黑糯玉米芯色素在食品环境中的稳定性研究.pdf

2010年2月 第25卷第2期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and OilsAssociation Vol . 25,No. 2 Feb. 2010 黑糯玉米芯色素在食品环境中的稳定性研究 张 钟 1 祝 芳 2 (茂名学院 1 ,茂名 525000) (安徽科技学院 2 ,凤阳233100) 摘 要 研究了黑糯玉米芯色素在食品环境中的稳定性、 色素的微生物学效应和酶效应及色素在微波、 超声波环境中的稳定性。结果表明:在食品环境中,色素在酸奶、 碳酸饮料和果冻中比较稳定,在冰淇淋和午 餐肉中不稳定;保加利亚乳杆菌对色素有增色作用;果胶酶对色素的稳定性影响不大,酸性蛋白酶和 -淀粉 酶能降低色素的稳定性;微波和超声波均能降低色素的稳定性。 关键词 黑糯玉米芯色素 食品环境 微波 超声波 稳定性 中图分类号: TS201. 4 文献标识码:A 文章编号: 1003 - 0174 (2010) 02 - 0031 - 04 基金项目:安徽省教育厅项目(2006KJ200B) ,广东省高等学校 人才引进项目(201192) 收稿日期: 2009 - 01 - 20 作者简介:张钟,男, 1962年出生,教授,农产品贮藏与加工 食品颜色是影响消费者选择食品的一个重要因 素。然而,一些食品在加工过程中,由于受到光、 热 等影响,常常导致颜色发生变化,严重影响了食品的 质量。因此,常常通过加入食用色素的方式来改善 食品的色泽,使之能接近天然色 1。国内外关于色 素理化性质和稳定性研究的发展较为迅速,尤其是 日本、 美国和欧盟。由于某些天然色素的性质限制 了其使用范围,使得其在食品中难以应用。如花色 苷,是非常重要的水溶性植物色素,在自然界中分布 广,种类多 2 。然而花色苷作为天然色素应用时 ,易 受到光、 热、pH、 碳水化合物、SO2和多种酶等影响而 导致稳定性降低,相反,加入有机酸、 氨基酸等却能 增强花色苷的稳定性 3 - 4 。除了用作着色剂外 ,花色 苷还具有独特的营养价值而受到人们重视 5 - 9。因 此,目前对天然色素的研究,不仅是改进工艺来提高 色素的生产效率,也通过添加抗氧化剂、 稳定剂、 金 属离子封锁剂来改善色素的结构,以及特殊的加工、 包装、 流通等技术增强色素的稳定性。 本试验所研究的黑糯玉米芯色素,色素含量高, 色泽鲜艳,呈现黑紫色,富含花色苷类物质,是一种 纯天然食用色素。目前对黑糯玉米芯色素的研究, 多停留在色素的提取及部分常用添加剂对其稳定性 的影响方面 10 ,关于该色素在食品及其食品贮藏环 境中、 微生物和酶等其他环境中稳定性的研究则未 见报道。本试验通过测定黑糯玉米芯色素溶液吸光 值的方法,探讨黑糯玉米芯色素在不同环境中的稳 定性,为黑糯玉米芯色素在食品中的应用提供理论 依据。 1 材料与方法 1. 1 材料与设备 1. 1. 1 材料与主要试剂 黑糯玉米芯由濉溪县农科所提供。 保加利亚乳杆菌(菌号111480) :中国微生物菌 种保藏管理委员会普通微生物中心、 果胶酶(JN - 700酶活性30 000 U /mL )、 酸性蛋白酶(酶活性 50 000 U /g) 、 -淀粉酶(酶活性2 0000 U /mL) :无 锡杰能科酶制剂公司。 1. 1. 2 主要仪器 HH - 6数显电热恒温水浴锅:常州国华电器有 限公司; 2K - 82A型真空干燥箱:上海市实验仪器总 厂; 7230G可见分光光度计:上海菁华科技仪器有限 公司; HZ - 8801K型台式恒温振荡箱:太仓市科教器 材厂; KQ5200DBXI NG 3数控超声波清洗器:昆山市 超声仪器有限公司; BC - R205旋转蒸发器:上海贝 凯生物化工设备有限公司。 