基于凍干草莓花青素穩(wěn)定性的復(fù)合涂膜護色劑研究

摘要：文章研究了凍干草莓在貯藏過程中色澤的變化。將草莓原料用不同配比的檸檬酸、異抗壞血酸鈉和海藻糖復(fù)合涂膜處理，然后將其凍干，比較不同貯藏環(huán)境下凍干草莓中花青素的穩(wěn)定性。研究表明1.0%檸檬酸、1.5%異抗壞血酸鈉和1.0%海藻糖組成的復(fù)合涂膜護色劑對草莓中花青素含量的保留效果較好。最佳涂膜護色劑在光照室溫25 ℃條件下貯藏90 d的草莓中花青素損失率為48.9%；對照組花青素損失率為60%。與對照組相比，處理后的凍干草莓在貯藏過程中外觀和品質(zhì)都較好。

關(guān)鍵詞：凍干草莓；護色劑；花青素；品質(zhì)

中圖分類號：TS255.42""""" 文獻標(biāo)志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）11-0182-05

Study on Composite Coating Color-Protection Agent Based on Stability

of Freeze-Dried Strawberry Anthocyanins

HU Yun-feng1， LI Ya-jun1， LYU Wan-ying1， CHEN Jun-ran1*， XING Hao-ran1， LU Min2

（1.College of Food Science and Engineering， Tianjin University of Science and Technology，

Tianjin 300457， China; 2.Tianjin Saiyu Food Co.， Ltd.， Tianjin 300308， China）

Abstract： In this paper， the color change of freeze-dried strawberries during storage is studied. Strawberry raw materials are treated with different ratios of citric acid， sodium erythorbate and trehalose composite coating， and they are freeze-dried to compare the stability of anthocyanins in freeze-dried strawberries under different storage environments. The results show that the composite coating color-protection agent composed of 1.0% citric acid， 1.5% sodium erythorbate and 1.0% trehalose has better effect on preserving the anthocyanin content in strawberries. The loss rate of anthocyanins in strawberries with the optimal coating color-protection agent stored at room temperature of 25 ℃ for 90 d is 48.9% and the loss rate of anthocyanins in the control group is 60%. Compared with the control group， the freeze-dried strawberries after treatment have better appearance and quality during storage.

Key words： freeze-dried strawberries; color-protection agent; anthocyanins; quality

收稿日期：2024-05-11

基金項目：天津市科技計劃項目（20YFZCSN00980）

作者簡介：胡云峰（1966—），女，研究員，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工技術(shù)研究與開發(fā)。

*通信作者：陳君然（1984—），男，講師，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。

草莓屬于薔薇目薔薇科草莓屬，是多年生草本植物，又被稱為地莓、洋莓等[1-2]，屬于世界七大水果之一。草莓外觀色澤鮮艷，果實柔軟多汁，富含果香，口感酸甜，受到國內(nèi)外消費者的歡迎[3]。草莓中含有豐富的營養(yǎng)成分，主要包括蛋白質(zhì)、有機酸、果膠、維生素B1、維生素B2以及鈣、磷、鐵、鉀等人體所需的礦物質(zhì)和部分微量元素[4]，但是草莓鮮果極易腐爛變質(zhì)，造成巨大的經(jīng)濟損失。此外，草莓的收獲季節(jié)很短，并不是全年都有，限制了其商業(yè)化和消費[5]。所以，將其做成干制品是一種保存方法[6]，凍干草莓片、草莓粉的出現(xiàn)極大地推動了草莓行業(yè)的發(fā)展[7]。截至目前，草莓粉已經(jīng)開始應(yīng)用于功能性固體飲料、壓片糖果和調(diào)味料等方面。但是在加工過程中草莓的色澤會發(fā)生較大的變化?；ㄇ嗨厥遣葺械闹饕?，溫度、光照、氧氣等因素都會影響花青素的穩(wěn)定性。

目前，護色劑在新鮮產(chǎn)品中的應(yīng)用十分廣泛，但對凍干產(chǎn)品使用復(fù)合涂膜技術(shù)的研究未見報道。海藻糖是一種非常穩(wěn)定的非還原性二糖[8]，近年來對于海藻糖的研究越來越深入。郝乾坤等[9]證明了適量濃度的海藻糖處理對草莓有較好的保鮮作用；相關(guān)研究也表明，用海藻糖溶液處理水果、蔬菜和肉類，能防止組織軟化，保持良好的外觀品質(zhì)，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期[10]；除此之外，對大白鼠進行長期毒性試驗，結(jié)果表明海藻糖對人體無潛在危害，是一種安全的天然糖類[11]，具有抗齲齒、抗疲勞、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、增強免疫力等功效[12-13]。因此，本研究將采用3種不同濃度的單一護色劑與添加海藻糖的復(fù)合護色劑進行對比，探究單一成分和復(fù)合護色劑在不同條件下對草莓色素的影響，分析護色后的凍干草莓在貯藏過程中的品質(zhì)變化。

