紅曲色素在碳酸、橙汁飲料中的應(yīng)用

趙文紅，洪澤淳，錢敏，白衛(wèi)東，楊曉暾，曹龍輝

紅曲色素在碳酸、橙汁飲料中的應(yīng)用

趙文紅1，2，洪澤淳1，錢敏1，白衛(wèi)東1，2，楊曉暾3，曹龍輝1

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州510225；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510642；3.東莞市天益生物工程有限公司，廣東東莞523521）

將紅曲色素TY添加到無色碳酸飲料中，以紅曲色素TR為對照，研究其對飲料感官的影響及在儲藏過程中的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，碳酸飲料中的紅曲色素TY在避光、高溫、振蕩、凍融條件下較穩(wěn)定，溶液色澤鮮亮，貯藏10d后的吸光度值大于紅曲色素TR溶液，色素保存率均高于96%；自然光對紅曲色素TY的貯藏不利，保存率略有降低。而紅曲色素TR穩(wěn)定性較差，溶液均出現(xiàn)明顯褪色。同時，對紅曲色素TY在橙汁飲料中應(yīng)用的穩(wěn)定性進行研究，結(jié)果顯示紅曲色素TY在果汁中有良好的著色能力和穩(wěn)定性。

紅曲色素；穩(wěn)定性；碳酸飲料；橙汁飲料；應(yīng)用

食用色素是食品組成中非常重要的一類物質(zhì)，按其來源可分為天然色素和人工合成色素兩大類。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工合成色素因其對人體健康存在潛在的危害而逐漸被天然色素所取代[1]。紅曲色素是一類由紅曲霉屬絲狀真菌經(jīng)發(fā)酵而成的天然優(yōu)質(zhì)食用色素[2-3]，主要由紅、橙、黃3類結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相近的成分組成[4-6]，具有色調(diào)自然，著色力強，穩(wěn)定性好[7-9]等特點，商品名叫紅曲紅。近年來，隨著中外專家學(xué)者對紅曲研究的深入，紅曲色素作為安全性較高的食用色素，還具有降低血脂、血壓，抗菌、抗突變，防腐、保鮮等生理功能[10-12]，其應(yīng)用已不僅限于傳統(tǒng)的肉制品防腐著色[13]，還被廣泛應(yīng)用于調(diào)味品、面制品、酒業(yè)等食品行業(yè)[14-15]。

近年來，中國軟飲料市場呈高速發(fā)展態(tài)勢，果汁市場的迅速崛起與消費者的健康意識增強密不可分，健康美味是果汁吸引消費者的主因。將安全、多功能的天然紅曲色素應(yīng)用于軟飲料的調(diào)色，符合當(dāng)今人們對食品添加劑安全、天然、多功能的要求，市場前景廣闊。目前，紅曲色素在軟飲料中的相關(guān)應(yīng)用研究尚未見報道，因此，探討紅曲色素在碳酸、橙汁飲料中應(yīng)用的可能性及效果，具有廣闊的市場前景及深遠的現(xiàn)實意義。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

紅曲色素TR（粉劑，紅色）、紅曲色素TY（粉劑，黃色）：東莞市天益生物工程有限公司；無色碳酸飲料（雪碧，pH3.5）：廣東太古可口可樂有限公司；6倍濃縮橙汁：上海盾皇食品有限公司；白砂糖：市售，一級；羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）、檸檬酸、異抗壞血酸鈉，均為食品級添加劑。

1.2 儀器設(shè)備

DU730型紫外可見光分光光度計：美國BECKMAN（貝克曼）公司；JM-L50型膠體磨：廣州市騰豐機械設(shè)備有限公司；CGJB60-70型均質(zhì)機：鄭州玉祥機械設(shè)備有限公司；SPX-150生化培養(yǎng)箱：上海喬楓實業(yè)有限公司；BCD-132HA冰箱：廣州美的華凌冰箱公司；THZ-82水浴恒溫振蕩器：蘇州威爾實驗用品有限公司；AL104電子天平（0.001）：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅曲色素在碳酸飲料中的穩(wěn)定性

根據(jù)不同型號紅曲色素的溶解度，分別配制含紅曲色素TY 0.100g/L、0.200g/L、0.400g/L的及含紅曲色素TR 0.025g/L、0.050g/L、0.100g/L的碳酸飲料溶液各1500mL，分裝在15個相同的錐形瓶中，塞上膠塞，分5組放置于不同的條件下（見表1）貯藏10d。每24h測定色素的OD值（紅曲色素TY、TR的最大吸收波長分別為410nm、510nm），并計算色素保存率（保存率=A/A0×100%，A是試驗后吸光度值，A0是初始吸光度值）[16]。同時，從呈色、水溶性、分散力、澄清度、染色力4個方面觀察顏色變化，并結(jié)合產(chǎn)品氣味進行對比。