1. 2 试验方法 1. 2. 1 色素的提取 10 1. 2. 1. 1 色素的提取流程 黑糯玉米芯 干燥 破碎 提取液浸泡 过滤 滤液 减压浓缩 减压干燥 粗产品 精制提纯 中国粮油学报2010年第2期 1. 2. 1. 2 色素的提取操作 以0. 05 mol/L HCl为浸提剂,称取经干燥、 粉碎 后的黑糯玉米芯200 g,按样品与浸提剂以110的 比例,在60 保温浸提24 h,用布氏漏斗进行抽滤, 滤液用旋转蒸发器进行减压蒸馏(浓缩温度为60, 真空度0. 9MPa) ,再经减压干燥 (60 , 0. 9 MPa)得 到粗产品,进一步精制提纯用X - 5树脂分离黑糯玉 米芯的工艺参数为:上柱液质量浓度0. 005 kg/L, pH 3. 00,流速1 mL /min,用95%乙醇以1 mL /min的 流速进行洗脱。洗脱液用旋转蒸发器进行减压蒸馏 (浓缩温度为60,真空度0. 9MPa) ,再经减压干燥 (60 , 0. 9 MPa)得到纯品。 1. 2. 2 黑糯玉米芯色素的吸收光谱特征测定 用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液(pH 3. 0)配制少 量1%色素溶液,用分光光度计在400600 nm范围 内对色素溶液进行扫描,得黑糯玉米芯色素的吸收 光谱图。 1. 2. 3 黑糯玉米芯色素在食品环境中的稳定性 1. 2. 3. 1 在冰淇淋中的稳定性测定 取冰淇淋50 g,添加纯化后的色素0. 015 g,搅拌 均匀,称取2. 00 g样品于烧杯中,加入10 mL丙酮, 充分振荡20 min,取上清液于离心管中,离心10 min。 取上清液以蒸馏水作参比,在 max处测溶液的吸光 度,每次测3个值取平均值。样品放置在5 条件下 冷藏,定时取样 11 。 1. 2. 3. 2 在酸奶中的稳定性测定 固体酸奶100 g,添加纯化后的色素0. 05 g,搅拌 均匀,样品的处理及测定同1. 2. 3. 1。样品放置在 5 条件下冷藏,定时取样。 1. 2. 3. 3 在碳酸饮料中的稳定性测定 分别称量色素0. 01、0. 02、0. 03 g于容量瓶中, 用少量蒸馏水溶解后,用碳酸饮料定容至100 mL,室 温避光放置,定时取样,用蒸馏水作参比,在 max处 测定A值。 1. 2. 3. 4 在果冻中稳定性测定 按色素添加量为0. 17%制作100 g果冻。样品 处理及测定同1. 2. 3. 1。样品放置在5 条件下冷 藏,定时取样。 1. 2. 3. 5 在午餐肉中稳定性测定 称取午餐肉20 g两份,分别加入色素溶液2 mL 和3 mL,搅拌均匀。样品处理及测定同1. 2. 3. 1。样 品放置在5 条件下冷藏,定时取样。 1. 2. 4 黑糯玉米芯色素的微生物效应 取3支具塞试管,记为1、2、3,分别加入7 mL脱 脂乳,灭菌后,在1号管中加入1 mL色素溶液和 2 mL灭菌蒸馏水; 2号管中加入1 mL色素溶液、 1 mL保加利亚乳杆菌菌液和1 mL灭菌蒸馏水; 3号 管中加入1 mL色素溶液和2 mL保加利亚乳杆菌菌 液。置于适宜的培养箱中培养12 h,每隔3 h取样品 1 mL于小烧杯中,分别加入10 mL丙酮,充分振荡 20 min,过滤取滤液,以蒸馏水作参比,在 max处测 其A值。 1. 2. 5 黑糯玉米芯色素的酶效应 取色素溶液2 mL于25 mL容量瓶中,分别加入 0. 05%、0. 1%的酶溶液(果胶酶、 酸性蛋白酶、 -淀 粉酶 ) , 用蒸馏水定容。分别放置于各自酶的最适反 应温度的水浴中,定期取样,以蒸馏水作参比,在 max处测A值 12 。 1. 2. 