甘藍(lán)紅營養(yǎng)強(qiáng)化型曲奇餅干的制備與消化特性

方曉峰,熊勇,彭盛峰*,劉偉

(1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與資源挖掘全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330047;2.江西丹霞生物科技股份有限公司,江西 鷹潭 335001)

花青素屬于多酚類黃酮類,是許多植物器官(如花、葉和果實(shí)等)的呈色物質(zhì)[1]。游離的花青素性質(zhì)極不穩(wěn)定,絕大多數(shù)花色苷是以糖苷鍵形式存在[2]。當(dāng)pH值為1～3時(shí),其呈現(xiàn)為紅色的黃嘌呤陽離子形式,穩(wěn)定性較好;在pH值為5時(shí),其甲醇偽堿結(jié)構(gòu)易通過水催化的互變異構(gòu)平衡轉(zhuǎn)化為查爾酮;而當(dāng)pH值為7～8時(shí),形成了藍(lán)紫色的奎諾堿[3]。研究表明,花色苷具有多種生物活性,如清除自由基、抗氧化、抗炎癥等,在輔助抗癌、保護(hù)視力、保護(hù)心血管、改善大腦功能等方面也具有一定功效[4]。

花色苷穩(wěn)定性較差,在加工(溫度、pH等)、貯藏(氧氣、金屬離子、光等)和消化(酶等)過程中易發(fā)生降解[5-6]。此外,花色苷在水中溶解度較高,而在油脂中不溶。這些因素極大地限制了花色苷在油基功能食品中的應(yīng)用。為克服花色苷的油不溶性、穩(wěn)定性差和低生物利用率等問題,需要尋找合適的載體傳遞和保護(hù)花色苷。油包水乳液能有效負(fù)載親水性生物活性物質(zhì),提高其穩(wěn)定性并控制其在胃腸道中的釋放,從而提高其生物利用率,在食品領(lǐng)域具有巨大潛力。然而目前關(guān)于花色苷油包水乳液在食品基質(zhì)中應(yīng)用的報(bào)道較少,油包水乳液對(duì)花色苷在食品基質(zhì)中的穩(wěn)定性和消化特性尚不清晰。

因此,本研究以甘藍(lán)紅為花色苷模型化合物,采用油包水(W/O)乳液包埋甘藍(lán)紅,考察水相pH、乳化劑種類和質(zhì)量濃度、油水相比例等因素對(duì)甘藍(lán)紅與油包水乳液體系的穩(wěn)定性影響,構(gòu)建高穩(wěn)定性的甘藍(lán)紅W/O乳液體系。將油包水乳液添加到酥性曲奇餅干中,以甘藍(lán)紅水溶液為對(duì)照,考察甘藍(lán)紅存在形式對(duì)餅干中花色苷穩(wěn)定性的影響,以體外模擬消化模型考察甘藍(lán)紅油包水乳液在體外消化過程中的消化特性,分析了油包水乳液對(duì)甘藍(lán)紅消化穩(wěn)定性以及生物可接受率的影響,實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性花色苷W/O乳液在油基食品中的應(yīng)用,為水溶性天然色素花色苷擴(kuò)大應(yīng)用范圍提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘藍(lán)紅色素(80%,E=80,江西丹霞生物科技股份公司),金龍魚玉米油(益海嘉里糧油食品公司),聚甘油聚蓖麻醇酸酯(PGPR)(河南鄭州大河食品有限公司動(dòng)物),甘油單油酸酯(GMO)、甘油單硬脂酸酯(GMS)、磷脂(鄭州大河食品科技有限公司),蔗糖脂肪酸酯(日本三菱),OSA淀粉、明膠、乳清分離蛋白(WPI)(上海阿拉丁生物科技股份有限公司),黃油(內(nèi)蒙古蒙牛奶酪有限公司),奶粉(山西雅士利乳液有限公司),鹽(威海市高島南海鹽業(yè)有限公司),玉米淀粉(天津市鴻祿食品有限公司),高筋面粉(東莞穗豐糧食集團(tuán)有限公司),低筋面粉(江蘇江南上一道科技股份有限公司),白糖(天虹數(shù)科商業(yè)股份有限公司),乙醇、正己烷等試劑均為分析純,購自西隴化工股份有限公司。

