食品配料及添加剂对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

王丽霞，戴婷玉，邹雨，朱丽，张琼，*，肖丽霞

（1.莆田学院环境与生物工程学院，福建莆田351100；2.莆田学院枇杷种质资源创新与利用福建省高校重点实验室，福建莆田351100；3.闽南师范大学生物科学与技术学院，福建漳州363000；4.扬州大学食品科学与工程学院，江苏扬州225127）

玫瑰茄（Hibiscus subdariffa L.），又称洛神花、洛神葵、洛神果、山茄、红角葵、洛济葵，是锦葵科木槿属一年生草本植物或多年生灌木，生长于热带和亚热带地区[1]。原产于印度、马来西亚、非洲，在我国福建、台湾、广东、海南、广西、云南等地有栽培。玫瑰茄花萼中富含多酚尤其是花色苷类色素，主要成分为飞燕草素3-桑布双糖苷、矢车菊素-3-桑布糖苷，还有少量的飞燕草素-3-O-葡萄糖苷及矢车菊色素-3-O-葡萄糖苷[2]。具有多种生理功能，如抗氧化、清除自由基、抗炎、减肥、抗高血脂、抗高血压、抑制血小板聚集、利尿、抗泌尿系结石、抗菌、抗癌、保肝、护肾、抗肿瘤、免疫调节、解除镉中毒等功能[3-10]。作为一种天然食品添加剂，玫瑰茄红色素被广泛应用于功能性食品和保健品的原料和着色。然而，花色苷通常不稳定，易受到多种外界环境因素，如光、温度、pH值、金属离子、二氧化硫、酶、氧化剂、抗坏血酸（VC）、糖及其降解产物等的影响，而导致颜色改变和生物活性降低[11]。关于玫瑰茄色素稳定性的研究主要有光照、温度、pH值、金属离子、有机酸等对其稳定性的影响，结果表明，玫瑰茄花色苷在碱性条件下不稳定，耐热性差，耐光性能不好，金属离子如Fe3+、Cu2+等对其稳定性具有破坏作用[12-13]，而食品添加剂对其稳定性影响的研究少见报道。

本试验系统研究了几种常用食品配料及添加剂（葡萄糖、白砂糖、蜂蜜、麦芽糖、麦芽糊精、甜蜜素、食盐、抗坏血酸）对玫瑰茄花色苷稳定性的影响，以期为玫瑰茄花色苷的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玫瑰茄干花萼：漳州市金三角生物科技有限公司；HPD-100大孔树脂：泰州国兴科教设备有限公司；食盐、抗坏血酸、麦芽糖、麦芽糊精、白砂糖、葡萄糖、甜蜜素、蜂蜜：市购，食品级。

1.2 仪器设备

WK-150全新气流式超微粉碎机：欣镇企业有限公司；FA2004电子天平：广州市博勒泰贸易有限公司；KQ-200VDE双频数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；TGL-20M台式高速冷冻离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵、RE-301旋转蒸发仪：巩义市予华仪器有限责任公司；BSZ-30自动收集器：上海青浦沪西仪器厂；ZK-82A真空干燥箱：上海实验仪器总厂；UV-1100紫外分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；DHG-9030A电热鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 玫瑰茄花色苷的制备

取适量玫瑰茄干花萼于超微粉碎机中粉碎，以微粉与蒸馏水1∶130（g/mL）的比例混合均匀，超声处理，并冷冻离心得上清液[14]。后减压浓缩得红色黏稠粗提液，经大孔树脂纯化[15]，再减压浓缩得到纯化的玫瑰茄花色苷浓缩液，真空干燥得到紫红色粉末，即为玫瑰茄花色苷，其中花色苷含量为10.8 mg/g。

1.3.2 食品配料及添加剂对玫瑰茄花色苷稳定性的影响试验

配制50 mL系列质量浓度的食品配料及添加剂溶液，然后分别加入0.02 g花色苷粉末，缓慢摇匀。以未添加食品配料及添加剂的花色苷溶液设置为添加食品配料及添加剂的花色苷溶液的对照，在520 nm波长下测定吸光值，再于75℃恒温干燥箱中加热1 h，迅速冷却后再次测定吸光值，加热、冷却、测定步骤重复5次。以研究随着加热时间的延长不同浓度食品配料及添加剂对玫瑰茄花色苷稳定性的影响。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007软件进行数据整理并作图，用SPSS 19.0最小显著极差法（least significant difference，LSD）进行多重比较，显著水平 p＜0.05。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

