紫薯花色苷在貯藏過程中的降解特性

江 甜，李 佳，楊 寧，何 毅，祝振洲，李書藝，楊新筍，何靜仁,*

（1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，湖北 武漢 430064）

紫薯（Ipomoea batat Poir.）又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色，屬旋花科一年生草本植物。紫薯中富含花色苷類色素、蛋白質(zhì)、多糖、硒、淀粉、果膠、纖維素和礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分[1]，具有抗氧化[2]、抗癌[3]、降血糖[4]、降血壓[5]等生理功效。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者對(duì)紫薯中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行了研究，其中花色苷由于具有潛在的健康益處而受到廣泛關(guān)注。

在自然狀態(tài)下，植物組織中的花色苷非常穩(wěn)定，日照、溫度等對(duì)其幾乎沒有影響[6]。但是在純化、加工及貯藏過程中，花色苷的穩(wěn)定性易受溫度、pH值、光照、抗壞血酸、氧氣等因素的影響，導(dǎo)致花色苷降解，引起食品色澤的變化，造成食品品質(zhì)的下降[7-8]。目前關(guān)于熱處理、pH值、光照等因素對(duì)花色苷影響的研究較多，Li Jie等[9]研究了pH 2～6紫薯花色苷水溶液分別在80～100 ℃熱處理?xiàng)l件下花色苷的降解情況，發(fā)現(xiàn)紫薯花色苷的降解速率隨著溫度的升高而增加，并且在相同溫度下，pH 3的樣品降解速率最慢。Li Jing等[10]研究表明添加抗壞血酸可以增加貯藏過程中紫薯花色苷的降解速率。目前這些研究主要集中于定量分析總花色苷的降解規(guī)律，而關(guān)于各單體花色苷的降解情況研究較少。為了進(jìn)一步理解紫薯花色苷的降解特性，有必要研究各單體花色苷的降解規(guī)律及降解反應(yīng)過程中發(fā)生的其他反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)主要利用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS）法對(duì)紫薯花色苷的成分進(jìn)行鑒定分析，并研究紫薯花色苷在不同溫度下貯藏98 d期間總花色苷和各單體花色苷的降解情況以及褐變指數(shù)和聚合物顏色指數(shù)的變化情況，以期為食品中花色苷的穩(wěn)定化控制提供有利的支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫薯品種為‘鄂薯12號(hào)’，由湖北省農(nóng)科院糧食作物研究所提供。

磷酸氫二鈉、檸檬酸、鹽酸、氯化鉀、乙酸、乙酸鈉、偏重亞硫酸鈉 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；AB-8型大孔樹脂 滄州寶恩吸附材料科技有限公司；乙腈、甲酸、甲醇（均為色譜純） 美國(guó)Tedia公司。

1.2 儀器與設(shè)備

VM0109食物攪拌器 美國(guó)Vitamix公司；JE2002電子天平 上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司；AL204電子天平梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；STARTER 3100 pH計(jì) 奧豪斯儀器（上海）有限公司；TGCXZ-10B超聲逆流循環(huán)提取機(jī) 北京弘祥隆生物技術(shù)股份有限公司；TGL205高速冷凍離心機(jī) 長(zhǎng)沙平凡儀器儀表有限公司；Evolution 220紫外-可見分光光度計(jì)、Accela-LTQ XL HPLC-MS/MS儀 美國(guó)Thermo Fisher公司；ALPHA 2-4 LD plus冷凍干燥機(jī) 德國(guó)Christ公司；R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Büchi公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯花色苷的提取純化

紫薯洗凈后切塊，加入適量蒸餾水，用食物攪拌器打漿，按料液比1∶8加入體積分?jǐn)?shù)60%乙醇-鹽酸溶液（pH 4.0）攪勻，40 ℃超聲輔助提取90 min，4 000 r/min條件下離心20 min，得到含有花色苷的上清液，37 ℃條件下減壓濃縮除去乙醇，得到富含花色苷的濃縮液。選用已處理的AB-8大孔吸附樹脂對(duì)紫薯花色苷進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附-解吸[11]，上樣流速為3～4 BV/h，吸附飽和后，用蒸餾水洗滌，去除花色苷中的蛋白質(zhì)、糖類、有機(jī)酸等雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)70%乙醇溶液以1～2 BV/h流速進(jìn)行解吸，洗脫得到的溶液于37 ℃條件下減壓濃縮除去乙醇，得到純化的花色苷，于-20 ℃下冷凍，后轉(zhuǎn)入冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥，得到花色苷含量為37.2 mg/g的紫薯花色苷粉末。