ULTRA TURRAX? T18 digital分散機(jī)(德國IKA集團(tuán)),MasterSizer 3000型微米粒度儀(英國Malvern公司),LUMiSizer型穩(wěn)定分析儀(德國LUM GmbH有限公司),UV-1600PC型紫外分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)公司), SHJ-4A型水浴鍋(江蘇東鵬儀器制造有限公司),907 Titrando型pH-stat自動(dòng)電位滴定儀(瑞士萬通中國有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油包水(W/O)乳液的制備

將甘藍(lán)紅色素溶于水中得到甘藍(lán)紅色素(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%)母液,避光密封保存?zhèn)溆?。將不同乳化劑溶解于玉米油中得到油?甘藍(lán)紅溶液為水相,70%油相和30%水相用分散機(jī)于12 000 r·min-1下高速剪切2 min,得到油包水乳液,避光放入4 ℃冰箱備用。

pH對(duì)甘藍(lán)紅色素的影響:制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的甘藍(lán)紅色素水溶液,在80 ℃下水浴加熱2 h,在特定的時(shí)間點(diǎn)(0、15、 30、 60、90、120 min)取樣,使用紫外分光光度計(jì)在520 nm下測(cè)定溶液的吸光度值,并使用校準(zhǔn)曲線計(jì)算出花色苷濃度。

乳化劑的篩選:使用2.0%不同種常用乳化劑(PGPR、GMO、GMS、蔗糖脂肪酸酯、磷脂)構(gòu)建甘藍(lán)紅W/O乳液。通過對(duì)乳液離心穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)篩選出合適的乳化劑。

乳化劑濃度的篩選:將上述所篩選出的最適乳化劑按不同比例(0.5%、1.0%、2.0%、3.0%)添加入乳液中,按上述方式評(píng)價(jià)乳液穩(wěn)定性。采用粒徑作為優(yōu)化乳液體系的另一指標(biāo)。

油水相比例的篩選:基于上述乳化劑的種類與濃度的確定,采用不同的油水相比例(5：5、6：4、7：3、8：2、9：1,V/V)制備乳液,采用離心穩(wěn)定性和粒徑作為評(píng)價(jià)乳液體系的指標(biāo)。

內(nèi)水相表面活性劑對(duì)W/O乳液氧化穩(wěn)定性和甘藍(lán)紅穩(wěn)定性的影響:將常用的WPI、OSa淀粉和明膠以W/O乳液的0.2% 的比例加入水相,通過初級(jí)氧化考察不同添加劑對(duì)甘藍(lán)紅W/O乳液的氧化穩(wěn)定性的影響,同時(shí)通過花色苷的保留率考察其對(duì)乳液中甘藍(lán)紅的穩(wěn)定性影響。

1.2.2 離心穩(wěn)定性

離心穩(wěn)定性的測(cè)定方法主要參考Liu等[7]的實(shí)驗(yàn)方法,采用LUMisizer穩(wěn)定性分析儀測(cè)定甘藍(lán)紅油包水(W/O)乳液的物理穩(wěn)定性。測(cè)定參數(shù)如下:樣品量為0.4 mL;轉(zhuǎn)速為3 600 r·min-1;時(shí)間為3 600 s;時(shí)間間隔為10 s;溫度為25 ℃。為了評(píng)估加速離心穩(wěn)定性,選用不穩(wěn)定指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。不穩(wěn)定指數(shù)是樣品不穩(wěn)定性的數(shù)值表示,其范圍為0(穩(wěn)定)～1(不穩(wěn)定)。

1.2.3 粒徑測(cè)量

使用馬爾文微米粒度儀對(duì)W/O乳液的粒徑進(jìn)行測(cè)量。將所制備的W/O乳液用正十二烷稀釋到合適的倍數(shù),取1 mL樣品置于測(cè)試皿中進(jìn)行粒徑分布的測(cè)量。每個(gè)樣品至少測(cè)定3次取平均值。

1.2.4 初級(jí)氧化穩(wěn)定性(POV值)

