条斑紫菜颜色变化的影响因素研究

贺钧彬，王灵昭，钱亮亮，李蕙，赵燕，潘守昊，张敬敏，邱春江，程远霞

（1.江苏海洋大学 食品科学与工程学院，江苏 连云港 222005；2.连云港市质量技术综合检验检测中心，江苏 连云港 222006；3.连云港顺驿紫菜加工有限公司，江苏 连云港 222045）

条斑紫菜（Porphyra yezoensis）总产值约占我国紫菜总产值的一半，我国已成为世界上条斑紫菜第一出口大国[1]。条斑紫菜极富营养价值，每100 g干紫菜中约含25%～50%蛋白质、20%～40%碳水化合物（大部分为膳食纤维）、1%～3%脂肪、7.8%～26.9%灰分以及大量维生素[2]。

食品颜色是食品品质的重要外在特征，通过对食品颜色进行定性、定量分析，可以获知人们对产品的感受程度，并明确产品的质量特性。在条斑紫菜加工与贮藏过程中，物料颜色变化能影响成品品质与产品质量，因此研究条斑紫菜颜色变化的影响因素对条斑紫菜加工与贮藏具有重要现实意义。目前，国外对紫菜贮藏过程中品质变化的研究涉及水分活度[3-4]、光照[5]等因素，结果表明颜色变化是反映紫菜品质变化的一项非常重要的指标，然而国内有关紫菜颜色变化的研究鲜有报道。迄今为止，有关紫菜颜色的研究是依靠比色卡和彩色图片比色来分析紫菜颜色，尚未见使用测色色差计来测量紫菜颜色。用肉眼观察分析食品色泽存在过多的主观性和随意性，缺少量化指标[6]。用色差计可以通过测定国际照明委员会（Commission Internationale de l′Eclairage，CIE）三刺激值，将颜色转换成易于表示的数值，从而获得食品颜色的直观量化指标[7]。测色色差计可测量被测物体每个颜色点（10nm或20nm波长间隔）的反射率曲线、透射率曲线[8]，对测得的模拟信号放大并转换成数字信号后，得到三刺激值及其它色度值和色差值，因此测色色差计具有较高的灵敏性与客观性。本研究将采用测色色差计来分析样品颜色，研究不同因素对紫菜颜色的变化的影响，旨在为紫菜加工与贮藏提供基础理论。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜条斑紫菜：连云港顺驿紫菜加工有限公司；盐酸、氢氧化钠、邻苯二甲酸氢钾、氨基乙酸、氯化钠、硼酸、氯化钾、磷酸二氢钾、氯化钙、氯化镁、VC（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

数显恒温水浴锅（HH-4）：上海易研实验设备有限公司；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9053A）：上海飞越实验仪器有限公司；测色色差计（WSC-S）：上海仪电物理光学仪器有限公司；充气型真空包装机（DZ400/2S）：上海三景机械有限公司；冰箱（BCD-452WDPF）：青岛海尔股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 pH值对紫菜颜色的影响

取50 g鲜紫菜，加入到100 mL不同pH值（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14） 的缓冲溶液中，在40℃的恒温水浴条件下持续搅拌1 h，然后用色差计测定样品。

1.2.2 温度对紫菜颜色的影响

取50 g鲜紫菜，加入到100 mL蒸馏水中，分别置于0℃的冰箱，25、40、70℃的恒温水浴锅，以及100℃的沸水浴中持续搅拌1 h，然后用色差计测定样品。

1.2.3 加热条件下氧对紫菜颜色的影响

取50 g鲜紫菜，分别进行不抽真空（对照组）和抽真空的铝箔袋包装，将样品置于100℃的沸水浴中持续加热1 h，然后用色差计测定样品。

1.2.4 金属离子对紫菜颜色的影响

取50 g鲜紫菜，分别加入到100 mL的蒸馏水（对照）、1.0 mg/mL CaCl2溶液以及 1.0 mg/mL MgCl2溶液中，在40℃的恒温水浴条件下持续搅拌1 h，然后用色差计测定样品。

