花青素微球制備及在酸乳中的應(yīng)用

陳 鵬，王 卉，白 燕

（海南熱帶海洋學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，海南 三亞 572022）

花青素是一類(lèi)水溶性天然色素，普遍存在于植物中，屬黃酮類(lèi)化合物?；ㄇ嗨鼐哂锌寡趸?，能夠強(qiáng)效清除自由基，預(yù)防心腦血管疾病和抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生?；ㄇ嗨卦谑称分锌勺鳛闋I(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，還可作為食品防腐劑，也可作為食品著色劑應(yīng)用于飲料和食品中[1-3]。但是，花青素易受光、pH值、氧氣、金屬離子、溫度等環(huán)境因素影響而發(fā)生降解或褪 色[4]。將花青素包埋在微球中可以避免接觸外界環(huán)境，提高其生物利用率和穩(wěn)定性[5-6]。海藻酸鈉可以用于制備凝膠微球，具有親水性、增稠性、穩(wěn)定性、成膜性、在鈣離子中膠凝性等特性。利用海藻酸鈉的性質(zhì)，將花青素溶在海藻酸鈉中，采用銳孔法制備花青素微球，提高花青素的穩(wěn)定性，該方法反應(yīng)快、操作簡(jiǎn)便[7-8]。

隨著消費(fèi)者對(duì)飲食健康的觀念不斷增強(qiáng)，對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越來(lái)越重視。酸乳是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、有益腸道健康和優(yōu)良風(fēng)味的發(fā)酵乳制品，受到人們喜愛(ài)[9-10]。將花青素等具有生物活性的物質(zhì)應(yīng)用于酸乳中，發(fā)揮其活性功能作用是目前研究的熱點(diǎn)[11-12]。

采用海藻酸鈉包埋花青素，制備花青素微球，研究制備條件對(duì)花青素微球包封率和產(chǎn)率的影響，將花青素微球應(yīng)用于酸乳中，增加酸乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且賦予產(chǎn)品獨(dú)特色澤和口感，為開(kāi)發(fā)具有功能特性的花青素酸乳提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花青素，河南豫中生物工程有限公司提供；海藻酸鈉，上海麥克林生化科技有限公司提供；酸奶發(fā)酵菌粉，昆山佰生優(yōu)生物科技有限公司提供；其他試劑為分析純。

JY99-IIDN型高速分散器，寧波新芝生物科技股份有限公司產(chǎn)品；TMS-Pilot型食品物性檢測(cè)儀，美國(guó)FTC產(chǎn)品；LT-DBXF型精密可編程熱風(fēng)循環(huán)烘箱，立德泰勀〈上海〉科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；HWS-26型超級(jí)恒溫水浴槽，金力永磁壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司產(chǎn)品；T6型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；PHSJ-4A pH計(jì)，上海雷磁儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 反應(yīng)條件對(duì)花青素微球制備的影響

（1）微膠囊的制備方法。配制一定濃度的海藻酸鈉溶液，加入花青素，將混合溶液高速分散1 min后，用注射器在高于液面50 cm處滴入氯化鈣溶液中，靜置成型一段時(shí)間后，用去離子水清洗，在40℃下干燥12 h。

（2）海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的選擇。花青素添加量為海藻酸鈉質(zhì)量的40%，CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%，微球成型時(shí)間2 h，選取海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%制備微球。

（3）CaCl2成型溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的選擇。海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，花青素添加量為海藻酸鈉質(zhì)量的40%，微球成型時(shí)間2 h，選取CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%，2%，3%，4%，5%制備微球。

（4）花青素添加量的選擇。海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%，微球成型時(shí)間2 h，選取花青素添加量分別為海藻酸鈉質(zhì)量的30%，35%，40%，45%，50%制備微球。

（5）微球成型時(shí)間的選擇。海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，花青素添加量為海藻酸鈉質(zhì)量的40%，CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%，微球成型時(shí)間分別為0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 h制備微球。

1.2.2 花青素微球包埋率和裝載量的測(cè)定

以V（鹽酸）∶V（甲醇）=1∶9作為溶劑，采用紫外分光光度計(jì)于波長(zhǎng)520 nm處測(cè)定微球中花青素的含量，繪制花青素濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

準(zhǔn)確稱(chēng)取1 g微球，用鹽酸-甲醇溶劑清洗后抽濾，測(cè)定濾液吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算微球表面花青素的含量。

準(zhǔn)確稱(chēng)取1 g微球，將微球碾碎成粉狀后用鹽酸-甲醇溶劑溶解，在4℃下靜置2 h，然后抽濾，測(cè)定濾液吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算微球總花青素含量。

1.2.3 花青素微球酸乳的制作

在酸乳瓶中放入鮮牛奶200 mL，加入20 g白砂糖和一定量的花青素微球（分別為100 g牛奶中添加的0，0.05，0.10，0.15，0.20 g），攪拌均勻，冷卻至室溫，加乳酸菌粉0.3 g，將酸乳瓶密封好后，于酸奶機(jī)中43℃下發(fā)酵7 h。

1.2.4 花青素微球酸乳的感官評(píng)價(jià)

分別以色澤、滋味和組織狀態(tài)對(duì)花青素酸乳進(jìn)行感官評(píng)分，由10位隨機(jī)的男女組成，用綜合評(píng)分的平均值作為感官評(píng)定的指標(biāo)，滿分為100分。

花青素微球酸乳感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 花青素微球酸乳感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 花青素微球?qū)λ崛閜H值的影響

采用pH計(jì)測(cè)定不同花青素微球添加量酸乳的pH值。每組試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.6 花青素微球酸乳在4℃儲(chǔ)存中pH值的變化

