仙人掌果红色素的提取及在风味饮料中的应用研究

2023-05-13王祖建崔子玟李柯凡

安徽农学通报 2023年5期

王祖建崔子玟李柯凡

（蚌埠学院食品与生物工程学院，安徽蚌埠 233000）

天然色素是用于改善食品色调色泽的食品添加剂[1]，主要从植物中提取，同时也有一部分来自于动物和微生物。天然色素具有安全性高、无毒副作用以及色调自然的优点，其开发利用越来越受到人们重视[2]。仙人掌果资源丰富，其中的红色素色泽鲜艳，水溶性好，无毒无害，是一种优质的天然色素[3]。目前，仙人掌果红色素的研究主要集中在提取方面，在食品中的应用研究相对较少。

风味饮料具有口味丰盛、方便饮用等特点，深受大众消费者喜爱。生产商通常会在风味饮料中添加食用色素，使其外观与食品名称一致[4]。仙人掌果红色素含量大且易于提取，若能加工利用，其经济效益将十分可观[5]，但由于天然色素容易褪色等问题，一般会加入护色剂对其进行改善[6]。因此，本文对抗坏血酸、D-异抗坏血酸钠、山梨酸钾、EDTA-2Na等对仙人掌果红色素在葡萄风味饮料中稳定性的影响进行探究，为仙人掌果红色素在风味饮料中的应用提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

海南仙人掌果、白砂糖、葡萄香精、柠檬酸、酒石酸、D-异抗坏血酸钠、L-抗坏血酸钙、抗坏血酸、山梨酸钾、EDTA-2Na。所用材料与试剂均为食品级。

1.2 仪器与设备

分析天平、752N 紫外可见分光光度计、RE-5203 旋转蒸发器、SHZ-D Ⅲ循环水式多用真空泵、水浴锅、恒温培养箱等。

1.3 试验方法

1.3.1 仙人掌果红色素提取工艺。参照王登宇的方法提取仙人掌果红色素[5]。仙人掌果红色素浓缩液具体提取步骤为仙人掌果预处理、水浴醇提、抽滤、离心、旋蒸。

1.3.2 葡萄风味饮料的制备。①葡萄风味饮料的基础配方：柠檬酸0.3%（以试验所需配的容量为基数，按百分比进行，下同），酒石酸0.05%，葡萄香精0.1%，白砂糖8%，仙人掌果红色素8%。②葡萄风味饮料的加工过程[7]：调配、杀菌、热灌装到PET 瓶、冷却、成品、贮存于25 ℃的恒温培养箱。③饮料吸光度的测定：以蒸馏水为空白对照，在530 nm光谱波长条件下测定饮料的吸光度，每3 d测一次[8]。

1.3.3 单因素试验。①D-异抗坏血酸钠、L-抗坏血酸钙、抗坏血酸添加量对饮料中色素稳定性的的影响。葡萄风味饮料中分别加入D-异抗坏血酸钠、L-抗坏血酸钙和抗坏血酸，添加量为0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，山梨酸钾0.03%，EDTA-2Na 0.002%，比较15 d后吸光度大小，确定最适护色剂和最适添加量。

②山梨酸钾添加量对饮料中色素稳定性的的影响。葡萄风味饮料中加入D-异抗坏血酸钠量0.04%，EDTA-2Na 0.002%，山梨酸钾添加量为0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，比较15 d 后吸光度大小，确定山梨酸钾最适添加量。

③EDTA-2Na添加量对饮料中色素稳定性的的影响。葡萄风味饮料中加入D-异抗坏血酸钠量0.04%，山梨酸钾添加量0.02%，EDTA-2Na 添加量0、0.001%、0.002%、0.003%、0.004%，比较15 d 后吸光度大小，确定EDTA-2Na最适添加量。

1.3.4 正交试验。以D-异抗坏血酸钠、山梨酸钾、EDTA-2Na的添加量设计4因素3水平的正交试验。

2 结果与分析

2.1 D-异抗坏血酸钠、L-抗坏血酸钙、抗坏血酸对饮料中色素稳定性的影响

由表1可知，未添加护色剂时，在恒温培养箱中放置15 d 后的仙人掌果红色素风味饮料吸光度为0.684，3 种护色剂分别添加后在恒温培养箱中放置15 d后吸光度均在0.8以上，故添加3种护色剂对仙人掌果红色素风味饮料的护色效果均有明显提高。综合比较各添加量下的护色剂在15 d后的吸光度大小，发现D-异抗坏血酸钠的护色效果整体优于抗坏血酸和L-抗坏血酸钙，因此，最适护色剂选取D-异抗坏血酸钠。随着D-异抗坏血酸钠添加量的增大，吸光度也在增大，但在添加量为0.04%时若继续添加则出现吸光度值降低现象。因此，D-异抗坏血酸钠的最适添加量为0.04%。

表1 抗坏血酸及其钙盐、钠盐对仙人掌果红色素吸光度的影响

2.2 山梨酸钾对饮料中色素稳定性影响的结果分析

由图1可知，与对照组相比，添加山梨酸钾对仙人掌果红色素风味饮料的护色有显著的效果。随着山梨酸钾添加量的增大，吸光度值在增大，但当山梨酸钾添加量达到0.02%时，再继续添加山梨酸钾含量则出现吸光度值下降现象，故护色效果开始变得不理想。观察时间的推进，可以发现不同含量的山梨酸钾下吸光度都是在逐渐下降，同时山梨酸钾添加量为0.02%的吸光度值在15 d 数值最大。因此，山梨酸钾的最适添加量为0.02%。

图1 山梨酸钾对仙人掌果红色素吸光度的影响

2.3 乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）对饮料中色素稳定性的影响

由图2可知，与对照组相比，在恒温培养箱中放置的含仙人掌果红色素的风味饮料，添加EDTA-2Na 护色剂具有很显著的护色效果，并且随着EDTA-2Na 添加量的增加，护色效果先提高后开始下降，原因可能是EDTA-2Na可以螯合溶液中的锌、铁等金属离子，从而抑制这些离子对仙人掌果红色素的破坏。随着时间的推移，不同含量的EDTA-2Na 均有不同程度的下降，但比较吸光度数值发现EDTA-2Na 的添加量为0.002%时数值最大。因此，EDTA-2Na的最适添加量为0.002%。

图2 EDTA-2Na对仙人掌果红色素吸光度的影响

2.4 正交试验结果分析

由表2、3 可知，仙人掌果红色素在风味饮料中的应用研究的吸光度指标评分的主要影响因素顺序依次为A>C>B，即D-异抗坏血酸钠>EDTA-2Na>山梨酸钾。从正交试验表中可以得出仙人掌果风味饮料护色剂添加量的最佳的配比为A2B2C2，即D-异抗坏血酸钠0.04%，山梨酸钾0.02%，EDTA-2Na 0.002%。

根据最优护色剂配比A2B2C2制备仙人掌果红色素风味饮料，并测定在恒温培养箱中放置15 d后的吸光度值，平行试验3次。测得其吸光度值平均值为0.856，与正交试验中最好的一组的吸光度值0.851接近。