1.2.5 VC对紫菜颜色的影响

取50 g鲜紫菜，分别加入到100 mL的蒸馏水（对照）和5.0 mg/mL VC溶液中，在40℃的恒温水浴条件下持续搅拌1 h，然后用色差计测定样品。

1.2.6 热风干燥温度对紫菜颜色的影响

取10 g鲜紫菜，分别铺平于培养皿中，然后分别在45、65、85、100℃的电热恒温鼓风干燥箱中持续干燥1h，再用色差计测定样品。

1.3 颜色测定和总色差计算

本文采用CIE推荐的LAB表色系统进行样品的色差分析。CIE Lab体系是CIE提出用来描述人眼可见的所有颜色最完备的色彩模型，目前已广泛地应用于食品行业中多个领域，包括葡萄酒颜色的特征分析[9-12]、花椒的颜色研究[13]和香蕉果肉的颜色表征[14]等。CIE Lab颜色空间由L*值、a*值和b*值三维坐标空间定义[15]，其中，L*值为亮度值，反映物质的明暗程度，L*值越大说明颜色亮度越高、颜色越浅，L*值数值越小说明亮度越暗、颜色越深；a*值为红度值，a*值越大说明颜色越红，a*值越小说明颜色越绿；b*值为黄度值，表示黄蓝之间的色泽，b*值越大说明颜色越黄，b*值越小说明颜色越蓝。测定样品的L*值、a*值和b*值，然后使用以下公式计算总色差ΔE值。

式中：ΔL*表示所测样品亮度值与初始亮度值之差；Δa*表示所测样品红度值与初始红度值之差；Δb*表示所测样品黄度值与初始黄度值之差。ΔE越大说明紫菜在试验过程中色泽变化越明显。

1.4 数据处理

所有样品均平行测定3次，结果表示为平均值±标准偏差。采用SPSS Statistics V17.0软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 pH值对紫菜颜色的影响

pH值对紫菜颜色的影响结果见表1。

表1 pH值对紫菜颜色的影响Table 1 Effect of pH value on the color of Porphyra yezoensis

由表1可知，pH1～9时，L*值随着pH值增大无显著性变化（p>0.05）；pH9～12时，L*值随着pH值增大而显著增大（p<0.05）。这表明紫菜亮度在酸性及弱碱性溶液（pH1～9）中变化不显著，而后随着溶液碱性（pH 9～12）的增大而显著增强（p<0.05），溶液的碱性越强致使紫菜的颜色越浅。pH1～4时，a*值随着pH值增大无显著变化（p>0.05）；pH4～6时，a*值随着pH值增大而显著减小（p<0.05）；pH6～10时，a*值随着pH值增大无明显变化（p>0.05）；pH10～14时，a*值随着pH值增大而具有显著减小趋势（p<0.05）。这表明紫菜红度在强酸性（pH1～4）和近中性（pH6～10）溶液中变化不显著（p>0.05），而在弱酸性（pH4～6）和强碱性（pH10～14）溶液中变化显著（p<0.05），溶液的碱性越强致使紫菜的颜色越绿，强酸条件致使护绿作用减弱。pH1～6时，b*值具有显著下降趋势（p<0.05），pH6～14时，b*值具有显著上升趋势（p<0.05）。这表明溶液由强酸性至弱酸性变化导致紫菜颜色越蓝，溶液由弱酸性至强碱性变化导致紫菜颜色越黄。总色差ΔE值的变化表明紫菜在近中性溶液（pH5～9）中颜色变化不显著（p>0.05），而在酸性（pH1～5）和碱性（pH9～14）溶液中颜色变化显著（p<0.05）。

2.2 温度对紫菜颜色的影响

不同温度对紫菜颜色的影响结果见表2。

表2 温度对紫菜颜色的影响Table 2 Effect of temperatures on the color of Porphyra yezoensis

由表 2可知，温度为 0、25、40 ℃时，L*值、a*值和b*值随着温度上升均没有显著性差异（p>0.05）。当温度从40℃升到70℃，L*值和b*值均显著上升（p<0.05），a*值则显著下降（p<0.05），样品总色差 ΔE 值变化显著（p<0.05）。当温度从70℃升到100℃，L*值和总色差ΔE值无显著变化（p>0.05），a*值显著下降（p<0.05），b*值显著上升（p<0.05）。这表明温度介于0～40℃时，紫菜颜色变化不显著（p>0.05），而继续升温至70℃或更高温度，则会导致紫菜颜色亮度增强，颜色变绿变黄，发生显著变化（p<0.05）。这与张婷婷等[16]对坛紫菜干品进行温度影响颜色的研究结果类似，原因在于条斑紫菜中的藻红蛋白和藻蓝蛋白不耐高温[17]。

