孫茂成 楊豐碩 范秀娟 陳宇鑫 楊柳 蘇夢(mèng)琪 周鐵莉

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.030

引文格式：孫茂成，楊豐碩，范秀娟，等.食品加工條件對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響[J].中國(guó)調(diào)味品，2024，49（3）：182-186.

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摘要：黑枸杞富含花青素，花青素具有多種生理活性，然而其穩(wěn)定性較差。文章研究了不同食品加工條件對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響，包括溫度、pH值、光照、食品添加劑和基質(zhì)等。結(jié)果表明，在20 ℃、pH 3、避光條件下的黑枸杞花青素相對(duì)穩(wěn)定，保存率分別為（89.74±5.54）%、（69.56±1.44）%、（57.85±0.50）%。H2O2、Na2SO3、苯甲酸鈉和3種糖（葡萄糖、蔗糖、乳糖）均會(huì)大幅降低花青素的熱穩(wěn)定性（65 ℃，30 min）。除抗壞血酸外，草酸、酒石酸和檸檬酸增強(qiáng)花青素?zé)岱€(wěn)定性的效果依次增大。在40 ℃加速貯存7 d后，草酸對(duì)花青素的穩(wěn)定性仍然具有較好的效果?？傊?，黑枸杞花青素在食品加工過(guò)程中最好在低溫、酸性和避光條件下貯存，而在選用食品基質(zhì)和添加劑時(shí)也應(yīng)該注意其對(duì)花青素穩(wěn)定性的影響。該研究結(jié)果為黑枸杞花青素類食品的加工提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黑枸杞；花青素；食品加工；穩(wěn)定性；加速貯存實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TS264.4????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A????? 文章編號(hào)：1000-9973（2024）03-0182-05

Effects of Food Processing Conditions on Stability of Anthocyanins from

Lycium ruthenicum Murr.

SUN Mao-cheng1，2， YANG Feng-shuo1， FAN Xiu-juan1， CHEN Yu-xin1，

YANG Liu1， SU Meng-qi1， ZHOU Tie-li1

（1.College of Food Science and Engineering， Changchun University， Changchun 130022， China;

2.Key Laboratory of Intelligent Rehabilitation and Barrier-free for the Disabled， Ministry

of Education， Changchun University， Changchun 130022， China）

Abstract： Lycium ruthenicum Murr. is rich in anthocyanins， which have a variety of biological activities. However， its stability is poor. In this study， the effects of different food processing conditions such as temperature， pH value， light， food additives and substrates on the stability of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr. are investigated. The results show that the anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr. are relatively stable under the conditions of 20 ℃， pH 3 and light avoidance， with the preservation rates of （89.74±5.54）%， （69.56±1.44）%， （57.85±0.50）% respectively. Furthermore， H2O2， Na2SO3， sodium benzoate and three types of sugar （glucose， sucrose and lactose） all significantly reduce the thermal stability of anthocyanins （65 ℃， 30 min）. Except for ascorbic acid， oxalic acid， tartaric acid and citric acid have an increasing effect on enhancing the thermal stability of anthocyanins. After accelerated storage at 40 ℃ for 7 d， oxalic acid still has a good effect on the stability of anthocyanins. In conclusion， anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr. are preferably stored under low-temperature， acidic and light-proof conditions during food processing. When selecting food substrates and additives，

收稿日期：2023-11-14

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)春大學(xué)攀登計(jì)劃項(xiàng)目（zkp202108）；吉林省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目（JJKH20210626KJ）

作者簡(jiǎn)介：孫茂成（1984—），男，講師，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

attention should also be paid to the effect on the stability of anthocyanins.The research results have provided a theoretical basis for the processing of Lycium ruthenicum Murr. anthocyanin foods.

