彩麥麩皮花色苷的穩(wěn)定性研究
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谷玉娟1，蘇東民1，2*，蘇東海1，3，時玉晴1，陳志成1，林江濤1
1．河南工業(yè)大學(xué)（鄭州450001）；2．鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院（鄭州450002）；
3．北京電子科技職業(yè)學(xué)院(北京100176)
摘要探究了彩麥麩皮花色苷在外界條件下的穩(wěn)定性，為彩麥麩皮花色苷的加工應(yīng)用提供理論參考，并加快相關(guān)產(chǎn)品的研究與開發(fā)。選取河南彩色小麥中普黑麥1號和漯珍6號藍麥為原材料，利用紫外可見分光光度法研究了pH、溫度、金屬離子及VC等幾種添加劑對彩麥麩皮花色苷的影響作用。結(jié)果表明：彩麥麩皮花色苷在偏酸性和低溫(≤65℃)條件下較穩(wěn)定。離子濃度為2.0 m mol/L時，K+、Na+和Ca2+的加入增強了花色苷的穩(wěn)定性；Fe3+、Cu2+、VC及一定濃度的檸檬酸(≥0.5%和蔗糖(≥5%)的加入則使花色苷穩(wěn)定性下降；2%或3%的食鹽可顯著提高其穩(wěn)定性。故彩麥麩皮花色苷的穩(wěn)定性受pH和溫度的影響較大，不同的金屬離子和添加劑對其穩(wěn)定性影響不同。
關(guān)鍵詞彩色小麥；麩皮；花色苷；穩(wěn)定性
花色苷屬于安全無毒的純天然色素，具有較好的抗氧化特性，不僅能作為食品裝飾著色劑使用，還可開發(fā)富含花色苷的食品配料及其他花色苷保健食品。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，花色苷還具有抗炎、抗癌、降血糖延緩衰老等生理生化作用，具有較高的應(yīng)用價值。但在食品加工制作過程中，原料加工處理方法、工藝條件及其他成分的添加均可能對花色苷造成不同程度的影響�；ㄉ盏姆�(wěn)定性改變指在外界環(huán)境變化時，其在生物、化學(xué)、物理性能方面發(fā)生的變化，使花色苷色澤加深或減弱，透明度發(fā)生改變的過程�；ㄉ赵谑称坊蛩芤褐�，介質(zhì)pH不同，花色苷存在形式不同，如圖1所示。一般條件下，四種結(jié)構(gòu)中以黃烊鹽的結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，一般以花色苷含量的變化表示其穩(wěn)定性，花色苷含量與吸光度存在一定的正比關(guān)系，通常以花色苷的吸光度為衡量指標(biāo)說明其穩(wěn)定性的變化。近年來，關(guān)于花色苷穩(wěn)定性的研究主要集于樹莓、藍莓、越橘、紫甘薯、紅酒等漿果、蔬菜、果酒和飲料類，如陳健初研究了幾種添加劑對楊梅花色苷濃度和色澤穩(wěn)定性的影響。涂宗財?shù)妊芯苛私饘匐x子對紫甘薯花色苷具穩(wěn)定性的影響。李穎暢等，Cortes G．A．等則分別對影響樹莓、藍莓、藍玉米花色苷穩(wěn)定性的光照、pH、溫度、食品添加劑及金屬離子等因素條件進行了系統(tǒng)研究。對于彩色谷物花色苷的相關(guān)研究還處于起步階段，尤其對彩色小麥麩皮花色苷的研究報道較少。以河南彩色小麥中普黑麥1號( ZH)、漯珍6號(LM6)兩種彩麥麩皮花色苷提取液為研究對象，利用紫外可見分光光度法研究了介質(zhì)pH、溫度、金屬離子及VC、檸檬酸等對彩麥麩皮花色苷提取液穩(wěn)定性的影響，為彩麥麩皮花色苷的相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)和利用提供基本理論參考。
1材料與方法
1.1材料與試劑
1.1.1試驗材料
