杨梅色素稳定性研究进展

王 欣，万家静，潘靖怡，盛 悦，任崇赟，黎珊珊，杨帆帆，惠 源，白雪莲

（1.杭州师范大学 生命与环境科学学院，浙江 杭州 311121；2.祐康食品（杭州）有限公司，浙江 杭州 311166）

0 引言

杨梅主要分布于我国华东地区和湖南、广东、广西、贵州等地，其不仅富含纤维素、矿物质、维生素和一定量的蛋白质、脂肪、果胶及8 种对人体有益的氨基酸。而且杨梅中钙、磷、铁含量要高出其他水果10 多倍，具有极高的营养价值，也具有生津止渴、涩肠止泻、和胃止呕、消食利尿的功效，深受消费者青睐。由于杨梅果肉直接暴露于空气中且水分含量高，不耐挤压，易发生霉变，所以杨梅不耐贮藏和长途运输，将杨梅加工成杨梅汁可大大延长保存期，还能便于运输。

但杨梅汁在加工、运输、保存过程中色泽容易消退，从而影响产品的外观和质量，缩短保质期，不利于杨梅汁产品的开发利用。杨梅中的色素主要由花色苷决定，其花色苷的主要成分是矢车菊色素,矢车菊色素具有不稳定性，所以花色苷易在加工、运输、贮藏过程中受酶、温度、光照、pH 值等因素影响而发生降解。

1 杨梅中的色素组成

杨梅中的色素主要由花色苷决定，其花色苷的主要成分是矢车菊色素。杜琪珍等人[1]利用溶液提取法、阳离子交换树脂法、高速逆流色谱法、C18柱色谱法对杨梅进行提取、纯化、分离，再经ESI-MS 和NMR 鉴定，发现杨梅中的主要成色物质是花色苷，其花色苷的主要成分是矢车菊色素-3-β-吡喃型葡萄糖苷及少量的飞燕草色素-3-葡萄糖苷。叶兴乾等人[2]利用纸层析法、高效液相色谱法、光谱分析法对荸荠种杨梅进行提取、浓缩、纯化、鉴定，发现荸荠种杨梅花色苷的主要成分是为矢车菊花色苷元-3-葡萄糖苷，以及少量天竺葵花色苷元-3-单糖苷和飞燕草花色苷元-3-单糖苷等。

杨梅中矢车菊花色苷元-3-葡萄糖苷的结构见图1。

图1 杨梅中矢车菊花色苷元-3-葡萄糖苷的结构

2 影响杨梅中色素稳定性的因素

影响杨梅中色素稳定性的因素包括花色苷自身结构和各种环境因素，其中环境因素有酶、温度、光照、pH 值、辅色剂（单宁、多酚、有机酸、金属离子、氨基酸等）、表面活性剂、添加剂、β -环状糊精、不同质量分数的NaCl 等。

2.1 花色苷结构

杨梅中的花色苷结构中含有较多的羟基，而含有较多羟基的花色苷稳定性比含有较多甲氧基的花色苷稳定性差；花色苷酰基化后稳定性会有明显的提高，因为酰基的空间堆积会减少花色苷对水亲核攻击的敏感，防止花色苷形成甲碱或查尔酮结构而失色[3]。此外，花色苷结构中糖基的不同，也会导致其稳定性的不同，因此花色苷稳定性的强弱关系为葡萄糖＞半乳糖＞阿拉伯糖[4-5]。

2.2 环境因素

2.2.1 酶

杨梅中色素的降解分为两步，一是多酚氧化酶氧化杨梅中的酚类物质，二是氧化后产物与杨梅中花色苷的主要成分矢车菊色素-3 -葡萄糖苷反应使色素降解，使杨梅汁褪色。因此为了减少加工和贮藏过程中杨梅汁的褪色，需对加工原料杨梅进行漂烫处理来破坏或钝化其中的酶[4，6]。

2.2.2 温度

杨梅中色素热稳定性较差，温度升高时，杨梅中色素的主要成分花色苷的二苯基苯并吡喃阳离子AH+发生水解反应和开环反应失去电子，花色苷转化为查尔酮和甲醇假碱形式，使杨梅发生褪色[4，7]，而且温度越高，杨梅中色素的降解速度越快。陈丽璇等人[8]利用分光光度计测定不同温度条件下杨梅汁样品溶液的吸光度，温度越高，杨梅汁褪色速度越快；恒温条件下，杨梅汁放置时间越长，其吸光度越低。因此，在加工过程中，需注意对杨梅汁灭菌温度和灭菌时间的控制。蔡健等人[9]通过测定不同温度条件下杨梅汁测试液的吸光度，研究了温度对杨梅汁色素稳定性的影响，试验表明高温对杨梅汁红色素有一定的降解作用，其在较高温度下短时间内较为稳定，但高温长时间条件下，杨梅汁中的红色素会变得极不稳定[10]。庄雅香等人[11]通过对不同温度条件下杨梅汁中的花色苷含量的研究，发现杨梅汁在不同恒温条件下随着加热时间的延长，其花色苷都会出现降解现象，花色苷的降解反应是一个吸热反应[12]，在50 ℃条件下，花色苷含量降低较少。研究表明长时间高温处理杨梅汁会加剧杨梅汁花色苷的降解反应，应避免高温长时间处理杨梅汁。