Key words： Lycium ruthenicum Murr.; anthocyanin; food processing; stability; accelerated storage experiment

黑枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）是茄科枸杞屬中特有的植物，廣泛分布于我國(guó)西北地區(qū)[1]。它富含花青素，每100 g干果中含有約700～900 mg當(dāng)量的矢車菊素，是黑加侖的10倍，是藍(lán)莓的18倍，故被譽(yù)為“花青素之王”[2-3]?；ㄇ嗨厥撬苄渣S酮類化合物，是多酚類化合物的亞類。在黑枸杞中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)近37種花青素，其中牽?；ㄉ厥翘赜械幕ㄇ嗨?，是漿果中的稀有花青素。而其他漿果主要含有矢車菊色素[4]。

黑枸杞花青素具有多種生理功能，例如預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、改善睡眠、增進(jìn)視力和抗衰老等[5-6]，在功能食品領(lǐng)域具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。然而，黑枸杞花青素的化學(xué)性質(zhì)活潑，不利于直接進(jìn)行食品加工和貯存。食品加工條件通常涉及溫度、pH和添加物等。陳虎等[7]研究發(fā)現(xiàn)維生素C、迷迭香、茶多酚、木糖醇對(duì)黑枸杞花青素具有一定的保護(hù)作用。古明輝等[8]發(fā)現(xiàn)蘋果酸?；男钥商岣吆阼坭交ㄇ嗨氐姆€(wěn)定性。在食品加工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)涉及到加熱和添加原輔料等情況，因此，掌握黑枸杞花青素在不同食品加工條件下的穩(wěn)定性具有重要意義。

綜上所述，本文首先研究了溫度、pH和光照對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響，其次研究了H2O2、Na2SO3、苯甲酸鈉、3種糖類和4種酸性物質(zhì)對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性（65 ℃，30 min）的影響，最后對(duì)熱穩(wěn)定性較好的樣品進(jìn)行了加速貯存實(shí)驗(yàn)。本研究結(jié)果為后續(xù)黑枸杞花青素的食品加工和貯存提供了理論基礎(chǔ)。

1? 材料和方法

1.1? 材料與試劑

黑枸杞：蘭溪市太和天物健康科技有限公司；無(wú)水乙醇、鹽酸、氯化鉀、無(wú)水乙酸鈉、氫氧化鈉、過(guò)氧化氫、無(wú)水亞硫酸鈉、檸檬酸、抗壞血酸、草酸、酒石酸、葡萄糖、蔗糖、α-乳糖和苯甲酸鈉（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2? 主要儀器和設(shè)備

UV2700分光光度計(jì)? 島津儀器（蘇州）有限公司；HH-ZK1恒溫水浴鍋? 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；PTY-A220電子天平? 華志（福建）電子科技有限公司；GAX-9070MBZ電熱鼓風(fēng)干燥箱? 上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器? 上海亞榮生化儀器廠；PHS-3C pH計(jì)? 上海儀電分析儀器有限公司。

1.3? 方法

1.3.1? 黑枸杞花青素的制備和含量測(cè)定

將適量干果在粉碎機(jī)中磨粉，取40.0 g粉末用800 mL 90%的乙醇超聲波（200 W，40 ℃）提取30 min。抽濾得上清液，用60 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器得濃縮液，于60 ℃干燥。采用pH示差法[9]測(cè)定花青素含量后，密封低溫保存待用。

1.3.2? 食品加工條件對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

1.3.2.1? 溫度對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

將花青素粉末配制成吸光度為1的花青素溶液，放置于20 ℃（室溫）和65，75，85 ℃下水浴120 min。每隔30 min測(cè)定花青素溶液的吸光度。

1.3.2.2? 光照對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

將花青素粉末配制成吸光度為1的花青素溶液，置于光照培養(yǎng)箱中，每隔1 h測(cè)定花青素溶液的吸光度，共測(cè)定6 h。

1.3.2.3? 酸堿性對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

a.不同pH值對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

用0.1 mol/L的HCl溶液或0.1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)花青素溶液的pH值分別為3，4，5，6，7，8，9后，測(cè)定其吸光度。

b.往復(fù)酸堿調(diào)節(jié)對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

將花青素粉末配制成吸光度分別為0.25，0.50，1.00的溶液，隨后在每個(gè)試管中各加入6 mL花青素溶液。每隔1 min分別添加100 μL的0.5 mol/L NaOH和0.5 mol/L HCl、1 mol/L NaOH和1 mol/L HCl，最后在貯藏前加入1 mol/L NaOH，靜置1 d。每次調(diào)節(jié)pH前后對(duì)花青素溶液進(jìn)行可視化分析。