1.3.2 紫薯花色苷的結(jié)構(gòu)鑒定

1.3.2.1 HPLC條件

根據(jù)Li Jie等[9]的方法稍作改動(dòng)，進(jìn)行HPLC-MS/MS分析。色譜柱：反相C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相：A相為體積分?jǐn)?shù)10 %甲酸水溶液，B相為甲酸-乙腈（10∶90，V/V）溶液；線性梯度洗脫：0～60 min，6%～22% B；60～66 min，22%～30% B；66～68 min，30%～90% B；68～72 min，90% B；72～74 min，90%～6% B；74～80 min，6% B；流速1 mL/min；柱溫25 ℃：進(jìn)樣量10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)525 nm；二極管陣列檢測(cè)器。

1.3.2.2 MS條件

電噴霧離子源；正離子掃描；質(zhì)量掃描范圍m/z 500～2 000；N2流速20 L/min；毛細(xì)管電壓26 V；毛細(xì)管溫度270 ℃。

1.3.3 紫薯花色苷溶液的貯藏

稱取一定量的紫薯花色苷凍干粉，加入磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液（pH 3.0）配成8 g/L的花色苷溶液，巴氏滅菌后在超凈工作臺(tái)分裝，置于4、20、35 ℃避光貯藏，分別取0、7、14、21、28、35、42、49、53、63、70、77、84、92、98 d時(shí)的紫薯花色苷溶液，用于各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.4 總花色苷含量的測(cè)定

采用pH示差法測(cè)定黑豆花色苷含量[12]。0.3 mL樣品分別用pH 1.0 HCl-KCl（取0.2 mol/L KCl溶液25 mL、0.2 mol/L HCl溶液67 mL定容至100 mL）和pH 4.5 CH3COOH-CH3COONa（取CH3COONa 1.8 g、CH3COOH 0.98 mL定容至100 mL）緩沖液稀釋，在最大吸收波長(zhǎng)λmax和700 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。總花色苷含量按矢車菊素-3-O-葡萄糖苷計(jì)，按公式（1）計(jì)算總花色苷含量。

式中：C為總花色苷含量/（mg/g）；Ab＝（Aλmax-A700nm）pH1.0-（Aλmax-A700nm）pH4.5；ε為矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù)（26 900 L/（mol·cm））；L為比色皿寬度（1 cm）；MW為矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量（449.2 g/mol）；D為稀釋倍數(shù)；V為樣品體積/mL；m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.5 聚合物顏色的測(cè)定

采用偏亞硫酸氫鹽漂白方法測(cè)定聚合物顏色指數(shù)[13-14]。0.5 mL樣品用pH 2.2磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液（取0.2 mol/L磷酸氫二鈉4.0 mL、0.1 mol/L檸檬酸106.0 mL混合至110.0 mL）稀釋至10 mL。取4 mL稀釋后的樣品分別加入1 mL偏亞硫酸氫鈉（1 mol/L）和磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液（pH 2.2）平衡40 min后，測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)λmax、420 nm和700 nm波長(zhǎng)處吸光度，按公式（2）計(jì)算聚合物顏色指數(shù)。

式中：聚合物顏色＝（A420nm-A700nm）+（Aλmax-A700nm）×稀釋倍數(shù)，其中A是與偏亞硫酸氫鈉混合的樣品在特定波長(zhǎng)處獲得的吸光度；顏色密度＝（A420nm-A700nm）+（Aλmax-A700nm）×稀釋倍數(shù)，其中A是與磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液混合的樣品在特定波長(zhǎng)處的吸光度。

按公式（3）計(jì)算褐變指數(shù)。

式中：A是與磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液混合的樣品在特定波長(zhǎng)處的吸光度。

1.3.6 HPLC測(cè)定單個(gè)花色苷含量變化

HPLC條件同1.3.2.1節(jié)。根據(jù)液相圖譜峰面積變化進(jìn)行降解動(dòng)力學(xué)分析。

1.3.7 降解動(dòng)力學(xué)分析

研究表明可運(yùn)用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型分析花色苷的熱降解[13,15-16]。按公式（4）、（5）計(jì)算一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)（k）和半衰期（t1/2）。