油脂氧化的初級(jí)氧化產(chǎn)物氫過氧化物用POV值表征[8]。測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[9]的方法。取0.3 mL乳液與1.5 mL的異辛烷/異丙醇(3：1,V/V)混勻,充分震蕩,1 000g室溫下離心2 min。取0.2 mL離心后的有機(jī)層與2.8 mL甲醇/正丁醇(2：1,V/V)混合,再加入15 μL NH4SCN(3.94 mol·L-1)和 15 μL Fe2+(現(xiàn)用現(xiàn)配)混合,避光條件下反應(yīng)20 min后,于510 nm 波長下測(cè)定吸光值,用過氧化氫異丙苯制作標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算POV值。

1.2.5 花色苷保留率測(cè)量

取0.100 0 g W/O乳液樣品與10 mL離心管中,用移液管加入2.5 mL乙醇和3 mL 正己烷,渦旋30 s,加入2.5 mL 蒸餾水,渦旋1 min后靜置,除去上層有機(jī)層,將水溶液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中,用緩沖液/乙醇(1：1)定容,后6 000 r·min-1離心3 min,在520和700 nm下測(cè)定吸光度值,每個(gè)樣品測(cè)3次。

總花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)w的計(jì)算公式如下:

(1)

式中:A為測(cè)量波長為520～700 nm時(shí)的吸光度;M1為矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量,M1=449.2 g·mol-1;f為稀釋倍數(shù);ε為矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù),ε=26 900 L·mol-1·cm-1;l為光路長,單位為cm;V1為緩沖液體積,單位為mL;m1為樣品的質(zhì)量,單位為g。試驗(yàn)結(jié)果以平行測(cè)定的算術(shù)平均值為準(zhǔn)。在重復(fù)性條件下獲得的2次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不大于其算數(shù)平均值的5%。

1.2.6 甘藍(lán)紅營養(yǎng)強(qiáng)化型曲奇餅干的制備

甘藍(lán)紅營養(yǎng)強(qiáng)化型曲奇餅干的制備工藝如下所示:

工藝要點(diǎn)如下。

1)軟化:稱好的黃油需要適度軟化,使得空氣飽含其中。

2)攪打:軟化后的黃油需重復(fù)攪打,攪打至體積膨脹、色澤轉(zhuǎn)淺白色。

3)烘焙:烤箱設(shè)置上下火170 ℃, 烘焙15 min。

1.2.7 甘藍(lán)紅添加形式對(duì)餅干中花色苷穩(wěn)定性的影響

餅干樣品的制備:甘藍(lán)紅油包水餅干樣品的制備方式與1.2.6節(jié)中的方式一致,黃油與W/O乳液的比例為5：4。陽性對(duì)照組餅干的制備是將W/O乳液的各組分在不混合的情況下直接加入到面團(tuán)中。

烘焙過程中花色苷的保留率:將烘焙前后的餅干稱重,采用1.2.5節(jié)中花色苷保留率的方法測(cè)量烘焙過程中不同樣品餅干中的花色苷保留率。

花色苷的貯藏穩(wěn)定性:將制備好的不同餅干樣品,常溫遮光密封保存,在固定時(shí)間點(diǎn)(1、7、14、21、28 d)測(cè)量樣品中花色苷的保留率。測(cè)量方法與上述一致。所有樣品至少測(cè)試3組平行并報(bào)告平均值。

1.2.8 甘藍(lán)紅營養(yǎng)強(qiáng)化型餅干的消化特性

參考Brodkorb等[10]的方法并作略微修改,利用模擬胃腸道模型開展其體外消化實(shí)驗(yàn)。

口腔:將餅干與口腔液(含3 mg·mL-1黏液素)按1：1比例混合,調(diào)節(jié)pH至6.8,孵育10 min。

胃部:將口腔消化液與胃液(含3.2 mg·mL-1胃蛋白酶)按1：1比例混合,調(diào)節(jié)pH至2.5,孵育2 h。

小腸:在胃消化食糜(30 mL)中加入腸液、膽鹽,再調(diào)節(jié)pH至接近7.0,加入脂肪酶,通過pH恒定滴定儀恒定pH至7.0。

1)游離脂肪酸消化速率。通過pH恒定滴定儀的NaOH滴定量表征其游離脂肪酸消化速率,由式(2)計(jì)算:

vFFA=100%×(V2×c×M2)/2m2

(2)

式中:vFFA為游離脂肪酸消化速率;V2為中和脂質(zhì)分解出的酸所需的滴定液的體積;c為氫氧化鈉的濃度;M2為所使用的油的相對(duì)分子質(zhì)量;m2為消化系統(tǒng)中油脂的質(zhì)量。

