黑胡萝卜素在各种果汁和饮料的稳定性.docx

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黑胡萝卜素在各种果汁和饮料的稳定性

黑胡萝卜素在各种果汁和饮料的稳定性

06食科李小林20064062005

AysegulKırcaa，MehmetOzkanb,BekirCemeroglub

a：

食品工程系，建筑和工程系，恰纳卡莱Onsekiz沃尔玛大学，Terzioglu-恰纳卡莱1.702万，土耳其

b：

食品工程系，工程系，安卡拉大学，Diskapi，安卡拉06110，土耳其，收稿日期：

2004年9月6日，收订正搞日期：

2005年5月10日，被肯定日期：

2005年5月10日

摘要

含有黑胡萝卜汁液和稳定的黑胡萝卜素的果汁（苹果，葡萄，橘子，柚子，橘子和柠檬）和花蜜（杏，桃和菠萝）果籽中被研究在加热到70-90℃和存储温度为4-37℃。

在一个化学反应下花青素在有颜色的果汁和饮料中出现退化。

在加热到70-80℃的条件下，黑胡萝卜素在苹果和葡萄果汁比柑橘果汁的稳定性高。

桃和杏饮料中的花青素在这个温度获得了高稳定性。

橘子汁黑色胡萝卜素在加热和储存中稳定性最小。

在37℃下储存花青素退化最快，特别是菠萝汁。

冷藏（4℃）可以显著的提高各种样本的稳定性。

退化的胡萝卜花青素在有色汁液和花蜜70-90℃的活化能从42.1-75.8KJ/mol，4-37℃活化能由65.9KJ/mol增加到94.7KJ/mol。

1.介绍

消费者关注合成食品着色剂的安全性已增加对天然食品着色剂的需求。

特别是，有一种日益增长的天然红色食物着色剂作为替代最常用的人工合成红色染料，FD&CRed#40（Giusti&Wrolstad,2003）.天然红色着色剂允许在食品中使用包括甜菜苷，胭脂虫洋红（洋红和胭脂红酸），类胡萝卜素（辣椒和角黄素）和花青素（阿斯卡尔，1993年;弗朗西斯，1994年）。

这些当中，花青素是最被人们知晓放在食品中的天然红色着色剂（Bridle&Timberlake,1997）.加强对花青素的兴趣，除了着色性能外，还有它能够减轻冠心病、癌症和中风的发病率（Wrolststa,2004）。

商业花色苷色素大多源自从水果和蔬菜。

他们包括红提葡萄，接骨木，黑醋栗，黑莓，树莓，黑色阿龙尼亚苦味果，红白菜，胡萝卜黑色，紫色玉米，红萝卜，紫甘薯。

天然花青素的最大商业来源是红葡萄皮，其次是接骨木，黑红色的胡萝卜和白菜（Downham&Collins,2000）。

在美国，第4花青素着色剂来源，即葡萄皮中提取，提取葡萄颜色，果汁和蔬菜汁，免于认证（Wrolstad,2004）。

现在首要问题是花青素着色剂在稳定低温、光照和PH改变的实际应用。

例如，在pH值超过1，花青素成为水合在第2的位置，这导致形成的无色半醛缩醇。

据报道，酰化花青素，更容易抵抗水化作用；因此，他们在食物的ＰＨ下具有高色彩稳定性。

事实上，Stintzing,Stintzing,Carle,Frei,andWrolstad（2002）表明肉桂酸的酰基大大的增加了从黑色胡萝卜、红白菜、红薯、接骨木和黑莓着色剂分离的原花青素的稳定性，但是糖苷取代在5位降低了其稳定性。

主要的天然含有花色苷基着色剂来源包括含有酰化花青素的红萝卜（朱斯蒂＆Wrolstad，1996年），红色土豆（罗德里格斯Saona，朱斯蒂，与Wrolstad，1999年），红色白菜（Dyrby，Westergaard，＆Stapelfeldt，2001年）和黑色胡萝卜（Stintzinget基地。