葡萄糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响规律如图1所示。

图1 葡萄糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.1 Effects of the addition of glucose on the stability of roselle anthocyanin

由图1可知，随着加热时间的延长，所有组别所测得的吸光值均在降低且变化趋势大致相同。即加热2 h时，吸光值降低趋势明显，加热2 h后吸光值降低趋势变得缓慢，表明加热对花色苷起降解作用，这是因为花色苷的降解是一个吸热过程[16]；此外，由图1可见，含10%～25%浓度葡萄糖的玫瑰茄花色苷溶液吸光值大于未添加葡萄糖花色苷溶液的吸光值，且随着葡萄糖浓度的增加，吸光值增大越显著（p＜0.05），而5%浓度的葡萄糖溶液中玫瑰茄花色苷溶液的吸光值显著低于对照组中花色苷溶液吸光值（p＜0.05），即高浓度葡萄糖对玫瑰茄花色苷起到增色作用，且浓度越高，增色效果越明显；而低浓度葡萄糖对玫瑰茄花色苷具有降解作用。这是由于在高浓度糖存在情况下，水分活度降低，花色苷生成假碱式结构的速度减慢，花色苷的颜色得到了保护；在低浓度糖存在条件下，花色苷降解加速[17]。当加热5 h时，添加高浓度葡萄糖的玫瑰茄花色苷溶液吸光值仍然高于对照组，说明高浓度葡萄糖能够提高玫瑰茄花色苷的热稳定性。M.Kopjar等[18]亦研究发现葡萄糖对黑莓果汁贮藏过程中花色苷含量有积极的影响。因此，在加工过程中可以通过添加高浓度葡萄糖来提高玫瑰茄花色苷的热稳定性，且葡萄糖的添加浓度应以大于10%为宜。

2.2 白砂糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

白砂糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响规律如图2所示。

图2 白砂糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.2 Effects of the addition of sucrose on the stability of roselle anthocyanin

由图2可知，添加白砂糖的玫瑰茄花色苷溶液的吸光值均大于玫瑰茄花色苷溶液的吸光值，且随着白砂糖浓度的增加，玫瑰茄花色苷溶液吸光值增加越明显（p＜0.05），即白砂糖对玫瑰茄花色苷起到增色作用。P.J.Tsai等[17]研究表明，蔗糖是玫瑰茄花色苷很好的保护剂，尤其在高浓度时，归因于蔗糖溶液束缚了水分子的移动。而M.Kopjar等[18]研究发现添加蔗糖对黑莓果汁贮藏过程中花色苷含量有消极影响。也有研究表明蔗糖对花色苷的稳定性无显著影响，如E.Sadilova等[19]研究了葡萄糖、果糖、蔗糖对pH3.5的草莓汁、接骨木莓汁及黑胡萝卜汁在95℃加热2 h和4 h热稳定性的影响，发现：添加葡萄糖、果糖、蔗糖对用黑胡萝卜浓缩液制备的果汁花色苷没有明显的稳定作用。这是由于原料不同，其中所含花色苷种类和结构不同导致[20]。

2.3 麦芽糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

麦芽糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响规律如图3所示。

图3 麦芽糖添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.3 Effects of the addition of maltose on the stability of roselle anthocyanin

由图3可知，玫瑰茄花色苷在不同浓度的麦芽糖溶液中的吸光值均高于对照组，表明麦芽糖对玫瑰茄花色苷具有较强的增色效应，且随着麦芽糖浓度的增高，增色作用越明显（p＜0.05）。这是由于麦芽糖本身含有色素，并且具有一定的黏性，增加了花色苷溶液的黏度，从而增强了花色苷的受热稳定性；另外添加麦芽糖同样降低了水分活度，减缓了花色苷的降解速度。研究表明麦芽糖对阴香花色苷也有很强的辅色效应[21]。

