仙人掌果紅色素的提取及在風(fēng)味飲料中的應(yīng)用研究

王祖建 崔子玟 李柯凡

（蚌埠學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，安徽蚌埠 233000）

天然色素是用于改善食品色調(diào)色澤的食品添加劑[1]，主要從植物中提取，同時也有一部分來自于動物和微生物。天然色素具有安全性高、無毒副作用以及色調(diào)自然的優(yōu)點，其開發(fā)利用越來越受到人們重視[2]。仙人掌果資源豐富，其中的紅色素色澤鮮艷，水溶性好，無毒無害，是一種優(yōu)質(zhì)的天然色素[3]。目前，仙人掌果紅色素的研究主要集中在提取方面，在食品中的應(yīng)用研究相對較少。

風(fēng)味飲料具有口味豐盛、方便飲用等特點，深受大眾消費者喜愛。生產(chǎn)商通常會在風(fēng)味飲料中添加食用色素，使其外觀與食品名稱一致[4]。仙人掌果紅色素含量大且易于提取，若能加工利用，其經(jīng)濟效益將十分可觀[5]，但由于天然色素容易褪色等問題，一般會加入護(hù)色劑對其進(jìn)行改善[6]。因此，本文對抗壞血酸、D-異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀、EDTA-2Na等對仙人掌果紅色素在葡萄風(fēng)味飲料中穩(wěn)定性的影響進(jìn)行探究，為仙人掌果紅色素在風(fēng)味飲料中的應(yīng)用提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海南仙人掌果、白砂糖、葡萄香精、檸檬酸、酒石酸、D-異抗壞血酸鈉、L-抗壞血酸鈣、抗壞血酸、山梨酸鉀、EDTA-2Na。所用材料與試劑均為食品級。

1.2 儀器與設(shè)備

分析天平、752N 紫外可見分光光度計、RE-5203 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、SHZ-D Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵、水浴鍋、恒溫培養(yǎng)箱等。

1.3 試驗方法

1.3.1 仙人掌果紅色素提取工藝。參照王登宇的方法提取仙人掌果紅色素[5]。仙人掌果紅色素濃縮液具體提取步驟為仙人掌果預(yù)處理、水浴醇提、抽濾、離心、旋蒸。

1.3.2 葡萄風(fēng)味飲料的制備。①葡萄風(fēng)味飲料的基礎(chǔ)配方：檸檬酸0.3%（以試驗所需配的容量為基數(shù)，按百分比進(jìn)行，下同），酒石酸0.05%，葡萄香精0.1%，白砂糖8%，仙人掌果紅色素8%。②葡萄風(fēng)味飲料的加工過程[7]：調(diào)配、殺菌、熱灌裝到PET 瓶、冷卻、成品、貯存于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱。③飲料吸光度的測定：以蒸餾水為空白對照，在530 nm光譜波長條件下測定飲料的吸光度，每3 d測一次[8]。

1.3.3 單因素試驗。①D-異抗壞血酸鈉、L-抗壞血酸鈣、抗壞血酸添加量對飲料中色素穩(wěn)定性的的影響。葡萄風(fēng)味飲料中分別加入D-異抗壞血酸鈉、L-抗壞血酸鈣和抗壞血酸，添加量為0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，山梨酸鉀0.03%，EDTA-2Na 0.002%，比較15 d后吸光度大小，確定最適護(hù)色劑和最適添加量。

②山梨酸鉀添加量對飲料中色素穩(wěn)定性的的影響。葡萄風(fēng)味飲料中加入D-異抗壞血酸鈉量0.04%，EDTA-2Na 0.002%，山梨酸鉀添加量為0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，比較15 d 后吸光度大小，確定山梨酸鉀最適添加量。

③EDTA-2Na添加量對飲料中色素穩(wěn)定性的的影響。葡萄風(fēng)味飲料中加入D-異抗壞血酸鈉量0.04%，山梨酸鉀添加量0.02%，EDTA-2Na 添加量0、0.001%、0.002%、0.003%、0.004%，比較15 d 后吸光度大小，確定EDTA-2Na最適添加量。

1.3.4 正交試驗。以D-異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀、EDTA-2Na的添加量設(shè)計4因素3水平的正交試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 D-異抗壞血酸鈉、L-抗壞血酸鈣、抗壞血酸對飲料中色素穩(wěn)定性的影響