2.2.3 光照

光照对杨梅中色素的影响有2 个方面，一方面光照是杨梅中色素生物合成的重要因子，另一方面光照会加快杨梅中的色素的降解反应[4]。庄雅香等人[11]通过对不同光照条件下杨梅汁中花色苷含量的研究，发现在一段时间内，不同光照条件下，杨梅汁中的花色苷含量都有所减少，但从花色苷含量的总变化趋势上看，杨梅汁接受光照的时间越长，其花色苷含量越低，越不利于杨梅汁色素的稳定，而且相对于避光状态下的杨梅汁，光照条件下的杨梅汁其花色苷的含量降低速率明显更快。高居易、林璇等人[13-14]的研究同样表明了光照对杨梅汁红色素影响，紫外光照射杨梅汁0.5 h，杨梅汁色素就开始下降，10 h 之后，杨梅汁色素完全降解。

2.2.4 pH 值

通过改变杨梅汁的pH 值，使杨梅汁中花色苷分子结构的存在形式发生改变，从而引起杨梅汁失色。当杨梅汁的pH 值小于3 时，其花色苷主要以2 -苯基苯并吡喃阳离子（AH+）的形式存在，杨梅汁呈现红色；当杨梅汁的pH 值为4～5 时，其花色苷主要以醌型碱（B）形式存在，杨梅汁由红色向蓝色变化；当杨梅汁的pH 值大于6 时，花色苷主要以无色的查尔酮为主，同时2 -苯基苯并吡喃阳离子（AH+）和醌型碱的含量降低引起杨梅汁失色[15-16]。

陈丽璇等人[8]利用分光光度计测定不同pH 值条件下杨梅汁样品溶液的吸光度值，发现pH 值对杨梅汁色素的影响显著，且杨梅汁的吸光度值与pH 值有一定的负相关，即pH 值增高时，杨梅汁的吸光度值会下降，杨梅汁失去色泽；相反pH 值降低时，杨梅汁的吸光度值增高，杨梅汁的颜色变得更加鲜红，但较低的pH 值会使杨梅汁口感变差。庄雅香等人[11]通过色差计、分光光度计测得不同pH 值条件下杨梅汁中的花色苷含量，试验表明杨梅汁中的花色苷在酸性条件下更稳定，当溶液的pH 值为3 时，杨梅汁中的花色苷含量最多，杨梅汁的色泽最稳定。但在郎娅等人[4]的研究中，发现杨梅汁保持色泽最稳定的pH 值为1.5。

2.2.5 辅色剂

辅色作用的机制是模拟自然生化条件下植物中花色苷的稳定性[17]，花色苷的辅色作用包括分子内或分子间辅色、金属络合和自聚合作用4 种，目前常见的辅色剂有单宁、酚类化合物、有机酸、金属离子、氨基酸、核苷酸、生物碱、多糖等[4，18-20]。添加适当的辅色剂能使杨梅汁中的色素产生增色效应，且浓度越高，增色效应越强。

（1）单宁。励建荣等人[21]通过对不同单宁浓度下杨梅汁内花色苷含量的测定，发现将单宁作为辅色剂时，可大大提高杨梅汁花色苷的稳定性。

（2）酚类物质。楼乐燕等人[18]以杨梅花色苷为研究对象，通过测定不同摩尔浓度单宁酸和绿原酸条件下杨梅汁的吸光度值，研究了辅色剂对杨梅汁花色苷稳定性的影响，试验表明单宁酸和绿原酸能提高花色苷的稳定性，且浓度越大，单宁酸和绿原酸对花色苷的增色效果越好，但单宁酸更易与杨梅汁花色苷进行辅色反应。楼乐燕等人[22]通过向杨梅汁中添加不同的酚酸和延长货架期试验，测定杨梅汁花色苷含量、色泽、抗氧化活性及其他理化指标，发现单宁酸、阿魏酸、芥子酸、绿原酸、丁香酸5 种酚酸均能使杨梅汁花色苷产生增色效应，使杨梅汁色泽更加稳定，其中单宁酸和芥子酸对杨梅汁花色苷的增色效果最好，但加入单宁酸后会使杨梅汁变浑浊，而芥子酸对杨梅汁澄清度不会产生影响，因此在选择酚酸作为杨梅汁的辅色剂时应选择芥子酸。陈健初等人[23]通过测定不同浓度茶多酚条件下杨梅汁中的花色苷含量，发现茶多酚对杨梅汁色素稳定性的影响很小，但卢玉振[24]在对杨梅色素和洋李色素的研究中发现茶多酚会导致杨梅汁颜色加深。