由试验现象可观察到，当进一步提高麦芽糖浓度时，由于麦芽糖具有一定的黏性，浓度越高越不容易在水中完全溶解，加入花色苷后，溶液不完全澄清，且随着加热时间的延长，高浓度的麦芽糖溶液中出现絮状物，会吸附住一些花色苷，可能导致玫瑰茄花色苷稳定性下降。因此，在加工过程中可以通过添加适当浓度的麦芽糖来提高玫瑰茄花色苷的稳定性。

2.4 蜂蜜添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

蜂蜜添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响如图4所示。

由图4可知，在不同浓度的蜂蜜溶液中花色苷溶液的吸光值均高于对照组，且随着加热时间延长，吸光值呈现逐渐上升的趋势。即4种添加量的蜂蜜对玫瑰茄花色苷均具有增色作用。此外，10%～30%的蜂蜜溶液中花色苷溶液的吸光值随着蜂蜜浓度的增加而增大，而40%的蜂蜜溶液中花色苷溶液的吸光值却低于30%蜂蜜溶液中的花色苷的吸光值，说明蜂蜜对玫瑰茄花色苷具有保护作用，并能提高玫瑰茄花色苷的稳定性，但当其达到一定浓度时这种辅色作用会呈现出减弱的趋势。P.J.Tsai等[17]也研究表明，蜂蜜在浓度达到40%或者加热超过50℃时，会导致玫瑰茄花色苷严重降解。因此，在加工过程中可以通过添加一定浓度的蜂蜜来提高玫瑰茄花色苷的稳定性，并以30%的蜂蜜浓度为好。

图4 蜂蜜添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.4 Effects of the addition of honey on the stability of roselle anthocyanin

2.5 麦芽糊精添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

麦芽糊精添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响如图5所示。

图5 麦芽糊精添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.5 Effects of the addition of maltodextrin on the stability of roselle anthocyanin

由图5可知，在所研究的浓度范围（0%～3%，以质量计）内，麦芽糊精对玫瑰茄花色苷的影响呈现一定的规律性。其中，0.5%、1%、2%浓度的麦芽糊精对玫瑰茄花色苷具有保护作用，这是由于麦芽糊精作为一种包埋剂，与花色苷形成非共价复合物提高了花色苷的稳定性[22-23]。Kar Lim等[22]研究表明在喷雾干燥过程中随着麦芽糊精的增加，花色苷含量也相应增加，表明麦芽糊精对花色苷具有一定的保护作用。Yingngam等[23]研究表明麦芽糊精能够保护浆果提取液在喷雾干燥过程中花色苷的稳定性。但是随着麦芽糊精浓度的增加，对玫瑰茄花色苷的保护作用减弱。当麦芽糊精浓度达到3%时，玫瑰茄花色苷溶液的吸光值低于对照组的吸光值。这可能是由于当麦芽糊精浓度过高时，对花色苷起到过度包埋作用，导致溶液吸光度降低。由此可见，麦芽糊精对玫瑰茄花色苷稳定性的影响与麦芽糊精的浓度有关。即低浓度麦芽糊精对玫瑰茄花色苷具有保护作用，而高浓度的麦芽糊精降低了玫瑰茄花色苷的色泽。因此在玫瑰茄花色苷制品的加工过程中麦芽糊精的添加量以低于0.5%为好。

2.6 甜蜜素添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

甜蜜素添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响如图6所示。

图6 甜蜜素添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.6 Effects of the addition of sodium cyclamate on the stability of roselle anthocyanin

由图6可知，添加4种浓度的甜蜜素后，玫瑰茄花色苷溶液的吸光值均比对照组低，且甜蜜素浓度越高，吸光度越低（p＜0.05），溶液颜色也越浅，并且随着加热时间的延长，添加甜蜜素的玫瑰茄花色苷溶液吸光值下降速率更快。说明甜蜜素降低了玫瑰茄花色苷的稳定性。因此，在玫瑰茄产品的加工制作过程中最好用其他甜味剂代替甜蜜素。但张长峰等[24]研究表明甜蜜素对紫菜苔色素具有增色效应。而夏楚杰等[25]研究表明甜蜜素对血耳色素稳定性及颜色无明显影响。这是由于不同来源的花色苷种类、结构不同所致。