1.3.2.4? 添加物對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

a.食品基質(zhì)和添加劑對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

研究H2O2（10%、20%、30%，體積比）、Na2SO3（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，質(zhì)量與體積比）、葡萄糖、蔗糖、乳糖（1%、3%、5%，質(zhì)量與體積比）、檸檬酸、抗壞血酸、草酸、酒石酸（2%、4%、6%、8%、10%，質(zhì)量與體積比）和苯甲酸鈉（1%、3%、5%，質(zhì)量與體積比）對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響。取每份1.5 mL吸光度為1的花青素溶液，于65 ℃水浴30 min后測(cè)定花青素溶液的吸光度。

b.加速貯存實(shí)驗(yàn)

將上述對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性具有較好效果的熱處理溶液置于樣品瓶中，蓋瓶蓋前不抽除氧氣，置于40 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，在正常光照下放置7 d，每天檢測(cè)花青素溶液的吸光度。

1.3.3? 花青素保存率的計(jì)算

將得到的樣品吸光度代入下式計(jì)算黑枸杞花青素保存率：

保存率（%）=AtA0×100%。

式中：At為處理后在539 nm處的吸光度，A0為處理前在539 nm處的吸光度，t為處理時(shí)間。

1.3.4? 統(tǒng)計(jì)與分析

本研究中所得到的數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次平行，采用GraphPad Prism 8進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05表示差異顯著。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 黑枸杞花青素的提取

本實(shí)驗(yàn)采用超聲波法提取黑枸杞中花青素的提取率為（36.93±2.36）%，采用pH示差法測(cè)定其含量為（640.24±10.80） mg/L。

2.2? 食品加工條件對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

2.2.1? 溫度對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

由圖1可知，黑枸杞花青素受溫度的影響較大。在65，75，85 ℃時(shí)，前30 min內(nèi)花青素保存率急劇下降至（69.68±0.48）%；繼續(xù)加熱至120 min，保存率在60%～70%之間。在20 ℃時(shí)花青素保存率呈緩慢下降的趨勢(shì)，120 min時(shí)保存率下降為（89.47±5.54）%。結(jié)果表明，高溫會(huì)導(dǎo)致花青素降解。低溫環(huán)境下可以最大程度地保存花青素，這和湯晶等[10]的研究結(jié)果基本一致。

2.2.2? 光照對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，在光照1 h后，花青素的保存率減小到（57.85±0.50）%，隨后趨于平穩(wěn)，這表明光照會(huì)導(dǎo)致花青素降解。根據(jù)對(duì)樣品的可視化分析，花青素的顏色由粉紅色變?yōu)榇u紅，顏色變淺。由此可知，光照對(duì)花青素的穩(wěn)定性有不利影響，在加工和貯存時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)光的直接照射，這和楊萍等[11]的研究結(jié)果基本一致。