將制備的花青素微球酸乳置于4℃條件下存放，每5 d測(cè)量1次pH值，使用pH計(jì)測(cè)量pH值。

2 結(jié)果與分析

2.1 海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)微球制備的影響

海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%，2%，3%條件下制備的濕微球照片見(jiàn)圖1。

圖1海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%，2%，3%條件下制備的濕微球照片

由圖1可知，當(dāng)海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，微球不易凝固，表面軟塌，干燥后不呈球形，呈扁平狀。當(dāng)海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，滴出的微球有嚴(yán)重的拖尾現(xiàn)象，類(lèi)似小蝌蚪形，當(dāng)海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，微球形狀規(guī)整，呈球形，且粒徑大小均勻，微球之間沒(méi)有粘連。

不同海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖2。

由圖2和圖3可知，隨著海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，包封率和產(chǎn)率也逐漸變大，但海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)2.5%時(shí)，包封率又降低，綜合圖1的制備條件，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的海藻酸鈉溶液制備微球。

圖2 不同海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響

2.2 CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)微球制備的影響

不同氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響

由圖3可知，隨著CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，包封率和產(chǎn)率逐漸增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，包封率和產(chǎn)率最高，當(dāng)CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)升高，包封率和產(chǎn)率略微降低。CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)太小時(shí)，對(duì)海藻酸鈉凝固效果不好，導(dǎo)致包封率和產(chǎn)率降低，但CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)大時(shí)，包封率和產(chǎn)率也會(huì)下降。

2.3 花青素添加量對(duì)微球制備的影響

不同花青素添加量對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不同花青素添加量對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響

由圖4可知，隨著花青素添加量的增加，包封率和產(chǎn)率也相應(yīng)增加，但當(dāng)花青素添加量超過(guò)40%時(shí)，包封率和產(chǎn)率逐漸降低，由于花青素添加量過(guò)大時(shí)，花青素處于飽和狀態(tài)，過(guò)多的花青素?zé)o法包埋，溢出微球外壁，造成浪費(fèi)。所以選擇40%花青素添加量制備微球。

2.4 成型時(shí)間對(duì)微球制備的影響

不同成型時(shí)間對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖5。

圖5 不同成型時(shí)間對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響

由圖5可知，隨著成型時(shí)間加長(zhǎng)，包封率和產(chǎn)率逐漸增加，當(dāng)成型時(shí)間為2 h時(shí)，包封率和產(chǎn)率達(dá)到最大，但成型時(shí)間再加長(zhǎng)，包封率和產(chǎn)率隨之降低。成型時(shí)間過(guò)少，微球不完全定型，導(dǎo)致包封率和產(chǎn)率不高，但成型時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，包封率和產(chǎn)率也會(huì)下降，所以選擇2 h成型時(shí)間來(lái)制備微球。

2.5 花青素微球添加量對(duì)酸乳感官評(píng)價(jià)分析

花青素微球應(yīng)用在酸乳上的成品圖見(jiàn)圖6，不同花青素微球添加量對(duì)酸乳感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖7。

圖6 花青素微球應(yīng)用在酸乳上的成品圖

圖7 不同花青素微球添加量對(duì)酸乳感官評(píng)分的影響

由圖6可知，花青素微球分散在酸乳中，并沒(méi)有改變酸乳的外觀和特性，花青素沒(méi)有泄漏出來(lái)，說(shuō)明花青素微球在酸乳發(fā)酵過(guò)程中是穩(wěn)定的。由圖7可知，花青素微球在100 g酸奶中添加量為0.1 g時(shí)，感官評(píng)分最高，添加量繼續(xù)增加，會(huì)導(dǎo)致酸乳口感下降，但添加劑太少，達(dá)不到花青素的營(yíng)養(yǎng)效果。

2.6 花青素微球酸乳pH值的變化

不同花青素微球添加量對(duì)酸乳感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖8，不同花青素微球添加量對(duì)酸乳pH值的影響見(jiàn)圖9。

圖8 不同花青素微球添加量對(duì)酸乳感官評(píng)分的影響

圖9 不同花青素微球添加量對(duì)酸乳pH值的影響

由圖8可知，隨著花青素微球添加量增大，酸乳pH值逐漸下降，且下降速率減慢，說(shuō)明花青素微球能促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵，從而增加酸乳的酸度。

在酸乳中添加0.15%的花青素微球，于4℃條件下儲(chǔ)存。由圖9可知，2種酸奶的pH值隨著儲(chǔ)存時(shí)間增加而有所下降，這是由于剛發(fā)酵好的酸乳中還有較多活的乳酸菌，在儲(chǔ)存過(guò)程中，乳酸菌繼續(xù)緩慢產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致酸乳pH值逐漸降低，花青素微球能促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵，增加酸乳的酸度，使花青素微球酸乳pH值低于酸乳，但這個(gè)變化是比較小且可接受的。

3 結(jié)論

以海藻酸鈉作為壁材制備花青素微球，考查海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)、花青素添加量和微球成型時(shí)間4個(gè)因素對(duì)包封率和產(chǎn)率的影響，確定花青素微球制備的最佳條件為海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%，花青素添加量為海藻酸鈉的40%，微球成型時(shí)間2 h。在基礎(chǔ)酸乳的配方上，加入花青素微球，考查花青素微球的添加量對(duì)酸乳的品質(zhì)影響，花青素微球在酸乳發(fā)酵過(guò)程中是穩(wěn)定的，花青素微球在酸乳的最佳添加量為0.15%時(shí)，感官評(píng)分最高，酸乳pH值隨著花青素微球添加量增大而有所降低，且于4℃條件下儲(chǔ)存過(guò)程中，pH值隨著儲(chǔ)存時(shí)間增加而有所下降，說(shuō)明花青素微球能促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵。