曹帥穎，李洋，何晨陽(yáng)，王忠博，勞鳳云，金光燦

（華北理工大學(xué)藥學(xué)院，河北唐山063210）

色素賦予食品各種顏色，影響食品的觀感及品質(zhì)，對(duì)食品至關(guān)重要?；ㄉ諡樗苄蕴烊簧兀@現(xiàn)出紅色、藍(lán)色、紫色等顏色，通?？蓮氖卟恕⑺戎参镏蝎@得[1]。此外，花色苷還具有優(yōu)良的抗氧化功能，能夠清除自由基，預(yù)防衰老、心血管疾病、癌癥和糖尿病等[2-5]。目前，在國(guó)內(nèi)外食品行業(yè)中，花色苷是一類重要的天然食用色素[6]，用量極大。

在食品加工過(guò)程中，熱處理是最常見(jiàn)步驟之一，可保證食品安全，延長(zhǎng)保質(zhì)期。常用熱處理方法有巴氏滅菌（63℃～100℃），常規(guī)滅菌（100℃～130℃）和超高溫滅菌（130℃～160℃）。但熱處理會(huì)對(duì)食品帶來(lái)不良影響，如顏色變化、營(yíng)養(yǎng)成分損失等。有報(bào)道稱花色苷色素在熱處理過(guò)程中容易降解，導(dǎo)致含花色苷的食品顏色改變[7]。此外，食品加工完畢后往往還需要貯藏一段時(shí)間才能到達(dá)消費(fèi)者手中，貯藏溫度也會(huì)對(duì)食品中的花色苷色素產(chǎn)生影響。有研究發(fā)現(xiàn)富含花色苷的果汁、果醬等食品在不同溫度下貯藏均伴隨顏色的變化及花色苷含量的降低[8-10]。由此可見(jiàn)，對(duì)于含有花色苷的食品，熱處理及貯藏溫度均會(huì)對(duì)其品質(zhì)造成影響。

紫甘藍(lán)（Brassica oleracea L.）又名赤甘藍(lán)、紅甘藍(lán)，葉片富含花色苷類的紫紅色色素[11]，作為食用蔬菜在我國(guó)大面積種植。紫甘藍(lán)花色苷色素色澤鮮艷，具有一定生物活性[12-13]，適合作為天然食用色素。已有的研究證實(shí)紫甘藍(lán)花色苷色素對(duì)溫度耐受性較差，高溫易降解[14-15]，但是在食品的生產(chǎn)、加工、貯藏整個(gè)過(guò)程中溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷色素的影響規(guī)律并不清楚，而了解并掌握紫甘藍(lán)花色苷色素在這一過(guò)程中穩(wěn)定性及活性的變化情況，對(duì)于開(kāi)發(fā)應(yīng)用紫甘藍(lán)花色苷色素至關(guān)重要。

因此，本研究探討在 90、100、120、140℃熱處理30 s和 2 min后，分別在 4、25、45、65℃貯藏 21 d紫甘藍(lán)花色苷穩(wěn)定性及抗氧化活性的變化規(guī)律，為含有紫甘藍(lán)花色苷的食品加工和貯藏溫度的選擇提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫甘藍(lán)：河北產(chǎn)。D-101大孔樹(shù)脂：西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司?？箟难?、鹽酸、無(wú)水乙醇、硫酸亞鐵、水楊酸、雙氧水、鄰苯三酚、六氰合鐵酸鉀（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器

Lambda 35紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：美國(guó)PerkinElmer公司；RV-8旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：德國(guó)IKA公司；ALPHA 1-2 LD plus凍干機(jī)：德國(guó)Christ公司；DZF6020真空干燥箱：上海東麓儀器設(shè)備有限公司；HHS水浴鍋：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紫甘藍(lán)花色苷的制備