1 試驗材料與方法

1.1 材料及試劑

草莓：天津賽譽食品有限公司；鹽酸、醋酸鈉：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；乙醇：天津市化學(xué)試劑一廠；氯化鉀：天津市天大化工實驗廠；冰醋酸：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，以上試劑均為分析純；檸檬酸：濰坊英軒實業(yè)有限公司；D-異抗壞血酸鈉：山東西王糖業(yè)有限公司；海藻糖：德州匯洋生物科技有限公司，以上3種試劑均為食品級。

1.2 儀器與設(shè)備

TGL-16M臺式高速冷凍離心機 德國Eppendorf公司；TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；FD-1A-50真空冷凍干燥機 北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；Color Meter ZE2000色差儀 日本ATAGO（愛宕）公司；PL203/01電子分析天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SYU-10-300DT超聲波清洗機 鄭州生元儀器有限公司；KT300探針型溫度計 潮州市潮安區(qū)保德儀器具有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；BC/BD-319HB臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜 青島海爾特種電冰柜有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

將新鮮草莓切成厚5 mm、長3 cm、寬1 cm的片狀，將其置于-18 ℃冰箱中冷凍至中心溫度為-18 ℃儲存?zhèn)溆茫偻可喜煌淖o色劑進行真空冷凍干燥，得到凍干草莓片。

1.3.2 單一涂膜護色劑對草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

分別配制濃度為0.5%、1.0%、1.5%的檸檬酸、濃度為0.5%、1.0%、1.5%的異抗壞血酸鈉和濃度為0.5%、1.0%、1.5%的海藻糖護色劑，以純水作為對照組。

處理方法：在冷凍草莓原料上均勻涂上不同濃度的護色劑，瀝干后放入凍干機中凍干，將凍干草莓片置于自然光下分別照射0，3，6，9，12 h，提取凍干草莓中花青素，測定吸光度值。

1.3.3 復(fù)合涂膜護色劑對草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

試驗選擇護色效果最佳濃度的檸檬酸、異抗壞血酸鈉和海藻糖3種護色劑進行復(fù)合涂膜護色劑的配制。4個復(fù)合涂膜護色劑配方：復(fù)合一為1.0%檸檬酸+1.5%異抗壞血酸鈉；復(fù)合二為1.0%檸檬酸+1.5%異抗壞血酸鈉+1.0%海藻糖；復(fù)合三為1.5%異抗壞血酸鈉+1.0%海藻糖；復(fù)合四為1.0%檸檬酸+1.0%海藻糖。

處理方法：在冷凍草莓原料上均勻涂上不同復(fù)合護色劑，瀝干，放入凍干機中凍干，提取凍干草莓中花青素。

1.3.3.1 不同光照時間下復(fù)合涂膜護色劑對草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

將凍干后的草莓置于自然光下分別照射0，3，6，9，12 h，測定其吸光度值。

1.3.3.2 不同避光時間下復(fù)合涂膜護色劑對草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

將凍干后的草莓分別置于避光處0，3，6，9，12 h，測定其吸光度值。

1.3.3.3 不同貯藏溫度下復(fù)合涂膜護色劑對草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

將凍干后的草莓分別置于恒定5，25 ℃自然光下，分別在0，2，4，6，8 d取樣測定其吸光度值。

1.3.4 貯藏期間凍干草莓品質(zhì)的測定

將凍干后的草莓裝入鋁箔袋中貯藏于室溫25 ℃干燥環(huán)境下，貯藏90 d取出，測定其花青素含量、色差、質(zhì)構(gòu)、復(fù)水比等指標(biāo)。

1.3.5 指標(biāo)測定及方法

1.3.5.1 草莓色素提取液的制備

草莓色素的提?。簠⒖剂_赟等[14]的方法。取1 g凍干草莓片，加入2 mL 1% HCl-乙醇溶液定容至20 mL，超聲提取20 min，離心15 min，取上清液，即為草莓色素提取液，于4 ℃低溫下避光放置備用。

