楊梅色素穩(wěn)定性研究進展

王 欣，萬家靜，潘靖怡，盛 悅，任崇赟，黎珊珊，楊帆帆，惠 源，白雪蓮

（1.杭州師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311121；2.祐康食品（杭州）有限公司，浙江 杭州 311166）

0 引言

楊梅主要分布于我國華東地區(qū)和湖南、廣東、廣西、貴州等地，其不僅富含纖維素、礦物質(zhì)、維生素和一定量的蛋白質(zhì)、脂肪、果膠及8 種對人體有益的氨基酸。而且楊梅中鈣、磷、鐵含量要高出其他水果10 多倍，具有極高的營養(yǎng)價值，也具有生津止渴、澀腸止瀉、和胃止嘔、消食利尿的功效，深受消費者青睞。由于楊梅果肉直接暴露于空氣中且水分含量高，不耐擠壓，易發(fā)生霉變，所以楊梅不耐貯藏和長途運輸，將楊梅加工成楊梅汁可大大延長保存期，還能便于運輸。

但楊梅汁在加工、運輸、保存過程中色澤容易消退，從而影響產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量，縮短保質(zhì)期，不利于楊梅汁產(chǎn)品的開發(fā)利用。楊梅中的色素主要由花色苷決定，其花色苷的主要成分是矢車菊色素,矢車菊色素具有不穩(wěn)定性，所以花色苷易在加工、運輸、貯藏過程中受酶、溫度、光照、pH 值等因素影響而發(fā)生降解。

1 楊梅中的色素組成

楊梅中的色素主要由花色苷決定，其花色苷的主要成分是矢車菊色素。杜琪珍等人[1]利用溶液提取法、陽離子交換樹脂法、高速逆流色譜法、C18柱色譜法對楊梅進行提取、純化、分離，再經(jīng)ESI-MS 和NMR 鑒定，發(fā)現(xiàn)楊梅中的主要成色物質(zhì)是花色苷，其花色苷的主要成分是矢車菊色素-3-β-吡喃型葡萄糖苷及少量的飛燕草色素-3-葡萄糖苷。葉興乾等人[2]利用紙層析法、高效液相色譜法、光譜分析法對荸薺種楊梅進行提取、濃縮、純化、鑒定，發(fā)現(xiàn)荸薺種楊梅花色苷的主要成分是為矢車菊花色苷元-3-葡萄糖苷，以及少量天竺葵花色苷元-3-單糖苷和飛燕草花色苷元-3-單糖苷等。

楊梅中矢車菊花色苷元-3-葡萄糖苷的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 楊梅中矢車菊花色苷元-3-葡萄糖苷的結(jié)構(gòu)

2 影響楊梅中色素穩(wěn)定性的因素

影響楊梅中色素穩(wěn)定性的因素包括花色苷自身結(jié)構(gòu)和各種環(huán)境因素，其中環(huán)境因素有酶、溫度、光照、pH 值、輔色劑（單寧、多酚、有機酸、金屬離子、氨基酸等）、表面活性劑、添加劑、β -環(huán)狀糊精、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl 等。

2.1 花色苷結(jié)構(gòu)

楊梅中的花色苷結(jié)構(gòu)中含有較多的羥基，而含有較多羥基的花色苷穩(wěn)定性比含有較多甲氧基的花色苷穩(wěn)定性差；花色苷?；蠓€(wěn)定性會有明顯的提高，因為?；目臻g堆積會減少花色苷對水親核攻擊的敏感，防止花色苷形成甲堿或查爾酮結(jié)構(gòu)而失色[3]。此外，花色苷結(jié)構(gòu)中糖基的不同，也會導(dǎo)致其穩(wěn)定性的不同，因此花色苷穩(wěn)定性的強弱關(guān)系為葡萄糖＞半乳糖＞阿拉伯糖[4-5]。

2.2 環(huán)境因素

2.2.1 酶

楊梅中色素的降解分為兩步，一是多酚氧化酶氧化楊梅中的酚類物質(zhì)，二是氧化后產(chǎn)物與楊梅中花色苷的主要成分矢車菊色素-3 -葡萄糖苷反應(yīng)使色素降解，使楊梅汁褪色。因此為了減少加工和貯藏過程中楊梅汁的褪色，需對加工原料楊梅進行漂燙處理來破壞或鈍化其中的酶[4，6]。