式中：Ct為貯藏t/d時(shí)花色苷的含量/（mg/g）；C0為0 d時(shí)花色苷的含量/（mg/g）?；ㄉ諉误w實(shí)驗(yàn)中，C0和Ct分別為初始時(shí)刻和貯藏t/d后各單體花色苷在525 nm檢測(cè)波長(zhǎng)下的色譜峰面積。

溫度對(duì)降解速率的影響主要與動(dòng)力學(xué)常數(shù)相關(guān)，熱降解活化能Ea/（kJ/mol）可根據(jù)Arrhenius方程（式（6））計(jì)算得出。

式中：k0為頻率常數(shù)/m i n-1；R為氣體常數(shù)（8.314 J/（mol·K））；T為處理溫度/K。

根據(jù)方程（7）、（8）和（9）分別計(jì)算各溫度下的焓變（△H/（kJ/mol））、吉布斯自由能（△G/（kJ/mol））和熵（△S/（kJ/mol））[13]。

式中：Ea是活化能/（kJ/mol）；h是普朗克常數(shù)（6.626 2×10-34J·s）；kB是玻爾茲曼常數(shù)（1.380 6×10-23J/K）；T為絕對(duì)溫度/K；k為降解速率/d-1。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，動(dòng)力學(xué)擬合采用Origin 2016軟件進(jìn)行線性擬合。數(shù)據(jù)顯著性差異使用Duncan’s和最小顯著性差異法（least significant difference，LSD）進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫薯花色苷的結(jié)構(gòu)鑒定

紫薯中含有豐富的花色苷類物質(zhì)，通過HPLC-MS/MS分析，共分離出17 種化合物，與文獻(xiàn)[9,17-19]數(shù)據(jù)比較，最終鑒定了13 種化合物，由于其他峰相對(duì)強(qiáng)度小而未具體分析。所得HPLC圖譜見圖1，鑒定出的13 種化合物質(zhì)譜數(shù)據(jù)見表1。

紫薯花色苷提取物中的花色苷含有矢車菊素和芍藥素兩種苷元，且與葡萄糖和槐糖共軛形成糖基化。紫薯花色苷多數(shù)為酰化花色苷，與咖啡酸、阿魏酸、對(duì)羥基苯甲酸結(jié)合成單?；ㄉ蘸投；ㄉ?，且矢車菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷和芍藥素-3-槐糖苷-5-葡糖苷是其他酰化花色苷的基本結(jié)構(gòu)。該結(jié)論與Li Jie[9]和Liu Xingli[17]等的研究結(jié)果一致。另外，本研究鑒定出的13 種結(jié)構(gòu)與Xu Jianteng[18]和Kim[19]等的研究結(jié)果存在一些差異，這可能是由于品種不同導(dǎo)致花色苷的組分存在差異。

圖1 紫薯花色苷提取物的HPLC圖Fig. 1 HPLC profile of purple sweet potato anthocyanin extract

表1 紫薯提取物中主要花色苷化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)Table 1 Mass spectral data for the predominant anthocyanin compounds in purple sweet potato extract

2.2 紫薯花色苷提取液貯藏過程中總花色苷的降解動(dòng)力學(xué)

圖2 紫薯提取液貯藏過程中總花色苷含量變化（A）和其降解動(dòng)力學(xué)（B）Fig. 2 Changes (A) and degradation kinetics (B) of anthocyanins in purple sweet potato extract during storage at different temperatures

表2 紫薯提取液在不同溫度下總花色苷動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2 Kinetic parameters of total anthocyanins in purple sweet potato at different temperatures

溫度是影響花色苷穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，溫度對(duì)花色苷的降解有顯著影響[20-22]。由圖2A可知，紫薯花色苷隨貯藏時(shí)間和貯藏溫度的變化發(fā)生不同程度降解，花色苷隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷發(fā)生降解反應(yīng)，貯藏溫度越高，降解速率越快。貯藏98 d后，4、20 ℃和35 ℃花色苷溶液的殘留率分別為77.2%、24.1%和12.3%。結(jié)果表明總花色苷的降解隨著貯藏溫度的升高明顯增強(qiáng)，低溫條件下貯藏有利于紫薯花色苷的穩(wěn)定。

