馬齒莧紅色素的提取及其在果凍中的應(yīng)用

張帥，鄭開(kāi)斌*，辜春月，林寶妹，洪佳敏

1. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所（漳州 363005）；2. 集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（廈門(mén) 361021）

馬齒莧（Portulaca oleraceaL.）又名長(zhǎng)命菜、豬母菜、五行菜等，莖淡綠色或帶暗紅色，生命力旺盛，廣泛分布全世界溫帶和熱帶地區(qū)[1]。馬齒莧在許多國(guó)家作為野菜食用，同時(shí)也是使用十分普遍的傳統(tǒng)藥材，其味微酸，對(duì)于治療腸炎[2]、保護(hù)腎臟[3]、抗宮頸癌[4]和降血糖[5]等均有一定功效。關(guān)于馬齒莧功效成分如生物堿[6]、多糖[7]、酚類(lèi)化合物[8]、脂肪酸[9]、去甲腎上腺素和多巴胺[10]等均有大量的研究報(bào)道，但關(guān)于馬齒莧紅色素的研究報(bào)道十分少見(jiàn)。最早見(jiàn)于Piattelli等[11]和Imperato[12]從馬齒莧莖中分離出紅色素并鑒定為羧?；奶鸩思t素；楊桂芹等[13-15]報(bào)道馬齒莧甜菜紅素可改善小鼠認(rèn)知缺陷，具有抗腫瘤和抗氧化的效果。馬齒莧在中國(guó)被列于藥食同源名錄，其紅色素食用安全且具有生理活性，有望作為天然功能性色素應(yīng)用于食品工業(yè)中。因此，試驗(yàn)對(duì)馬齒莧紅色素提取工藝進(jìn)行研究，并將富含紅色素的馬齒莧提取液添加到果凍中，以期為馬齒莧紅色素在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮馬齒莧，6月份采摘于福建省漳州市；瓊脂、魔芋膠、卡拉膠、蔗糖、甜菊糖、檸檬酸等均為食品級(jí)原料。

L5S型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司；BS110S型分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；WP700型微波爐，樂(lè)金電子（天津）電器有限公司；FW135型粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司；SHZ-DIII型循環(huán)水真空泵，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；磁力攪拌機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 馬齒莧原料處理

馬齒莧清洗挑揀后留取莖，切3 cm左右小段，微波高火（700 W）處理2.5 min[16]，再60 ℃熱風(fēng)干燥18 h。干燥后粉碎過(guò)40目篩，得馬齒莧莖粉末，用自封袋裝好存放于干燥器，備用。

1.2.2 紅色素提取

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.50 g馬齒莧莖粉末，按照一定料液比加入預(yù)熱好的去離子水，振蕩均勻，在一定溫度下水浴浸提，浸提后抽濾，得到的紫紅色透明澄清液即為馬齒莧紅色素提取液。

1.2.3 檢測(cè)波長(zhǎng)的確定

將馬齒莧紅色素提取液用去離子水稀釋一定倍數(shù)，在400～700 nm進(jìn)行可見(jiàn)光全波段掃描，將光譜顯示的最大吸收峰對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)確定為吸光度檢測(cè)波長(zhǎng)。

1.2.4 紅色素提取單因素試驗(yàn)

通過(guò)測(cè)定比較浸提液吸光度大小，研究不同料液比（1∶10，1∶20，1∶30，1∶40和1∶50 g/mL）、浸提溫度（20，30，40，50和60 ℃）、浸提時(shí)間（10，20，30，40和50 min）對(duì)紅色素提取量的影響。

1.2.5 紅色素提取工藝優(yōu)化

根據(jù)1.2.4單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，以紅色素提取量為指標(biāo)，對(duì)馬齒莧莖紅色素提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。正交因素和水平如表1所示。

表1 紅色素提取正交因素水平表

1.2.6 添加馬齒莧紅色素的果凍制作工藝

1.2.6.1 果凍制作工藝流程

溶膠→煮膠→過(guò)濾→調(diào)配→灌裝→滅菌→冷卻→成品

1.2.6.2 操作要點(diǎn)

1) 溶膠：將復(fù)配凝膠劑加入適量冷水中，連續(xù)攪拌15 min，待其充分溶脹。

2) 煮膠：保持?jǐn)嚢?，將凝膠劑溶液加熱至沸騰并保持3 min，趁熱用100目尼龍網(wǎng)布過(guò)濾后待降溫至70℃，備用。

3) 調(diào)配：將檸檬酸和復(fù)配糖加入馬齒莧紅色素提取液中，攪拌溶化并預(yù)熱至50 ℃，再邊攪拌邊慢慢倒入膠液中混勻。

4) 滅菌和冷卻：在80 ℃水浴保持15 min，而后立即將果凍投入冷水中冷卻。

1.2.6.3 復(fù)配凝膠劑配比的確定

選擇四組不同復(fù)配凝膠劑配方進(jìn)行比較。A組為W瓊脂∶W果膠=3∶2[17]；B組為W卡拉膠∶W魔芋膠∶W黃原膠∶W瓊脂=3∶2∶1∶1[18]；C組為W卡拉膠∶W魔芋膠=2∶1[19]；D組為W卡拉膠∶W明膠∶W魔芋膠=4∶3∶3[20]，用量均采用10 g/kg。以感官評(píng)價(jià)（透明度、彈性和軟硬度）為指標(biāo)篩選其一作為此次試驗(yàn)的凝膠劑配比。