2)穩(wěn)定性和生物可接受率。體外消化模型結(jié)束后,將腸液以12 000 r·min-1離心30 min,收集中間膠束相。將提取出的含甘藍(lán)紅色素的溶液用紫外可見分光光度計(jì)在520 nm處檢測(cè)分析。使用標(biāo)準(zhǔn)曲線確定甘藍(lán)紅色素質(zhì)量濃度。生物可接受率B*、穩(wěn)定性S*分別可由式(3)、式(4)計(jì)算:

B*=100 ×C1/C2

(3)

S*=100 ×C2/C0

(4)

式中:C1表示混合膠束層中甘藍(lán)紅的質(zhì)量濃度;C0表示在初餅干中甘藍(lán)紅的質(zhì)量濃度;C2表示在總的小腸消化結(jié)后消化液中甘藍(lán)紅的質(zhì)量濃度。

1.2.9 消化過程中花色苷的降解

消化步驟與1.2.8節(jié)中步驟一致,在口腔末期、胃期(30、60、90、120 min)和腸期(30、60、90、120 min)取樣,測(cè)定花色苷的含量。測(cè)試方法與1.2.5節(jié)一致。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差,不同字母表示指標(biāo)之間的顯著差異性(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘藍(lán)紅W/O乳液的制備

以甘藍(lán)紅W/O乳液粒徑、離心穩(wěn)定性以及甘藍(lán)紅穩(wěn)定性為指標(biāo),考察甘藍(lán)紅W/O乳液制備過程中,內(nèi)水相pH、乳化劑種類及濃度、內(nèi)水相表面活性劑組成等因素對(duì)其的影響。不同pH下甘藍(lán)紅色素的熱穩(wěn)定性(80 ℃)見圖1,圖中Rr表示甘藍(lán)紅色素的保留率,t1為甘藍(lán)紅色素的加熱時(shí)間。

t1/min圖1 不同pH下甘藍(lán)紅色素的熱穩(wěn)定性(80 ℃)Fig.1 Thermal stability of cabbage red pigment at different pH (80 ℃)

內(nèi)水相pH:由圖1可知,在80 ℃下,當(dāng)甘藍(lán)紅色素水溶液pH為3時(shí)表現(xiàn)出最好的穩(wěn)定性。隨著pH值的降低,甘藍(lán)紅色素的穩(wěn)定性也隨之提升。在加熱2 h的條件下,pH 值 ≥ 4的甘藍(lán)紅色素水溶液中花色苷的保留率都低于60%,而當(dāng)其pH值為3時(shí),保留率超過80%,且在15 min時(shí),花色苷的降解接近平衡。這可能與花色苷在不同pH下存在形式密切相關(guān)[11]。當(dāng)乳液pH約為3或更低時(shí),黃嘌呤陽離子占主導(dǎo)地位。而隨著pH的升高,黃嘌呤陽離子2號(hào)位的水合反應(yīng)與其酸性羥基相關(guān)的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)之間發(fā)生了動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)競爭。第一反應(yīng)生成無色的甲醇偽堿,它能開環(huán)形成黃色的反查耳酮,而第二反應(yīng)生成更多的紫色醌基。當(dāng)pH在6～7之間時(shí),醌類堿的進(jìn)一步去質(zhì)子化可以形成更藍(lán)的共振穩(wěn)定的醌類陰離子,低pH條件下的花色苷存在形式更加穩(wěn)定。