2.2.2 溫度

楊梅中色素?zé)岱€(wěn)定性較差，溫度升高時，楊梅中色素的主要成分花色苷的二苯基苯并吡喃陽離子AH+發(fā)生水解反應(yīng)和開環(huán)反應(yīng)失去電子，花色苷轉(zhuǎn)化為查爾酮和甲醇假堿形式，使楊梅發(fā)生褪色[4，7]，而且溫度越高，楊梅中色素的降解速度越快。陳麗璇等人[8]利用分光光度計測定不同溫度條件下楊梅汁樣品溶液的吸光度，溫度越高，楊梅汁褪色速度越快；恒溫條件下，楊梅汁放置時間越長，其吸光度越低。因此，在加工過程中，需注意對楊梅汁滅菌溫度和滅菌時間的控制。蔡健等人[9]通過測定不同溫度條件下楊梅汁測試液的吸光度，研究了溫度對楊梅汁色素穩(wěn)定性的影響，試驗表明高溫對楊梅汁紅色素有一定的降解作用，其在較高溫度下短時間內(nèi)較為穩(wěn)定，但高溫長時間條件下，楊梅汁中的紅色素會變得極不穩(wěn)定[10]。莊雅香等人[11]通過對不同溫度條件下楊梅汁中的花色苷含量的研究，發(fā)現(xiàn)楊梅汁在不同恒溫條件下隨著加熱時間的延長，其花色苷都會出現(xiàn)降解現(xiàn)象，花色苷的降解反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)[12]，在50 ℃條件下，花色苷含量降低較少。研究表明長時間高溫處理楊梅汁會加劇楊梅汁花色苷的降解反應(yīng)，應(yīng)避免高溫長時間處理楊梅汁。

2.2.3 光照

光照對楊梅中色素的影響有2 個方面，一方面光照是楊梅中色素生物合成的重要因子，另一方面光照會加快楊梅中的色素的降解反應(yīng)[4]。莊雅香等人[11]通過對不同光照條件下楊梅汁中花色苷含量的研究，發(fā)現(xiàn)在一段時間內(nèi)，不同光照條件下，楊梅汁中的花色苷含量都有所減少，但從花色苷含量的總變化趨勢上看，楊梅汁接受光照的時間越長，其花色苷含量越低，越不利于楊梅汁色素的穩(wěn)定，而且相對于避光狀態(tài)下的楊梅汁，光照條件下的楊梅汁其花色苷的含量降低速率明顯更快。高居易、林璇等人[13-14]的研究同樣表明了光照對楊梅汁紅色素影響，紫外光照射楊梅汁0.5 h，楊梅汁色素就開始下降，10 h 之后，楊梅汁色素完全降解。

2.2.4 pH 值

通過改變楊梅汁的pH 值，使楊梅汁中花色苷分子結(jié)構(gòu)的存在形式發(fā)生改變，從而引起楊梅汁失色。當(dāng)楊梅汁的pH 值小于3 時，其花色苷主要以2 -苯基苯并吡喃陽離子（AH+）的形式存在，楊梅汁呈現(xiàn)紅色；當(dāng)楊梅汁的pH 值為4～5 時，其花色苷主要以醌型堿（B）形式存在，楊梅汁由紅色向藍色變化；當(dāng)楊梅汁的pH 值大于6 時，花色苷主要以無色的查爾酮為主，同時2 -苯基苯并吡喃陽離子（AH+）和醌型堿的含量降低引起楊梅汁失色[15-16]。

陳麗璇等人[8]利用分光光度計測定不同pH 值條件下楊梅汁樣品溶液的吸光度值，發(fā)現(xiàn)pH 值對楊梅汁色素的影響顯著，且楊梅汁的吸光度值與pH 值有一定的負(fù)相關(guān)，即pH 值增高時，楊梅汁的吸光度值會下降，楊梅汁失去色澤；相反pH 值降低時，楊梅汁的吸光度值增高，楊梅汁的顏色變得更加鮮紅，但較低的pH 值會使楊梅汁口感變差。莊雅香等人[11]通過色差計、分光光度計測得不同pH 值條件下楊梅汁中的花色苷含量，試驗表明楊梅汁中的花色苷在酸性條件下更穩(wěn)定，當(dāng)溶液的pH 值為3 時，楊梅汁中的花色苷含量最多，楊梅汁的色澤最穩(wěn)定。但在郎婭等人[4]的研究中，發(fā)現(xiàn)楊梅汁保持色澤最穩(wěn)定的pH 值為1.5。

2.2.5 輔色劑

輔色作用的機制是模擬自然生化條件下植物中花色苷的穩(wěn)定性[17]，花色苷的輔色作用包括分子內(nèi)或分子間輔色、金屬絡(luò)合和自聚合作用4 種，目前常見的輔色劑有單寧、酚類化合物、有機酸、金屬離子、氨基酸、核苷酸、生物堿、多糖等[4，18-20]。添加適當(dāng)?shù)妮o色劑能使楊梅汁中的色素產(chǎn)生增色效應(yīng)，且濃度越高，增色效應(yīng)越強。

（1）單寧。勵建榮等人[21]通過對不同單寧濃度下楊梅汁內(nèi)花色苷含量的測定，發(fā)現(xiàn)將單寧作為輔色劑時，可大大提高楊梅汁花色苷的穩(wěn)定性。

（2）酚類物質(zhì)。樓樂燕等人[18]以楊梅花色苷為研究對象，通過測定不同摩爾濃度單寧酸和綠原酸條件下楊梅汁的吸光度值，研究了輔色劑對楊梅汁花色苷穩(wěn)定性的影響，試驗表明單寧酸和綠原酸能提高花色苷的穩(wěn)定性，且濃度越大，單寧酸和綠原酸對花色苷的增色效果越好，但單寧酸更易與楊梅汁花色苷進行輔色反應(yīng)。樓樂燕等人[22]通過向楊梅汁中添加不同的酚酸和延長貨架期試驗，測定楊梅汁花色苷含量、色澤、抗氧化活性及其他理化指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)單寧酸、阿魏酸、芥子酸、綠原酸、丁香酸5 種酚酸均能使楊梅汁花色苷產(chǎn)生增色效應(yīng)，使楊梅汁色澤更加穩(wěn)定，其中單寧酸和芥子酸對楊梅汁花色苷的增色效果最好，但加入單寧酸后會使楊梅汁變渾濁，而芥子酸對楊梅汁澄清度不會產(chǎn)生影響，因此在選擇酚酸作為楊梅汁的輔色劑時應(yīng)選擇芥子酸。陳健初等人[23]通過測定不同濃度茶多酚條件下楊梅汁中的花色苷含量，發(fā)現(xiàn)茶多酚對楊梅汁色素穩(wěn)定性的影響很小，但盧玉振[24]在對楊梅色素和洋李色素的研究中發(fā)現(xiàn)茶多酚會導(dǎo)致楊梅汁顏色加深。

（3）有機酸?？箟难釋蠲分氐挠绊憦哪壳耙延械奈墨I看是不確定的，因為不同文獻之間對于抗壞血酸對楊梅汁是否有護色作用存在矛盾，需進一步研究確定[25]。陳麗璇等人[8]通過測定不同抗壞血酸濃度下楊梅汁的吸光度值，對抗壞血酸的護色作用予以肯定，隨著抗壞血酸濃度的增加，楊梅汁的色澤加深。雙長明等人[26]對楊梅汁花色苷穩(wěn)定性的研究表明當(dāng)楊梅汁中抗壞血酸含量增加，其色素加快降解，且貯存時間越長，楊梅汁的色澤變化也越明顯。盧玉振[24]在對楊梅色素的研究中發(fā)現(xiàn)抗壞血酸可以加快楊梅汁花色苷的降解并使楊梅汁中出現(xiàn)沉淀，其對楊梅汁無護色作用。

方忠祥等人[27]通過研究不同濃度的乙酸、乙醛和丙二酸對楊梅汁色素的影響，發(fā)現(xiàn)有機酸對楊梅汁花色苷有護色作用，可能與加入有機酸后楊梅汁的pH 值改變有關(guān)，但乙醛相對于乙酸和丙二酸，對楊梅汁色澤的保存率更好，因為乙醛可以在花色苷與多酚之間搭橋形成一種更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)[28]。莊雅香等人[11]通過色差計、分光光度計測得不同濃度檸檬酸條件下楊梅汁中的花色苷含量，試驗表明在楊梅汁中加入檸檬酸，在一定程度上會使楊梅汁中的花色苷增色，有利于楊梅汁保持色澤穩(wěn)定。