，2002年）。

黑色胡萝卜是花色苷色素一个很好的来源。

据报告黑色胡萝卜的花色苷含量，1750毫克/每公斤鲜重（Mazza＆Miniati，1993年）。

黑胡萝卜还含有大量的花色苷酰化衍生物。

Stintzingetal.（2002）确定四个主要花青素黑色胡萝卜提取物并发现41％的花青素是酰化，即矢车菊3sinapoyl-xylosyl-葡糖基-半乳糖苷（27.5％）和矢车菊3feruloyl-xylosyl-葡糖基-半乳糖苷（13.5％）。

相反，葡萄皮，黑色胡萝卜含有低量的非花青素酚类物质可造成侮辱和降水明显果汁（Downham＆柯林斯，2000年）。

此外，黑色胡萝卜花青素在酸性PH下使草莓在树荫下更好的变红；因此，黑色胡萝卜果汁是果汁、饮料、软饮料，保藏，果冻和糖果最好的颜色填充剂（Downham＆柯林斯，2000年）。

此外,黑色胡萝卜汁，像所有的水果和蔬菜果汁一样，看作是一个组成部分作为着色剂添加到食品中。

因此，黑色胡萝卜汁并不需要声明E-号码食品标签。

最后，因为黑色胡萝卜含有大量的保健品组件（Alasalvar，格里格，张，Quantick，＆Shahidi，2001年），黑胡萝卜果汁食品色素也可以使健康受益。

在文献中只有少数黑人研究黑色胡萝卜素。

这些研究主要集中对花色苷组成的黑色胡萝卜（Glassgen，雷，施特拉克，梅茨格，＆塞茨，1992年;凯默若，卡尔，＆Schieber，2003年;扬＆•文卡塔拉曼，2000年）。

我们的目标是专注于果汁和饮料中的黑色胡萝卜素的各种颜色花青素载体和确定黑色胡萝卜素在加热和储存过程中的稳定性。

2.原料和方法

2.1.原料

黑色胡萝卜（胡萝卜过磷酸钙，萝卜叶，atrorubens阿勒夫）从Targid果汁公司被获得，橙子，柚子，橘子和柠檬均购自当地的安卡拉市场。

白葡萄（cv.Narince）和苹果（cv.GoldenDelicious）在安卡拉大学的园艺林的试验园中获得。

菠萝花蜜是购自当地的市场，而杏和桃饮料，直接从果汁试验厂食品工程部获得。

2.2.样品制备

黑色胡萝卜被自来水冲洗，放在地面上然后压缩机压缩（Bucher-Guyer,Niederweningen,Switzerland）。

然后用20%的柠檬酸调节PH从6.0到4.3，在果汁中添加PanzymP5酶在50℃恒温下两个小时使之凝胶再过滤。

再把澄清的滤液在64℃的低压锅中旋转。

剩下的果汁和饮料用Pectinex3XL果胶酶凝胶（NovoNordisk,Dittingen,Switzerland）。

柑橘汁用家用的抽烟油机提取（MoulinexT574，法国）和棉布过滤除除粗颗粒。

然后把过滤的果汁在50℃静置1.5小时。

然后取6毫升的澄清果汁加5%的膨润土和取5毫升澄清果汁加15%的kizelsol在50℃的温度下放30分钟。

最后，把澄清果汁放6010转/分钟的离心机中离心9分钟，然后再取上层清液。

苹果和葡萄用同样的压榨方法得到苹果和葡萄果汁。

把杏，桃子和梨子的汁在50℃沉降一个小时，然后再过滤。

把该过滤的苹果和葡萄澄清果汁取3和12毫升，再在每个中加5％的明胶，取7和10毫升澄清果汁，再加5%的膨润土，在5和0.5毫升澄清果汁加15%的kizelsol，各自在50℃的温度下静置1个小时。