2.7 食盐添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

食盐添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响如图7所示。

由图7可知，含5%～20%食盐的玫瑰茄花色苷溶液的吸光值均大于对照组，且随着食盐浓度的增加，对玫瑰茄花色苷的增色效果越明显。但是在热处理过程中，随着加热时间延长，食盐对玫瑰茄花色苷的保护作用逐渐减弱。其中，低浓度（5%～10%）的食盐溶液对玫瑰茄花色苷的热稳定性无显著影响（p＞0.05）；高浓度食盐（15%～20%）能够显著提高玫瑰茄花色苷的热稳定性（p＜0.05）。因此，在玫瑰茄制品加工过程中可适量添加食盐，对玫瑰茄花色苷起辅色作用。章建浩等[13]也研究表明加入NaCl对玫瑰茄红色素无不良影响，且能使颜色增加。

图7 食盐添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.7 Effects of the addition of salt on the stability of roselle anthocyanin

2.8 抗坏血酸添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响

抗坏血酸添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响规律如图8所示。

图8 抗坏血酸添加量对玫瑰茄花色苷稳定性的影响Fig.8 Effects of the addition of ascorbic acid on the stability of roselle anthocyanin

由图8可知，含不同浓度抗坏血酸的玫瑰茄花色苷溶液吸光值均高于对照组，且抗坏血酸浓度越高，吸光度越大（p＜0.05），即抗坏血酸对玫瑰茄花色苷具有增色作用。这是由于抗坏血酸是抗氧化剂，具有还原性，能延缓玫瑰茄花色苷的氧化所致。

此外，由图8还可以看出，随着加热时间延长，不同抗坏血酸添加量的花色苷溶液的吸光值均逐渐下降，但对照组花色苷溶液吸光度下降幅度比较平缓，而含抗坏血酸的花色苷溶液在加热过程中吸光度下降速度较快。其中，含2%抗坏血酸的花色苷溶液在加热5 h时，吸光值明显低于对照组，即此时抗坏血酸引起玫瑰茄花色苷的降解。这可能是由于花色苷溶液加入抗坏血酸后在较长时间的加热过程中，抗坏血酸氧化生成过氧化氢，而过氧化氢亲核进攻花色苷的C2位，导致花色苷开环产生无色物质，加速花色苷的降解。本试验由于加热处理时间较短，并且在加热过程中花色苷溶液采用保鲜膜封口，花色苷溶液中氧气含量很少，因此抗坏血酸没有氧化生成过氧化氢或生成量很少，因此，在试验时间内，添加抗坏血酸由于抑制了花色苷的氧化而使玫瑰茄花色苷得到了保护。综上所述，在加工过程中可以通过缩短加热时间和提高抗坏血酸的浓度来提高玫瑰茄花色苷在热处理过程中的稳定性。

3 结论

低浓度葡萄糖对玫瑰茄花色苷具有破坏作用，而高浓度葡萄糖能减缓玫瑰茄花色苷的降解，起到增色作用，并能提高玫瑰茄花色苷的热稳定性。低浓度麦芽糖增加了溶液的黏度和稠度，对玫瑰茄花色苷具有较强的辅色效应，但是当浓度过高，在水中不易完全溶解，加热后出现絮状物，并吸附花色苷，溶液不澄清，导致玫瑰茄花色苷稳定性下降。低浓度麦芽糊精通过与花色苷形成非共价复合物，提高了花色苷的热稳定性，对玫瑰茄花色苷具有保护作用，而高浓度的麦芽糊精由于过度的包埋降低了玫瑰茄花色苷的色泽。甜蜜素对玫瑰茄花色苷具有明显的破坏作用，不利于玫瑰茄花色苷的稳定。白砂糖、蜂蜜、食盐和抗坏血酸对玫瑰茄花色苷具有增色作用，并且能够增强花色苷的热稳定性，其中蜂蜜的添加量以30%为好。