2.3 加热条件下氧对紫菜颜色的影响

加热条件下氧对紫菜颜色的影响结果见表3。

表3 加热条件下，氧的变化对紫菜颜色的影响Table 3 Effect of oxygen change on the color of Porphyra yezoensis under heating condition

由表3可知，和有氧条件比较，样品在低氧（抽真空）条件下 L*值、b*值和 ΔE 值显著减小（p<0.05），而a*值无显著变化（p>0.05）。这表明，40℃加热条件下，抽真空产生的低氧条件使紫菜亮度降低、颜色越蓝，色差发生显著变化（p<0.05）。

2.4 金属离子对紫菜颜色的影响

金属离子对紫菜颜色的影响结果见表4。

由表4可知，分别在蒸馏水、Ca2+溶液和Mg2+溶液中，L*值、a*值和b*值均没有显著性差异（p>0.05）。这表明Ca2+和Mg2+对紫菜的亮度和颜色影响不大，Mg2+和Ca2+对紫菜中色素无明显破坏作用。刘焕珍等[18]对紫球藻藻红蛋白稳定性的研究表明，Mg2+溶液浓度的增加对紫球藻藻红蛋白稳定性影响甚微，这与本研究的结果类似。

表4 金属离子对紫菜颜色的影响Table 4 Effect of metal ions on the color of Porphyra yezoensis

2.5 VC对紫菜颜色的影响

VC对紫菜颜色的影响结果见表5。

表5 VC对紫菜颜色的影响Table 5 Effect of VCon the color of Porphyra yezoensis

由表5可知，和对照相比，VC溶液中紫菜的L*值和b*值没有显著性差异（p>0.05），而a*值和总色差ΔE值均显著增加（p<0.05）。这表明VC溶液处理能够导致紫菜颜色越红，发生显著变化（p<0.05），这与本文2.1的研究结果一致。有研究表明，VC作为还原剂可以防止色素褪色、变色，且其属于酸性物质可使得溶液的pH值降低而起到增色作用[19]，这与本文研究结果类似。

2.6 热风干燥温度对紫菜颜色的影响

不同温度的热风干燥对紫菜颜色的影响结果见表6。

表6 热风干燥温度对紫菜颜色的影响Table 6 Effect of hot air drying temperatures on the color of Porphyra yezoensis

由表 6可知，45、65、85、100℃的热风干燥条件下，紫菜颜色的L*值、a*值和b*值均没有显著性差异（p>0.05）。这表明热风干燥温度对紫菜的色泽基本没有影响，原因可能是由于紫菜叶片薄，样品容易干燥，45℃～100℃的热风干燥处理1 h对其颜色影响不显著。

3 讨论与结论

紫菜不仅含有光合色素，还含有集光色素蛋白－藻胆蛋白（主要由藻红蛋白、藻蓝蛋白以及别藻蓝蛋白组成[20]），其颜色往往是红色、绿色、蓝色等多种色素的复合表现，在紫菜加工与贮藏中受多种因素影响。研究结果表明，pH值、温度、氧气、VC对紫菜颜色变化均有明显影响，而钙镁离子和热风干燥温度对紫菜颜色影响不明显。紫菜在溶液pH值达到9以上时，其亮度随着碱性的增大而显著增强（p<0.05），碱性越强致使紫菜的颜色越浅；紫菜红度在弱酸性（pH4～6）和强碱性（pH10～14）溶液中变化显著（p<0.05），碱性越强致使紫菜的颜色越绿；溶液由强酸性至弱酸性变化导致紫菜颜色越蓝，溶液由弱酸性至强碱性变化导致紫菜颜色越黄；紫菜总色差在近中性溶液（pH5～9）中变化不显著（p>0.05）。0～40℃时，紫菜颜色变化不显著（p>0.05），而继续升温至70℃或更高温度会导致紫菜颜色亮度增强，颜色变绿变黄。40℃加热条件下，抽真空产生的低氧环境使紫菜亮度降低、颜色越蓝。VC溶液处理能够导致紫菜颜色越红。本研究结果对指导紫菜加工与贮藏具有重要价值。