得到的澄清果汁和沉淀分别装入瓶子在-30℃的温度下储存。

在分析果汁和花蜜样品在4℃的温度下快速解冻，然后添加黑胡萝卜浓缩汁进行染色（1.5克concentrate/100毫升果汁）。

有色果汁/花蜜样品被用来进一步治疗加热消毒的研究和存储研究。

在加热和储存研究之前，葡萄汁进行过滤除去在储存期间形成的酒石酸沉淀。

2.3.方法

2.3.1.降解研究

分别在70、80和90℃的温度下研究从各种果汁和饮料的黑胡萝卜提取的花青素的热稳定性。

有色果汁（二十五毫升）被移入硼硅管。

该管很好的避免了由于蒸发和放置在恒温水浴引起的不良反应。

在一定的时候间隔后，样本从恒温水浴中移入冰水浴中迅速冷却。

然后分析加热和冷却管道的花青素的含量。

分别在4，20和37℃的温度下研究从各种果汁和饮料的黑胡萝卜提取的花青素的热稳定性。

被有色果汁和饮料（50ml）装入的玻璃瓶的顶部装入氮气。

然后再把装入果汁的玻璃瓶密封，在85℃的水浴锅中进行巴氏灭菌15分钟。

然后再把巴氏灭菌的果汁、饮料分别放入aSanyoMIR153的4℃的冷库和20、37℃的BE400modelincubato箱子中。

2.3．2．花青素的研究

样品中花青素的总含量被GiustiandWrolstad（2001）用pH值差分法测定出来。

为此，等分含浓缩黑胡萝卜的果汁中pH值在1.0和4.5下放置一个小时。

吸光度每个平衡解决当时测量波长的最大吸收（kmax）和700纳米的烟雾校正，使用ThermoSpectronic赫利俄斯一个模型分光光度计（ThermoSpectronic，剑桥，英格兰）。

不等的kmax从527到530纳米的黑色胡萝卜在颜色的花青素果汁和饮料。

差异在吸收，在pH值1.0和4.5是直接总比例花青素浓度计算的基础上，矢车菊素-3-葡萄糖苷（Alasalvar,Al-Farsi,Quantick,Shahidi,&Wiktorowicz,2005）2005）与分子量445.2，摩尔吸光度29600（朱斯蒂＆Wrolstad，2001年）。

可见光谱的样品进行了测定扫描吸收350至700纳米。

1厘米长的石英试管的被用来测量和所有进行了25角被吸收读数针对蒸馏水为空白。

2.3.3．其他分析

在20℃下用自动Rx7000-a折射仪测定糖的含量（Atago,Tokyo,Japan）和用InolabLevel1pH计测量pH值（WTW,Weilheim,Germany）。

可滴定酸测定根据概述的方法IFJU（1968年），并表示作为“克柠檬酸acid/100毫升果汁''。

抗坏血酸含量测定using2.6dichlorophenolindophenol二甲苯萃取法，并表示as''mg/100毫升果汁''（Anonymous,1951）。

3．结果和讨论

3.1.整体上

含有黑胡萝卜浓缩汁的果汁和饮料的物理和化学特性

Analyticaldataofjuicesandnectarscolouredwithblackcarrotjuiceconcentrate

Sample

Brix

pH

Titrationaciditya（g/100ml）

Titrationaciditya（g/100ml）

Anthocyaninb（mg/l）

Juice

Apple

18.7

3.88

0.46

2.23

35.5

Grape

26.2

3.58

0.53

1.85

41.1

Orange

12.1

3.38

1.27

55.4

40.1

Grapefruit

9.9

3.02

1.97

35.6

33.9

Tangerine

11.1

3.31

1.18

21.9

39.0

Lemon

9.4

2.52

6.60

48.5

29.9

Nectar

Apricot

15.1

3.68

0.58

1.03

39.7

Peach

14.8

3.54

0.54

1.52

37.7

Pineapple

12.2

3.71

0.46

1.94

41.2

a是污水柠檬酸

b是3-葡萄糖甙

3.2.花青素在加热过程中的降解

从果汁或花蜜中的黑胡萝卜提取的花青素的热降解过程之后70～90℃的一阶反应动力学（图1）。

我们研究的结果同以前花青素一阶反应动力学退化的研究报告一致（Cemerog˘lu,Veliog˘lu,&Is_ık,1994;Culpepper&Caldwell,1927;Garzon&Wrolstad,2002）.一阶反应速率常数（k）和半衰期（t1/2为），也就是，花青素退化一半所需要的时间。

