紅肉火龍果果肉紅色素在食品加工中穩(wěn)定性研究

鄧遠(yuǎn)珍 陳思琪 張桂芝

火龍果（Piraya），原產(chǎn)巴西、墨西哥等中美洲國家，屬熱帶和亞熱帶水果，是仙人掌科量天尺屬（Hylocereus undatus）植物，20世紀(jì)90年代初，我國引進(jìn)試種，并選育出一些優(yōu)良品種。目前，火龍果在我國廣西、廣東、海南、福建等省區(qū)廣泛種植。

火龍果根據(jù)果皮和果肉顏色的不同，可分為紅皮白肉火龍果、黃皮白肉火龍果和紅皮紅肉火龍果，其中受到廣大消費(fèi)者喜愛的一類是紅皮紅肉火龍果，其不但色澤鮮艷而且營養(yǎng)價(jià)值也相對(duì)較高。紅肉火龍果的果肉含有大量的甜菜紅素等多種功能成分。但是紅皮紅肉火龍果中的色素在火龍果加工過程中，比如，火龍果汁、火龍果醬、火龍果酒等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，火龍果色素非常不穩(wěn)定，易發(fā)生褪色現(xiàn)象，顏色逐漸由紫紅色變?yōu)榈t色，最后變?yōu)辄S褐色，火龍果產(chǎn)品的褪色問題嚴(yán)重影響了其感官品質(zhì)，降低了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

關(guān)于紅肉火龍果色素的主要成分，國內(nèi)外學(xué)者均進(jìn)行了詳細(xì)研究，2002年，F(xiàn)lorian C Stinzing等利用高效液相色譜共分離鑒定得到10種甜菜紅素，2004年，F(xiàn)lorian C Stinzing等在后續(xù)研究中，采用核磁共振鑒定出了火龍果中的甜菜紅素結(jié)構(gòu)。2010年，Rebecca等也通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，紅肉火龍果果肉中的紅色素主要為甜菜紅素。目前，甜菜紅素作為一種天然食用色素具有安全無毒且著色能力強(qiáng)，已被廣泛地應(yīng)用于飲料、乳制品、酒類等產(chǎn)品的加工中，另外，甜菜紅素不僅可以作為天然色素賦予食品鮮艷的色澤，還因具有抗氧化、預(yù)防心血管疾病等保健功能而受到廣泛關(guān)注。色澤是評(píng)價(jià)果汁品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，賦予產(chǎn)品感官上的特點(diǎn)，然而甜菜紅素不穩(wěn)定，易受溫度、pH值、金屬離子等環(huán)境因素影響，導(dǎo)致果汁的色澤會(huì)發(fā)生變化，這使得火龍果產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用在食品工業(yè)中受到限制。

本文主要以紅肉火龍果果肉為原料，制成火龍果飲料的混合體系作為研究對(duì)象，模擬常規(guī)飲料生產(chǎn)加工參數(shù)，測定紅肉果肉色素的吸光度值的變化，來檢測在通用的飲料加工環(huán)節(jié)，例如溫度、加熱時(shí)間、添加劑等條件下對(duì)紅心火龍果色素穩(wěn)定性的影響，以期對(duì)提高紅心火龍果加工產(chǎn)品的質(zhì)量和附加值，提供一定的參考依據(jù)。

1.紅肉火龍果色素最大吸收波長的確定

首先，我們將紅肉火龍果汁溶液在400-700nm范圍內(nèi)進(jìn)行波長掃描，通過掃描圖譜，我們得到紅肉火龍果肉色素在528nm處有明顯吸收峰，因此后續(xù)試驗(yàn)選取528nm作為該色素的最大吸收波長。