中普黑麥1號( ZH)，購于三門峽中普農(nóng)業(yè)科技有限公司；漯珍6號-藍色籽粒( LM6)，購于漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院。
1.1.2主要試劑
鹽酸、KCI、Na2HPO4·12H2O、檸檬酸、CaCl2、CuSO4. 5H2O、MgSO4. 7H2O、MnSO4. H2O、ZnCl2、Ba(NO3)2、AICl3、Fe(NO3)3. 9H2O、抗壞血酸、H2O2、無水Na2SO3、Na Cl、蔗糖，均為分析純。
pH 1.0緩沖溶液：0.373 mg KCI（分子量為74.55）溶于25 m L的蒸餾水中再加1.107 m L的濃鹽酸(37%、
12.1 mol/L)。
pH 4.5緩沖溶液：2.772 g的三水合醋酸鈉（分子量為136.08）溶于20 m L蒸餾水中，加入0.992 m L的12.1 mol/L的濃鹽酸，再加30 m L蒸餾水，混合均勻即可；pH 3.0～8.0系列緩沖溶液由Na2HPO4-檸檬酸配制。
1.2儀器與設(shè)備（參見表1）
1.3試驗方法
1.3.1彩麥麩皮樣品的制備
彩色小麥籽粒經(jīng)挑揀去除雜粒、病蟲粒、石子后，按照GB 5497—1985測定小麥籽粒水分，然后測定其硬度指標(biāo)，按照NYT 1094.1-2006的方法調(diào)節(jié)小麥水分，進行潤麥。潤麥后利用布勒實驗?zāi)ツシ�，面粉出粉率�?0%左右，獲得粗麩（約20%）和細麩。選擇粗麩為試驗樣品原料，經(jīng)冷凍儲藏3d，利用萬能粉碎機粉碎使其全部通過20目篩，混合均勻備用。
1.3.2樣品的脫脂處理
將1.3.1制得的彩麥麩皮樣品取一定量裝入濾紙筒內(nèi)，密封，置于具塞玻璃瓶中，以1：15( g/m L)的比例加入石油醚浸泡過夜，然后參照GB/T 5512-2008，利用索氏抽提裝置回流，脫除粗脂肪，自然干燥后得到脫脂彩麥麩皮樣品。
1.3.3彩麥麩皮花色苷樣品的制備
稱取20 g脫脂彩麥麩皮樣品，置于500 m L離心瓶中，按一定1：15( g/m L)的比例加入pH 1.0的80%鹽酸甲醇溶液，于250 W 40 kHz條件下超聲80 min后，于4℃、4 000 r/min下離心15 min，分離上清液，濾渣在相同條件反復(fù)浸提（至少5次），直至提取液無色，收集上清液置于離心瓶中，于冰箱內(nèi)4℃冷藏2d，沉淀大分子物質(zhì)，然后再次離心，分離的上清液于40℃下真空濃縮，旋蒸至干后，冷凍干燥得到花色苷初提樣品，密封，避光下冷藏備用。
1.3.4 pH對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響
分別準(zhǔn)確稱取0.200 g彩麥麩皮花色苷樣品，用Na2HPO4-檸檬酸系列緩沖液溶解并定容至10 m L，配制成不同pH（1，3，5，7和8）的花色苷溶液，密封，于相同室溫條件避光存放，穩(wěn)定1h后，離心，并以相應(yīng)緩沖溶液作參比，測定其在513 nm（花色苷溶液最大吸收波長）下測定吸光度，并繼續(xù)室溫避光存放，觀察花色苷溶液色澤變化。
1.3.5溫度對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響
分別準(zhǔn)確稱取0.200 g彩麥麩皮花色苷樣品，用不同濃度鹽酸溶液溶解并定容至10 m L，配制成不同pH（1，3和5）的花色苷溶液，分別置于不同溫度下（40℃，65℃，80℃和95℃）加熱處理6h后，冷卻至室溫，并以未經(jīng)熱處理的溶液作空白對照，用pH1.0的KCl-HC1緩沖溶液以1:4的比例稀釋5倍，穩(wěn)定一段時間，離心，在513 nm下測定吸光度（表示花色苷含量的大�。�，每組處理重復(fù)2次，結(jié)果取平均值。