计算公式如下：

是花青素的初含量，

是在给定温度下反应t分钟后的花青素含量。

苹果和葡萄汁中的黑胡萝卜素在70和80℃的稳定性高于柑橘汁的黑胡萝卜素（图2）。

这种花青素高稳定性可能是由于苹果和葡萄汁中抗坏血酸的含量比其它的低得多（如图1）。

据几个工作人员说，抗坏血酸及其它的降解产物都会加速花青素的退化（Poei-Langston&Wrolstad,1981;Shrikhande&Francis,1974）。

事实上，橙汁的黑色胡萝卜花青素的热稳定性最低，在研究有色果汁和花蜜中的抗坏血酸，它的抗坏血酸含量最高（如图1）.然而向有色苹果和葡萄汁以及桃子、杏、梨子蜜中抗坏血酸（30毫克抗坏血酸acid/100毫升果汁），不影响花青素的降解率（暂时还没有数据显示）。

Kırca（2001）还在红橙汁发现了类似补充抗坏血酸（50和100mg/100毫升果汁）的退化模式。

此外，Choi,Kim,andLee（2003）发现添加抗坏血酸不会明显的影响红橙汁中花青素在4.5℃储存时的降解。

橙子汁中的黑胡萝卜素在70，80和90℃的半衰期分别是12.5，7.2和3.9小时。

KırcaandCemerog˘lu（2003）发现在同样的温度下红橙子汁中原花青素的半衰期分别是6.3，3.6和1.5小时。

这些结果清楚地表明，橙子汁中的黑胡萝卜花青素比红橙子汁中的原花青素的稳定性更高。

由于红橙子汁的原花青素的低稳定性，一般不被添加到商业果汁中（Maccarone,Maccarone,&Rapisarda,1985）,添加黄色色素与橙汁黑色胡萝卜汁花青素将产生稳定的红黄色橙汁。

在90℃，最高稳定性的黑胡萝卜素在柠檬汁中获得，其次是苹果汁，葡萄汁，柑橘果汁。

这一结果惊人因为柠檬汁是除橙子汁含抗坏血酸最高。

与柠檬汁相反的是，橙子汁和葡萄汁中的花青素在90℃下稳定性最低。

比较果汁，黑胡萝卜素在饮料中一般有较高的稳定性。

桃，杏饮料在所有三个温度显示完全相同的稳定性。

在文献中还没有任何关于黑胡萝卜素热稳定性的研究。

然而，花青素热稳定性从不同的来源在果汁和模型系统中已报告。

报告说康科德葡萄花青素在90℃模型系统含有蔗糖和葡萄糖中的半衰期分别为2.4和3.1小时。

这些半衰期值均低于在相同温度下的黑胡萝卜花青素。

发现软饮料（pH=3）中红包菜花青素在80℃的半衰期是193小时，黑醋栗为8小时，接木骨为4小时，葡萄皮为2小时。

比较这些结果黑胡萝卜花青素在80℃（半衰期为7.2-10.1）下有高稳定性比接骨木和葡萄皮色素，和黑醋栗花青素有相同的稳定性，但是其稳定性比红包菜花青素的稳定性低得多。

