红肉火龙果果肉红色素在食品加工中稳定性研究

邓远珍 陈思琪 张桂芝

火龙果（Piraya），原产巴西、墨西哥等中美洲国家，属热带和亚热带水果，是仙人掌科量天尺属（Hylocereus undatus）植物，20世纪90年代初，我国引进试种，并选育出一些优良品种。目前，火龙果在我国广西、广东、海南、福建等省区广泛种植。

火龙果根据果皮和果肉颜色的不同，可分为红皮白肉火龙果、黄皮白肉火龙果和红皮红肉火龙果，其中受到广大消费者喜爱的一类是红皮红肉火龙果，其不但色泽鲜艳而且营养价值也相对较高。红肉火龙果的果肉含有大量的甜菜红素等多种功能成分。但是红皮红肉火龙果中的色素在火龙果加工过程中，比如，火龙果汁、火龙果酱、火龙果酒等产品生产过程中，火龙果色素非常不稳定，易发生褪色现象，颜色逐渐由紫红色变为淡红色，最后变为黄褐色，火龙果产品的褪色问题严重影响了其感官品质，降低了经济价值。

关于红肉火龙果色素的主要成分，国内外学者均进行了详细研究，2002年，Florian C Stinzing等利用高效液相色谱共分离鉴定得到10种甜菜红素，2004年，Florian C Stinzing等在后续研究中，采用核磁共振鉴定出了火龙果中的甜菜红素结构。2010年，Rebecca等也通过实验证实，红肉火龙果果肉中的红色素主要为甜菜红素。目前，甜菜红素作为一种天然食用色素具有安全无毒且着色能力强，已被广泛地应用于饮料、乳制品、酒类等产品的加工中，另外，甜菜红素不仅可以作为天然色素赋予食品鲜艳的色泽，还因具有抗氧化、预防心血管疾病等保健功能而受到广泛关注。色泽是评价果汁品质的一个重要指标，赋予产品感官上的特点，然而甜菜红素不稳定，易受温度、pH值、金属离子等环境因素影响，导致果汁的色泽会发生变化，这使得火龙果产品的开发和应用在食品工业中受到限制。

本文主要以红肉火龙果果肉为原料，制成火龙果饮料的混合体系作为研究对象，模拟常规饮料生产加工参数，测定红肉果肉色素的吸光度值的变化，来检测在通用的饮料加工环节，例如温度、加热时间、添加剂等条件下对红心火龙果色素稳定性的影响，以期对提高红心火龙果加工产品的质量和附加值，提供一定的参考依据。

1.红肉火龙果色素最大吸收波长的确定

首先，我们将红肉火龙果汁溶液在400-700nm范围内进行波长扫描，通过扫描图谱，我们得到红肉火龙果肉色素在528nm处有明显吸收峰，因此后续试验选取528nm作为该色素的最大吸收波长。

2.温度对红心火龙果色素稳定性的影响

我们探讨了不同温度（35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）下的火龙果色素吸光度和颜色变化，实验发现，实验温度在35℃-50℃范围内，加热温度对火龙果肉水溶液色素的吸光度影响差异不大，但是当温度大于60℃以上的时候，火龙果肉水溶液吸光度急剧下降；
温度在30℃的吸光度为0.515当达到90℃吸光度迅速变为0.133，实验也观察到，火龙果肉水溶液颜色随温度的变化也非常显著，当温度在60℃以下，其颜色变化不大，当温度高于60℃以上的时候，火龙果肉水溶液颜色逐渐变淡，由原来的深紫色变为淡紫色，当温度达到90℃以上的时候火龙果肉水溶液原有的紫红色已经完全消失，火龙果水溶液变为淡黄色。即在相同保温时间下，随着保温温度的升高，火龙果中红色素含量逐渐减少。另外，我们也观察到，随着热处理时间的延长吸光度值逐渐减少，体系的颜色逐渐发生了变化。因此可知，温度越高，火龙果中红色素热稳定性越差，即甜菜红素降解速率越快，温度会破坏红心火龙果颜色的稳定性。从实验结果可知，红心火龙果色素在温度低于60℃时比较稳定，高温会破坏红色素的稳定性。由此也说明火龙果在食品加工过程中，需要控制加热温度，防止产品发生褪色现象。

3.酸味剂对火龙果色素热不稳定的作用探讨

酸味剂是果蔬产品加工过程中常用的添加剂，它能调节果蔬产品的糖酸比例，从而赋予我们食品不同的口感，这部分我们探讨了酸味剂对食品加工过程中，火龙果色素热不稳定的作用，我们在模拟热加工环境下，加入了食品加工过程中常用的酸味剂柠檬酸、苹果酸、乳酸等，探讨不同酸味剂以及酸味剂的不同浓度（0.1%乳酸、0.15%乳酸、0.1%柠檬酸、0.15%柠檬酸、0.1%苹果酸、0.15%苹果酸）在火龙果加工过程中，是否对色素的稳定性有积极保护作用，通过实验发现，加入实验条件下的酸味剂后，对火龙果水溶液并没有起到有效的色素保护的作用。也有学者研究了pH1和pH10的火龙果汁在55℃保温4h后，果汁中各组分甜菜红素变化情况。该学者研究发现，火龙果汁在pH为1时，果汁中的甜菜红素会出现不同程度的损失，其中17-decarboxy-isobetanin 的损失率最高，达到38.7%；
火龙果汁中主要的甜菜红素 Betanidin-5-0-β-glucoside 的损失率为13.2%；
火龙果汁在调整为pH为10时，火龙果汁中原有的两种甜菜红素已不能检出，火龙果汁中主要的甜菜红素 Betanidin-5-0-β-glucoside 损失了71.5%，该学者证实过酸和过碱环境均不利于火龙果汁中甜菜红素的稳定。

