功能性姜黃飲料護(hù)色研究

許，高 鵬 ， 馬海然 ，李洪亮 ，高可染

（1.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)） 股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 011500；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)乳品與奶牛繁育生物工程技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特 011500；3.蒙牛高科乳制品（北京） 有限責(zé)任公司，北京 101100）

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于食品的需求不止是滿(mǎn)足于營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，隨著消費(fèi)者對(duì)于健康安全飲食的關(guān)注和認(rèn)知的提升，關(guān)于食品的生理功效研究逐漸增多，同時(shí)富含功能性成分的藥食同源植物也開(kāi)始進(jìn)入消費(fèi)者的視野，針對(duì)植物資源的功能性研究逐漸熱門(mén)，抗氧化的評(píng)價(jià)，促進(jìn)腸道健康、消化吸收、生理功能及一定的保健作用成為了營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究熱點(diǎn)[1-4]。

姜黃為芭蕉目，姜科、姜黃屬多年生草本植物，原產(chǎn)地為我國(guó)臺(tái)灣、福建、廣東、廣西、云南等省區(qū)，東亞及東南亞地也有種植。姜黃根莖發(fā)達(dá)，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，主要以姜黃素為主，不僅是天然的色素來(lái)源，也具有良好的營(yíng)養(yǎng)保健作用，是常用的中藥原料。姜黃能夠行氣破瘀、通經(jīng)止痛，常在中醫(yī)學(xué)上主治胸腹脹痛、肩臂痹痛、產(chǎn)后出血等[5-7]。姜黃因具有較強(qiáng)的抗炎癥活性及在產(chǎn)品中的應(yīng)用，逐漸被我國(guó)消費(fèi)者認(rèn)可，伴隨功能性食品開(kāi)發(fā)流行趨勢(shì)，將姜黃應(yīng)用在飲料中，提高飲料的綜合功能性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[8-9]。但是，目前針對(duì)姜黃產(chǎn)品的主要研究集中在功效成分姜黃素的醫(yī)用價(jià)值，對(duì)于姜黃在飲料中的穩(wěn)定性研究較少。姜黃飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性受光照強(qiáng)度、產(chǎn)品最終pH 值、殺菌時(shí)間，以及產(chǎn)品體系中護(hù)色劑種類(lèi)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(qū)天大化學(xué)試劑廠提供；抗壞血酸鈉，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所提供；EDTA-Na2，美國(guó)Sigma 公司提供；黃原膠、羧甲基纖維素鈉，濰坊英軒實(shí)業(yè)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(chǎn)品；721 型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司產(chǎn)品；GL-21M 型高速冷凍離心機(jī)，德國(guó)Sigma 公司產(chǎn)品；FE20 型實(shí)驗(yàn)室pH 計(jì)，梅特勒-托利多儀器（上海） 有限公司產(chǎn)品；WF32 型精密色差儀，日本ATAGO 愛(ài)拓產(chǎn)品；HZ-82 型振蕩型恒溫水浴鍋，金壇新航有限公司產(chǎn)品；WB2000-D 型數(shù)字式攪拌器，德國(guó)WIGGENS 公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 姜黃功能性飲料樣品制備

（1） 稱(chēng)量。稱(chēng)取一定量白砂糖、三氯蔗糖、木糖醇、黃原膠、結(jié)冷膠、CMC，取少量白砂糖同膠體和代糖充分?jǐn)嚢杌靹?，備用?/p>

（2） 溶膠。適量55~65 ℃水，取上述混勻料，緩慢投入，加熱攪拌，以轉(zhuǎn)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(hù)色劑，緩慢投入，攪拌。

（4） 定容。將產(chǎn)品用水定容至1 L。

（5） 殺菌。115 ℃，15 s，88 ℃，30 min。

1.2.2 姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定

分別稱(chēng)量護(hù)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(jìn)行打樣，樣品殺菌后，放置室溫下保存7 d，使用色度儀進(jìn)行色差值測(cè)量[10]。

1.2.3 姜黃素含量的測(cè)定

采用光照及溫度加速試驗(yàn)，取10 只20 mL 的試管，分別吸取2 μg/mL 的產(chǎn)品溶液20 mL 于試管中，兩兩分組得到5 組，每組當(dāng)中有1 支按照最佳護(hù)色劑添加量添加，搖勻后測(cè)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(zhǎng)425 nm 處測(cè)定 An 值[11]。

1.2.4 色差的測(cè)定方法

使用WF32 型精密色差儀對(duì)添加不同護(hù)色劑的產(chǎn)品進(jìn)行色差測(cè)定，以蒸餾水為空白對(duì)照，每個(gè)樣品進(jìn)行3 次平行測(cè)量，取均值計(jì)算。空白組色差值分別為L(zhǎng)0，a0，b0；試驗(yàn)組數(shù)據(jù)為L(zhǎng)，a，b。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)量色差值計(jì)算總色差值來(lái)判斷護(hù)色效果。

1.2.5 不同護(hù)色劑對(duì)飲料中姜黃的護(hù)色單因素試驗(yàn)