作者将红包菜花青素高稳定性归功于白菜高度的酰化（主要是diacylation）和酶糖基。

最近，Cevallos-CasalsandCisneros-Zevallos（2004）已经比较了在98℃从红薯和紫色玉米中花青素的稳定性。

他们发现花青素在这些物质中高稳定性是由于这些花青素已经被高度的酰化。

当我们确定在复合果汁中黑胡萝卜花青素的稳定性时应该要指出不同来源花青素的稳定性。

然而，我们也确定了柠檬酸磷酸盐缓冲液（Ph=3）花青素的稳定性并发现在70℃，80℃和90℃下的半衰期分别是25.1，10.0和6.3小时。

这些半衰期高于在同一温度范围内（70～90）从果汁和饮料中获得的黑胡萝卜花青素，反应了黑胡萝卜花青素在缓冲溶液中有较高的稳定性。

和缓冲溶液比较，黑胡萝卜花青素的低稳定性是由于果汁和饮料中含有糖和抗坏血酸（Dyrbyetal.,2001）。

这些研究清楚地表明，原花青素对稳定性有显著的影响。

如上由里贝罗，斧，及舒伯特（2003年）。

事实上，maccarone（1985）就发现，只有25%红橙缓冲液中花青素在16～18℃储存3个月后失去，然而在相同的条件下红橙子汁中将有65%的花青素被失去。

此外，在上述研究中，从果蔬中用纯化学方法提取的花青素被用到染色系统，然而我们添加到食品中的着色剂是用黑胡萝卜素的浓缩汁。

相比，化学提取的着色剂，Rodriguez-Saonaetal.（1999）发现用蔬菜浓缩汁着色的果汁系统中花青素的快速退化归功于浓缩的复杂组成。

3.3．花青素在贮藏期间的退化

果汁和饮料中黑胡萝卜花青素在4，20和37℃储存期的退化如图2.正如预期的那样，贮藏温度对花青的退化素有明显效果。

贮藏在37℃的退化速度比贮藏在4℃要快。

例如，黑胡萝卜花青素在4℃和37℃的半衰期分别是47.8和1.7周（表3）。

PlocharskiandZbroszcyzk（1992）研究贮藏温度对花青素退化的影响，探秘研究表明，黑巧克力汁中的花青素在4℃和20℃贮藏一年将分别有47%和81%被退化。

相似地，Marti,Perez-Vicente,andGarcia-Viguera（2002）发现石榴汁中花青素在5℃和25℃贮藏2个月分别有60%和85%被退化。

进行冷冻可以使红萝卜和红土豆花青素的半衰期增加一年以上（Rodriguez-Saonaetal.,1999）。

Maccaroneetal.（1985）表明在15～35℃每升高10℃红橙子汁中花青素降解率就增加一倍。

蜜橘和葡萄汁中黑胡萝卜花青素贮存在4～37℃一般表现出高温的性。

在20℃，蜜橘和葡萄汁中黑胡萝卜花青素的半衰期都是11.6周。

Rodriguez-Saonaetal.（1999）报告了一个类似红马铃薯浓缩汁花青素在25℃的半衰期是10周。

然而，他们发现小红萝卜浓缩汁花青素在同样的条件下的半衰期是16周。

相似地，每100ml糖浆中添加60和120ml小红萝卜花青素提取物着色剂，他们在室温（25℃）下半衰期分别是29和33周，（Giusti&Wrolstad,1996）。

