使用天然着色剂黑胡萝卜和接骨木浓缩液后草莓罐头的色泽稳定性[外文翻译].doc

1、本科毕业论文外文翻译 译文： 使用天然着色剂黑胡萝卜和接骨木浓缩液后草莓罐头的色泽稳定性 来源： Eur Food Res Technol(2007)224:667-679 Dietmar R.Kammerer Sandra Schillmller Oliver Maier Andreas Schieber Reinhoid Carle 摘要 水果加工 后 除了质地和香气损失 、 降解褪色 和褐变外 ， 还表现出 非酰化 花色苷 含量相对 的 较低，尤其 对 草莓 来说 ，这 仍是 一个严重的问题。因此，在 本 研究 中 使用商业 的天 然着色剂黑 胡萝卜和接骨木 浓缩液来 增加 草莓 罐头的

2、色泽稳定性。用 CIE L*a*b值来测定 草莓在 光照条件下盐溶液浸渍 24周后表面的色泽指标。此外，用 HPLC-DAD 来 定量 分析所含 个别 花色苷的含量。 未添加着色剂的草莓在 储 藏 初期 的色泽就不是很好， 在储 藏 期结束后其花色苷含量减少了 85%以上。与此相反，含有 黑 胡萝卜和接骨木花色苷的 草莓 罐头颜色 有 显著 的 改善。 用黑胡萝卜作为着色剂的草莓 与用接骨木作为着色剂的草莓相比，其色差值 E*的变化要小。 这主要是由于在储 藏 过程中酰化花色苷的存在 有助于色素的稳定性 ，而所有非酰化的色素则 会 降解 。低温固化盐渍 对 色素的稳定性 有显著的影响 ，这是因

3、为在冷藏条件下酶仍作用于 草莓 果实。 关键字 草莓罐头、黑胡萝卜浓缩液、接骨木浓缩液、天然食品着色剂、酰化花色苷、 CIEL*a*b、 HPLC-DAD 引言 除了 考虑 味道、口感 和价格 ，色泽 也 是影响消费者接受食品的重要特征之一，而 要在高温和光照作用下，利用 一个新的固化过程 来 明显改善新鲜草莓和樱桃的果实质地 1、色泽稳定 性仍是 一个挑战。因此， 通常将 天然 或 合成着色剂添加到加工食品中来维持 食品的品质， 食品 最初的外观和色泽。而未经着色剂着色的 食品 将会 不美观 、缺乏吸引力 的 2。虽然合成色素 与 天然色素 相比 有明显的优点，特别是稳定性 方面 ，但它们

4、因为涉及到健康问题正 逐渐被消费者拒绝 接受 。因此，天然色素 正 被广泛地 用 作食品着色剂 3, 4。 在这些水溶性色素中，花色苷类是最重要的植物色素，特别是 它的 来源广泛、种类繁多 5。在欧洲联盟中 把 编号为 E163 的所有花色苷及其衍生的食品着色剂 都作 为是 “天然着色剂 ”，这些着色剂大多数也被美国食品药品管理局批准用于食品中 6。 天然着色剂 作为一种 食品着色的 特殊 应用，通常因为它的成分而不认为是一种添加剂，因此不需要电子标签 ， 而 确切的法律定义仍是缺乏的 2, 7, 8。 然而， 花色苷类 天然着色剂 在 热、光照、 pH 值提高 的条件下 稳定 性较差 ，阻碍

5、了其应用。 研究已证明 氧、糖类及其降解产物、抗坏血酸、二氧化硫和各种酶，比如多酚氧化酶和过氧化酶的 存在都 不利于 花色苷 的 稳定 。相比之下，无色茶多酚、氨基酸、有机酸和 花色苷 本身可作为辅色素 能 稳定 产品的 色泽。 花色苷与 二价和三价的阳离子形成稳定的金属复合物有助于增加色泽的保持 9, 10。 除了作为着色剂使用 外 ， 花色苷 也 具 有一定的 营养 作用，因为它们已被证明可用作生物抗氧化剂 11-13。此外，一些研究显示 花色苷 可预防疾病 2, 14。 新鲜草莓（ Fragaria ananassa Duch.）呈现的是鲜红色，加工 后的草莓其 特点是色泽损失和色素降解

