不同工藝制備火龍果粉中紅色素穩(wěn)定性的研究

何全光 黃梅華 張娥珍 辛明 林麗靜 黃茂康 覃仁源 黃振勇

摘 ?要 ?為增加火龍果中天然紅色素的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)其在食品加工中的應(yīng)用，以紅肉火龍果果肉為原料，研究pH值、金屬離子、甜味劑、食品添加劑等因子對(duì)其噴霧干燥粉、凍干原粉及凍干包埋粉中紅色素穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：該火龍果粉中色素對(duì)高溫敏感，噴霧干燥粉中的色素?fù)p失率高于凍干原粉和凍干包埋粉;色素在pH6的環(huán)境中較穩(wěn)定;Ca2+、K+、Mg2+對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大，Na+有利于提高噴霧干燥粉中色素的穩(wěn)定性，Zn2+、Al3+不利于色素?zé)岱€(wěn)定性，F(xiàn)e3+、Cu2+可對(duì)果粉中的色素穩(wěn)定性造成嚴(yán)重?fù)p壞;甜味劑等碳水化合物對(duì)火龍果粉中色素穩(wěn)定性無不利影響;丙酸鈣不利于色素穩(wěn)定，過氧化氫明顯降低噴霧干燥粉熱處理后的色素殘留率，亞硫酸鈉對(duì)3種果粉的色素均可造成嚴(yán)重破壞，抗壞血酸可明顯提高3種果粉色素的熱穩(wěn)定性。該結(jié)果為促進(jìn)火龍果粉的加工及利用提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 ?火龍果粉;紅色素;穩(wěn)定性;應(yīng)用

中圖分類號(hào) ?TS202.3 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ?A

Pigment Stability of Pitaya Powder

HE Quanguang1，HUANG Meihua1，ZHANG Ezhen1*，XIN Ming1，

LIN Lijing2，HUANG Maokang1，QIN Renyuan1，HUANG Zhenyong1

1 Institute of Agro-food Science &Technology，Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning，Guangxi ?530007，China

2 Institute of Agro food Science &Technology，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，

Zhanjiang， Guangdong 524001， China

Abstract ?In order to increase the stability of natural red pigment in pitaya and realize its application in food processing， the influence of pH， metal ions， sweeteners and other food additives on the stability of red pigment in spray drying powder， freeze-dried powder and freeze-dried embedding powder was studied with the raw material of red meat pitaya pulp. The results showed that the pigment was sensitive to high temperature， the loss rate of pigment in spray drying powder was higher than that of in freeze-dried powder and freeze-dried embedding powder. The pigment remained stable in the environment of the pH6. Some metal ions such as Ca2+， K+， Mg2+ had no significant impact on the stability of pigment， ?Na+ could improve the stability of pigment in spray-dried powder， but Zn2+， Al3+ reduced the heat stability of pigment， and Fe3+， Cu2+ caused serious damage to pitaya pigment. Carbohydrates such as sweeteners had no negative influence on the stability of pigment. Calcium propionate was not conducive to the stability of pigment， hydrogen peroxide reduced the thermal stability of pigment by spray-drying significantly， and Na2SO3 caused serious damage to the pigment in three types of pitaya powder， while ascorbic acid improved the thermal stability of pigment obviously. The results provided a certain reference value in promoting the processing and utilization of red pigment in pitaya.

Key words ?Pitaya fruit powder;Red pigment;Stability;Application

doi ?10.3969/j.issn.1000-2561.2015.10.025

食品的色澤是評(píng)價(jià)食品感觀質(zhì)量的重要指標(biāo)，色、香、味俱佳的食品才能引起人們的食欲和購(gòu)買欲[1]。食用色素通?？煞譃楹铣缮睾吞烊簧豙2]，合成色素盡管色澤鮮艷、穩(wěn)定性好、成本低廉，但可能具有慢性毒性、致病、致癌作用，對(duì)人們的健康有很大危害。而天然色素不僅安全，往往還具有一定的營(yíng)養(yǎng)和藥理作用，于是逐漸取代合成色素，成為人們研究的焦點(diǎn)[3-4]。

火龍果（Hylocereus undulatus）又名紅龍果、仙蜜果、情人果等，為仙人掌科量天尺屬果用栽培作物。原產(chǎn)于墨西哥、巴西等熱帶地區(qū)，現(xiàn)在中國(guó)海南、廣西、廣東、福建等地均有大量種植[5]。其果實(shí)外形獨(dú)特、美味可口、營(yíng)養(yǎng)豐富，是一種新奇、優(yōu)良的保健食品，具有廣闊的發(fā)展前景。目前，火龍果主要用于鮮食，其加工產(chǎn)品有果脯、果汁、果酒、果醋、果醬、酸奶、罐頭、冰淇淋等。但大多處于研究探索階段，市售的火龍果加工產(chǎn)品并不多[6]。另外，火龍果顏色鮮艷，是天然紅色素的良好來源，其甜菜苷類色素具有抗氧化、減少和清除自由基，抑制黑色素瘤細(xì)胞、革蘭氏菌、酵母菌、霉菌的生長(zhǎng)等能力[7]，因此開發(fā)火龍果色素，在食品、保健品、化妝品及醫(yī)藥等行業(yè)均有很好的應(yīng)用前景。