1.3.5.2 花青素的測定

參照張莉會等[15]的方法，采用示差法測定，略有改動。按照上述方法提取草莓色素，取2份提取液1 mL，分別加入pH 1.0的鹽酸-氯化鉀緩沖液和pH 4.5的醋酸-醋酸鈉緩沖液（1∶1）定容至10 mL并搖勻，充分反應(yīng)1 h，用分光光度計分別在500 nm和700 nm處測定吸光度。利用下式進行計算。

A=（A500 nm-A700 nm）pH 1.0-（A500 nm-A700 nm）pH 4.5。（1）

式中：A500 nm表示500 nm處的吸光度值；A700 nm表示700 nm處的吸光度值。

1.3.5.3 色差的測定

采用全自動色差儀對草莓表面色澤進行測定，分別測定L值、a值、b值，并利用下式計算總色差值ΔE。

ΔE= ΔL2+Δa2+Δb2。（2）

式中：ΔL表示貯藏若干天與第0天L值之差；Δa表示貯藏若干天與第0天a值之差；Δb表示貯藏若干天與第0天b值之差。

1.3.5.4 質(zhì)構(gòu)的測定

在質(zhì)構(gòu)儀上選擇“TPA-1 000 N”測試程序，測試探頭為直徑50 mm的平板探頭P50，1 000 N載荷單元，設(shè)置參數(shù)：測試前速率60 mm/min，測試速率60 mm/min，測試后速率60 mm/min，壓縮比20%，間隔時間5 s，起始力100 g，記錄硬度、黏聚性、彈性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性等質(zhì)地參數(shù)，每個處理重復(fù)測定3個凍干草莓片，取其平均值[16]。

1.3.5.5 形變率的測定

參照王前菊等[17]的試驗方法，用游標(biāo)卡尺分別測定凍干前草莓片厚度和凍干后草莓片厚度，按照公式（3）計算形變率，重復(fù)3次。

Ts=t1-t2×100%。（3）

式中：Ts表示凍干草莓片的形變率，%；t1表示凍干前草莓片的厚度，mm；t2表示凍干后草莓片的厚度，mm。

1.3.5.6 復(fù)水比的測定

每組稱取適量草莓片，將凍干草莓片完全浸入30 ℃的蒸餾水中充分吸收30 min后撈出，用濾紙吸取表面水分，再次稱量每組草莓片的質(zhì)量，按公式（4）計算復(fù)水比，測定3次[18]。

Re=m1m2。（4）

式中：Re表示草莓片的復(fù)水比，%；m1表示凍干草莓片復(fù)水后的質(zhì)量，g；m2表示凍干草莓片復(fù)水前的質(zhì)量，g。

1.3.5.7 感官評價

選擇10名感官評價人員，對處理后草莓的外觀形態(tài)、風(fēng)味、口感進行評價，具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010、Origin 2022、SPSS 27.0對試驗數(shù)據(jù)進行整理與分析，驗證所得模型的合理性。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 不同濃度的檸檬酸涂膜護色劑對凍干草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

草莓在貯藏和運輸過程中容易發(fā)生褐變現(xiàn)象。草莓的外觀色澤由花青素決定，花青素含量減少會導(dǎo)致草莓果實整體色澤變暗，從而影響草莓的銷售[19]。花青素主要受光照和溫度的影響，光照會加速花青素的降解[20]。草莓中花青素的吸光度隨著光照時間延長的變化見圖1。

由圖1可知，隨著光照時間的延長，花青素的吸光度逐漸下降，其中對照純水組吸光度的下降速度相對于其他3組護色組較快，純水組、0.5%、1.0%、1.5%檸檬酸護色組在光照12 h時吸光度分別為0.834，0.903，0.927，0.916，草莓中花青素的損失率分別為34.8%、29.5%、27.6%、28.4%。1.0%檸檬酸護色組的吸光度降低最少，保留的花青素含量最多，說明1.0%檸檬酸涂膜護色劑的護色效果較好。

2.1.2 不同濃度的海藻糖涂膜護色劑對凍干草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，對照組花青素與海藻糖涂膜護色組相比降解速度更快，在光照6 h時，對照組花青素的吸光度為1.005，損失了21.5%，而0.5%、1.0%、1.5%海藻糖涂膜護色組花青素的吸光度分別為1.127，1.16，1.094，分別損失了11.9%、9%、14.5%，說明1.0%海藻糖涂膜護色劑有較好的護色效果。