6、。天竺葵 3-o-型葡萄糖苷是主要的成分，占总 花色苷 含量的 94%以上，其次是矢车菊素 3-o-型葡萄糖苷 15-18。草莓总 花色苷 含量鲜重约为 130 至 600mg/kg，比越桔类浆果含量低 19-21。研究已证实草莓果实的外观主要和低浓度的 天竺葵 3-o-型葡萄糖苷 有关 ，这种色素在储 藏 过程中 会因为 光照和加热引起褐变造成 色泽损失 ，保 持草莓的色泽和质地一直是食品科学家 面临 的一大挑战。到目前为止，防止草莓罐头色泽损失的主要措施是通过添加合成色素，特别是胭脂红 4R（ E124），尽管生产者可以避免透明玻璃罐 引起的 光照影响。 因此，在 本 研究 中 通过在冷藏

7、盐渍过程 1和在盐水中加入黑色胡萝卜和接骨木浓缩 液 来提高草莓罐头的质地和色泽的稳定性。经过巴氏灭菌热处理后分别评价色素的稳定性。此外，冷藏盐渍和传统罐头制作相比较， 后者 在冷藏条件前的热保存时酶的活性可能 已对花色苷产生 影响。在光照条件下储 藏 24 周对色泽特征和个别的 花色苷 含量进行测定，并且与 没有添加天然着色剂的样品做比较。 实验 材料 所有试剂和溶剂 及 HPLC 均 购自厂商 VWR（ 德国达姆施塔特 ） 。整个实验所用的是去离子水。 使用 高效液相色谱 -二极管 阵列检测 （ HPLC-DAD） ，以花色苷3-o-型葡萄糖苷（ 挪威桑内斯茶多酚 ）和天竺葵 -3-o-型

8、葡萄糖苷（ 德国卡尔斯鲁厄 罗斯） 为标准品 来鉴定和量化样品 花色苷 含量。 C18-Sep-Pak 柱 (1000 mg)均购自 于 马谢尔雷 -纳格尔（德国 丁伦 ）。 草莓 （ Fragaria ananassa Duch; 2002 年收获）购 自于当地市场， 与 购 买后12h 内 处理，白充实品种 Elsanta一直是最易被影响而褪色的。黑胡萝卜 浓缩液 （ 胡萝卜属黑紫色变种胡萝卜， 可溶性固体 59%)和接骨木（黑接骨木属，可溶性固体65%）浓缩 液 是由 德国德罗赫特森 Jahncke Fruchtsfte-Konzentrate 提供的。 方法 罐装实验 实验 设计在 改

9、变钙盐、抗坏血酸的浓度以及热处理（ 巴氏灭菌 ）时间 ， 冷藏周期（ 0/7 天）和着色剂（不添加着色剂，添加黑胡萝卜和接骨木色素） 的基础上 。 提高 草莓 的质地 主要在冷藏盐渍过程中。为此，草莓去梗清洗， 350mL 的玻璃罐子里 加入 150g 鲜果 ，再加入 190mL 蔗糖浓度为 25%的盐溶液。 冷藏前 玻璃罐子在蒸汽喷射装置下密封。 分别添加 1000ppm 的 CaCl2 或乳酸钙 到用 柠檬酸（ 0.1mol/L） /Na2HPO4（ 0.067mol/L）缓冲液（ 24/76， v/v； pH3.2）制备的盐 水中 作为稳定剂，而其他种类的糖 用 去离子水 溶解 （传统工

10、艺；盐溶液 pH 为 3.6）。分别在盐 水 中加入 5000ppm的黑胡萝卜和接骨木浓缩液 用来提高色泽的稳定性。抗坏血酸已被证实能够提高 花色苷降 解 9, 10，在 该 研究中也证明 了 抗坏血酸在复合体系中有利于个别色素 的稳定（添加 500ppm抗坏血酸）。 为 了 提高 4 下 暗处储存 7 天后 盐水中草莓的 质地， 所以在 储 藏 前玻璃罐 用巴氏灭菌（ Tmax=93 ， P=2）或旋转蒸馏（ Rotopilot 5,Stock,Neum unster,德国 ）来 灭菌（ Tmax=121 ， F=5），探讨不同热处理条件下色素 的 稳定性。通常热处理生产的水果罐头是在装罐后