2.溫度對(duì)紅心火龍果色素穩(wěn)定性的影響

我們探討了不同溫度（35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）下的火龍果色素吸光度和顏色變化，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)溫度在35℃-50℃范圍內(nèi)，加熱溫度對(duì)火龍果肉水溶液色素的吸光度影響差異不大，但是當(dāng)溫度大于60℃以上的時(shí)候，火龍果肉水溶液吸光度急劇下降；溫度在30℃的吸光度為0.515當(dāng)達(dá)到90℃吸光度迅速變?yōu)?.133，實(shí)驗(yàn)也觀察到，火龍果肉水溶液顏色隨溫度的變化也非常顯著，當(dāng)溫度在60℃以下，其顏色變化不大，當(dāng)溫度高于60℃以上的時(shí)候，火龍果肉水溶液顏色逐漸變淡，由原來的深紫色變?yōu)榈仙?，?dāng)溫度達(dá)到90℃以上的時(shí)候火龍果肉水溶液原有的紫紅色已經(jīng)完全消失，火龍果水溶液變?yōu)榈S色。即在相同保溫時(shí)間下，隨著保溫溫度的升高，火龍果中紅色素含量逐漸減少。另外，我們也觀察到，隨著熱處理時(shí)間的延長吸光度值逐漸減少，體系的顏色逐漸發(fā)生了變化。因此可知，溫度越高，火龍果中紅色素?zé)岱€(wěn)定性越差，即甜菜紅素降解速率越快，溫度會(huì)破壞紅心火龍果顏色的穩(wěn)定性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，紅心火龍果色素在溫度低于60℃時(shí)比較穩(wěn)定，高溫會(huì)破壞紅色素的穩(wěn)定性。由此也說明火龍果在食品加工過程中，需要控制加熱溫度，防止產(chǎn)品發(fā)生褪色現(xiàn)象。

3.酸味劑對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的作用探討

酸味劑是果蔬產(chǎn)品加工過程中常用的添加劑，它能調(diào)節(jié)果蔬產(chǎn)品的糖酸比例，從而賦予我們食品不同的口感，這部分我們探討了酸味劑對(duì)食品加工過程中，火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的作用，我們?cè)谀M熱加工環(huán)境下，加入了食品加工過程中常用的酸味劑檸檬酸、蘋果酸、乳酸等，探討不同酸味劑以及酸味劑的不同濃度（0.1%乳酸、0.15%乳酸、0.1%檸檬酸、0.15%檸檬酸、0.1%蘋果酸、0.15%蘋果酸）在火龍果加工過程中，是否對(duì)色素的穩(wěn)定性有積極保護(hù)作用，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入實(shí)驗(yàn)條件下的酸味劑后，對(duì)火龍果水溶液并沒有起到有效的色素保護(hù)的作用。也有學(xué)者研究了pH1和pH10的火龍果汁在55℃保溫4h后，果汁中各組分甜菜紅素變化情況。該學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，火龍果汁在pH為1時(shí)，果汁中的甜菜紅素會(huì)出現(xiàn)不同程度的損失，其中17-decarboxy-isobetanin 的損失率最高，達(dá)到38.7%；火龍果汁中主要的甜菜紅素 Betanidin-5-0-β-glucoside 的損失率為13.2%；火龍果汁在調(diào)整為pH為10時(shí)，火龍果汁中原有的兩種甜菜紅素已不能檢出，火龍果汁中主要的甜菜紅素 Betanidin-5-0-β-glucoside 損失了71.5%，該學(xué)者證實(shí)過酸和過堿環(huán)境均不利于火龍果汁中甜菜紅素的穩(wěn)定。

4.食鹽對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的作用探討

食鹽是食品加工過程中常用的一種輔料，可以賦予咸味，可以作為防腐劑，可以作為穩(wěn)定劑改善食品質(zhì)地和口感等等。在實(shí)驗(yàn)中，我們選用3%、5%及6%的濃度食鹽，探究食鹽在食品加工過程中對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定性的保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，火龍果色素的水溶液在80℃，30分鐘加熱情況下，不添加食鹽的火龍果肉水溶液吸光度損失率為46%，加入3%食鹽的火龍果肉水溶液吸光度損失率36.20%。由此可見，加入食鹽對(duì)火龍果肉水溶液色素的穩(wěn)定性具有一定的保護(hù)作用。另外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示，6%的食鹽火龍果肉水溶液的吸光度損失率最少，即隨著食鹽濃度的提高，色素對(duì)熱穩(wěn)定性也有一定的提高。對(duì)于其他金屬離子的作用，也有學(xué)者實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3+和Cu2+對(duì)火龍果汁中甜菜紅素的有顯著破壞作用，推測可能是因?yàn)樘鸩思t素可以與某些金屬離子配位，形成穩(wěn)定的螯合物，從而使得甜菜紅素原有的色澤被破壞。