表1 5種不同的貯藏條件Table 1 Five kinds of storage conditions

1.3.2 紅曲色素TY在橙汁飲料中的穩(wěn)定性

（1）橙汁飲料加工工藝流程

（2）10%橙汁飲料的基礎(chǔ)配方

6倍濃縮橙汁2%、白砂糖8%、CMC 0.05%、檸檬酸0.15%、異抗壞血酸鈉0.04%、紅曲色素TY 0.01%（添加量參照市售橙汁飲料的OD410nm值0.45～0.55）。

（3）橙汁飲料貯藏期間紅曲色素TY的穩(wěn)定性

按10%橙汁飲料配方調(diào)配1 000mL溶液，均質(zhì)后分裝于100只相同的試管中，塞上膠塞，置于85℃的水浴鍋中滅菌20min，然后將試管分5組，放置于不同的條件下（見表1）貯藏10d。每組每24h取2只試管，在波長410nm處，測定色素的OD410nm值，觀察其顏色變化，并計算色素保存率[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響紅曲色素在碳酸飲料中穩(wěn)定性的因素

2.1.1 光照

將不同濃度的樣品液分為2組，分別置于室內(nèi)向光處和暗室中常溫靜置，每24h取樣觀察，測定吸光度值，并計算色素保存率。

圖1 不同光照處理對碳酸飲料中紅曲色素TY保存率的影響Fig.1 Effect of different light treatment on preserving rate of monascus pigments TY in carbonated beverage

圖2 不同光照處理對碳酸飲料中紅曲色素TR保存率的影響Fig.2 Effect of different light treatment on preserving rate of monascus pigments TR in carbonated beverage

由圖1可知，含紅曲色素TY的碳酸飲料避光貯藏10d期間，保存率均＞90%；自然光條件下略有褪色，隨著光照時間的延長，第10天時保存率下降至70%。由圖2可知，紅曲色素TR對光照很敏感，自然光條件下9d后樣品溶液幾乎褪至無色，吸光度值均＜0.1，保存率約10%；避光貯藏的穩(wěn)定性也不佳，10d后保存率為76%，色調(diào)由紅色變?yōu)榉奂t色。由此可見，紅曲色素TY、TR對光均不穩(wěn)定，這與孫艷君等[7]的研究結(jié)果相一致。室內(nèi)自然光與暗室的光照強度存在明顯區(qū)別，自然光的光照強度大，使發(fā)色基團氧化以至溶液褪色明顯。因此，紅曲色素適用于不宜見光、貨架期較短的食品著色，且包裝材料應(yīng)選用深色材料或不透光材料，以免其迅速褪色，影響品質(zhì)。

對比不同濃度的樣品可知，吸光度值均隨時間的增加而逐漸降低，初始吸光度值大的褪色程度較明顯；紅曲色素含量較多的兩組樣品保存率下降幅度一致，但濃度最高的樣品色調(diào)過深呈色不自然，考慮到飲料應(yīng)用的實際需要，選擇接近市售飲料顏色的中濃度樣品進一步試驗。

2.1.2 振蕩

將2組樣品液避光處理后，室溫條件下200r/min搖床連續(xù)振蕩，每24h取樣觀察，測定吸光度值并計算色素保存率，結(jié)果見圖3。

圖3 振蕩處理對碳酸飲料中紅曲色素保存率的影響Fig.3 Effect of oscillation processing on preserving rate of monascus pigments in carbonated beverage

由圖3可知，紅曲色素TY穩(wěn)定性較好，連續(xù)振蕩10d后保存率＞97%，且色澤明亮、無明顯沉淀物；而紅曲色素TR溶液隨著振蕩時間的延長逐漸褪色，保存率降至68%，但透明度未出現(xiàn)明顯變化。結(jié)果表明，連續(xù)振蕩對紅曲色素TR有明顯影響，這可能是由于長時間的振蕩會使過多的氧溶入溶液中，體系穩(wěn)定性的破壞加速了色素的氧化褪色[18]。因此，紅曲色素TR在加工過程應(yīng)避免過度攪拌，適用于真空包裝食品。

2.1.3 高溫

將2組樣品液分別置于37℃的生化恒溫箱中，避光靜置10d，每24h取樣觀察，測定吸光度值并計算其色素保存率，結(jié)果見圖4。

由圖4可知，在高溫條件下紅曲色素TY與TR的穩(wěn)定性差異明顯。貯藏期間紅曲色素TY的保存率曲線趨勢平穩(wěn)；而紅曲色素TR溶液出現(xiàn)明顯褪色，尤其是在第1～3天保存率急劇下降，第10天時降至最初的46%。表明紅曲色素TY作為飲料著色劑使用時，熱穩(wěn)定性好且明顯優(yōu)于紅曲色素TR；添加有紅曲色素TR的食品適宜在較低溫度下儲存，可使顏色更持久。