2.2.3? 酸堿性對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

2.2.3.1? 不同pH對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

由圖3可知，當(dāng)pH值為3時(shí)，花青素呈紅色，保存率最高，為（69.56±1.44）%。當(dāng)pH值為5時(shí)，花青素呈粉色，保存率最低，為（40.72±0.64）%。當(dāng)pH值為7時(shí)，花青素的顏色逐漸變深，保存率增至（59.34±0.42）%。當(dāng)pH值繼續(xù)升高時(shí)，花青素會(huì)變成墨綠色，保存率升至（61.46±0.08）%。因此，花青素在pH值為3的環(huán)境下最穩(wěn)定，而pH值大于3時(shí)，花青素的穩(wěn)定性會(huì)不同程度地降低。此外，花青素在水溶液中可以在共振結(jié)構(gòu)之間互換，如2-苯基苯并吡喃陽(yáng)離子形式、甲醇假堿形式、查爾酮形式和醌型堿形式等，轉(zhuǎn)換程度取決于溶液的pH值。在低pH值條件下，花青素主要以紅色的2-苯基苯并吡喃陽(yáng)離子形式存在[12]。隨著pH值的升高，花青素的結(jié)構(gòu)會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變，這主要是由黑枸杞花青素中的矮牽牛素-3-O-蕓香糖苷（反-對(duì)香豆酰）-5-O-葡萄糖苷的性質(zhì)決定的[13]。

2.2.3.2? 往復(fù)酸堿調(diào)節(jié)對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，不同起始濃度的黑枸杞花青素溶液的顏色在加堿后，由不同程度的紅色（左一列深色）迅速變?yōu)椴煌潭鹊乃{(lán)綠色（左二列深色），加酸后又迅速變?yōu)椴煌潭鹊募t色（左三列深色）。而且黑枸杞花青素的濃度越高，這種顏色的可逆性越明顯。但是，當(dāng)貯存1 d后，降解導(dǎo)致樣品溶液即使再經(jīng)過(guò)酸堿調(diào)節(jié)，顏色也會(huì)相應(yīng)變淺。這是由于花青素可逆結(jié)構(gòu)的變化，當(dāng)溶液從酸性轉(zhuǎn)變成堿性時(shí)，從2-苯基苯并吡喃陽(yáng)離子形式（紅色）轉(zhuǎn)變?yōu)轷惢衔镄问剑ㄋ{(lán)色）[12]。以上結(jié)果可為黑枸杞花青素作為食品智能包裝指示劑提供參考依據(jù)。

2.2.4? 食品基質(zhì)和添加物對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

2.2.4.1? H2O2和Na2SO3對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

H2O2通常作為食品加工助劑，而Na2SO3可以作為護(hù)色劑和抗氧化劑，二者均極易發(fā)生氧化反應(yīng)。H2O2和Na2SO3對(duì)黑枸杞花青素穩(wěn)定性的影響見(jiàn)圖5。

由圖5中A可知，在常溫條件下，隨著H2O2濃度的增加，花青素的保存率均在30%～40%之間。在65 ℃加熱30 min后，H2O2濃度為10%時(shí)，保存率下降到（20.76±0.16）%，隨后濃度繼續(xù)上升，其保存率無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。加熱后花青素的保存率均比常溫時(shí)的保存率低。由此可見(jiàn)，H2O2加速了黑枸杞花青素的降解。由圖5中 B可知，無(wú)論室溫還是加熱，Na2SO3均加速了黑枸杞花青素的降解。

2.2.4.2? 糖類對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

由圖6可知，當(dāng)糖類濃度由0%增至1%時(shí)，無(wú)論室溫還是加熱，花青素的保存率均大幅度降低。當(dāng)濃度上升到5%時(shí)，花青素的保存率趨于穩(wěn)定。高溫處理后花青素的保存率比常溫低。無(wú)論加熱與否，葡萄糖、蔗糖和乳糖均會(huì)加速黑枸杞花青素的降解。然而，趙文鵬等[14]研究發(fā)現(xiàn)0%～20%蔗糖對(duì)藍(lán)莓花青素具有保護(hù)作用。造成這種結(jié)果很可能是由于黑枸杞花青素的組成與藍(lán)莓不同。

2.2.4.3? 苯甲酸鈉對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

由圖7可知，當(dāng)苯甲酸鈉的濃度由0%增至1%時(shí)，無(wú)論室溫還是加熱，花青素的保存率均下降到40%左右，當(dāng)苯甲酸鈉濃度為3%和5%時(shí)，花青素的保存率無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。由此可見(jiàn)，無(wú)論加熱與否，苯甲酸鈉均不利于花青素的穩(wěn)定性，這可能是由于苯甲酸鈉的水溶液顯堿性，使花青素發(fā)生降解[15]。因此，應(yīng)避免強(qiáng)堿弱酸鹽類物質(zhì)的加入。