趙玉紅[23]和Cisse[24]等的研究表明在貯藏過程中花色苷的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型特征。圖2B和表2表明，在本研究中各溫度下紫薯總花色苷的降解也符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型特征（R2＞0.95）?？偦ㄉ盏慕到馑俾食?shù)和半衰期受貯藏溫度的影響，貯藏溫度越高，紫薯花色苷的降解速率越大，同時(shí)伴隨著半衰期逐漸縮短。4 ℃時(shí)紫薯總花色苷的降解速率為3.03×10-3d-1，半衰期為228.8 d，明顯低于35 ℃時(shí)的降解速率21.28×10-3d-1，長(zhǎng)于35 ℃時(shí)的半衰期32.6 d。Li Jing等[10]的研究表明，紫薯花色苷在pH 3.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液中，70～90 ℃熱處理?xiàng)l件下總花色苷的半衰期為29.4～21.7 h。Li Jie等[9]的研究表明，紫薯花色苷水溶液在pH 3.0、80～100 ℃熱處理?xiàng)l件下總花色苷的半衰期為96.3～12.6 h。這些研究結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，溫度越高，花色苷降解速率越快。吳文麗等[1]報(bào)道，紫薯酒在5、25 ℃和37 ℃貯藏條件下，總花色苷的半衰期分別為9 902、1 732 d和59 d，明顯比本實(shí)驗(yàn)中紫薯花色苷的半衰期長(zhǎng)，可能是由于花色苷溶液的體系不同對(duì)花色苷的穩(wěn)定性有不同的影響，或者花色苷的種類差異性影響其穩(wěn)定性。

活化能通常用來(lái)描述分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需的能量[25]。通過使用Arrhenius模型，得到紫薯花色苷的活化能Ea為45.2 kJ/mol。Li Jie等[9]報(bào)道，紫薯花色苷的活化能為66.56～111.57 kJ/mol，本研究活化能低于其結(jié)果，高于Li Jing等[10]報(bào)道的紫薯花色苷活化能16.46 kJ/mol，這可能與紫薯的品種和花色苷溶液的體系不同有關(guān)。

熱力學(xué)參數(shù)可以深入解釋熱降解反應(yīng)中發(fā)生的物理和化學(xué)現(xiàn)象。表3顯示了不同貯藏溫度下花色苷降解的焓（ΔH）、吉布斯自由能（ΔG）和熵（ΔS）的變化。ΔH表示反應(yīng)物和活化絡(luò)合物之間的能量差，它與反應(yīng)物化學(xué)鍵的強(qiáng)度有關(guān)[13,26]。如表3所示，在4～35 ℃貯藏溫度下，紫薯花色苷降解的ΔH為55.0～55.3 kJ/mol，這表明一定范圍內(nèi)的溫度變化對(duì)紫薯花色苷降解的ΔH影響較小。表中ΔH都是正值，表明花色苷降解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)[13,26-27]，同時(shí)證明了溫度越高，花色苷降解速率越快。ΔG代表反應(yīng)物的能量和活化狀態(tài)之間的差異，通常被當(dāng)作過程自發(fā)性的標(biāo)準(zhǔn)[13,26]。在4～25 ℃貯藏溫度下，紫薯花色苷降解的ΔG都是正值（107.2～114.5 kJ/mol），這表明花色苷降解是非自發(fā)反應(yīng)[13,26]。ΔS表示反應(yīng)體系中分子無(wú)序的變化，它通常與具有可以實(shí)際反應(yīng)能量的分子數(shù)量有關(guān)[13,26]。在本研究中ΔS均為負(fù)值（-193.0～-186.2 kJ/mol），表明活化絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)自由度低于反應(yīng)物[13,26]。且在研究溫度范圍內(nèi)ΔS值非常接近，表明溫度變化對(duì)花色苷降解的ΔS影響較小。

表3 紫薯花色苷在不同溫度下熱力學(xué)參數(shù)Table 3 Thermodynamic parameters of anthocyanins in purple sweet potato at different temperatures