1.3.6金屬離子對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響
取一定質(zhì)量的彩麥麩皮花色苷樣品，pH 1的鹽酸溶液溶解稀釋到合適濃度，準(zhǔn)確稱取一定量金屬離子化合物置于25 m L容量瓶中，加入花色苷稀釋液定容至刻度，使金屬離子濃度達到2.0 m mol/L，震蕩溶解，以不加金屬離子的花色苷溶液為空白對照，密封，于室溫條件下避光存放24 h后，觀察花色苷色澤的變化，離心，測定其在513 nm處的吸光度（表示花色苷含量的大小）。每組處理重復(fù)2次，結(jié)果取平均值。主要研究的金屬離子有：K+、Na+、C a2+、Mg2+、2n2+、Fe3+、Cu2+、Ba2+、Al3+和Mn2+。
1.3.7幾種添加劑對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響
分別稱取一定質(zhì)量的VC、蔗糖、食鹽和檸檬酸置于容量瓶，加入同1.3.5方法配制的彩麥麩皮花色苷稀釋液，使VC濃度分別為0.01%，0.05%，0.1%，0.5%和1.0%；蔗糖濃度分別為2%，5%，8%和10%；食鹽濃度分別為0.5%，1%，2%和3%；檸檬酸濃度分別為0.05%，0.1%，0.5%和1%。同時以未加添加劑的彩麥麩皮花色苷稀釋液作空白對照，均密封后于室溫下避光存放24 h，離心后在513 nm測定吸光度，每組重復(fù)2次，結(jié)果取平均值。
1.4數(shù)據(jù)處理與分析
使用Oringin 8.5和SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理。
2結(jié)果與討論
2.1 pH對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響
由圖2可知，兩種彩麥麩皮花色苷不同pH下溶液的吸光度不同，隨pH的增大，花色苷的吸光度呈先減小后增大的趨勢。經(jīng)觀察，介質(zhì)pH不同，花色苷呈現(xiàn)的顏色和狀態(tài)不同。室溫下，隨著pH的變化，花色苷溶液依次從亮紅色( pH 1)、粉紅色(pH 3)、黃色( pH 5)、變化為淺灰綠(pH 7)、灰綠色(pH8)。這是花色苷重要特性，不同pH下花色苷存在的結(jié)構(gòu)形式不同，花色苷的苯基苯并吡喃環(huán)上缺電子，介質(zhì)中H+濃度的差異使其結(jié)構(gòu)發(fā)生不同的可逆性變化，因而呈現(xiàn)不同的色澤。在較低pH≤3下，花色苷較為穩(wěn)定，室溫下，隨著存放時間的延長，花色苷顏色幾乎沒有變化，依然呈現(xiàn)透明的紅色。pH≥5時，花色苷溶液較不穩(wěn)定，室溫放置24 h后出現(xiàn)不同程度的絮狀沉淀，這可能因為花色苷提取液中含有蛋白等雜質(zhì)，在等電點附近聚集沉淀導(dǎo)致。放置48 h后，pH7、8的花色苷溶液液發(fā)生褪色，變成黃色。這與楊希娟、孫群的研究結(jié)果相一致。試驗表明，彩色小麥花色苷在偏酸性條件下較穩(wěn)定，且ZH花色苷的穩(wěn)定性高于LM6花色苷，這可能與樣品中花色苷的種類組成和含量有關(guān)。
2.2溫度對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響
