯藏時間內(nèi)，蔗糖處理組花色苷吸光度高于對照組；濃度為1%、5%、10%的蔗糖處理組之間，花色苷吸光度差異不顯著，20%蔗糖處理組花色苷吸光度顯著高于對照組和1%，5%蔗糖處理組；在貯藏的第30d，20%蔗糖處理組花色苷保留率比對照組增加了46.55%，高濃度蔗糖具有增加樹莓花色苷穩(wěn)定性的作用。

圖5 蔗糖對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of sucrose on the stability of raspberry anthocyanins

2.6 抗壞血酸對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

從圖6可以看出，在貯藏的10d內(nèi)，對照組和0.5、1.0mmol/L抗壞血酸處理組樹莓花色苷吸光度快速降低，然后隨著貯藏時間的延長，樹莓花色苷吸光度緩慢降低。5mmol/L和10mmol/L抗壞血酸處理組在貯藏5d內(nèi)就出現(xiàn)了花色苷吸光度的快速降低，以后隨貯藏時間的延長，花色苷吸光度降低趨于緩慢。在相同貯藏時間內(nèi)，5、10mmol/L抗壞血酸處理組花色苷吸光度顯著低于對照組。一定濃度的抗壞血酸破壞樹莓苷的穩(wěn)定性，因此在含有樹莓花色苷飲料等食品中，添加抗壞血酸的濃度要小于1mmol/L。

圖6 抗壞血酸對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of ascorbic acid on the stability of raspberry anthocyanins

2.7 Al3+對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

從圖7可以看出，在處理當(dāng)天，隨著Al3+濃度的增加，花色苷的吸光度增加，當(dāng)花色苷中Al3+濃度為5、10mmol/L時，吸光度相對對照分別增加了11.08%、19.68%，表明Al3+對樹莓花色苷有一定的增色效應(yīng)。隨著貯藏時間的增加，對照組和Al3+處理組花色苷吸光度降低，并且不同濃度Al3+處理組花色苷保留率及降幅與對照相近，溶液色澤變化也與對照相似?？梢?，貯存期間Al3+對花色苷的穩(wěn)定性無顯著影響。

圖7 Al3+對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effect of Al3+on the stability of raspberry anthocyanins

2.8 Ca2+對樹莓花色苷穩(wěn)定性的影響

Ca2+對樹莓花色苷的最大吸收波長沒有影響。從圖8可以看出，高濃度的Ca2+對花色苷略有增色作用。對照組和Ca2+處理組花色苷吸光度都隨著貯藏時間的延長而降低。相對對照，Ca2+處理組花色苷保留率沒有顯著變化，說明Ca2+對樹莓花色苷的穩(wěn)定性沒有顯著影響，這與前期研究的Ca2+對藍(lán)莓花色苷的影響[12]是一致的。

圖8 Ca2+對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.8 Effect of Ca2+on the stability of raspberry anthocyanins

3 結(jié)論

3.1 室外自然光照花色苷不穩(wěn)定，避光條件下花色苷穩(wěn)定；在60℃以下花色苷穩(wěn)定，隨加熱溫度的增加花色苷穩(wěn)定性下降，100℃花色苷吸光度快速降低；在pH1.0和pH3.0時花色苷穩(wěn)定，pH5.0、7.0、9.0花色苷不穩(wěn)定。

3.2 食品添加劑苯甲酸鈉和蔗糖使花色苷貯藏穩(wěn)定性增加，濃度越高越顯著?？箟难崾够ㄉ召A藏穩(wěn)定性降低，濃度越高影響越顯著，抗壞血酸的濃度要小于1mmol/L對花色苷穩(wěn)定性無顯著影響。

3.3 金屬Al3+離子對花色苷具有增色效應(yīng)，Al3+對花色苷穩(wěn)定性無顯著影響。Ca2+對花色苷略有增色作用，對花色苷的穩(wěn)定性無影響。

[1]楊國偉，白立敏，蘇東海，等.大孔吸附樹脂純化樹莓總黃酮的研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，17（2）：147-150.

[2]Mullen W，Lean M E J，Crozier A.Rapid characterization of anthocyanins in red raspberry fruit by HPLC coupled to a single quadrupol mass spectrometer[J].Journal of Chromatography A，2002，966（1-2）：63-70.

[3]李穎暢.植物花色苷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：1-6.

[4]Zhang L H，F(xiàn)u Q J，Zhang Y H.Composition of anthocyanins in pomegranate flowers and their antioxidant activity[J].Food Chem，2011，127（4）：1444-1449.

[5]Grace M H，Ribnicky D M，Kuhn P，et al.Hypoglycemic activity of a novel anthocyanin-rich formulation from lowbush blueberry，Vaccinium angustifolium Aiton[J].Phytomedicine，2009，16（5）：406-415.

[6]Galvano F，Salamone F，Nicolosi A，et al.Anthocyanins-based druges for colon cancer treatment：the nutrionist’s point of view[J].Cancer Chenother Pharmacol，2009，64（2）：431-432.

[7]Tsuda T.Dietary anthocyanin-rich plants：Biochemical basis and recent progress in health benefits studies[J].Mol Nutr Food Res，2012，56（1）：159-170.

[8]Aguirre J，Chen Y，Isaasc M，et al.Electrochemical behaviour and antioxidant capacity of anthocyanins from Chilean red wine，grape and raspberry[J].Food Chemistry，2010，121（1）：44-48.

[9]郭慶啟，張娜.樹莓果汁中花色苷降解動力學(xué)的研究[J].中國林副特產(chǎn)，2011（5）：35-37.

[10]Verbeyst L，Hendricky M，Loey A V.Characterisation and screening of the process stability of bioactive compounds in red fruit paste and red fruit juice[J].Eur Food Technol，2012，234（4）：593-605.

[11]高玉李，辛秀蘭.樹莓功能性成分及提取方法的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2011，32（7）：451-454.

[12]李穎暢，孟憲軍，周艷，等.金屬離子和食品添加劑對藍(lán)莓花色苷穩(wěn)定性的影響[J].食品科學(xué)，2009，30（9）：80-84.