功能性姜黄饮料护色研究

许，高 鹏 ， 马海然 ，李洪亮 ，高可染

（1.内蒙古蒙牛乳业（集团） 股份有限公司，内蒙古呼和浩特 011500；2.内蒙古自治区乳品与奶牛繁育生物工程技术企业重点实验室，内蒙古呼和浩特 011500；3.蒙牛高科乳制品（北京） 有限责任公司，北京 101100）

随着社会不断发展，消费者对于食品的需求不止是满足于营养价值，随着消费者对于健康安全饮食的关注和认知的提升，关于食品的生理功效研究逐渐增多，同时富含功能性成分的药食同源植物也开始进入消费者的视野，针对植物资源的功能性研究逐渐热门，抗氧化的评价，促进肠道健康、消化吸收、生理功能及一定的保健作用成为了营养学研究热点[1-4]。

姜黄为芭蕉目，姜科、姜黄属多年生草本植物，原产地为我国台湾、福建、广东、广西、云南等省区，东亚及东南亚地也有种植。姜黄根茎发达，含有丰富的营养成分，主要以姜黄素为主，不仅是天然的色素来源，也具有良好的营养保健作用，是常用的中药原料。姜黄能够行气破瘀、通经止痛，常在中医学上主治胸腹胀痛、肩臂痹痛、产后出血等[5-7]。姜黄因具有较强的抗炎症活性及在产品中的应用，逐渐被我国消费者认可，伴随功能性食品开发流行趋势，将姜黄应用在饮料中，提高饮料的综合功能性和营养价值[8-9]。但是，目前针对姜黄产品的主要研究集中在功效成分姜黄素的医用价值，对于姜黄在饮料中的稳定性研究较少。姜黄饮料产品稳定性受光照强度、产品最终pH 值、杀菌时间，以及产品体系中护色剂种类和含量的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

姜黄液，北京索莱宝科技有限公司提供；三聚磷酸钠、六偏磷酸钠，天津市东丽区天大化学试剂厂提供；抗坏血酸钠，天津市光复精细化工研究所提供；EDTA-Na2，美国Sigma 公司提供；黄原胶、羧甲基纤维素钠，潍坊英轩实业有限公司提供。

NR20XE 型便携式电脑色差仪，深圳市三恩驰科技有限公司产品；721 型可见分光光度计，上海元析仪器有限公司产品；GL-21M 型高速冷冻离心机，德国Sigma 公司产品；FE20 型实验室pH 计，梅特勒-托利多仪器（上海） 有限公司产品；WF32 型精密色差仪，日本ATAGO 爱拓产品；HZ-82 型振荡型恒温水浴锅，金坛新航有限公司产品；WB2000-D 型数字式搅拌器，德国WIGGENS 公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 姜黄功能性饮料样品制备

（1） 称量。称取一定量白砂糖、三氯蔗糖、木糖醇、黄原胶、结冷胶、CMC，取少量白砂糖同胶体和代糖充分搅拌混匀，备用。

（2） 溶胶。适量55~65 ℃水，取上述混匀料，缓慢投入，加热搅拌，以转速1 500 r/min 升温，水温控制在80 ℃。

（3） 化料。将一定量功能性原料姜黄和护色剂，缓慢投入，搅拌。

（4） 定容。将产品用水定容至1 L。

（5） 杀菌。115 ℃，15 s，88 ℃，30 min。

1.2.2 姜黄素标准曲线测定

分别称量护色剂：六偏磷酸钠（0.02，0.03，0.04，0.05，0.06 g/L），三聚磷酸钠 （0.05，0.10，0.15，0.20，0.25 g/L），抗坏血酸钠 （0.1，0.2，0.3，0.4 g/L），EDTA-Na2（0.01，0.02，0.03，0.04，0.05 g/L)，按上述操作步骤进行打样，样品杀菌后，放置室温下保存7 d，使用色度仪进行色差值测量[10]。

1.2.3 姜黄素含量的测定

采用光照及温度加速试验，取10 只20 mL 的试管，分别吸取2 μg/mL 的产品溶液20 mL 于试管中，两两分组得到5 组，每组当中有1 支按照最佳护色剂添加量添加，摇匀后测定各溶液的初始A0值，然后放置在42 ℃光照箱中保温1 h，于波长425 nm 处测定 An 值[11]。

1.2.4 色差的测定方法

使用WF32 型精密色差仪对添加不同护色剂的产品进行色差测定，以蒸馏水为空白对照，每个样品进行3 次平行测量，取均值计算。空白组色差值分别为L0，a0，b0；试验组数据为L，a，b。根据试验测量色差值计算总色差值来判断护色效果。

1.2.5 不同护色剂对饮料中姜黄的护色单因素试验

不同pH 值下姜黄素的溶解性不同，标准品采用与样品组相同精密称取姜黄素标准品10.0 mg，用无水乙醇溶解，洗入500 mL 棕色量瓶中，定容后得到标准母液。精密量取1，2，3，4，5 mL 标准溶液于50 mL 棕色容器中，加无水乙醇定容，分别于波长425 nm 处比色测定，无水乙醇作空白，得到一组吸光度与质量浓度的线性结果，绘制标准曲线。

1.2.6 护色剂复配选择试验

根据单因素试验结果设计正交试验，选取各因素下3 个水平进行正交试验，以姜黄素吸光度和感官评分为评价指标，确定护色效果。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计/ g·L-1