2.2.4.4? 酸性物質(zhì)對(duì)黑枸杞花青素?zé)岱€(wěn)定性的影響

由圖8可知，無(wú)論加熱與否，整體上花青素的保存率隨著酸濃度的增加呈上升趨勢(shì)。值得注意的是，加熱處理后花青素的保存率比常溫的高，說(shuō)明酸性物質(zhì)有利于花青素的熱穩(wěn)定性，效果是草酸＞酒石酸＞檸檬酸＞抗壞血酸，這些數(shù)據(jù)也進(jìn)一步驗(yàn)證了低pH值有助于花青素穩(wěn)定性的結(jié)果。

本研究的大部分酸性成分對(duì)黑枸杞花青素的保存率超過(guò)了100%，這可能是因?yàn)槭褂玫暮阼坭交ㄇ嗨靥崛∥锸谴痔嵛?，其中含有一些其他成分，例如果膠等，這些成分可以與一些花青素結(jié)合，導(dǎo)致一些光譜吸收基團(tuán)無(wú)法暴露出來(lái)。但當(dāng)加入酸性成分且加熱時(shí)，部分結(jié)合的花青素便會(huì)被分離和暴露出來(lái)，導(dǎo)致溶液的吸光度大幅提高，從而使保存率超過(guò)100%。

2.2.4.5? 酸性物質(zhì)對(duì)黑枸杞花青素加速貯存穩(wěn)定性的影響

在上述研究中，大多數(shù)酸性物質(zhì)對(duì)黑枸杞花青素的熱穩(wěn)定性有利，因此繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行加速貯存實(shí)驗(yàn)，即在40 ℃下貯存7 d。由圖9 中C可知，隨著貯存時(shí)間的增加，抗壞血酸的效果仍然是最差的，在加速貯存實(shí)驗(yàn)中的保存率均下降至10%以下，這可能是由于抗壞血酸易發(fā)生氧化，其氧化產(chǎn)物過(guò)氧化氫等會(huì)導(dǎo)致黑枸杞花青降解[16]。

盡管其他酸性物質(zhì)也均使貯藏期花青素的保存率逐漸降低，但是保存率仍然處于較高水平。值得注意的是，草酸可以使花青素具有更好的貯存效果，這可能是由于在一定溫度下不易氧化的酸性物質(zhì)與花青素發(fā)生?；磻?yīng)，從而提高了花青素的穩(wěn)定性[5]。

3? 結(jié)論

由于黑枸杞花青素具有優(yōu)秀的生物活性，其在作為食品色素和功能因子方面具有重要的應(yīng)用潛力，然而黑枸杞花青素的不穩(wěn)定性限制了其開(kāi)發(fā)與利用。本文研究了一些不同的食品加工條件對(duì)黑枸杞花青素的影響。黑枸杞花青素在20 ℃、pH 3、避光時(shí)具有較好的穩(wěn)定性。在65 ℃加熱30 min時(shí)，發(fā)現(xiàn)H2O2、Na2SO3、葡萄糖、蔗糖、乳糖、苯甲酸鈉對(duì)其熱穩(wěn)定性產(chǎn)生較大負(fù)面影響。除了抗壞血酸外，草酸、酒石酸和檸檬酸對(duì)花青素?zé)岱€(wěn)定性的增強(qiáng)效果依次增大。最后，對(duì)4種酸性物質(zhì)進(jìn)行了40 ℃下加速貯存7 d實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)草酸對(duì)花青素?zé)岱€(wěn)定性仍然有較好的效果。在選用添加物時(shí)，應(yīng)注意糖類和強(qiáng)堿弱酸鹽類成分的加入。本研究結(jié)果對(duì)于黑枸杞花青素類食品的生產(chǎn)加工具有重要的意義。

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