红萝卜花青素比马铃薯花青素有较高的稳定性归功于其酰化程度高（Rodriguez-Saonaetal.,1999）。

然而，GarzonandWrolstad（2002）报告草莓汁和草莓浓缩汁中花青素在25℃下的稳定下低得多，分别是12和5天。

作者在酰化和非酰化花青素的半衰期没有发现任何不同。

我们发现橘子汁储存在4～37℃黑胡萝卜花青素稳定性最低（如表3）.在20℃，有色橘子汁的半衰期是7.2周。

Asafi（1995）发现了相似的结果，他研究了混有樱桃汁的混合果汁的花青素的稳定性和报道了樱桃花青素是最稳定的橙汁。

我们也还发现饮料储存在4～37℃下，黑胡萝卜花青素稳定最高是桃子花蜜，最低是菠萝花蜜。

正如预测一样，储存在37℃花青素降解率最高在所有三个研究的饮料中，特别是在菠萝花蜜中。

经过计算和统计，在37℃，桃花蜜的半衰期是2周，杏花蜜的半衰期是1.6周，而菠萝花蜜的半衰期仅仅只有1周。

在20℃储存三个月花青素在有色果汁和饮料的损失如下：

苹果，葡萄和桔子果汁57％，桃子花蜜59％，杏果茶63％，菠萝花蜜65％，的葡萄柚和柠檬果汁，橙汁75％。

Spayd,Nagel,Hayrynen,andDrake（1984）确定了混有花青素果汁的苹果和梨子汁的稳定性，报道了在25℃储存3个月后花青素损失分别为黑树莓共混物20％，樱桃冰混合26％，康科德葡萄混合31％，红树莓混合42％。

相似地，苹果汁的共混物在室温储存4个月花青素损失被发现分别是：

含越橘24～34%，含树莓果汁40～41%，含黑莓汁42～59%，黑汁46～69%和含红醋栗汁50～56%（Nani,DiCesare,Rizzolo,&Picariello,1993）。

据报道高稳定性是由于高天然色素的聚集。

事实上，Spaydetal.（1984）果汁混合有苹果和梨果汁5％，10％和20％的花青素，Nanietal.（1993）混合浓缩苹果汁与10-27.5％果粒果汁。

另一方面，我们说只有一小数额黑色胡萝卜浓缩汁的水果果汁/饮料（1.5克浓缩汁/100毫升果汁）。

GarzonandWrolstad（2002）得出结论认为，花青素含量应该被指定比较颜色或色素稳定性不同的花色苷系统。

3.4.温度依赖性

根据黑色胡萝卜花青素对温度的彩色果汁/饮料的退化通过确定活化能（Ea）和温度系数

值从下列公式：

在储存期间降解黑胡萝卜素颜色果汁/饮料中比较加热，高活化能值（表4），加热到70-90℃活化能值从42.1到75.8KJ/mol，储存在4-37℃活化能从65.9-94.7KJ/mol。

计算得出的活化能值61.0-75.8KJ/mol相似于Cemerog˘luetal.（1994）报道的花青素酸樱桃果汁中活化能是68.5KJ/mol和KırcaandCemeroglu（2003）研究红橙子汁花青素的活化能是73.6KJ/mol在相同的温度下。

类似的柑橘汁活化能是56KJ/mol，Dyrbyetal.（2001）报道黑醋栗和接骨木色素的饮料模型系统在25-80℃的活化能分别是50和56KJ/mol。

由于高活化能的反应对温度的变化很敏感，黑胡萝卜色素，在储存期间，更容易受到温度海拔比加热。

值在70-80℃是1.7-2.3，80-90℃（加热）是1.3-2.2，4-20℃是2.5-4.8，20-37℃（储存）是2.3-3.8。

储存的更高

值表明温度升高比加热温度更为敏感。

类似的结果表明，储存温度在4-20℃，表明低储存温度（4-20℃）更敏感对于温度升高比高贮藏温度（20-37）。

4.结论

从这项研究结果清楚地表明，果汁/饮料的黑胡萝卜中的花青素在加热和储存期间有良好的稳定性。

从苹果和葡萄中获得的在加热到70-80℃稳定性最高。

储存在4-37℃下，桔子和葡萄汁黑胡萝卜花青素稳定性最高。

存储温度对所有颜色的果汁和饮料的黑胡萝卜色素稳定产生了巨大影响。

正如预期的那样，储存在37℃所有有色果汁和饮料退化速率最快，而冷冻储存可以大大地减少花青素的退化速率。

橘子汁在加热和储存时花青素最低稳定性。

然而，用黑胡萝卜汁作为着色剂的橙子汁将是一个很好的选择红色色素血橙汁不能轻易地转化为商业化生产由于其高度敏感花青素。

鸣谢

这项研究，部分是Kırca的论文，，部分是安卡拉大学研究基金（Grant#2002-07-11-065）提供的。

作者也感谢TargidFruitJuice公司提供的黑胡萝卜花青素，也感谢pectolyticenzyme（PanzymP5）andclarifyingagents。

参考文献