近年來，火龍果天然紅色素的開發(fā)利用越來越受到重視，對(duì)其提取工藝[8]、色素組成[9]、穩(wěn)定性[10]等方面均有大量研究，但大多是以提取純化的火龍果色素為對(duì)象，對(duì)果粉中紅色素的穩(wěn)定性還鮮有報(bào)道[11]。果粉即將新鮮水果加工成粉狀的成品，不僅保持了水果原有的天然風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分，并且易于保存、方便攜帶、應(yīng)用廣泛[12]。將果粉作為著色劑應(yīng)用到食品加工領(lǐng)域，不僅可以改善產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味，還能提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[13]。

因此，本文以火龍果粉為對(duì)象，研究其所含天然紅色素的穩(wěn)定性，為火龍果的產(chǎn)品加工及其作為天然色素應(yīng)用到其他食品加工領(lǐng)域提供基礎(chǔ)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?植物材料 ? 火龍果品種為紅龍，采自廣西南寧市二塘種植區(qū)，采收后及時(shí)運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行清洗，風(fēng)干表面水分，留待下一步實(shí)驗(yàn)。

1.1.2 ?實(shí)驗(yàn)試劑與儀器 ? ?苯甲酸鈉、山梨酸鉀、丙酸鈣、雙乙酸鈉、脫氫乙酸鈉、淀粉、低聚木糖、低聚果糖、菊粉、L-阿拉伯糖、甜菊糖和海藻糖均為國(guó)產(chǎn)食品級(jí)，其余藥品為國(guó)產(chǎn)分析純，購(gòu)自成都科析公司。

膠體磨為申鹿SRH60-70型、紫外分光光度計(jì)為島津UV2450、冷凍干燥機(jī)為L(zhǎng)GJ-18、噴霧干燥塔為遠(yuǎn)洋LPG-5型、榨汁機(jī)為偉峰A3000、粉碎機(jī)為天津泰斯特、恒溫水浴鍋為HH-S4型。

1.2 ?方法

1.2.1 ?火龍果粉制備工藝流程 ? ?紅肉火龍果→清洗→去皮→果肉、果籽分離→

果肉+0.5倍蒸餾水+20%麥芽糊精+2% β-環(huán) 糊精→打漿均質(zhì)→噴霧干燥→噴霧干燥粉。

果肉+0.5倍蒸餾水→打漿均質(zhì)→冷凍干燥→粉碎→凍干原粉。

果肉+0.5倍蒸餾水+20%麥芽糊精+2% β-環(huán)糊精→打漿均質(zhì)→冷凍干燥→粉碎→凍干包埋粉。

1.2.2火龍果粉溶液的制備 ? ?準(zhǔn)確稱取火龍果粉5 g，分別加入200 mL緩沖溶液、金屬離子溶液、甜味劑及其它食品添加劑溶液，振蕩使其充分溶解，即為相應(yīng)的樣品溶液;取樣品溶液10 mL，于90 ℃水浴中加熱10 ?min，即為加熱樣品溶液;以加入同體積的蒸餾水為空白對(duì)照（CK）。

1.2.3 ?果粉中色素殘留率的計(jì)算 ? 色素殘留率=熱處理后的吸光度（A）/同一條件下熱處理前的吸光度（A0）×100%

1.2.4 ?火龍果粉色素穩(wěn)定性試驗(yàn) ? pH值對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。配制0.1 mol/L的Na2HPO4和0.1 mol/L的檸檬酸，并以不同的比例調(diào)制成pH 3、4、5、6、7、8、9的系列磷酸鹽-檸檬酸緩沖液。按1.2.2所示方法制備待測(cè)溶液，加熱前后分別在536 nm處測(cè)定各溶液的吸光度，計(jì)算色素殘留率。

金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。分別配制0.01 mol/L的NaCl、CaCl2、FeCl3、KCl、ZnSO4、CuSO4、MgSO4、AlCl3溶液。按1.2.2所示方法制備待測(cè)溶液，加熱前后分別在536 nm處測(cè)定各溶液的吸光度，計(jì)算色素殘留率。