2 结果与分析

2.1 姜黄素标准曲线

姜黄素吸光度标准曲线见图1。

图1 姜黄素吸光度标准曲线

使用分光光度计测得溶液吸光度，绘制标准曲线如图1 所示，得到标准溶液吸光度与姜黄素溶液浓度的回归方程Y=2.587 9X+0.001 6，相关系数R2=0.999 6，溶液质量浓度为0.2~1.2 mg/mL 时，线性关系呈现良好。

2.2 不同护色剂对饮料中姜黄素的护色试验

不同护色剂对饮料中姜黄素的护色效果见表2。

表2 不同护色剂对饮料中姜黄素的护色效果

对不同护色剂六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、抗坏血酸钠、EDTA-Na2进行单因素试验，试验测试指标为0 d 和7 d 时产品色度值及在425 nm 条件下吸光度值，数据显示六偏磷酸钠在水平值为0.04 g/L，三聚磷酸钠在水平值为0.15 g/L，抗坏血酸钠在水平值为0.2 g/L，EDTA-Na2在水平值为0.03 g/L 时，产品护色效果相对其他水平更好，但4 种护色剂中六偏磷酸钠在保护产品颜色衰减中表现最好，7 d 后色差值由37.46±0.03 减少到36.25±0.03，产品颜色稳定。

六偏磷酸钠对饮料中姜黄素的护色效果见图2。

图2 六偏磷酸钠对饮料中姜黄素的护色效果

由图2 可以看出，随着六偏磷酸钠质量浓度的增加，姜黄素吸光度值在含量为0.04 g/L 时达到最大，相比原始溶液中姜黄素含量下降比例最低，护色效果最好；同时，对比0，7 d 贮藏期内姜黄素衰减效果，在酸性溶液条件下，六偏磷酸钠较好的分散性帮助提高对姜黄素的保护，在0.04 g/L 下的六偏磷酸钠对姜黄素保护最好[12-13]。

三聚磷酸钠对饮料中姜黄素的护色效果见图3。

由图3 可以看出，随着三聚磷酸钠质量浓度的增加，姜黄素吸光度值在含量为0.15 g/L 时达到0.31，相比原始溶液中姜黄素含量下降比例相对最低，护色效果最好；同时，对比0，7 d 贮藏期内姜黄素衰减效果，在0.15 g/L 下的三聚磷酸钠对姜黄素保护最好，三聚磷酸钠对金属离子有一定的络合作用，可以抑制金属离子与色素发生作用[14-15]。

图3 三聚磷酸钠对饮料中姜黄素的护色效果

抗坏血酸钠对饮料中姜黄素的护色效果见图4。

图4 抗坏血酸钠对饮料中姜黄素的护色效果

由图4 可以看出，随着抗坏血酸钠质量浓度的增加，姜黄素吸光度值逐渐下降，并且随着添加量的不断增加，下降速率也在增加；对比0，7 d 贮藏期内姜黄素衰减效果，在0.10 g/L 下的抗坏血酸钠对姜黄素保护最好，因抗坏血酸钠具有较强的抗氧化能力，但随着添加量增加，抗坏血酸钠自身的还原作用会影响姜黄素造成产品褪色[16-17]。

EDTA-Na2对饮料中姜黄素的护色效果见图5。

图5 EDTA-Na2 对饮料中姜黄素的护色效果

由图5 可以看出，随着EDTA-Na2质量浓度的增加，姜黄素吸光度呈现抛物线趋势，在添加量为0.03 g/L 时达到最大保护效果；对比0，7 d 贮藏期内姜黄素衰减效果，在0.03 g/L 下的抗坏血酸钠对姜黄素保护最好[18-20]。

2.3 复配护色剂对饮料中姜黄素的护色试验

正交试验结果与分析见表3，方差分析见表4。

表3 正交试验结果与分析

表4 方差分析

以姜黄素吸光度为评价指标，根据极差值的大小，可知影响姜黄饮料护色的主要因素为A>B>C>D，即六偏磷酸钠>抗坏血酸钠>EDTA-Na2>三聚磷酸钠，护色剂最优组合A1B2C3D2（六偏磷酸钠0.04 g/L，抗坏血酸钠0.2 g/L，EDTA-Na20.04 g/L，三聚磷酸钠0.10 g/L）。

3 结论

功能性姜黄饮料在生产加工中涉及到高温杀菌工艺，功效性成分姜黄，对体系酸碱度、光照强度等因素敏感，产品易产生褪色，营养价值降低，功效性减弱[21]。六偏磷酸钠、抗坏血酸钠、三聚磷酸钠和EDTA-Na2在姜黄饮料生产及储存中都有一定的护色作用，从总色差值△E 和姜黄素吸光度值可以看出，六偏磷酸钠的护色效果要优于其余3 种护色剂。从正交试验结果可以看出，4 种护色剂复合使用，具有协同效果，护色效果明显。复合护色剂的最优组合为六偏磷酸钠0.04 g/L，抗坏血酸钠 0.2 g/L，EDTA-Na20.04 g/L，三聚磷酸钠0.10 g/L，此时姜黄素吸光度值达到0.41。单因素试验和正交试验结果表明，总色差值△E 越小，姜黄素吸光度含量越高，对产品的护色效果越好。