圖4 高溫處理對碳酸飲料中紅曲色素保存率的影響Fig.4 Effect of high temperature treatment on preserving rate of monascus pigments in carbonated beverage

2.1.4 凍融

將2組樣品液分別置于-18℃條件下進行冷凍處理，12h后取出常溫解凍，待解凍完全后再放置于-18℃條件下進行反復(fù)凍融試驗，每24h取樣觀察，測定吸光度值并計算色素保存率，結(jié)果見圖5。

圖5 凍融處理對碳酸飲料中紅曲色素保存率的影響Fig.5 Effects of freeze-thawing treatment on preserving rate of monascus pigments in carbonated beverage

由圖5可知，2種樣品經(jīng)10次反復(fù)凍融后均未出現(xiàn)明顯褪色現(xiàn)象，紅曲色素TY與TR的保存率分別為98%、88%。進一步觀察，2種溶液色澤明亮、無明顯沉淀物，但在解凍過程中均出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層液體顏色較淡，下層液體顏色較深，稍加振蕩后分層消失，說明反復(fù)凍融影響紅曲色素的分散體系，導(dǎo)致其穩(wěn)定性降低。

2.1.5 碳酸飲料中紅曲色素的性質(zhì)

由表2可知，紅曲色素TY水溶性好，色澤鮮亮，色調(diào)均勻，染色力強，產(chǎn)品氣味小，光、熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于紅曲色素TR。因此，紅曲色素TY更適宜作為天然食品著色劑在飲料中使用。

表2 貯藏條件紅曲色素在碳酸飲料中的性質(zhì)Table 2 Properties of monascus pigments in carbonated beverage

2.2 影響紅曲色素TY在橙汁飲料中穩(wěn)定性的因素

2.2.1 光照

表3 不同光照處理對橙汁飲料中紅曲色素TY保存率的影響Table 3 Effects of different light treatment on preserving rate of monascus pigments TY in orange beverage

由表3可知，在自然光和避光條件下，含紅曲色素TY橙汁飲料的色素保存率均保持在較高水平，且與相同條件下的含紅曲色素TY碳酸飲料相比，橙汁飲料中的紅曲色素TY的穩(wěn)定性有較大的改善。這可能是橙汁飲料體系中的其他輔料（如糖、維生素等）的存在有助于紅曲色素TY的保存，使其對外界環(huán)境條件更穩(wěn)定[19]。

2.2.2 振蕩、高溫、凍融

圖6 不同處理方式對橙汁飲料中紅曲色素TY保存率的影響Fig.6 Effects of different treatments on preserving rate of monascus pigments TY in orange beverage

由圖6可知，紅曲色素TY在橙汁飲料中穩(wěn)定性好，色澤自然，香氣協(xié)調(diào)，連續(xù)振蕩期間保存率均＞88%，無明顯沉淀；高溫下長時間靜置，發(fā)生一定程度的褪色，保存率降為78%；反復(fù)凍融處理對該橙汁呈色影響不大，幾乎沒有褪色現(xiàn)象，也未出現(xiàn)油圈，保存率＞99%，但在解凍的過程中會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層液體顏色較淡，解凍完成后稍加振蕩分層消失，表明反復(fù)凍融對紅曲色素TY應(yīng)用體系有很大的破壞作用，與之前在碳酸飲料中的應(yīng)用情況相一致。因此，為了更好地保持紅曲色素的穩(wěn)定性，添加紅曲色素的果汁飲料在加工過程中應(yīng)避免劇烈攪拌，在運輸和貯藏時最好低溫、避光，在銷售時避免出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象而影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

3 結(jié)論

將紅曲色素TY添加到碳酸飲料和橙汁飲料中，能得到色澤鮮艷的產(chǎn)品，不會影響飲料的風(fēng)味。色素穩(wěn)定性較好，自然光和高溫會使飲料略微褪色，色素保存率為80%左右；振蕩、凍融對紅曲色素TY影響不大。而紅曲色素TR在碳酸飲料中的應(yīng)用效果較差，對酸環(huán)境非常敏感，自然光、高溫、振蕩、凍融對其均有明顯的破壞作用，隨著時間的增加，色素保存率逐步降低，有的甚至接近無色。因此，紅曲色素TY更適宜作為軟飲料的天然著色劑，在銷售和貯藏時應(yīng)注意避光、保持低溫。

[1]郭清泉，陳煥欽.功能性食用天然色素[J].中國食品添加劑，2003（1）：49-52.