甜味劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。分別配制0.1 mol/L的葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖、淀粉溶液，質(zhì)量濃度為1%的低聚木糖、低聚果糖、菊粉、L-阿拉伯糖、甜菊糖、海藻糖溶液。按1.2.2所示方法制備待測(cè)溶液，加熱前后分別在536 nm處測(cè)定各溶液的吸光度，計(jì)算色素殘留率。

其它食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。分別配制0.05 mol/L的抗壞血酸（鈉）、亞硫酸鈉、過氧化氫及苯甲酸鈉、山梨酸鉀、丙酸鈣、雙乙酸鈉、脫氫乙酸鈉溶液。按1.2.2所示方法制備待測(cè)溶液，加熱前后分別在536 nm處測(cè)定各溶液的吸光度，計(jì)算色素殘留率。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

火龍果色素穩(wěn)定性試驗(yàn)中，每個(gè)樣品平行操作3次，測(cè)定3次DOD536 nm值，計(jì)算平均值后再按1.2.3所述公式計(jì)算各因素處理后的色素殘留率。運(yùn)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用SPSS對(duì)實(shí)驗(yàn)組與空白組的色素殘留率進(jìn)行差異顯著性測(cè)定，其中*為顯著，**為極顯著。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?pH值對(duì)果粉中色素穩(wěn)定性的影響

由圖1可知，pH對(duì)3種火龍果粉中色素的影響效果基本一致;熱處理前，隨pH升高，DOD536 nm值逐漸增大，當(dāng)pH>7.0后，DOD536 nm值開始減小，說明該色素在中性偏酸的環(huán)境中比較穩(wěn)定;熱處理后，DOD536 nm值下降明顯，且隨pH變化較大，呈拋物線狀，pH=6.0時(shí)，DOD536 nm達(dá)最大值，此時(shí)色素殘留率最大，可見pH對(duì)該色素的熱穩(wěn)定性影響很大，中性偏酸時(shí)熱穩(wěn)定性較強(qiáng)。

2.2 ?金屬離子對(duì)果粉中色素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，金屬離子對(duì)火龍果粉中色素穩(wěn)定性有較大影響。與CK相比，熱處理前，噴霧干燥粉中加入Na+、Ca2+、K+、Mg2+，DOD536 nm值略有升高，其中Na+的效果最好，加入Zn2+、Al3+略微下降，F(xiàn)e3+、Cu2+使DOD536 nm值顯著下降;凍干原粉和凍干包埋粉中加入Na+、K+、Mg2+、Zn2+、Al3+，DOD536 nm值略有下降，加入Fe3+、Cu2+顯著下降，Ca2+對(duì)凍干包埋粉有一定的護(hù)色作用;熱處理后，DOD536 nm值均減小，加入Ca2+、K+、Mg2+，色素殘留率接近對(duì)照，Na+可顯著提高噴霧干燥粉的熱殘留率。Fe3+雖也可提高3種果粉的色素殘留率，但由于其熱處理前后的實(shí)際吸光值都顯著減小，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果意義不大，Zn2+、Al3+在加熱后極顯著降低了3種果粉的色素殘留率，殘留率下降至10%以下。

2.3 ?甜味劑對(duì)果粉中色素穩(wěn)定性的影響

由圖3可知，甜味劑對(duì)3種火龍果粉中色素穩(wěn)定性的影響不大。熱處理前和熱處理后，DOD536 nm值均與CK相當(dāng)，因此甜味劑對(duì)火龍果粉中色素穩(wěn)定性沒有不良影響，該果粉可和上述甜味劑配合使用。

2.4 ?其他食品添加劑對(duì)果粉中色素穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，亞硫酸鈉對(duì)3種火龍果粉中色素穩(wěn)定性的影響最大，熱處理前及熱處理后，DOD536 nm值均明顯下降，熱處理加速過氧化氫對(duì)噴霧干燥粉中色素的破壞;含有抗壞血酸的3種火龍果粉經(jīng)熱處理后，DOD536 nm值明顯大于CK，色素殘留率極顯著提高，可見抗壞血酸有助于提高果粉中色素?zé)岱€(wěn)定性;亞硫酸鈉雖可顯著提高噴霧干燥粉的色素殘留率，但其熱處理前后的實(shí)際吸光值都明顯下降，故對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果意義不大;丙酸鈣、脫氫乙酸鈉、山梨酸鉀、苯甲酸鈉、雙乙酸鈉這幾種常用防腐劑中，丙酸鈣加熱后的色素殘留率最低;加入過氧化氫并加熱后，噴霧干燥粉的色素殘留率遠(yuǎn)低于凍干粉，說明過氧化氫極顯著降低了噴霧干燥粉的熱穩(wěn)定性。