2.1.3 不同濃度的異抗壞血酸鈉涂膜護色劑對凍干草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

光照可以引起花青素的降解，生成無色的查爾酮。由圖3可知，草莓中花青素的吸光度隨著光照時間的延長逐漸下降，且對照組的降解趨勢幾乎呈直線，表明光照對草莓中花青素有降解作用。異抗壞血酸鈉具有良好的抗氧化性，能夠抑制草莓中花青素的流失，異抗壞血酸鈉護色組花青素降解速度較慢，在光照時間為12 h時，1.5%異抗壞血酸鈉護色組的吸光度從1.28下降到0.918，說明異抗壞血酸鈉對草莓中花青素有較好的護色效果，且1.5%異抗壞血酸鈉組護色效果最好，與劉軍波等[20]的研究結(jié)果一致。

2.2 不同環(huán)境條件下復(fù)合涂膜護色劑對凍干草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

2.2.1 自然光照條件下復(fù)合涂膜護色劑對草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，各組草莓花青素的吸光度隨著光照時間的增加而逐漸降低，表明光照對草莓花青素具有降解作用。4個護色處理組下降趨勢明顯，在光照時間為12 h時，復(fù)合一組、復(fù)合二組、復(fù)合三組和復(fù)合四組的吸光度分別為0.988，1.003，0.957，0.944，由此可見，復(fù)合護色處理組能夠有效減緩花青素的損失，對草莓花青素具有較好的保護作用，尤其是復(fù)合二組的護色效果最佳。

2.2.2 避光貯藏條件下復(fù)合涂膜護色劑對凍干草莓中花青素穩(wěn)定性的影響

避光條件下各組花青素的吸光度見圖5。

由圖5可知，在避光條件下，各組吸光度下降趨勢較平緩，說明在避光條件下吸光度下降速度較慢，草莓花青素的保留率較高，避光條件對保護花青素起到積極作用。當(dāng)避光時間為9 h時，復(fù)合一組、復(fù)合二組、復(fù)合三組、復(fù)合四組的吸光度分別為1.009，1.133，1.021，1.045，與初始吸光度相比分別損失了21.2%、11.5%、20.2%、18.4%，在避光時間為12 h時，各組損失率分別為21.9%、13.8%、21.2%、20.35%，其中復(fù)合二組的損失率最低，由此表明復(fù)合二組對花青素有明顯的保護作用。

2.2.3 凍干草莓在5 ℃條件下花青素的穩(wěn)定性

復(fù)合護色劑在貯藏溫度為5 ℃條件下對草莓花青素穩(wěn)定性的影響見圖6。

由圖6可知，隨著貯藏時間的增加，各組吸光度下降趨勢不明顯，在貯藏時間為8 d時，復(fù)合一組、復(fù)合二組、復(fù)合三組、復(fù)合四組的吸光度分別為0.942，0.949，0.941，0.938，其中復(fù)合二組的吸光度最高。由此可見，在各護色處理組中復(fù)合二組的護色效果最好。

2.2.4 凍干草莓在25 ℃條件下花青素的穩(wěn)定性

在貯藏溫度為25 ℃的條件下各組吸光度的變化見圖7。

由圖7可知，護色組吸光度下降趨勢不明顯，在貯藏第6天時，復(fù)合一組、復(fù)合二組、復(fù)合三組和復(fù)合四組的吸光度分別為0.923，0.948，0.93，0.933，其中復(fù)合二組的吸光度最高，表明其護色效果最好。

2.3 復(fù)合護色劑處理的凍干草莓貯藏效果

花青素含量不同，草莓會呈現(xiàn)出明顯的色澤變化，花青素越多，草莓越紅。由表2可知，CK組的吸光度低于處理后的凍干草莓，表明使用涂膜護色劑的處理組對花青素起到穩(wěn)定作用，涂膜護色組的硬度和脆度均高于CK組，說明經(jīng)過處理，凍干草莓的硬度和脆度提高，從而提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

CK組和處理后凍干草莓組的形變率分別為17.80%、13.00%，復(fù)水比分別為5.03%、6.96%。結(jié)果表明，CK組的形變率高于涂膜護色組，而復(fù)水比低于涂膜護色組。由此得出，復(fù)合護色劑處理可以降低凍干草莓的形變率，使其外觀保持平整，提高凍干草莓的復(fù)水能力。