不同pH 值下姜黃素的溶解性不同，標(biāo)準(zhǔn)品采用與樣品組相同精密稱(chēng)取姜黃素標(biāo)準(zhǔn)品10.0 mg，用無(wú)水乙醇溶解，洗入500 mL 棕色量瓶中，定容后得到標(biāo)準(zhǔn)母液。精密量取1，2，3，4，5 mL 標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL 棕色容器中，加無(wú)水乙醇定容，分別于波長(zhǎng)425 nm 處比色測(cè)定，無(wú)水乙醇作空白，得到一組吸光度與質(zhì)量濃度的線性結(jié)果，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.6 護(hù)色劑復(fù)配選擇試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，選取各因素下3 個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，以姜黃素吸光度和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定護(hù)色效果。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/ g·L-1

2 結(jié)果與分析

2.1 姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線

姜黃素吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

圖1 姜黃素吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線

使用分光光度計(jì)測(cè)得溶液吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1 所示，得到標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系數(shù)R2=0.999 6，溶液質(zhì)量濃度為0.2~1.2 mg/mL 時(shí)，線性關(guān)系呈現(xiàn)良好。

2.2 不同護(hù)色劑對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色試驗(yàn)

不同護(hù)色劑對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果見(jiàn)表2。

表2 不同護(hù)色劑對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果

對(duì)不同護(hù)色劑六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、抗壞血酸鈉、EDTA-Na2進(jìn)行單因素試驗(yàn)，試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)為0 d 和7 d 時(shí)產(chǎn)品色度值及在425 nm 條件下吸光度值，數(shù)據(jù)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(shí)，產(chǎn)品護(hù)色效果相對(duì)其他水平更好，但4 種護(hù)色劑中六偏磷酸鈉在保護(hù)產(chǎn)品顏色衰減中表現(xiàn)最好，7 d 后色差值由37.46±0.03 減少到36.25±0.03，產(chǎn)品顏色穩(wěn)定。

六偏磷酸鈉對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果見(jiàn)圖2。

圖2 六偏磷酸鈉對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果

由圖2 可以看出，隨著六偏磷酸鈉質(zhì)量濃度的增加，姜黃素吸光度值在含量為0.04 g/L 時(shí)達(dá)到最大，相比原始溶液中姜黃素含量下降比例最低，護(hù)色效果最好；同時(shí)，對(duì)比0，7 d 貯藏期內(nèi)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(duì)姜黃素的保護(hù)，在0.04 g/L 下的六偏磷酸鈉對(duì)姜黃素保護(hù)最好[12-13]。

三聚磷酸鈉對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果見(jiàn)圖3。

由圖3 可以看出，隨著三聚磷酸鈉質(zhì)量濃度的增加，姜黃素吸光度值在含量為0.15 g/L 時(shí)達(dá)到0.31，相比原始溶液中姜黃素含量下降比例相對(duì)最低，護(hù)色效果最好；同時(shí)，對(duì)比0，7 d 貯藏期內(nèi)姜黃素衰減效果，在0.15 g/L 下的三聚磷酸鈉對(duì)姜黃素保護(hù)最好，三聚磷酸鈉對(duì)金屬離子有一定的絡(luò)合作用，可以抑制金屬離子與色素發(fā)生作用[14-15]。

圖3 三聚磷酸鈉對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果

抗壞血酸鈉對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果見(jiàn)圖4。

圖4 抗壞血酸鈉對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果

由圖4 可以看出，隨著抗壞血酸鈉質(zhì)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(duì)比0，7 d 貯藏期內(nèi)姜黃素衰減效果，在0.10 g/L 下的抗壞血酸鈉對(duì)姜黃素保護(hù)最好，因抗壞血酸鈉具有較強(qiáng)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(huì)影響姜黃素造成產(chǎn)品褪色[16-17]。

EDTA-Na2對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果見(jiàn)圖5。

圖5 EDTA-Na2 對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色效果

由圖5 可以看出，隨著EDTA-Na2質(zhì)量濃度的增加，姜黃素吸光度呈現(xiàn)拋物線趨勢(shì)，在添加量為0.03 g/L 時(shí)達(dá)到最大保護(hù)效果；對(duì)比0，7 d 貯藏期內(nèi)姜黃素衰減效果，在0.03 g/L 下的抗壞血酸鈉對(duì)姜黃素保護(hù)最好[18-20]。

2.3 復(fù)配護(hù)色劑對(duì)飲料中姜黃素的護(hù)色試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表4 方差分析

以姜黃素吸光度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)極差值的大小，可知影響姜黃飲料護(hù)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(hù)色劑最優(yōu)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(jié)論

功能性姜黃飲料在生產(chǎn)加工中涉及到高溫殺菌工藝，功效性成分姜黃，對(duì)體系酸堿度、光照強(qiáng)度等因素敏感，產(chǎn)品易產(chǎn)生褪色，營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(chǎn)及儲(chǔ)存中都有一定的護(hù)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(hù)色效果要優(yōu)于其余3 種護(hù)色劑。從正交試驗(yàn)結(jié)果可以看出，4 種護(hù)色劑復(fù)合使用，具有協(xié)同效果，護(hù)色效果明顯。復(fù)合護(hù)色劑的最優(yōu)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(shí)姜黃素吸光度值達(dá)到0.41。單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果表明，總色差值△E 越小，姜黃素吸光度含量越高，對(duì)產(chǎn)品的護(hù)色效果越好。