11、立即进行的。玻璃罐头 在 16-18 的氖灯（ 欧司朗普通型白灯 ,300-450 勒克斯 ）下储存 0、 4、 8、 12、 16 和 24 周后 分别对 样品中的果实和盐溶液做色泽分析 ，且用 HPLC 对个别花色苷进行 定 量分析。 草莓果实和盐溶液的色泽分析 用 A5 Chorma-Meter CF 300 型（德国朗根哈根美能达） 来测定草莓表面的颜色。从每个玻璃罐内任意取 5 个草莓果实来测定 L*a*b 值。而盐溶液的色值用 配有 RSAPE-20 integration sphere（美国新罕布什尔州北萨顿蓝菲光学公司） 紫外 /可见分光光度计 （ 德国贝尔林根铂金艾尔默公司

12、）来 测定，紫外 /可见分光光度计的扫描波长 范围在 380-780nm内，使用紫外 /可见（ UVWinLab V.2.85.04）和色差（ Wincol V.2.05）软件（ Perkin-Elmer Instruments, Norwalk, CT, 美国 ） ,色度 C*，色调 h=arctanb*/a*,使用 D65 照明 所测得的 2（草莓果实）和 10（盐溶液） CIE L* a*和 b*值分别计算色差 E*。所有的实验进行二次重复。 样品制备 经膜过滤（ 0.45m）后 的盐溶液 直接使用 HPLC 来分析 花色苷 种类。草莓经Grindomix GM 200 mill(Ret

13、sch, Haan, 德国 )在 5000rpm条件下均质 20s 处理后进行草莓色素的定量分析。 30g 的样品用 100mL 甲醇 /1.0%HCl（ v/v）超声波水浴浸提 30min 后离心机离心（ 3,480g）。残渣重新用 100mL 相同的溶剂提取 30min 后再用 50mL 溶剂提取 15min。合并提取液后离心得离心液在 30 下真空干燥。然后用 5 N 和 0.5 N 的 NaOH 调节 pH 至 3.0 左后定容在 25mL 的容量瓶中。膜过滤（ 0.45m）后用 HPLC-DAD 对花色苷进行定量分析。在 质谱仪 下鉴别 花色苷 的种类，根据以前的方法 22使用 C-

14、18-Sep-Pak 柱 进行粗提物的纯化。 鉴别和定量分析花青素 使用 安捷伦 1100 系列的高效液相色谱 仪（德国瓦尔特布隆安捷伦公司） 来分离花色苷， HPLC 具备 ChemStation 软件， G1322A 型脱气装置， G1312A 型 二级梯度泵 。 G1316A 型柱温箱和 G1315A 型二极 管 阵列检测器。该 阵 列 检测器 使用的 色谱柱是 (美国加利福尼亚州托兰斯 ) C18 溶液（ 2504.6 mm内径； 5m粒子大小 )以及 一个 C18 ODS 层析柱 (4.03.0 mm内径 )，已有研究在 25 下对红酒中的花色苷 23进行色谱分析。流动相为水 /甲酸

15、 /乙腈（ 87/10/3， v/v/v; 洗脱液 A）和水 /甲酸 /乙腈（ 40/10/50， v/v/v; 洗脱液 B）。花色苷分析梯度为： 6%至 30%B（ 15min）， 30%至 50%B（ 15min）， 50%至 60%B（ 5min）， 60%至 100%B（ 5min），100%B 至 6%B（ 5min）。总运行时间为 50min。以 0.8mL/min 流速在 520nm下进行检测。二极管阵列检测器的光谱范围被设置在 200-600nm， 1.25 次 /秒（峰宽为0.2min）的速率采集光谱。花色苷的定量分析使用矢车菊素 3-o 型葡萄糖苷为标准品做标准曲线 计算