由2.1結(jié)果可知，彩麥麩皮花色苷在偏酸性的條件下較為穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，研究了相同pH下溫度對對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的影響，見圖3�；ㄉ者M行熱處理一定時間，花色苷溶液pH不同，熱處理溫度不同，花色苷的降解情況具有較大差異。由圖3可知，溫度對花色苷降解穩(wěn)定性的影響時是依賴于溶液pH而變化的，與pH 5相比，pH 1和pH 3條件花色苷的熱降解變化較大。
2.3金屬離子對彩麥花色苷穩(wěn)定性的影響
圖4不同金屬離子對ZH與LM6花色苷的影響
由圖4可知，十種金屬離子均對兩種彩麥麩皮花色苷的穩(wěn)定性具有不同程度的影響，且影響結(jié)果相似。加入K+、Na+和C a2+的兩種彩麥花色苷溶液吸光度均顯著高于空白溶液(p≤0.05)，說明K+、Na+和Ca2+對花色苷具有一定的穩(wěn)定、增色作用，影響大小為Ca2+> K+> Na+。另外，Mg2+、Al3+對LM6的花色苷溶液也具有穩(wěn)定作用，這可能是因為花色苷的某基團與這些金屬離子結(jié)合形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。與花色苷空白溶液相比，含有Fe3+、Cu2+的花色苷溶液均出現(xiàn)不同程度的褪色，吸光度顯著降低(p<0.05)，且花色苷溶液在加入Fe3+ 30 min后即出現(xiàn)絮狀沉淀，對花色苷穩(wěn)定性影響大小為Fe3+> Cu2+，可能由于Fe3+、Cu2+攻擊了花色苷的黃烊鹽陽離子主核結(jié)構(gòu)，破壞了發(fā)色基團，致使吸光度迅速降低。其他金屬離子對花色苷的穩(wěn)定性影響較小，如Zn2+、Ba2+。因此彩色小麥花色苷相關(guān)食品在加工或存放期間避免與鐵、銅的接觸，并可以通過加入一定濃度的鈉鹽、鉀鹽或者鈣鹽來提高其穩(wěn)定性。
2.4 VC對彩麥花色苷穩(wěn)定性的影響
由圖5中結(jié)果可以看出，試驗中各濃度的VC均對花色苷穩(wěn)定性具有不同程度的破壞作用，且VC濃度越大，花色苷降解越嚴(yán)重，溶液顏色越淺。VC濃度為1.0%時，ZH和LM6的花色苷降解量分別高達46.02%、59.22%。這可能是由于VC發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生了H2O2，而H2O2可促進花色苷分解，使花色苷含量降低。所以在彩麥花色苷在應(yīng)用時要注意抗壞血酸的添加或使用量，避免其對花色苷造成破壞。
2.5蔗糖對彩麥花色苷穩(wěn)定性的影響
從圖6可以看出，較低濃度蔗糖的加入，對兩種彩麥花色苷溶液影響不顯著，在一定范圍內(nèi)，隨著蔗糖濃度的增加，花色苷的吸光度顯著降低，說明高濃度蔗糖的加入對花色苷造成破壞，加快了彩麥花色苷的降解。
2.6檸檬酸對彩麥花色苷穩(wěn)定性的影響
由圖7可知，一定濃度檸檬酸的加入使兩種彩麥花色苷褪色，濃度低于0.5%時，檸檬酸對花色苷影響較小，當(dāng)濃度≥0.5%時開始顯著降低花色苷吸光度。說明一定濃度的檸檬酸對彩麥花色苷具有破壞作用，這與H．E．M．研究結(jié)果一致。所以在彩麥花色苷相關(guān)食品加工中，要避免或者減少檸檬酸的使用。
3結(jié)論
通過對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性的研究發(fā)現(xiàn)彩麥麩皮花色苷對溫度和pH的變化較為敏感。低溫(≤65℃)和偏酸性條件有助于彩麥麩皮花色苷的穩(wěn)定。不同金屬離和添加劑對彩麥麩皮花色苷穩(wěn)定性具有不同程度的影響。加入一定濃度的鈉鹽、鉀鹽或者鈣鹽可提高彩麥麩皮花色苷的穩(wěn)定性，但避免與Fe3+和Cu2+的接觸。為加工制作及研究開發(fā)富含花色苷的食品提供一定的理論參考。