將紫甘藍(lán)葉片剪碎，置于pH 3的80%乙醇溶液中浸提5 h，過(guò)濾，濾液經(jīng)30℃水浴減壓蒸餾，得濃縮液。預(yù)處理過(guò)的D-101大孔樹(shù)脂吸附濃縮液3 h，再用去離子水反復(fù)沖洗大孔樹(shù)脂除去雜質(zhì)，最后向大孔樹(shù)脂中加入80%乙醇溶液（pH3）解吸1 h，收集解吸液并濃縮除去乙醇，冷凍干燥，得紫甘藍(lán)花色苷樣品。

1.3.2 紫甘藍(lán)花色苷的熱處理及貯藏

取8份適量紫甘藍(lán)花色苷粉末分別在90、100、120、140℃下加熱30 s和2 min，隨后將已加熱的及對(duì)照組未加熱的花色苷樣品溶于去離子水制成質(zhì)量濃度1 mg/mL溶液，分別避光貯藏在4、25、45℃及65℃中21 d，每3天取適量溶液測(cè)定花色苷質(zhì)量濃度及抗氧化能力。

1.3.3 花色苷質(zhì)量濃度的測(cè)定

吸取0.025 mol/L pH1.0的KCl-HCl緩沖液和0.4 mol/L pH 4.5的醋酸鈉-醋酸緩沖液各4.5 mL于試管中，分別加入待測(cè)樣品0.5 mL，室溫放置20 min，分別測(cè)定530 nm和700 nm下的吸光度，按式（1）、（2）計(jì)算樣品花色苷質(zhì)量濃度[16]。

式中：C為待測(cè)樣品中花色苷質(zhì)量濃度，mg/mL；Mw為矢車菊素3-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量（449.2 g/mol）；DF為稀釋因子，此處為10；ε為矢車菊素3-葡萄糖苷的摩爾吸收系數(shù)，ε=26 900 L/（mol·cm）；L為比色杯光程，L=1 cm。

1.3.4 清除羥基自由基能力的測(cè)定

由Fenton法產(chǎn)生羥基自由基[17]。取0.5 mL花色苷溶液、0.5 mL 10 mmol/L FeSO4溶液、0.5 mL 10 mmol/L水楊酸-乙醇溶液和0.5 mL 8.8 mmol/L H2O2混合均勻，37℃反應(yīng)0.5 h，在510 nm處測(cè)定吸光度（A實(shí)驗(yàn)）?？瞻捉M用0.5 mL去離子水代替花色苷溶液（A空白），對(duì)照組以1.5 mL去離子水代替0.5 mL溶液、0.5 mL水楊酸-乙醇溶液和0.5 mL H2O2（A對(duì)照）。按式（3）計(jì)算羥基自由基清除率。

1.3.5 清除超氧陰離子自由基能力的測(cè)定

鄰苯三酚自氧化法產(chǎn)生超氧陰離子自由基[18]。向試管中移取2.25 mL pH8.2磷酸鹽緩沖液，0.5 mL花色苷溶液和0.15 mL 3 mmol/L鄰苯三酚溶液，充分混勻，室溫避光反應(yīng)5min，于320nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（A實(shí)驗(yàn)）?？瞻捉M用0.5 mL去離子水代替花色苷溶液（A空白），對(duì)照組用2.25 mL去離子水代替pH8.2磷酸鹽緩沖液（A對(duì)照）。按式（4）計(jì)算超氧陰離子自由基清除率。

1.3.6 還原力的測(cè)定

采用普魯士藍(lán)法測(cè)定還原力[19]。準(zhǔn)確移取花色苷溶液1 mL，依次加入0.2 mol/L pH6.6的磷酸鹽緩沖液和1%六氰合鐵酸鉀溶液各2.5 mL，于50℃水浴保溫20 min，快速冷卻，再加入10%三氯乙酸溶液2.5 mL，然后依次加入去離子水2.5mL，0.1%FeCl3溶液0.5mL，充分混勻，靜置10 min，于700 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理及貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷穩(wěn)定性的影響

熱處理對(duì)紫甘藍(lán)花色苷穩(wěn)定性的影響如圖1所示。

圖1 熱處理對(duì)紫甘藍(lán)花色苷質(zhì)量濃度的影響Fig.1 Effect of heat treatments on concentration of anthocyanins from red cabbage

