百香果(鸡蛋果)

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TUhjnbcbe - 2020/11/12 18:36:00
百香果皮(PFP)通常被丢弃,导致果皮利用率极低,造成资源的浪费和环境的污染。PFP中除含有果胶、纤维素、多糖、矿物质外,还富含活性成分花色苷。研究表明,PFP花色苷具有抗氧化、抗炎、降血压、抗焦虑、降血糖等功效。因此,对PFP花色苷进行系统研究和资源开发具有广泛的应用前景和实用意义。抗坏血酸是微量营养素,因其可以延长保质期、提高营养和调节风味,通常用于商业饮料中,由于饮料基质中抗坏血酸浓度的增加,强化抗坏血酸会损害花色苷结构导致褪色,这限制了花色苷在饮料体系中的应用。前人研究证明多糖与花色苷的复配可以提高花色苷稳定性。由此,多糖与花色苷的复配成为一种弥补花色苷降解的绿色、安全的有效途径。目前,结冷胶作为新型微生物多糖,其优越的凝胶性能远高于其他亲水胶体,但结冷胶作为一种食品添加剂在饮料体系中鲜有应用,且国内外对PFP花色苷的研究主要集中在色素提取和贮藏中的氧化褐变,鲜见有关低酰基(LA)/高酰基(HA)结冷胶与PFP花色苷的复配体系以改善花色苷降解的研究报道。为此,江西农业大学食品科学与工程学院、江西省发展与改革委员会农产品加工与安全控制工程实验室的程宏桢、蔡志鹏和沈勇根*等人以PFP花色苷为原料,研究LA和HA结冷胶对含有抗坏血酸的模型饮料中PFP花色苷热稳定性的影响。分析不同浓度的LA结冷胶和HA结冷胶对花色苷稳定性的影响,探究LA结冷胶和HA结冷胶在含抗坏血酸的模型饮料中花色苷的热降解动力学和色差的变化情况,利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱仪分析鉴定PFP花色苷组分,以期为PFP花色苷的稳定化控制及结冷胶的推广应用提供参考依据。

1.抗坏血酸质量分数对PFP花色苷稳定性的影响

分别配制质量分数为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的抗坏血酸溶液,在PFP花色苷质量分数为0.3%、水浴温度85℃和加热时间5h条件下,探究不同抗坏血酸质量分数对PFP花色苷稳定性的影响,结果显示,随着抗坏血酸质量分数的升高,花色苷质量浓度呈下降趋势。在0%~0.6%范围内,花色苷质量浓度下降趋势较快,当抗坏血酸质量分数超过0.6%时,下降趋于平缓,说明抗坏血酸的加入不利于花色苷的稳定,且抗坏血酸质量分数越高,花色苷降解越多,但质量分数超过一定限额,降解反应变慢。后续实验选取质量分数0.6%的抗坏血酸。

2.加热时间对抗坏血酸存在下PFP花色苷模型饮料热稳定性的影响

配制PFP和PFP+VC2种饮料体系,在水浴温度85℃、加热时间5h条件下,研究抗坏血酸对PFP花色苷热稳定性的影响,结果显示,随着加热时间的延长,2种模型饮料体系中花色苷质量浓度都呈下降趋势,仅有花色苷的体系在热处理后花色苷质量浓度下降较缓慢,而添加抗坏血酸的体系下降趋势更快。说明在质量分数0.6%的抗坏血酸存在下,花色苷的稳定性降低,并且在热处理期间显示出褪色现象。虽然抗坏血酸对花色苷有不利影响,但是抗坏血酸作为营养强化剂和抗氧化剂以及其特殊的风味,仍被广泛加入到商业饮料中。

3.LA和HA结冷胶对PFP花色苷热稳定性的影响

分别配制质量分数为0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的LA结冷胶和HA结冷胶溶液,在PFP花色苷质量分数为0.3%、抗坏血酸质量分数为0.6%、水浴温度85℃、加热时间5h条件下,研究不同质量分数LA和HA结冷胶对PFP花色苷稳定性的影响,结果显示,随着2种结冷胶质量分数的不断升高,PFP花色苷保留率均呈先升高后下降的趋势。在0%~0.3%范围内,LA和HA结冷胶的添加使保留率上升较快,在0.3%的结冷胶体系中保留率达到顶峰。但随着结冷胶质量分数不断升高,保留率开始下降,花色苷稳定性降低,说明花色苷的稳定不依赖于高质量分数的结冷胶。同时,HA体系对花色苷的稳定性始终高于LA体系。因此,添加较低质量分数(0.2%~0.5%)的结冷胶更有助于花色苷的稳定。

4.PFP花色苷的降解动力学分析

高温对结冷胶有破坏作用,但其仍能够在一定程度上缓解花色苷的降解。由图4可知,花色苷随加热时间和模型饮料体系的变化发生了不同程度的降解反应。花色苷随加热时间的延长,保留率持续降低,不断地发生降解反应,热处理5h后,4种模型饮料体系中花色苷的保留率分别为53.08%、20.05%、28.82%、34.53%。结果表明,LA体系和HA体系在抗坏血酸存在下均能显著提高花色苷的稳定性(P<0.05),且HA体系比LA体系对于增强花色苷稳定性表现出更优越的性能。