乳化劑種類、濃度及油水相比例:用LUMiSizer穩(wěn)定分析儀考察不同乳化劑對(duì)W/O乳液離心穩(wěn)定性的影響。由表1可知,不同種乳化劑對(duì)W/O乳液體系穩(wěn)定性影響表現(xiàn)差異極大,PGPR的穩(wěn)定效果最佳,不穩(wěn)定系數(shù)僅為0.047,磷脂、GMO、GMS和蔗糖酯構(gòu)建的乳液都極不穩(wěn)定,不穩(wěn)定系數(shù)都大于0.24。這可能是由于PGPR能夠降低界面張力與油水黏度比,從而穩(wěn)定乳液體系[12],PGPR穩(wěn)定的樣品具有較好的離心穩(wěn)定性[13]。這種現(xiàn)象可以歸因于初始乳液的液滴直徑較小,在樣品離心過程中具有很強(qiáng)的抗聚集性。這些結(jié)果表明,通過PGPR穩(wěn)定的甘藍(lán)紅W/O乳液穩(wěn)定性最佳?；诖?采用不同濃度的PGPR構(gòu)建W/O乳液,由表2可知,所有樣品的不穩(wěn)定指數(shù)均呈較低的趨勢(shì)(<0.10),結(jié)果表明,樣品具有較好的離心穩(wěn)定性。用動(dòng)態(tài)散射光納米粒度儀測(cè)定乳液的粒徑分布,如表2所示,隨著乳化劑濃度的提高,甘藍(lán)紅W/O乳液的粒徑隨之降低。粒徑減小,表面張力增加,重力作用降低,增加其穩(wěn)定性[14]。根據(jù)食品添加劑國標(biāo)GB 2760—2014,PGPR允許使用的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%,參考離心穩(wěn)定性與粒徑,1.0% PGPR已具有極強(qiáng)穩(wěn)定性和較小粒徑,因此最終選擇PGPR的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%。如表2所示,不同油水相比例的樣品不穩(wěn)定指數(shù)都較低(<0.12),5：5和6：4的油水比例的乳液樣品不穩(wěn)定系數(shù)相近,無顯著性差異(P>0.05),在0.12左右。而7：3、8：2和9：1的油水比例的乳液樣品不穩(wěn)定系數(shù)也相近(<0.08),無顯著性差異(P>0.05),但明顯低于前者。因此,我們可以認(rèn)為高油水比的樣品更加穩(wěn)定。表2中,樣品的油水比例與粒徑分布呈負(fù)相關(guān),油水相比例越高,W/O乳液的粒徑越小。較小的粒徑也有助于增強(qiáng)乳液體系的穩(wěn)定,延長貨架期。

表1 乳化劑種類對(duì)甘藍(lán)紅W/O乳液離心穩(wěn)定性影響Tab.1 Effect of emulsifier types on centrifugal stability of cabbage red W/O emulsion

表2 PGPR質(zhì)量分?jǐn)?shù)和油水相比例對(duì)甘藍(lán)紅W/O乳液粒徑及離心穩(wěn)定性影響Tab.2 Effects of PGPR mass fraction and oil-water phase ratio on particle size and centrifugal stability of cabbage red W/O emulsion

內(nèi)水相表面活性劑:將添加不同種表面活性劑的甘藍(lán)紅W/O乳液樣品置于紫外燈下加速氧化,通過測(cè)定其過氧化值(peroxide value,POV)來表征初級(jí)氧化產(chǎn)物的形成(圖2)。用POV表示乳液的初級(jí)氧化,t2表示紫外光光照時(shí)間。如圖2所示,添加了明膠、OSa淀粉的和未添加表面活性劑的對(duì)照組的POV趨勢(shì)相似:POV在最初的幾天內(nèi)增加,在之后的時(shí)間里緩慢降低,但是添加了明膠的乳液樣品的POV到達(dá)頂點(diǎn)的時(shí)間明顯提前。而添加了WPI的乳液樣品的POV在一周內(nèi)不斷增加,可能是還未達(dá)到頂點(diǎn),POV還未出現(xiàn)降低的趨勢(shì),也有可能頂點(diǎn)出現(xiàn)在4～7 d之間未被及時(shí)檢測(cè)。以上結(jié)果表明,所有的樣品都發(fā)生了氧化反應(yīng),但存在一定的差異。明膠的加入,加速了甘藍(lán)紅W/O乳液的脂質(zhì)氧化,這可能與油水界面中脂質(zhì)過氧化氫與過渡金屬離子的反應(yīng)有關(guān)。研究表明,脂質(zhì)過氧化氫被過渡金屬等促氧化劑分解為高活性自由基是促進(jìn)脂質(zhì)氧化的主要途徑[15]。而明膠作為膠原蛋白的變性產(chǎn)物,本身含有如Ca2+、Fe2+等二價(jià)金屬離子,這些離子可以與明膠多肽上的羧酸基團(tuán)形成離子鍵[16]。脂質(zhì)過氧化氫是具有表面活性的化合物,因此能夠在乳化液滴的油水界面上積累[17-18]。而WPI的加入?yún)s延緩了樣品中脂質(zhì)氧化的速率,這可能與巰基和芳香氨基酸清除自由基以及過渡金屬螯合作用[19]有關(guān)。

t2/h圖2 不同表面活性劑對(duì)甘藍(lán)紅W/O乳液初級(jí)氧化的影響Fig.2 Effects of different surfactants on primary oxidation of cabbage red W/O emulsion;