（3）有机酸。抗坏血酸对杨梅汁色素的影响从目前已有的文献看是不确定的，因为不同文献之间对于抗坏血酸对杨梅汁是否有护色作用存在矛盾，需进一步研究确定[25]。陈丽璇等人[8]通过测定不同抗坏血酸浓度下杨梅汁的吸光度值，对抗坏血酸的护色作用予以肯定，随着抗坏血酸浓度的增加，杨梅汁的色泽加深。双长明等人[26]对杨梅汁花色苷稳定性的研究表明当杨梅汁中抗坏血酸含量增加，其色素加快降解，且贮存时间越长，杨梅汁的色泽变化也越明显。卢玉振[24]在对杨梅色素的研究中发现抗坏血酸可以加快杨梅汁花色苷的降解并使杨梅汁中出现沉淀，其对杨梅汁无护色作用。

方忠祥等人[27]通过研究不同浓度的乙酸、乙醛和丙二酸对杨梅汁色素的影响，发现有机酸对杨梅汁花色苷有护色作用，可能与加入有机酸后杨梅汁的pH 值改变有关，但乙醛相对于乙酸和丙二酸，对杨梅汁色泽的保存率更好，因为乙醛可以在花色苷与多酚之间搭桥形成一种更加稳定的结构[28]。庄雅香等人[11]通过色差计、分光光度计测得不同浓度柠檬酸条件下杨梅汁中的花色苷含量，试验表明在杨梅汁中加入柠檬酸，在一定程度上会使杨梅汁中的花色苷增色，有利于杨梅汁保持色泽稳定。

（4）金属离子。蔡健等人[9]研究了不同金属离子对杨梅汁色素稳定性的影响，试验表明Cu2+、Sn2+、Fe2+、Al3+、Fe3+加入杨梅汁后会对杨梅汁色素产生影响，导致杨梅汁色素降解。而Zn2+、Mg2+和Ca2+则对杨梅汁花色苷无影响。蒋新龙[29]在杨梅红色素与几种金属离子作用效应的研究中，发现Na+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、A13+对杨梅汁色素无显著影响，而Sn2+、Fe3+、Pb2+会使杨梅汁中的色素降解，使杨梅汁褪色。

（5）氨基酸。方忠祥等人[27]通过研究不同浓度的L -谷氨酸、L -色氨酸和L -脯氨酸对杨梅汁色素的影响，发现这3 种氨基酸对于杨梅汁色素稳定性的影响很小，L -谷氨酸对杨梅汁色素的护色作用更强。

（6）表面活性剂。在杨梅汁中加入适量表面活性剂能使杨梅汁花色苷产生增色效应，使杨梅汁色泽更加稳定。SDS、EDTA 可使杨梅汁花色苷增色，而吐温-80 会使杨梅汁色泽变浅[27]。

（7）其他添加剂。亚硫酸钠、苯甲酸钠和双氧水均会不同程度的使杨梅汁花色苷降解，且当杨梅汁中添加剂浓度增加、存放时间延长时，杨梅汁的吸光度值减小，其中亚硫酸钠对杨梅汁色素的影响最显著；而柠檬酸、抗坏血酸、NaCl 会不同程度的使杨梅汁花色苷发生增色，且浓度越大，杨梅汁色泽越深。

β -环状糊精对杨梅色素的影响是2 个方面的，一方面β -环状糊精的外部具有亲水基团，可与水结合，降低杨梅汁中的水分，促进溶液平衡体系向花色垟盐离子移动，使花色垟盐离子含量增加，促进杨梅中的花色苷稳定性提高[30-31]；另一方面由于β -环状糊精具有独特的环状结构，中间空穴，内部为疏水基团，外部为亲水基团，可以包埋油性物质，而杨梅中的花色苷是一种水溶性色素，过量β -环状糊精的空穴对花色苷排斥作用较大，不利于花色苷的稳定[11]。当杨梅汁中β -环状糊精的浓度小于0.20 mg/g 时，随着β -环状糊精浓度的增加，杨梅汁色泽加深；当杨梅汁中β -环状糊精的浓度大于0.20 mg/g 时，随着β -环状糊精浓度的增加，杨梅汁花色苷会发生降解，杨梅汁色泽变浅[11]。

Na+可以降低溶液中的氧浓度，具有抗氧化作用，可抑制维C 氧化产生过氧化氢，减少花色苷被氧化而出现褪色现象[32-33]；另一方面，由于花色苷具有邻位羟基结构，能与Na+形成配合物，使得杨梅的色泽较为鲜亮[34-35]。

3 结论

目前，国内外学者对于杨梅色素的研究主要集中在杨梅色素稳定性方面，取得了一定的进展，单因素对于杨梅色素稳定性的影响研究较多。多因素同时作用于杨梅汁时，交互作用对杨梅色素稳定性的影响研究报道较少，没有确定杨梅色素稳定性的最佳条件，尤其是在纯天然、零添加的条件下，如何延长货架期更是困扰企业的技术难题，这些方面有待于进一步深入研究。