色差值變化越大，草莓色澤變化越明顯，反之色澤變化越不明顯，處理后草莓的色差值SymbolDA@E小于CK組，表明處理后凍干草莓的色澤變化更小，色澤更穩(wěn)定。此外，涂膜護色處理后的感官評分優(yōu)于CK組。

3 結(jié)論

對照組和各處理組的凍干草莓花青素在光照、避光、不同溫度條件下吸光度均呈下降趨勢，但是對照組的吸光度下降趨勢更明顯，而護色處理組的吸光度下降趨勢較緩慢，并且在各護色處理組中1.0%檸檬酸、1.5%異抗壞血酸鈉和1.0%海藻糖復(fù)合護色劑的護色效果最佳，同時有利于凍干草莓外觀等品質(zhì)的保持。所以，可采用1.0%檸檬酸、1.5%異抗壞血酸鈉和1.0%海藻糖對草莓進行復(fù)合護色。

參考文獻：

[1]HOU S F， LIU J J， XU T F， et al. Simultaneous detection of three crown rot pathogens in field-grown strawberry plants using a multiplex PCR assay[J].Crop Protection，2022，156：105957.

[2]趙保志.草莓栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2013（8）：18.

[3]BASU A， NGUYEN A， BETTS N M， et al. Strawberry as a functional food： an evidence-based review[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2014，54（6）：790-806.

[4]ATKINSON C J， NEST B R， FORD Y Y， et al. Enhancing beneficial antioxidants in fruits： a plant physiological perspective[J].Biofactors，2005，23（4）：229-234.

[5]ABOUELENEIN D， MUSTAFA A M， ANGELONI S， et al. Influence of freezing and different drying methods on volatile profiles of strawberry and analysis of volatile compounds of strawberry commercial jams[J].Molecules，2021，26（14）：4153.

[6]SADOWSKA A， SWIDERSKI F， HALLMANN E. Bioactive physicochemical and sensory properties as well as microstructure of organic strawberry powders obtained by various drying methods[J].Applied Sciences，2020，10（14）：4706.

[7]朱麗婭，郜海燕，陳杭君，等.溫度對冷凍干燥草莓果粉貯藏品質(zhì)的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，26（6）：1622-1628.

[8]曹雨影，李艷，張瑩，等.海藻糖對香菇多糖代謝及關(guān)鍵酶基因表達的影響[J].菌物學(xué)報，2023，42（11）：2244-2256.

[9]郝乾坤，王智民，童開林.外源海藻糖對草莓保鮮效果的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，68（8）：84-87.

[10]肖麗蓉，肖金樹，張友洪，等.海藻糖的應(yīng)用及海藻糖酶的研究進展[J].四川蠶業(yè)，2010，38（1）：16-18.

[11]梁春華，孫海濤，侯放，等.海藻糖的長期毒性試驗研究[J].微生物學(xué)免疫學(xué)進展，2000（3）：58-61.

[12]徐娟，袁衛(wèi)濤，楊海軍.海藻糖的生產(chǎn)及市場應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2012（S1）：102-106.

[13]李楠.海藻糖對人體腸道益生菌作用機制的研究[D].濟南：齊魯工業(yè)大學(xué)，2018.

[14]羅赟，陳宗玲，宋衛(wèi)堂，等.草莓果實花色苷成分組成鑒定及分析[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，19（5）：86-94.

[15]張莉會，廖李，汪超，等.超聲和滲透預(yù)處理對干燥草莓片品質(zhì)及抗氧化活性影響[J].現(xiàn)代食品科技，2018，34（12）：196-203.

[16]ZIELINSKA M， SADOWSKI P， BASZCZAK W. Freezing/thawing and microwave-assisted drying of blueberries[J].LWT-Food Science and Technology，2015，62（1）：555-563.

[17]王前菊，顏廷才，閆秋菊，等.有機酸浸漬處理對蘋果片凍干品質(zhì)的影響[J].食品與機械，2020，36（9）：170-176.

[18]WANG Y， MIN Z， MUJUMDAR A S， et al. Effect of blanching on microwave freeze drying of stem lettuce cubes in a circular conduit drying chamber[J].Journal of Food Engineering，2012，113（2）：177-185.

[19]胡可，韓科廳，戴思蘭.環(huán)境因子調(diào)控植物花青素苷合成及呈色的機理[J].植物學(xué)報，2010，45（3）：307-317．

[20]劉軍波，鄒禮根，趙蕓.藍莓花青素加工環(huán)境穩(wěn)定性研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報，2018，37（10）：1073-1079.