16、。天竺葵的色素含量用天竺葵 3-o-型葡萄糖苷为标准品的标准曲线 计算 包括分子量校正因子 24。每个变量都做二次的取样和 HPLC 分析。总花色苷 含量是混合物中每种花色苷含量的总和。使用 质谱仪 来分析 洗脱液的峰型 ，洗脱液是从 HPLC 系统中，连接一个 Micromass VG Platform II 四级质谱仪 （英国曼彻斯特） 和一个 电喷雾电离 设备。数据采集和处理使用 MassLynx 软件（ V.3.2）。正离子质谱全扫描记录模式范围在 150-1200m/z。起始温度是 120 ，毛细管被设定为 3.5KV 和 0.5KV 的高电压。 即使在食品加工和储 藏 过程中多次涉

17、及描述颜色变化的动力学研 究(e.g.25-27)， 但 在目前的研究中色素的降解还没正式确定，这是由于体系的复杂性，色素 总 量的减少不仅可归因于化学变化，也和色素在果实和盐水中的扩散有关。 结果和讨论 本研究旨在通过 使用天然色素 黑胡萝卜和接骨木浓缩 液 来提高草莓罐头的外观。研究氯化钙、乳酸钙、抗坏血酸和不同的冷藏时间及温度对水果罐头的影响 ，从而 提高水果罐头的质地 28。另外，通过添加色素对色泽的稳定性和水果 和盐溶液 外观 的 影响进行评价。 草莓果实的色泽分析 罐装后的草莓与新鲜草莓（ L*=40.1； 图 1a）相比 L*值明显 偏 高。这 些研究结果 是因为 色素从最外层细

18、胞层向果实中心细胞扩散以及色素溶解在盐水中，导致颜色褪去。储 藏 过程中观察到 L*值不断地下降。因此， 24 周后罐装草莓的 L*值 普遍要比新鲜草莓低。正如所料，灭菌的草莓果实样品比巴氏灭菌后的草莓果实样品 的 （数据没有显示）光泽要低，这是因为高温导致色素产生美拉德反应。通常的，添加一种天然色素也可以降低 L*值。对照样品（未添加色素）在储 藏24 周后 L*值范围在 44-48，而添加了黑胡萝卜和接骨木浓缩液的罐装 草莓 在同样储存期后 L*值范围在 37-42。而不同植物来源的天然色素的 L*值的差异不大 。 结果显示，与新鲜草莓（ a*=33.9； b*=23.4）相比，罐装草莓的

19、 a*和 b*要低，在整个储 藏 过程中有所下降，普通 灭菌 和巴氏灭菌相比更为明显。图 1 表示添加了黑胡萝卜浓缩液的草莓罐头的色泽指标。在储 藏 的最后时期可 普遍 观察到 a*和b*的变化，特别是 b*的变化 。 因此，色度值呈现出同样的趋势（图 1b）。 C*值表示的色泽亮度与 花色苷 酰化 29, 30的程度有关，添加黑胡萝卜 花色苷 的草莓的 C*值 预期 要 高 于添加了接骨木 花色苷 的草莓，这是因为后者缺 少 被酰化的色素。新鲜草莓的色度值是 41。而添加了黑胡萝卜色素的 罐装草莓在储存初期几乎 与新鲜草莓 呈现相同的 C*值。有趣的是，对照样品和提取的着色物的差异不是很明显

20、。这可解释为植物内部的成分比如草莓中的羟基酸，同样影响 着 草莓的色泽 表 现。这些 物质 也可作为 辅 色素来 改变 花色苷 的着色特性。普通 灭菌 的样品与采用巴氏消毒的样品 相比 其 C*值显著降低（ 5-10units），这证明了热处理会对色素的稳定性产生不利影响。然而，罐装草莓对照样品（未添加色素浓缩液）及其样品的提取物的色度值无法分辨。因此，这也证明了这些参数不适合做色泽评价。 与新鲜草莓（ 35）的色度值（ h）相比，采用 巴氏灭菌样品的色度值明显增加（ 61），在复合体系中的低色度值 是因为 水果加工过程中色泽的褐变。除了热处理 使 色素降解，美拉德反应也会引起棕色化合物的形成