5.甜味劑對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的作用探討

甜味劑在食品加工中起著重要的作用，可以提高食品的甜度、口感和營養(yǎng)價(jià)值，改善食品的外觀，增加食品的消費(fèi)吸引力。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中選取了常用的甜味劑如，蔗糖、木糖醇、山梨糖醇，甜蜜素、安賽蜜等，探討甜味劑對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的作用。實(shí)驗(yàn)中，蔗糖、木糖醇、山梨糖醇的濃度選用10%，甜蜜素、安賽蜜的濃度選用0.1%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，10%蔗糖、10%山梨糖醇、0.1%的安賽蜜對(duì)火龍果的紅色素具有一定的保護(hù)作用，其中10%山梨糖醇的火龍果肉水溶液紅色素穩(wěn)定性的保護(hù)作用最強(qiáng)。

6.防腐劑對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的作用探討

防腐劑能夠抑制微生物生長和繁殖，延長食品保存期。在食品中，防腐劑可以有效地防止食品腐敗變質(zhì)，確保食品的質(zhì)量和安全。在實(shí)驗(yàn)中，我們選取了食品中常用的防腐劑，苯甲酸鈉、山梨酸鉀等，探討防腐劑對(duì)火龍果色素?zé)岵环€(wěn)定的保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在正常加工用量的情況下苯甲酸鈉、山梨酸鉀對(duì)火龍果肉紅色素的保護(hù)熱穩(wěn)定性保護(hù)作用不明顯。

7.光照對(duì)火龍果色素穩(wěn)定作用探討

火龍果產(chǎn)品在儲(chǔ)藏和銷售等環(huán)節(jié)都會(huì)受到光線的影響，光照對(duì)色素穩(wěn)定性有著重要影響。在光照條件下，色素分子中的電子受到光子的激發(fā)，導(dǎo)致色素分子發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，從而影響其穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)中，我們分別在室內(nèi)、室外和避光的條件下進(jìn)行光照對(duì)火龍果色素穩(wěn)定作用的影響，每隔3小時(shí)，測一次火龍果果汁的吸光度，結(jié)果表明，火龍果汁在避光的情況下，可以放置較長時(shí)間，吸光度變化很小，當(dāng)火龍果汁水溶液放置在室內(nèi)環(huán)境下，吸光度有所下降，下降較小；火龍果汁水溶液放置在光線較強(qiáng)的室外條件下，吸光度下降的幅度和速度均較大。這些結(jié)果顯示，光照使火龍果水溶液的吸光度下降，會(huì)加快火龍果汁褪色速度。因此，為了減緩火龍果汁水溶液褪色速度，應(yīng)盡量避光保存。

8.氧氣對(duì)火龍果色素穩(wěn)定作用探討

火龍果在加工、貯運(yùn)、包裝等過程中也會(huì)接觸到氧氣，因此，我們也探究了氧氣對(duì)火龍果色素穩(wěn)定作用的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在有氧氣條件下，火龍果色素是不穩(wěn)定，會(huì)使火龍果產(chǎn)品褪色，說明氧氣加速了甜菜紅色素的降解速度。因此，含有甜菜紅素的火龍果產(chǎn)品在加工、貯暈、包裝時(shí)應(yīng)盡量減少甜菜紅素與氧氣接觸，從而避免氧氣引起的產(chǎn)品褪色。

綜上所述，火龍果產(chǎn)品在加工、貯藏、運(yùn)輸及銷售各個(gè)環(huán)節(jié)下應(yīng)盡可能滿足低溫、避光和隔氧的條件，這些環(huán)境有助于提高火龍果產(chǎn)品的品質(zhì)和質(zhì)量。

在后續(xù)的研究中，我們計(jì)劃將火龍果制成火龍果粉，這樣既可延長產(chǎn)品的貯藏期，又可以將火龍果粉應(yīng)用到更廣闊的食品領(lǐng)域里。比如做口含片、固體飲料等原料。我們可以采用低溫噴霧干燥等方法，將火龍果中花青素、甜菜紅素等這些熱敏性的功能成分制成果粉進(jìn)行銷售，采用低溫噴霧干燥法不但能最大限度的保留其生物活性，而且也滿足了現(xiàn)代食品消費(fèi)者追求低糖、低熱量、具有保健功能、食用方便、便于攜帶的特點(diǎn)，將具有廣闊的市場前景。

基金項(xiàng)目

博士工作站專項(xiàng)項(xiàng)目“火龍果飲料加工過程中色素穩(wěn)定性的研究”（2022BS05）；廣東省教育廳普通高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“嶺南特色農(nóng)產(chǎn)品深加工與質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”（2021KCXTD070）。

*通訊作者

張桂芝（1973-），女，博士，副教授；研究方向：功能食品加工技術(shù)。