3 ?討論與結(jié)論

將火龍果粉作為色素直接應(yīng)用到食品加工領(lǐng)域，可免去色素提取這一工藝流程，達(dá)到改善產(chǎn)品色澤的目的，還能改善產(chǎn)品風(fēng)味，提高產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，具有很大的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。果粉的制備可以采用凍干后直接打粉和加入包埋劑均質(zhì)處理后噴霧干燥這2種方式進(jìn)行。噴霧干燥制備的果粉顆粒細(xì)膩，均勻度好，缺點(diǎn)是干燥過程經(jīng)過熱處理，有可能造成熱敏性因子如香味、色素的損失;而凍干粉的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的色香味最接近原材料，缺點(diǎn)是顆粒相對(duì)較粗，均勻性差，成本較高。本研究表明噴霧干燥工藝制備的火龍果粉，火龍果色素的吸光值DOD536 nm下降幅度較大，冷凍干燥工藝制備的火龍果粉則保持了較高的吸光值。說明火龍果粉中色素對(duì)熱敏感，即使是噴霧干燥短暫的高溫也會(huì)促進(jìn)火龍果色素的降解，這與胡坤等[14]的研究結(jié)果一致。

pH值對(duì)該色素穩(wěn)定性有一定影響，特別是經(jīng)過加熱后，色素的降解加快，在pH 3～9的范圍內(nèi)，3種工藝制備火龍果粉的色素殘留率均呈現(xiàn)在pH 6最高，兩邊最低的變化規(guī)律，與葉麗君等[15]的pH 5.4條件下火龍果色素降解常數(shù)k達(dá)到最小值的研究結(jié)果相接近。說明麥芽糊精和β-環(huán)糊精的加入并沒有明顯改變火龍果色素在pH值3～9范圍的穩(wěn)定性，火龍果粉在食品中應(yīng)用的pH范圍以5～7為最佳。

在金屬離子對(duì)火龍果色素的影響方面，Ca2+、K+、Mg2+對(duì)火龍果粉的色素穩(wěn)定性影響不大，Na+對(duì)噴霧干燥粉有一定的護(hù)色作用，能提高其熱處理后的色素殘留率，而Fe3+可對(duì)色素穩(wěn)定性造成嚴(yán)重?fù)p壞。王新廣等[16]認(rèn)為Al3+對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大，但本研究表明，果粉溶液加入Zn2+、Al3+ 后吸光值雖然變化不大，但經(jīng)熱處理后，色素?fù)p失較大，有可能是因?yàn)楣庵械某煞趾蚙n2+、Al3+在加熱的條件下加速了色素的降解。莊明珠等[17]的研究結(jié)果表明Cu2+的加入短期內(nèi)對(duì)色素沒有不良影響，但長(zhǎng)期會(huì)促進(jìn)色素的降解，而本研究發(fā)現(xiàn)，3種工藝制備的火龍果粉溶液，在加入Cu2+后短期內(nèi)色素?fù)p失即可達(dá)到90%以上，說明用果肉直接制備的火龍果粉和色素純品相比，Cu2+能使其穩(wěn)定性迅速下降。因此火龍果粉應(yīng)用于食品加工時(shí)，應(yīng)該盡量避免和Fe3+、Zn2+、Al3+、Cu2+的接觸，以確保產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定性。

在常用的食品防腐劑、氧化劑和還原劑中，丙酸鈣、亞硫酸鈉和過氧化氫均會(huì)降低火龍果粉色素的穩(wěn)定性。丙酸鈣在食品中多用于面包、糕點(diǎn)的防腐，然而其和火龍果粉混用后易降低色素的不穩(wěn)定性，因此在制作含火龍果粉的食品時(shí)應(yīng)考慮用其他防腐劑代替丙酸鈣。亞硫酸鈉常用于食品中的脫色、漂白、消毒處理，在食品中的殘存影響亦較持久，經(jīng)過亞硫酸鈉處理的食品原料亦不宜與火龍果粉搭配使用;過氧化氫雖然沒有列入食品添加劑目錄中，但可用于食品容器、包裝的消毒滅菌，加熱后即使是微量的殘留亦會(huì)降低火龍果色素的穩(wěn)定性，因此在消毒后應(yīng)清洗徹底。

甜味劑等碳水化合物對(duì)火龍果粉中色素穩(wěn)定性影響不大，實(shí)驗(yàn)中的單糖、雙糖、還原糖均未與火龍果粉發(fā)生可見的顯色或褪色反應(yīng)，因此該果粉可應(yīng)用于糕點(diǎn)、甜品、果汁等食品的加工。

天然色素由于其食用安全性和生理活性，近年來的需求正逐步增大，但由于其性質(zhì)的不穩(wěn)定導(dǎo)致其在食品中的應(yīng)用范圍較窄，如何增加天然色素在食品加工過程中的穩(wěn)定性和開發(fā)相應(yīng)的加工工藝將是未來的研究方向。

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