21、。添加了黑胡萝卜 花色苷 的草莓表现出较低的 h值。当草莓在普通 灭菌 时这些因素的影响是显著的。添加了接骨木 花色苷 的色度值范围在对照样品和添加黑胡萝卜 花色苷 样品之间。 再者 ，杀菌导致了 h的明显下降。 巴氏灭菌样品和新鲜草莓 用 色差值（ E*），也称为总色差（ TCD） 27，和L*、 a*、 b*作为参考，最高范围从 13 到 20，大多数超过 15 units。可以从 表 1 中看 出，添加了黑胡萝卜 花色苷 的样品和加了接骨木 花色苷 的样品分别都进行普通灭菌 和巴氏灭菌后 ，采用普通灭菌的 色差 值相对要 小。考虑到所有 CIE 的参数，各种加工过程的区别证明了黑胡萝卜浓

22、缩液比接骨木浓缩液更有利于草莓罐头色泽的保存。 盐溶液的色泽分析 添加了黑胡萝卜 花色苷 的盐溶液其 a*值为 10-20units，高于添加 了 接骨木色素 的样品 ，而后者又显著高于对照样品的盐溶液，因为 对照样的 颜色只是 由 草莓中的 花色苷 组成。因此，这些溶液的 L*值 都 显著高于添加了色素的溶液。与对照样品相比，添加了黑胡萝卜浓缩液或接骨木浓缩液的 C*值 明显增加（图 2）， 添加 黑胡萝卜色素的样品 C*值 是最高的。所有样品的 C*值呈现下降趋势，用黑胡萝卜 花色苷维持 色素的稳定，其颜色的损失较低。与此相反，对照的盐溶液和添加了接骨木浓缩液的样品， h值均有上升，但添加

23、了黑胡萝卜浓缩液的样品基本保持不变。这再次证明了黑胡萝卜色素适用于增加色素的稳定。 花色苷定性定量分析 研究已证明 黑胡萝卜花色苷在低酸性条件下稳定，低酸性环境下花色苷通常由于水分子的亲核运动而转变为无色的形式存在。复合色素稳定性提高是因为分子内部的酰化程度提高的作用 4, 29, 30。与此 相反，接骨木花色苷主要是由非酰化的矢车菊素糖苷组成。因此，添加了接骨木浓缩 液 的草莓罐头的稳定性在未添加着色剂的草莓罐头和添加了黑胡萝卜浓缩 液 的草莓罐头之间。为了研究色素稳定性之间的差别，定量分析盐水和草莓提取物中的个别花色苷。 草莓花色苷 本研究中所使用的提高草莓外观的色素（图 3a, 表 2）

24、与先前的报道是一致的 15-18。天竺葵 3-葡萄糖苷（ 2）是主要的化合物（ 72.1%），其次是天竺葵 3-丙二 -葡萄糖苷（ 3）（ 17.1%）和矢车菊 3-葡萄糖苷（ 4）（ 10.3%）。天竺葵 3-琥珀酸-葡萄糖苷（ 4）目前只 占有少量（ 0.5%）。一些已经在 Camarosa16草莓品种中被检测出的其他色素未在 Elsanta品种中被检测出来，这可能是因为他们的含量较微量或是品种的关系。 黑胡萝卜花色苷 黑胡萝卜花色苷在 520nm 下的色谱图 中 显示了 5 类主要化合物（图 3b），其中的 3 类分别与酰化芥子酸（ 7），阿魏酸（ 8）和 P-香豆酸共同存在。由于它们较高的亲水性， 2 类非酰化的矢车菊素双葡萄糖苷和甘油三酸酯（ 5 和 6）在洗脱前占花色苷总含量的 74.8%，这更证明了先前对黑胡萝卜 31, 32色素的研究。然而，这也 说明了在这些研究中 苯酚 的甘油三酸酯羟基衍生物未被检出。这可能与 草莓的 品种差异或不同储 藏 条件相一致的 8, 22。添加了 黑 胡萝卜色素着色的草莓 经质谱分析表明存在 花色苷 和 酰化芥子酸的复合物 ， 前者在储 藏 初期 的含 量占主导地位，而这一比例在实验末期是相反的（数据未显示）。这些独立的数据和花色苷在整个储存过程中的峰是相一致。