一般而言,降解动力学模型的判断主要取决于拟合方程的线性回归系数R2最高的模型。结果显示,4种模型饮料体系中花色苷的降解动力学模型均为一级动力学模型。由图5可知,ln(C/C0)与t线性关系良好(R2>0.99),说明4种模型饮料体系中PFP的降解动力学模型仍然符合一级动力学模型。

结果显示,PFP花色苷热降解速率k和半衰期t1/2受不同的模型饮料体系的影响。在单纯的花色苷溶液体系中,该体系表现出最低的降解速率0.min-1和半衰期.44min,但抗坏血酸的存在显著加速了花色苷的降解(P<0.05),k增至0.min-1,且半衰期.09min比未添加时降低近一半。

向花色苷和抗坏血酸体系中添加LA和HA结冷胶,显著减缓了花色苷的降解(P<0.05),在含有LA和HA结冷胶的体系中t1/2分别为.69min和.92min,说明结冷胶的添加有助于花色苷的稳定,且HA结冷胶效果更好,这表明HA结冷胶的糖蛋白与花色苷之间有更大的相互作用,在高温处理后HA结冷胶构象排序,从无序的线圈状态转换为双螺旋结构,形成一个更有凝聚力的网络。另外,HA结冷胶对抗坏血酸中带正电的质子比LA结冷胶更敏感,促使形成额外的氢键,整体凝胶的强度增加,从而带来更高的稳定性。

5.4种模型饮料体系对PFP花色苷色泽的影响

结果显示,4种模型饮料体系色泽受加热时间延长而变化,当4种模型饮料体系未热处理时,各组L*、a*和b*值相差不大,在0~1h范围内,其L*、a*和b*值均有显著增加(P<0.05),即4种模型饮料系统呈色变亮,红色和黄色加深,说明热处理1h对花色苷稳定性不利影响较大,褪色较快。在1~5h范围内,L*值显著增加,a*值显著减小,b*值显著减小(P<0.05),即4种模型饮料系统呈色变亮、红色变淡、黄色加深,但1~5h内每小时之间L*、a*、b*值变化较0~1h小,这说明加热超过1h时花色苷溶液仍出现广泛褪色现象,但较0~1h褪色反应慢。

由图6可知,随着加热时间的延长,只添加抗坏血酸的体系总色差总体呈上升趋势,其余3个系统的总色差均持续下降。在加热1h时,只添加VC的体系总色差比纯花色苷溶液总色差小,但加热2h后只添加VC的体系总色差均大于纯花色苷溶液。同时,LA体系和HA体系总色差均比其余2个体系低,且HA体系的护色性能明显比LA体系优越,这与上述结果一致。

6.PFP花色苷的结构鉴定

PFP花色苷含量丰富,运用pH示差法测得PFP花色苷含量为46.18mg/g。使用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱分析对PFP花色苷进行结构鉴定。从图7可以看出,样品检测到4个峰:2个主峰和2个小峰,其相应的二级质谱图结果显示,PFP样品中含有相对分子质量为、、、的花色苷,通过其对应的二级碎片离子进一步分析,可以推测出PFP花色苷结构。结果显示,PFP中含有4种花色苷,分别是矢车菊素-3-槐糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-芸香糖苷和芍药素-3-葡萄糖苷,其中矢车菊素-3-槐糖苷在PFP中为首次发现,鉴定出的4种花色苷的化学结构如图9所示。

结论

通过研究HA/LA结冷胶对含有抗坏血酸的模型饮料中花色苷的热稳定性的影响,得出以下结论:

在85℃水浴0~5h条件下,PFP、PFP+VC、PFP+VC+LA和PFP+VC+HA这4种模型饮料体系中花色苷含量均呈下降趋势,花色苷的降解符合一级动力学模型,其半衰期分别为.44、.09、.69min和.92min。低质量分数(0.2%~0.5%)的结冷胶可以提高花色苷的稳定性,且HA结冷胶与花色苷结合的相互作用强于LA结冷胶。

在加热1~5h范围内,L*值显著增加,a*值显著减小,b*值显著减小(P<0.05),即4种模型饮料体系呈色变亮、红色变淡、黄色加深,PFP花色苷仍出现广泛褪,但较0~1h褪色反应慢色现象。

PFP富含花色苷,利用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱仪分析鉴定出4种花色苷,分别为矢车菊素-3-槐糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖、矢车菊素-3-芸香糖苷和芍药素-3-葡萄糖苷。

本文《低酰基和高酰基结冷胶对模型饮料中百香果皮花色苷热稳定性的影响》来源于《食品科学》年41卷8期69-76页,作者:程宏桢,蔡志鹏,王静,徐明生,沈勇根,卢剑青,刘馥源,李晓明。DOI:10./spkx---。点击下阅读原文即可查看文章相关信息。

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