（4）金屬離子。蔡健等人[9]研究了不同金屬離子對楊梅汁色素穩(wěn)定性的影響，試驗表明Cu2+、Sn2+、Fe2+、Al3+、Fe3+加入楊梅汁后會對楊梅汁色素產(chǎn)生影響，導(dǎo)致楊梅汁色素降解。而Zn2+、Mg2+和Ca2+則對楊梅汁花色苷無影響。蔣新龍[29]在楊梅紅色素與幾種金屬離子作用效應(yīng)的研究中，發(fā)現(xiàn)Na+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、A13+對楊梅汁色素?zé)o顯著影響，而Sn2+、Fe3+、Pb2+會使楊梅汁中的色素降解，使楊梅汁褪色。

（5）氨基酸。方忠祥等人[27]通過研究不同濃度的L -谷氨酸、L -色氨酸和L -脯氨酸對楊梅汁色素的影響，發(fā)現(xiàn)這3 種氨基酸對于楊梅汁色素穩(wěn)定性的影響很小，L -谷氨酸對楊梅汁色素的護色作用更強。

（6）表面活性劑。在楊梅汁中加入適量表面活性劑能使楊梅汁花色苷產(chǎn)生增色效應(yīng)，使楊梅汁色澤更加穩(wěn)定。SDS、EDTA 可使楊梅汁花色苷增色，而吐溫-80 會使楊梅汁色澤變淺[27]。

（7）其他添加劑。亞硫酸鈉、苯甲酸鈉和雙氧水均會不同程度的使楊梅汁花色苷降解，且當(dāng)楊梅汁中添加劑濃度增加、存放時間延長時，楊梅汁的吸光度值減小，其中亞硫酸鈉對楊梅汁色素的影響最顯著；而檸檬酸、抗壞血酸、NaCl 會不同程度的使楊梅汁花色苷發(fā)生增色，且濃度越大，楊梅汁色澤越深。

β -環(huán)狀糊精對楊梅色素的影響是2 個方面的，一方面β -環(huán)狀糊精的外部具有親水基團，可與水結(jié)合，降低楊梅汁中的水分，促進溶液平衡體系向花色垟鹽離子移動，使花色垟鹽離子含量增加，促進楊梅中的花色苷穩(wěn)定性提高[30-31]；另一方面由于β -環(huán)狀糊精具有獨特的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中間空穴，內(nèi)部為疏水基團，外部為親水基團，可以包埋油性物質(zhì)，而楊梅中的花色苷是一種水溶性色素，過量β -環(huán)狀糊精的空穴對花色苷排斥作用較大，不利于花色苷的穩(wěn)定[11]。當(dāng)楊梅汁中β -環(huán)狀糊精的濃度小于0.20 mg/g 時，隨著β -環(huán)狀糊精濃度的增加，楊梅汁色澤加深；當(dāng)楊梅汁中β -環(huán)狀糊精的濃度大于0.20 mg/g 時，隨著β -環(huán)狀糊精濃度的增加，楊梅汁花色苷會發(fā)生降解，楊梅汁色澤變淺[11]。

Na+可以降低溶液中的氧濃度，具有抗氧化作用，可抑制維C 氧化產(chǎn)生過氧化氫，減少花色苷被氧化而出現(xiàn)褪色現(xiàn)象[32-33]；另一方面，由于花色苷具有鄰位羥基結(jié)構(gòu)，能與Na+形成配合物，使得楊梅的色澤較為鮮亮[34-35]。

3 結(jié)論

目前，國內(nèi)外學(xué)者對于楊梅色素的研究主要集中在楊梅色素穩(wěn)定性方面，取得了一定的進展，單因素對于楊梅色素穩(wěn)定性的影響研究較多。多因素同時作用于楊梅汁時，交互作用對楊梅色素穩(wěn)定性的影響研究報道較少，沒有確定楊梅色素穩(wěn)定性的最佳條件，尤其是在純天然、零添加的條件下，如何延長貨架期更是困擾企業(yè)的技術(shù)難題，這些方面有待于進一步深入研究。