1.2.6.4 復(fù)配糖配方的確定

將甜菊糖和蔗糖進(jìn)行復(fù)配，在甜菊糖最大使用量不超過(guò)0.5 g/kg[21]，蔗糖最大使用量不超過(guò)50 g/kg[22]的前提下，篩選甜度適口的復(fù)配糖配比及用量。

1.2.7 馬齒莧果凍配方優(yōu)化

選擇復(fù)配膠添加量、提取液添加量、復(fù)配糖添加量及檸檬酸添加量4個(gè)因素進(jìn)行馬齒莧果凍配方優(yōu)化研究，采用L9(34)正交試驗(yàn)組合，共9個(gè)試驗(yàn)組進(jìn)行配方比較。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)，各因素水平選取如表2所示。

表2 果凍配方正交因素水平表

由10名品嘗員組成評(píng)價(jià)小組，采用九點(diǎn)喜好標(biāo)度法[23]對(duì)不同配方的馬齒莧果凍進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。1～9分代表不同喜歡程度，如1分為極不喜歡，5分為中等喜歡，9分為極喜歡。

1.2.8 數(shù)據(jù)分析

樣品重復(fù)3次測(cè)定，采用Excel 2007和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并采用前者進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果

2.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的確定

馬齒莧莖色素水提液呈紫紅色。其在400～700 nm可見(jiàn)光區(qū)的紫外掃描光譜如圖1所示。在540 nm處有最大吸收峰，因此選擇540 nm為紅色素提取試驗(yàn)的檢測(cè)波長(zhǎng)。

圖1 馬齒莧紅色素水提液紫外掃描譜圖

2.2 紅色素提取的單因素試驗(yàn)

2.2.1 料液比對(duì)紅色素提取的影響

將各組馬齒莧提取液用蒸餾水補(bǔ)足至相同體積，再稀釋至合適倍數(shù)后測(cè)定λ540處吸光度。不同料液比對(duì)紅色素提取量的影響結(jié)果如圖2所示。當(dāng)料液比為1∶30（g/mL）時(shí)，紅色素的提取量最高，而其他各組的紅色素提取量較低且之間無(wú)顯著性差異，因此選擇料液比1∶30（g/mL）較合適。

圖2 料液比對(duì)馬齒莧紅色素提取量的影響

2.2.2 溫度對(duì)紅色素提取的影響

結(jié)果如圖3所示。在20～30 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，馬齒莧紅色素的提取量增大，超過(guò)30 ℃后，紅色素的提取量持續(xù)降低。盡管溫度升高有助于破壞植物細(xì)胞組織及加快分子運(yùn)動(dòng)，從而促進(jìn)提取量增大[24]，但此次試驗(yàn)結(jié)果表明馬齒莧紅色素對(duì)熱很不穩(wěn)定，應(yīng)采用溫和的溫度條件進(jìn)行提取。

圖3 溫度對(duì)馬齒莧紅色素提取量的影響

2.2.3 時(shí)間對(duì)紅色素提取的影響

結(jié)果如圖4所示。在提取時(shí)間10～20 min內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，馬齒莧紅色素提取量增大，在20 min時(shí)提取量達(dá)到最大，之后隨著時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，提取量不再增大，表明20 min時(shí)該樣品中的紅色素已經(jīng)提取完全。

圖4 時(shí)間對(duì)馬齒莧紅色素提取量的影響

2.3 紅色素提取的正交試驗(yàn)

由表3可知，最優(yōu)因素水平組合為A3B3C3，即料液比1∶40（g/mL），提取溫度40 ℃，提取時(shí)間30 min。驗(yàn)證試驗(yàn)表明在該最優(yōu)組合下馬齒莧紅色素提取液在λ540處的吸光度為0.662±0.011。由表4可知，調(diào)整后R2=0.912，模型擬合度較好，3個(gè)因素對(duì)馬齒莧紅色素提取量的影響順序依次是溫度＞時(shí)間＞料液比，其中溫度為顯著影響因子（p=0.026 64＜0.05）。