同時(shí)也測(cè)定了不同乳液樣品中花色苷的保留率,如圖3所示,所有樣品中的總花色苷均在貯藏過程中逐漸減少。在一周后,對(duì)照組和添加了明膠與OSa淀粉的樣品中總花色苷保留率接近(<30%),加入了明膠的樣品花色苷保留率最低,僅為23%。而加入了WPI的樣品在一周后的花色苷保留率仍能達(dá)到63%,遠(yuǎn)高于其他3組樣品。這可能與W/O乳液的脂質(zhì)氧化有關(guān)。WPI在油水界面上與脂質(zhì)氫過氧化物發(fā)生反應(yīng),減少了內(nèi)水相花色苷與脂質(zhì)氫過氧化物的接觸,從而降低了花色苷的降解。

t2/h圖3 不同表面活性劑對(duì)乳液中花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effects of different surfactants on the stability of anthocyanins in emulsion

2.2 甘藍(lán)紅W/O乳液營養(yǎng)強(qiáng)化型曲奇餅干的制備

由圖4可知,將甘藍(lán)紅以不同方式(W/O乳液和水溶液形式)添加到餅干面團(tuán)中,在烤箱中上下火170 ℃烘焙15 min 后,以W/O乳液負(fù)載的甘藍(lán)紅強(qiáng)化型酥性餅干中花色苷的保留率為76.16%,顯著高于各組分獨(dú)立以水溶液形式添加入面團(tuán)中的陽性對(duì)照組的50.23%。烘焙前后的面團(tuán)與餅干表觀變化也證實(shí)了這一點(diǎn),W/O乳液餅干的顏色明顯比陽性對(duì)照組的更深。這些結(jié)果表明以W/O乳液形式添加入餅干的花色苷有著更強(qiáng)的穩(wěn)定性。這可能是由于W/O乳液的外脂相層鎖住了內(nèi)水相,從而減緩了內(nèi)水相中水分的揮發(fā)與花色苷的降解。而直接以水溶液形式添加入面團(tuán)中的花色苷隨著水分的遷移與外界直接接觸的機(jī)會(huì)大大增加,使得花色苷極易降解。同時(shí),較為穩(wěn)定的低pH內(nèi)水相環(huán)境也使得花色苷的存在形式不會(huì)有太大的改變,增強(qiáng)花色苷在烘焙過程中的穩(wěn)定性。

圖4 甘藍(lán)紅不同添加形式的餅干烘焙前后表觀變化和餅干中花色苷的保留率Fig.4 Biscuit samples with different cabbage red addition forms before and after baking and the retention rate of anthocyanins in biscuits

餅干中花色苷的貯藏穩(wěn)定性直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)與風(fēng)味。由圖5可知,W/O乳液餅干和花色苷以水溶液形式直接添加入面團(tuán)的陽性對(duì)照組餅干在3個(gè)月的貯藏過程中花色苷保留率均有緩慢下降。兩者的花色苷保留率在84 d時(shí)分別為92.53%和90.16%,W/O乳液餅干中的花色苷保留率明顯更高。W/O乳液的包埋效果極大地減少了花色苷與外部環(huán)境的接觸,使得花色苷有更好的穩(wěn)定性。

ts/d圖5 不同貯藏時(shí)間ts時(shí)餅干中花色苷的保留率Rr變化Fig.5 Changes in the retention rate(Rr) of anthocyanins in biscuits under different storage times(ts)