4.食盐对火龙果色素热不稳定的作用探讨

食盐是食品加工过程中常用的一种辅料，可以赋予咸味，可以作为防腐剂，可以作为稳定剂改善食品质地和口感等等。在实验中，我们选用3%、5%及6%的浓度食盐，探究食盐在食品加工过程中对火龙果色素热不稳定性的保护作用，实验结果显示，火龙果色素的水溶液在80℃，30分钟加热情况下，不添加食盐的火龙果肉水溶液吸光度损失率为46%，加入3%食盐的火龙果肉水溶液吸光度损失率36.20%。由此可见，加入食盐对火龙果肉水溶液色素的稳定性具有一定的保护作用。另外，实验结果还显示，6%的食盐火龙果肉水溶液的吸光度损失率最少，即随着食盐浓度的提高，色素对热稳定性也有一定的提高。对于其他金属离子的作用，也有学者实验发现，Fe3+和Cu2+对火龙果汁中甜菜红素的有显著破坏作用，推测可能是因为甜菜红素可以与某些金属离子配位，形成稳定的螯合物，从而使得甜菜红素原有的色泽被破坏。

5.甜味剂对火龙果色素热不稳定的作用探讨

甜味剂在食品加工中起着重要的作用，可以提高食品的甜度、口感和营养价值，改善食品的外观，增加食品的消费吸引力。我们在实验中选取了常用的甜味剂如，蔗糖、木糖醇、山梨糖醇，甜蜜素、安赛蜜等，探讨甜味剂对火龙果色素热不稳定的作用。实验中，蔗糖、木糖醇、山梨糖醇的浓度选用10%，甜蜜素、安赛蜜的浓度选用0.1%。实验结果显示，10%蔗糖、10%山梨糖醇、0.1%的安赛蜜对火龙果的红色素具有一定的保护作用，其中10%山梨糖醇的火龙果肉水溶液红色素稳定性的保护作用最强。

6.防腐剂对火龙果色素热不稳定的作用探讨

防腐剂能够抑制微生物生长和繁殖，延长食品保存期。在食品中，防腐剂可以有效地防止食品腐败变质，确保食品的质量和安全。在实验中，我们选取了食品中常用的防腐剂，苯甲酸钠、山梨酸钾等，探讨防腐剂对火龙果色素热不稳定的保护作用。实验结果显示，在正常加工用量的情况下苯甲酸钠、山梨酸钾对火龙果肉红色素的保护热稳定性保护作用不明显。

7.光照对火龙果色素稳定作用探讨

火龙果产品在储藏和销售等环节都会受到光线的影响，光照对色素稳定性有着重要影响。在光照条件下，色素分子中的电子受到光子的激发，导致色素分子发生氧化和还原反应，从而影响其稳定性。在实验中，我们分别在室内、室外和避光的条件下进行光照对火龙果色素稳定作用的影响，每隔3小时，测一次火龙果果汁的吸光度，结果表明，火龙果汁在避光的情况下，可以放置较长时间，吸光度变化很小，当火龙果汁水溶液放置在室内环境下，吸光度有所下降，下降较小；
火龙果汁水溶液放置在光线较强的室外条件下，吸光度下降的幅度和速度均较大。这些结果显示，光照使火龙果水溶液的吸光度下降，会加快火龙果汁褪色速度。因此，为了减缓火龙果汁水溶液褪色速度，应尽量避光保存。

8.氧气对火龙果色素稳定作用探讨

火龙果在加工、贮运、包装等过程中也会接触到氧气，因此，我们也探究了氧气对火龙果色素稳定作用的影响，实验结果表明，在有氧气条件下，火龙果色素是不稳定，会使火龙果产品褪色，说明氧气加速了甜菜红色素的降解速度。因此，含有甜菜红素的火龙果产品在加工、贮晕、包装时应尽量减少甜菜红素与氧气接触，从而避免氧气引起的产品褪色。

综上所述，火龙果产品在加工、贮藏、运输及销售各个环节下应尽可能满足低温、避光和隔氧的条件，这些环境有助于提高火龙果产品的品质和质量。

在后续的研究中，我们计划将火龙果制成火龙果粉，这样既可延长产品的贮藏期，又可以将火龙果粉应用到更广阔的食品领域里。比如做口含片、固体饮料等原料。我们可以采用低温喷雾干燥等方法，将火龙果中花青素、甜菜红素等这些热敏性的功能成分制成果粉进行销售，采用低温喷雾干燥法不但能最大限度的保留其生物活性，而且也满足了现代食品消费者追求低糖、低热量、具有保健功能、食用方便、便于携带的特点，将具有广阔的市场前景。

基金项目

博士工作站专项项目“火龙果饮料加工过程中色素稳定性的研究”（2022BS05）；
广东省教育厅普通高校创新团队项目“岭南特色农产品深加工与质量控制关键技术研究创新团队”（2021KCXTD070）。

*通讯作者

张桂芝（1973-），女，博士，副教授；
研究方向：功能食品加工技术。

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