2.4 復(fù)配凝膠劑配比的確定

卡拉膠與魔芋膠復(fù)配是常見(jiàn)的果凍凝膠劑配方，制得的果凍感官品質(zhì)較好，通過(guò)與其他凝膠劑復(fù)配，能夠協(xié)同增效。各組不同復(fù)配凝膠劑制作的馬齒莧果凍皆質(zhì)地均一、風(fēng)味清淡，帶有馬齒莧色素特有的紫紅色。具體感官評(píng)價(jià)差異如表5所示。A組配比的果凍質(zhì)地軟爛，咀嚼性較差；B組在透明度、彈性和軟硬度的評(píng)價(jià)均較好；C組比B組質(zhì)地稍硬；D組透明度較差，是因?yàn)槊髂z為蛋白質(zhì)，明膠-多糖凝膠體系的透明度受酸堿的影響很大，果凍中添加的檸檬酸使得凝膠透明度降低[25]。因此選擇B組配比進(jìn)行馬齒莧色素果凍的優(yōu)化試驗(yàn)。

表3 馬齒莧紅色素提取正交試驗(yàn)結(jié)果

表4 方差分析表

表5 對(duì)不同復(fù)配凝膠劑配方的感官評(píng)價(jià)

2.5 復(fù)配糖配方的確定

甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍，但具有后苦味，通過(guò)二者復(fù)配可以減少蔗糖的用量，制作出低糖的健康食品。甜菊糖和蔗糖不同質(zhì)量比（1∶40，1∶80，1∶120，1∶160，1∶200和1∶240）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甜菊糖與蔗糖質(zhì)量比為1∶160時(shí)，甜菊糖苦味不明顯，1∶200時(shí)口感較接近純蔗糖。進(jìn)一步試驗(yàn)表明，當(dāng)甜菊糖添加量0.2 g/kg，蔗糖添加量40 g/kg時(shí)，復(fù)配糖的甜度適中。

2.6 馬齒莧果凍配方正交試驗(yàn)

由表6可知，最優(yōu)因素水平組合為A2B3C3D1，即復(fù)配膠添加量8 g/kg，提取液添加量200 g/kg，復(fù)配糖添加量48.2 g/kg，檸檬酸添加量1.0 g/kg，恰好與試驗(yàn)號(hào)5組合相同，喜好度評(píng)價(jià)8.00±0.67分。各因素中，色素提取液添加量的極差R最小，表明不同添加量的馬齒莧色素提取物均能呈現(xiàn)消費(fèi)者較喜歡的色澤，且不引起風(fēng)味、口感和質(zhì)地等品質(zhì)方面較大的變化，馬齒莧紅色素具有開(kāi)發(fā)為天然食品色素添加劑的潛力。

表6 馬齒莧果凍配方正交試驗(yàn)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

此次試驗(yàn)提取的馬齒莧紅色素為水溶性色素，在540 nm處有最大吸收峰，符合甜菜紅素的特征，與文獻(xiàn)[11]的報(bào)道一致。最大吸收波長(zhǎng)與文獻(xiàn)[26-27]曾報(bào)道的680和320 nm均有較大差異，可能是因?yàn)樗玫奶崛≡喜煌鸬?。馬齒莧紅色素主要分布在莖，此次試驗(yàn)以莖為紅色素提取原料，同時(shí)在提取前進(jìn)行了微波滅酶預(yù)處理，減少酶促褐變可能引起的試驗(yàn)誤差。此外，據(jù)研究報(bào)道，在馬齒莧的莖、葉和花中，莖的總酚含量、多糖含量及總抗氧化活性最高[28-29]，此次試驗(yàn)的馬齒莧紅色素提取液即馬齒莧莖水提物，除了具有鮮艷的紫紅色外，還可能具有豐富的生理活性。將馬齒莧紅色素提取液應(yīng)用于低糖果凍制作中，不同添加量的馬齒莧色素提取物均能呈現(xiàn)消費(fèi)者較喜歡的色澤，且不引起風(fēng)味、口感和質(zhì)地等品質(zhì)方面較大的變化，表明馬齒莧紅色素具有開(kāi)發(fā)為天然食品色素添加劑的潛力。

馬齒莧莖紅色素提取的最優(yōu)工藝為：料液比1∶40（g/mL），提取溫度40 ℃，提取時(shí)間30 min。其中，溫度是顯著影響因子（p=0.026 64＜0.05）。將色素提取液應(yīng)用于低糖果凍制作，優(yōu)化配方為即復(fù)配膠（W卡拉膠∶W魔芋膠∶W黃原膠∶W瓊脂=3∶2∶1∶1）添加量8 g/kg，提取液添加量200 g/kg，復(fù)配糖（W甜菊糖∶W蔗糖=1∶240）添加量48.2 g/kg，檸檬酸添加量1.0 g/kg。制得的馬齒莧果凍質(zhì)地均勻，口感爽滑，彈性、韌性好，酸甜可口，無(wú)不良風(fēng)味，且具有鮮艷的紫紅色。