2.3 甘藍(lán)紅W/O乳液營養(yǎng)強(qiáng)化型曲奇餅干消化特性

通過索氏提取法測(cè)定餅干樣品中的油脂含量,W/O乳液餅干和空白餅干的油含量相似,約為35%。餅干消化樣品的初始油含量為2.0%,脂肪分子(甘油三酯)進(jìn)入體內(nèi)之后,在脂肪酶和膽汁等輔助成分作用下分解,從而導(dǎo)致體系pH降低。在消化過程中,可以通過維持體系的酸堿環(huán)境為中性,計(jì)算出樣品中脂肪水解釋放出的游離脂肪酸的量。結(jié)果如圖6所示,在前30 min內(nèi),油脂的釋放率最快,之后呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢(shì);W/O乳液餅干的NaOH消耗量和FFA釋放率分別為2.54 mL和90.33%,水溶液餅干的NaOH消耗量和FFA釋放率分別為2.49 mL和88.44%,兩者的脂質(zhì)消化速率相近,并無明顯差異,這說明花色苷在較低濃度下,添加方式不會(huì)影響游離脂肪酸的消化過程。

t/s(a) NaOH的消耗量

在口腔消化前,將甘藍(lán)紅色素溶于空白餅干消化樣品中形成對(duì)照組,考察甘藍(lán)紅色素不同添加形式在體外消化過程中的消化特性。如圖7所示,W/O乳液餅干中甘藍(lán)紅的穩(wěn)定性與生物可接受率分別為40.45%和62.13%,而空白對(duì)照餅干中則為25.57%和51.34%,與文獻(xiàn)[20]的研究結(jié)果相似,直接食用的花色苷的生物可接受率不高,通過乳液包埋后甘藍(lán)紅的生物利用率和穩(wěn)定性明顯提升,這歸因于甘藍(lán)紅在模擬消化過程中穩(wěn)定性的增加,內(nèi)水相中的抗氧化劑有助于降低花色苷在消化過程中對(duì)氧化降解的敏感性,同時(shí)乳液的包埋也減緩了花色苷氧化降解的發(fā)生,乳化也可以提高消化產(chǎn)物在混合膠束中的增溶[21]。此外,測(cè)量甘藍(lán)紅色素在消化各階段不同時(shí)間點(diǎn)(口腔末期、胃期30 min、胃期60 min、胃消化末期、腸期30 min、腸期60 min和腸消化末期)的保留率變化,如圖8所示,圖中td為體化消化時(shí)間。與文獻(xiàn)[22]的研究相似,甘藍(lán)紅的降解主要發(fā)生在腸消化階段,在口腔與酸性胃消化階段保持穩(wěn)定。乳液的包埋以及內(nèi)水相中抗氧化劑的添加和pH的調(diào)節(jié),可明顯提升甘藍(lán)紅在腸消化過程中穩(wěn)定性,延緩甘藍(lán)紅的降解。

圖7 花色苷的穩(wěn)定性和生物可接受率Fig.7 Stability and bioaccessibility of anthocyanins

td/min圖8 消化過程中的花色苷保留率變化Fig.8 Changes of anthocyanin retention during in vitro digestion

3 結(jié)論

總之,本文研究了W/O乳液內(nèi)水相的pH大小和抗氧化劑種類以及乳化劑濃度等乳液制備參數(shù)對(duì)甘藍(lán)紅和W/O乳液整體穩(wěn)定性的影響?；诟叻€(wěn)定性甘藍(lán)紅W/O乳液的構(gòu)建,并將其應(yīng)用于固體油基食品餅干中,考察不同甘藍(lán)紅添加方式對(duì)餅干中紫甘藍(lán)穩(wěn)定性和消化特性的影響。 結(jié)果表明,pH越低,甘藍(lán)紅的穩(wěn)定性越高,這與甘藍(lán)紅在不同pH條件下的存在形式有關(guān)。乳液制備參數(shù)直接影響紫甘藍(lán)W/O乳液的穩(wěn)定性,通過離心穩(wěn)定性與粒徑的測(cè)量,最終選擇1%的PGPR作為乳化劑,油水比例為8：2。WPI的添加延緩了乳液中脂質(zhì)氧化的速率。以W/O乳液包埋形式添加的甘藍(lán)紅餅干的花色苷穩(wěn)定性明顯優(yōu)于以水溶性形式直接添加的對(duì)照組餅干,乳液的保護(hù)效果明顯。在消化過程中通過乳液包埋后甘藍(lán)紅的生物利用率和穩(wěn)定性顯著提升。本研究中開發(fā)的花色苷營養(yǎng)強(qiáng)化型餅干,為水溶性天然色素花色苷擴(kuò)大應(yīng)用范圍、提高穩(wěn)定性和生物可接受率,進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐提供一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)參考。