經(jīng)不同溫度加熱處理后，紫甘藍(lán)花色苷質(zhì)量濃度依次降低，花色苷均發(fā)生了降解，且降解量隨著溫度的升高顯著增多（P＜0.05）。另一方面，熱處理時(shí)間同樣影響穩(wěn)定性。在相同溫度下比較加熱時(shí)間可見(jiàn)，加熱2 min比加熱30 s的紫甘藍(lán)花色苷質(zhì)量濃度要低，但在90℃和100℃時(shí)兩加熱時(shí)間組之間分別相差0.01 mg/mL 和 0.011 mg/mL，均無(wú)顯著性差異（P＞0.05），而120℃和140℃時(shí)兩加熱時(shí)間組之間分別相差0.027 mg/mL 和 0.028 mg/mL，差異顯著（P＜0.05）。Sui等[20]發(fā)現(xiàn)在pH 3條件下，從100℃升至165℃，矢車菊素3-葡萄糖苷和矢車菊素3-蕓香糖苷的降解速率常數(shù)分別增大87倍和58倍，溫度升高使花色苷降解加快。由此可見(jiàn)，隨著溫度的升高，熱處理時(shí)間越長(zhǎng)，紫甘藍(lán)花色苷降解越快，質(zhì)量濃度越低，這一結(jié)果與花色苷在溫度相對(duì)較高時(shí)降解速率較大有關(guān)。

貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷穩(wěn)定性的影響用溶液中花色苷質(zhì)量濃度的剩余百分比表示，見(jiàn)圖2。

圖2 貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷質(zhì)量濃度的影響Fig.2 Effect of storage temperature on concentration of anthocyanins from red cabbage

貯藏試驗(yàn)期間，4℃下的紫甘藍(lán)花色苷剩余量要大于25、45、65℃下的花色苷剩余量，穩(wěn)定性最好。在第21天時(shí)，4℃貯藏并預(yù)先熱處理30 s的4個(gè)試驗(yàn)組花色苷剩余量分別為49.51%、49.45%、44.95%、43.64%，4℃貯藏并預(yù)先熱處理2 min的4個(gè)試驗(yàn)組花色苷剩余量依次為48.31%、47.77%、45.98%、45.77%。而隨著貯藏溫度的升高，花色苷的降解速度加快，45℃下貯藏到第12天，花色苷剩余18%左右，65℃下貯藏到第12天時(shí)溶液中的花色苷幾乎完全降解。

2.2 熱處理及貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷抗氧化能力的影響

貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷清除羥基自由基能力的影響如圖3所示。

圖3 貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷清除羥基自由基能力的影響Fig.3 Effect of storage temperature on hydroxyl radical scavenging capacity of anthocyanins from red cabbage

由圖3可知，不同溫度及熱處理時(shí)間對(duì)花色苷清除羥基自由基的影響不大，在貯藏過(guò)程中，4℃和25℃條件下羥基自由基清除率幾乎沒(méi)有變化，貯藏21 d后清除率為30%左右，隨著貯藏溫度升高，清除率降低，但在65℃下貯藏21 d后清除率為10%左右，仍具有一定的羥基自由基清除能力。

貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷清除超氧陰離子自由基能力的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，熱處理溫度及時(shí)間對(duì)紫甘藍(lán)花色苷清除超氧陰離子自由基無(wú)明顯影響，而在貯藏過(guò)程中，4個(gè)溫度下各組花色苷溶液的超氧陰離子自由基清除率均由80%降到40%左右，貯藏溫度的改變對(duì)清除能力的變化無(wú)影響，各溫度下貯藏21 d后仍保持了較強(qiáng)的清除能力。

貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷還原力的影響見(jiàn)圖5。

圖4 貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷清除超氧陰離子自由基能力的影響Fig.4 Effect of storage temperature on superoxide anion radical scavenging capacity of anthocyanins from red cabbage

圖5 貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷還原力的影響Fig.5 Effect of storage temperature on reducing power of anthocyanins from red cabbage

由圖5可看出，貯藏試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，對(duì)照組及試驗(yàn)組花色苷溶液的還原力基本無(wú)變化，表明熱處理及貯藏溫度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷的還原力均無(wú)影響，各溫度條件下保持了原有的還原能力。