由表1可知，未添加護(hù)色劑時，在恒溫培養(yǎng)箱中放置15 d 后的仙人掌果紅色素風(fēng)味飲料吸光度為0.684，3 種護(hù)色劑分別添加后在恒溫培養(yǎng)箱中放置15 d后吸光度均在0.8以上，故添加3種護(hù)色劑對仙人掌果紅色素風(fēng)味飲料的護(hù)色效果均有明顯提高。綜合比較各添加量下的護(hù)色劑在15 d后的吸光度大小，發(fā)現(xiàn)D-異抗壞血酸鈉的護(hù)色效果整體優(yōu)于抗壞血酸和L-抗壞血酸鈣，因此，最適護(hù)色劑選取D-異抗壞血酸鈉。隨著D-異抗壞血酸鈉添加量的增大，吸光度也在增大，但在添加量為0.04%時若繼續(xù)添加則出現(xiàn)吸光度值降低現(xiàn)象。因此，D-異抗壞血酸鈉的最適添加量為0.04%。

表1 抗壞血酸及其鈣鹽、鈉鹽對仙人掌果紅色素吸光度的影響

2.2 山梨酸鉀對飲料中色素穩(wěn)定性影響的結(jié)果分析

由圖1可知，與對照組相比，添加山梨酸鉀對仙人掌果紅色素風(fēng)味飲料的護(hù)色有顯著的效果。隨著山梨酸鉀添加量的增大，吸光度值在增大，但當(dāng)山梨酸鉀添加量達(dá)到0.02%時，再繼續(xù)添加山梨酸鉀含量則出現(xiàn)吸光度值下降現(xiàn)象，故護(hù)色效果開始變得不理想。觀察時間的推進(jìn)，可以發(fā)現(xiàn)不同含量的山梨酸鉀下吸光度都是在逐漸下降，同時山梨酸鉀添加量為0.02%的吸光度值在15 d 數(shù)值最大。因此，山梨酸鉀的最適添加量為0.02%。

圖1 山梨酸鉀對仙人掌果紅色素吸光度的影響

2.3 乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）對飲料中色素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，與對照組相比，在恒溫培養(yǎng)箱中放置的含仙人掌果紅色素的風(fēng)味飲料，添加EDTA-2Na 護(hù)色劑具有很顯著的護(hù)色效果，并且隨著EDTA-2Na 添加量的增加，護(hù)色效果先提高后開始下降，原因可能是EDTA-2Na可以螯合溶液中的鋅、鐵等金屬離子，從而抑制這些離子對仙人掌果紅色素的破壞。隨著時間的推移，不同含量的EDTA-2Na 均有不同程度的下降，但比較吸光度數(shù)值發(fā)現(xiàn)EDTA-2Na 的添加量為0.002%時數(shù)值最大。因此，EDTA-2Na的最適添加量為0.002%。

圖2 EDTA-2Na對仙人掌果紅色素吸光度的影響

2.4 正交試驗結(jié)果分析

由表2、3 可知，仙人掌果紅色素在風(fēng)味飲料中的應(yīng)用研究的吸光度指標(biāo)評分的主要影響因素順序依次為A>C>B，即D-異抗壞血酸鈉>EDTA-2Na>山梨酸鉀。從正交試驗表中可以得出仙人掌果風(fēng)味飲料護(hù)色劑添加量的最佳的配比為A2B2C2，即D-異抗壞血酸鈉0.04%，山梨酸鉀0.02%，EDTA-2Na 0.002%。

根據(jù)最優(yōu)護(hù)色劑配比A2B2C2制備仙人掌果紅色素風(fēng)味飲料，并測定在恒溫培養(yǎng)箱中放置15 d后的吸光度值，平行試驗3次。測得其吸光度值平均值為0.856，與正交試驗中最好的一組的吸光度值0.851接近。

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，當(dāng)D-異抗壞血酸鈉添加量為0.04%、山梨酸鉀添加量為0.02%、EDTA-2Na添加量為0.002%時，飲料在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中放置15 d后的吸光度值為0.856，對葡萄風(fēng)味飲料中仙人掌果紅色素的護(hù)色效果最好。