[2]SILVANA S T,DAROIT D J,BRANDELLI A.Pigment production by Monascus purpureusin grape waste using factorial design[J].LWT-Food Sci Technol,2008,41(1):170-174.

[3]BABITHA S,SOCCOL C R,PANDEY A.Solid state fermentation for the production of Monascus pigments from jackfruit seed[J].Bioresource Technol,2007,98(8):1554-1560.

[4]LIN Y L,WANG T H,LEE M H,et al.Biologically active components and nutraceuticals in theMonascus-fermented rice:a review[J].Appl Microbiol Biot,2008,77(5):965-973.

[5]LIAN X J,WANG C L,GUO K L.Identification of new red pigments produced byMonascus ruber[J].Dyes Pigments,2007,73(1):121-125.

[6]PATTANAGUL P,PINTHONG R,PHIANMONGKHOL A,et al.Mevinolin,citrinin and pigments of adlay angkak fermented byMonascussp. [J].Int J Food Microbiol,2008,126(1-2):20-23.

[7]孫艷君，胡中澤，高冰.紅曲霉的分離鑒定及紅曲色素的測定[J].中國釀造，2011，30（1）：52-54.

[8]雷恒，汪芳安，李永麗，等.響應(yīng)面法優(yōu)化紅曲色素的提取工藝及其穩(wěn)定性研究[J].食品工業(yè)科技，2010（6）283-289.

[9]連喜軍.紅曲色素光穩(wěn)定性研究[D].天津：天津科技大學(xué)博士論文，2004.

[10]崔莉，張德權(quán)，張培正.紅曲色素的研究現(xiàn)狀分析[J].食品科技，2008（8）：115-119.

[11]JEUN J,JUNG H,KIM J H,et al.Effect of the monascus pigment threonine derivative on regulation of the cholesterol level in mice[J].Food Chem,2008,107(3):1078-1085.

[12]屈炯.紅曲色素組分分離及其功能的初步研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2008.

[13]王玉芬，張建國.紅曲色素在肉制品中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2002（6）：71-74.

[14]王金字，董文賓，楊春紅，等.紅曲色素的研究及應(yīng)用新進展[J].食品科技，2010（1）：245-248.

[15]張徐蘭，吳天祥，李鵬.紅曲霉有效成分應(yīng)用研究進展[J].釀酒科技，2006（9）：78-81.

[16]樊君，呂磊，李宏燕.大棗紅色素的提取及其穩(wěn)定性[J].食品科學(xué)，2005（6）：52-54.

[17]FABRE C E,SANTERRE A L,LORET M O,et al.Production and food applicationsoftheredpigmentsofMonascusruber[J].J Food Sci,1993, 58(5):1099-1110.

[18]楊玲，江丹，周波.環(huán)境因素對紅曲色素穩(wěn)定性的影響及其光穩(wěn)定性提高的方法[J].食品研究與開發(fā)，2009（5）：186-188.

[19]孟岳成，范興藝，邵斌，等.葉黃素水溶性粉劑在果汁飲料中的應(yīng)用及穩(wěn)定性的研究[J].食品工業(yè)科技，2007（12）：181-183.

Application of monascus pigment in carbonated and orange beverage

ZHAO Wenhong1,2,HONG Zechun1,QIAN Min1,BAI Weidong1,2,YANG Xiaotun3,CAO Longhui1
(1.College of Light Industry and Food Science,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China; 2.College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China; 3.DongGuan TianYi Biotech Co.,Ltd.,DongGuan,523521,China)

Monascus pigment TY was added to colorless carbonated beverage and the effect of monascus pigment on sensory properties and stability of the pigment in soda during storage was investigated based on monascus pigment TR as control.The results showed that monascus pigment TY was relatively stable at high temperature,oscillation,freeze-thawing and dark condition.The sample showed alluring color after addition of monascus pigment TY.The absorbance value of monascus pigment TY stored for 10 d was higher than monascus pigment TR,and the pigments preserving rate were both more than 96%.The preserving rates of monascus pigment TY reduced slightly under the natural light.However,the stability of monascus pigment TR was poor,fading was found on the sample after addition of monascus pigment TR.Besides,stability of monascus pigment TY used in orange beverage was also investigated.The results showed that monascus pigment TY had good ability of tinting strength and stability.

monascus pigment;stability;carbonated beverage;orange beverage;application

TS202.3

A

0254-5071（2014）04-0116-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.04.028

2014-02-28

廣東省重大科技專項（2010A080403005）；廣州市重大民生專項（2011YZ-00016）

趙文紅（1966-），女，教授，碩士，主要從事食品研究與開發(fā)工作。