3 結(jié)論與討論

熱處理使紫甘藍(lán)花色苷溶液的質(zhì)量濃度下降，且隨溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng)損失越多。在貯藏過(guò)程中，紫甘藍(lán)花色苷在4℃下穩(wěn)定性最好，隨溫度升高降解速度加快，在65℃時(shí)貯藏12 d后花色苷全部降解。有研究報(bào)道室溫下貯藏103 d后，越橘果汁中的花色苷剩余13%，而樹(shù)莓果汁和草莓果汁中的花色苷僅剩余1%[21]，同樣在室溫下貯藏60 d，草莓罐頭中的花色苷剩余31%[22]。除此以外，宋亞等發(fā)現(xiàn)在（8±1）℃條件下貯藏7 d后，鮮切處理的紫甘藍(lán)葉片中總花色苷損失18.12%[23]。對(duì)比可知，這些報(bào)道中花色苷的降解速度要遠(yuǎn)小于本試驗(yàn)中花色苷的降解速度，這可能與本試驗(yàn)條件下的輔色作用較弱有關(guān)[24]。輔色作用可增強(qiáng)花色苷的穩(wěn)定性，本試驗(yàn)紫甘藍(lán)色素提取后經(jīng)大孔樹(shù)脂純化，去除了糖、鹽、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)等，缺乏這些物質(zhì)對(duì)花色苷的輔色作用，從而使花色苷的穩(wěn)定性降低。體系中的固形物含量也會(huì)影響花色苷降解速度，固形物含量越高，降解越慢[25]。由此可知，由于輔色作用，紫甘藍(lán)花色苷在成分復(fù)雜的食品體系中的穩(wěn)定性會(huì)更好，本試驗(yàn)中花色苷降解速度可作為食品體系中紫甘藍(lán)花色苷色素降解速度的上限參考。

在清除羥基自由基、超氧陰離子自由基試驗(yàn)中，清除率的降低可能與其相對(duì)應(yīng)的花色苷質(zhì)量濃度降低有關(guān)，但由圖3、圖4可見(jiàn)，即使在65℃貯藏試驗(yàn)后期花色苷質(zhì)量濃度剩余0%時(shí)，樣品溶液仍具有抗氧化能力。有文獻(xiàn)報(bào)道了與此類似的結(jié)果，Sui等發(fā)現(xiàn)熱處理及較低溫度貯藏對(duì)黑米花色苷的抗氧化能力無(wú)影響，而只在較高溫度貯藏時(shí)抗氧化能力才有顯著降低[26]。食品體系同樣有相似的表現(xiàn)，Vegara等報(bào)道巴氏滅菌對(duì)石榴果汁的抗氧化能力無(wú)影響，但隨貯藏溫度升高，其抗氧化能力依次下降[27]。在加熱及貯藏過(guò)程中，花色苷會(huì)發(fā)生降解、氧化等反應(yīng)生成新化合物，新化合物的結(jié)構(gòu)決定了其抗氧化能力。有研究顯示食品加工過(guò)程中新生成的部分氧化多酚產(chǎn)物的抗氧化能力比氧化前更強(qiáng)[28]，從而使食品加工后仍具有抗氧化功能。由本試驗(yàn)結(jié)果可知，在較高貯藏溫度下花色苷發(fā)生了大量降解，但樣品溶液依然保持抗氧化能力，表明紫甘藍(lán)花色苷的降解、氧化產(chǎn)物具有抗氧化活性，可使含有紫甘藍(lán)花色苷的食品在熱處理和貯藏后仍具備抗氧化功能。

因此，添加有紫甘藍(lán)花色苷的食品，適宜采用溫度較低的熱處理方法并在4℃或更低溫度貯藏，可有效保持花色苷含量，在45℃或更高溫度貯藏時(shí)，應(yīng)短于12 d，避免花色苷損失量過(guò)大并伴隨顏色改變，但在各溫度下熱處理和貯藏，其仍具有抗氧化功能。

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