6 微波、 超声波环境对黑糯玉米芯色素稳定性 配制不同浓度的色素溶液,分别置于不同的微 波、 超声波环境中,定期取样以蒸馏水作参比,在 max处测A值 13 - 14 。 1. 3 数据处理方法 采用S AS6 . 12软件分析,所有数据以(?X s D) 表示。 2 结果与分析 2. 1 黑糯玉米芯色素的光谱特征 由图1可知,在440580 nm测得的最大吸收峰 在=510 nm处,与文献 14 报道一致。这一吸收 峰是花青素类色素的特征峰(510540 nm)。因此, 该色素为花青素类色素。 图1 黑糯玉米芯色素的吸收光谱 2. 2 黑糯玉米芯色素在食品中的稳定性 2. 2. 1 在冰淇淋和酸奶中的稳定性 由图2可知,随着时间的延长,色素在酸奶中的 吸光度变化不大, 7天时吸光值由0. 616下降到 0. 531,保存率为86%;在冰淇淋中吸光度变化较大, 7 d时吸光值由0. 927下降到0. 512,保存率为55%; 说明色素在酸奶中较稳定,在冰淇淋中不稳定。 23 第25卷第2期张 钟等 黑糯玉米芯色素在食品环境中的稳定性研究 图2 冰淇淋、 酸奶对色素稳定性的影响 2. 2. 2 在碳酸饮料中的稳定性 由图3可知,随着时间的延长,吸光度变化不 大;不同的添加量间,吸光度变化的趋势相似。说明 色素在碳酸饮料中较稳定,应用时可适量添加。 图3 色素在碳酸饮料中的稳定性 2. 2. 3 在果冻中的稳定性 由图4可知,吸光度随时间的变化较小, 4天时 吸光值由0. 034下降到0. 027,保存率为79% ,说明 色素在果冻中的稳定性较好,应用时可适量添加。 图4 色素在果冻中的稳定性研究结果 2. 2. 4 在午餐肉中的稳定性 由图5可知,吸光值随时间变化较快, 4天时 2 mL /20 g的吸光值由0. 058下降到0. 036,保存率 为62% , 3 mL /20 g的吸光值由0. 134下降到0. 095, 保存率为70% ,说明色素在午餐肉中的稳定性较差。 图5 色素在午餐肉中的稳定性研究结果 2. 3 微生物对黑糯玉米芯色素稳定性影响 由图6可以看出,加入1 mL菌液的色素溶液和 未加菌液的色素溶液吸光值变化不大,加入2 mL菌 液后,吸光值明显增大;而由方差分析可知,菌液不 同添加量间F值大于0. 05水平上的F值,说明菌液 不同添加量间有显著差异,说明保加利亚乳杆菌对 色素有增色作用。 图6 微生物对色素稳定性的影响 2. 4 酶对黑糯玉米芯色素稳定性影响 由表1可知,添加果胶酶和0. 05%-淀粉酶的 色素溶液,r r0. 05(4)=0. 811,r2r1;微波功率为600 W 时,r r0. 01 (4)=0. 917,r2r1,即相关系 数显著,表明色素的稳定性与微波时间和微波功率 均呈负相关,且色素溶液浓度越大,色素降解的越 快。 33 中国粮油学报2010年第2期 表3 微波对色素稳定性影响 微波 400 W600 W 1212 相关系数- 0. 878 37- 0. 890 13- 0. 957 64- 0. 982 37 3 结论 3. 1 色素在酸奶中最稳定,其次是果冻和碳酸饮 料,在冰淇淋和午餐肉中不稳定。 3. 2 保加利亚乳杆菌对色素有增色作用,果胶酶对 色素稳定性影响不大,酸性蛋白酶、 -淀粉酶、 超声 波和微波环境均能加快色素的降解。 参考文献 1 Stintzing Florian C, Carle Reinhold.Functional properties of anthocyanins and betalains in plants, food, and in human nutri2 tionJ . 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