2.3 紫薯花色苷提取液貯藏過程中單體花色苷的降解特性

為深入研究紫薯提取液在貯藏過程中花色苷的降解規(guī)律，對(duì)各單體花色苷進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)模擬研究。紫薯提取液在貯藏過程中12 種單體花色苷的動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表4所示，各單體花色苷的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型特征。隨著貯藏溫度的升高，花色苷降解的速率常數(shù)增加，半衰期也相應(yīng)地縮短。速率常數(shù)結(jié)果表明花色苷的穩(wěn)定性隨著溫度的升高而降低。矢車菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷和芍藥素-3-槐糖苷-5-葡糖苷兩種未?；幕ㄉ赵? ℃時(shí)的半衰期分別為123.3 d和135.1 d，明顯長(zhǎng)于在20 ℃和35 ℃貯藏時(shí)的半衰期，這說(shuō)明貯藏溫度是影響花色苷降解的主要原因。此外，研究發(fā)現(xiàn)矢車菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷和芍藥素-3-槐糖苷-5-葡糖苷兩種未酰化的花色苷的半衰期比相對(duì)應(yīng)?；幕ㄉ盏纳远蹋f(shuō)明?；ㄉ蛰^為穩(wěn)定[8,28]；同時(shí)，二?；ㄉ盏陌胨テ谏蚤L(zhǎng)于相對(duì)應(yīng)的單?；ㄉ盏陌胨テ?，如在35 ℃貯藏條件下，矢車菊素-3-(6’-咖啡酰-6’對(duì)羧基苯甲酰槐糖苷)-5-葡糖苷的半衰期為33.4 d，長(zhǎng)于矢車菊素-3-對(duì)羧基苯甲?；碧擒?5-葡糖苷的半衰期22.7 d和矢車菊-3-咖啡?；碧擒?5-葡糖苷的半衰期31.3 d。另一方面，從表4中可以看出，在糖苷相同的情況下，矢車菊素的半衰期要短于芍藥素，這可能是因?yàn)槭杠嚲账剌^芍藥素多一個(gè)羥基，從而更易被氧化。表明花色苷的穩(wěn)定性可能與其本身的羥基相關(guān)[8,25]。對(duì)于各單體花色苷的降解，不同的文獻(xiàn)稍有差異。這些差別可能與實(shí)驗(yàn)原料品種或?qū)嶒?yàn)條件有關(guān)。在本實(shí)驗(yàn)中，在20 ℃和35 ℃貯藏溫度下，總花色苷的半衰期分別為48.1 d和32.6 d，和單體花色苷的半衰期差別不明顯。但是，在4 ℃貯藏溫度下總花色苷的半衰期228.8 d，長(zhǎng)于大部分單體花色苷的半衰期，究其原因，可能是因?yàn)樵谧鲜碇羞€含有少量未檢測(cè)出的?；ㄉ?，在較低貯藏溫度下降解緩慢。

表4 紫薯提取液在不同溫度下單個(gè)花色苷動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 4 Kinetic parameters for indvidual anthocyanins in purple sweet potato at different temperatures

2.4 紫薯花色苷提取液貯藏過程中聚合物顏色指數(shù)的動(dòng)力學(xué)

圖3 紫薯提取液貯藏過程中花色苷褐變指數(shù)（A）、聚合物顏色指數(shù)（B）、花色苷含量與聚合物顏色指數(shù)之間的關(guān)系（C）Fig. 3 Browning index (A), polymeric color (B) and correlation between anthocyanin content and polymeric color (C) of anthocyanins in purple sweet potato extract during storage

表5 紫薯花色苷在不同溫度下褐變指數(shù)形成和聚合物顏色指數(shù)形成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 5 Kinetic parameters for browning index and polymeric color index of purple sweet potato anthocyanins at different temperatures

花色苷的降解致使最大吸收波長(zhǎng)處吸光度減小，而花色苷降解過程中結(jié)構(gòu)的分解產(chǎn)生褐變，引起420 nm波長(zhǎng)處吸光度的增加。因此褐變指數(shù)可以作為花色苷降解的考察依據(jù)[15]。不同貯藏溫度下紫薯花色苷褐變指數(shù)的變化如圖3A所示，褐變指數(shù)隨著貯藏溫度的升高和貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。如在貯藏時(shí)間為42 d時(shí)，4、20 ℃和35 ℃花色苷溶液的褐變指數(shù)分別為0.28、0.31和0.37，而在貯藏時(shí)間為92 d時(shí)，4、20 ℃和35 ℃花色苷溶液的褐變指數(shù)分別為0.30、0.44和0.65。由表5可知，4、20 ℃和35 ℃貯藏條件下花色苷褐變指數(shù)形成的速率常數(shù)分別為3.31×10-4、17.12×10-4d-1和36.22×10-4d-1。表5表明在貯藏過程中褐變指數(shù)形成的動(dòng)力學(xué)符合零級(jí)反應(yīng)模型（R2＞0.83）。Sinela等[15]在玫瑰茄提取物中同樣發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高和貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，花色苷的褐變指數(shù)隨之增大。

聚合物顏色指數(shù)是指聚合物顏色與顏色密度之比。在紫薯花色苷提取物貯藏過程中聚合物顏色指數(shù)顯著增加（P＜0.05）。圖3B和表5表明在各溫度下紫薯中聚合物顏色指數(shù)的形成符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型特征（R2＞0.88）。4、20 ℃和35 ℃貯藏條件下花色苷聚合顏色形成的速率常數(shù)分別為2.95×10-4、18.41×10-4d-1和29.31×10-4d-1。與花色苷降解相似，聚合物顏色形成的速率常數(shù)隨著溫度的升高而增加。在貯藏過程中，聚合物顏色形成逐漸增加可能是由各種反應(yīng)造成，比如花色苷的降解反應(yīng)、花色苷的聚合反應(yīng)以及由還原糖和氨基酸之間的非酶促褐變反應(yīng)產(chǎn)生絡(luò)合物與類黑色素顏料[15,21]。在這些反應(yīng)中，最可能的反應(yīng)之一是花色苷的降解。如前所述，花色苷降解的速率隨著溫度的升高而增加?；ㄉ战到獾耐瑫r(shí)伴隨著聚合物顏色指數(shù)的增加[15,29]。圖3C顯示，紫薯花色苷提取液在貯藏過程中花色苷含量（C/（mg/g））與聚合物顏色指數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，可用指數(shù)關(guān)系表示：聚合物顏色指數(shù)＝0.081 9+0.525 0×e-0.1187C（R2＝0.98）。

本研究結(jié)果與Martynenko等[13]研究藍(lán)莓汁中花色苷含量與聚合物顏色指數(shù)關(guān)系的結(jié)果一致。紫薯提取液在貯藏期間聚合物顏色增加的第二個(gè)最可能的原因是花色苷之間，或者花色苷與其他（非）酚類物質(zhì)發(fā)生縮合反應(yīng)形成聚合物。

圖4 紫薯提取液在不同貯藏溫度下的呈色情況Fig. 4 Color of purple sweet potato extract at different storage temperatures

由圖4可知，在同一貯藏溫度下，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，紫薯提取液的顏色變化不明顯。究其原因，可能是‘鄂薯12號(hào)’中含有多?；ㄉ?，而這類花色苷結(jié)構(gòu)的特異性使樣品具有色澤保持性。這同時(shí)表明花色苷之間，或者花色苷與其他（非）酚類物質(zhì)可能發(fā)生縮合反應(yīng)形成聚合物使樣品具有色澤保持性。因此，需要深入研究花色苷本身或與其他酚類化合物的縮合反應(yīng)，鑒定花色苷聚合物并確定其體內(nèi)生物利用度。Sinela[15]和Türkyilmaz[21]等的研究同樣發(fā)現(xiàn)在貯藏過程中花色苷之間，或者花色苷與其他（非）酚類物質(zhì)發(fā)生縮合反應(yīng)形成聚合物。

3 結(jié) 論

通過研究不同貯藏溫度對(duì)紫薯總花色苷和各單體花色苷含量變化的影響，模擬動(dòng)力學(xué)模型，分析紫薯總花色苷和各單體花色苷的降解情況以及褐變指數(shù)和聚合物顏色指數(shù)變化情況，探索紫薯花色苷變化規(guī)律，這將有助于抑制貯藏過程中紫薯提取物中花色苷的降解，為紫薯加工產(chǎn)品的花色苷降解提供理論依據(jù)，具體得出以下結(jié)論：

紫薯中含有豐富的花色苷類物質(zhì)，通過HPLC-MS/MS分析鑒定出13 種主要的花色苷類化合物。

紫薯提取液在4、20 ℃和35 ℃貯藏條件下，總花色苷和各單體花色苷的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，且溫度越高，花色苷的降解速率越快，半衰期t1/2越短；在糖苷相同的情況下，矢車菊素的半衰期要短于芍藥素；在相同花色素配體情況下，?；ㄉ盏陌胨テ谝L(zhǎng)于未酰基化花色苷，且二?；ㄉ盏陌胨テ陂L(zhǎng)于單?；ㄉ眨煌ㄟ^熱力學(xué)分析表明熱降解反應(yīng)為吸熱非自發(fā)反應(yīng)。

花色苷褐變指數(shù)和聚合物顏色指數(shù)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)和貯藏溫度的升高而增大，并且聚合物顏色指數(shù)與花色苷含量之間呈指數(shù)關(guān)系。