潘穎，高慶超，孫晨晨，梁穎，王樹(shù)林

（1.江蘇省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營(yíng)養(yǎng)研究所，江蘇南京 210014）（2.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，青海西寧 810016）

紫甘藍(lán)（Brassica oleraceaL.）又稱紫包菜，屬于十字花科，其生長(zhǎng)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量大，在我國(guó)大面積種植[1]。紫甘藍(lán)中含有豐富的花色苷，其中主要以矢車菊素的糖苷為主[2]，每百克鮮重含量可達(dá)44.40~51.20 mg[3-4]。這是一類具有多項(xiàng)生理保健功能的黃酮類化合物，對(duì)人體脂質(zhì)過(guò)氧化有抑制作用，可清除體內(nèi)自由基、防治心血管疾病、抗菌抑制炎癥、抗腫瘤、延緩衰老等[5-7]，以上特點(diǎn)賦予紫甘藍(lán)花色苷優(yōu)越的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，但花色苷普遍穩(wěn)定性差[8]，除受花色苷本身結(jié)構(gòu)、濃度影響外，在食品生產(chǎn)加工和貯藏過(guò)程中極易受溫度、pH、光照等外界條件影響[9]，因此其在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中受限制，如何提高花色苷穩(wěn)定性也就成了亟待解決的問(wèn)題之一。

目前，常通過(guò)分子輔色、化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾和微膠囊技術(shù)等途徑提高花色苷穩(wěn)定性[10-12]。樓樂(lè)燕[13]發(fā)現(xiàn)單寧酸和綠原酸在楊梅花色苷水溶液中有增色和紅移作用，顯著提高楊梅花色苷色澤熱穩(wěn)定性。EIRO等[14]發(fā)現(xiàn)酚酸使不同花色苷單體產(chǎn)生了增色和紅移效果，其中阿魏酸和咖啡酸顯著提高天竺葵-3-葡萄糖苷的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。有機(jī)酸廣泛存在于各類天然食品和加工食品中，是一類有效的輔色劑[15-16]，故本實(shí)驗(yàn)選擇有機(jī)酸為輔色劑提高紫甘藍(lán)花色苷穩(wěn)定性有一定的參考意義。

本研究以實(shí)驗(yàn)室自提純化紫甘藍(lán)花色苷為研究對(duì)象，選取酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸及咖啡酸為輔色劑，篩選輔色劑最佳輔色濃度，探究輔色劑對(duì)紫甘藍(lán)花色苷的輔色效應(yīng)及熱穩(wěn)定性，以期為紫甘藍(lán)產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中花色苷穩(wěn)定性的提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫甘藍(lán)，2020年5月購(gòu)自南京市蘇果超市，新鮮、無(wú)損傷；酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸、咖啡酸（純度均≥98%），上海麥克林生化科技有限公司；甲酸、乙腈（均色譜級(jí)），上海麥克林生化科技有限公司；HCl、乙醇、氯化鉀，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙酸鈉，成都市科龍化工試劑廠；偏亞硫酸氫鉀，上海泰坦科技股份有限公司；矮牽牛色素、飛燕草色素、錦葵色素、芍藥花色素、天竺葵色素、矢車菊素（色譜純，純度均≥99%），美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

A11高速冷凍研磨機(jī)，德國(guó)IKA集團(tuán)；Alpha-1506紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海譜元公司；3 nh全自動(dòng)色差儀，深圳三恩時(shí)科技有限公司；GO酶標(biāo)儀，賽默飛世爾科技公司；SHA-C恒溫振蕩器，常州國(guó)華電器有限公司；TGL-20M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，金壇市白塔新寶儀器廠；Agilent 1200高效液相色譜系統(tǒng)，美國(guó)Agilent公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 紫甘藍(lán)花色苷的提取與純化

紫甘藍(lán)花色苷提取與純化參照畢凱媛等[17]方法略加改動(dòng)。取新鮮紫甘藍(lán)，切碎倒入高速冷凍研磨機(jī)中研磨至勻漿狀態(tài)，以料液比（g/mL）1:15加入75%酸化乙醇（含0.1%檸檬酸）溶液，以KCl-HCl緩沖溶液（pH 1.0，0.25 mol/L）調(diào)節(jié)pH至2.5，加纖維素酶0.4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），于50 ℃水浴鍋中酶解60 min，后在100 ℃水浴中滅酶5 min，取出后迅速用冰袋冷卻；酶解液在25 ℃下以400 W功率超聲浸提15 min后8000 r/min離心15 min，得到紫甘藍(lán)花色苷粗提液。取上述粗提液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，40 ℃水浴減壓蒸餾得紫甘藍(lán)花色苷濃縮液。大孔吸附樹(shù)脂預(yù)處理參照文獻(xiàn)[18]方法。稱1 g預(yù)處理過(guò)的D-101大孔樹(shù)脂加入40 mL上述濃縮液后置于恒溫振蕩器中，在 25 ℃以 120 r/min振蕩吸附12 h，后用70%乙醇（含0.4%檸檬酸）洗脫液于25 ℃恒溫振蕩器以120 r/min洗脫6 h，抽濾收集洗脫液于 40 ℃減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，-40 ℃冷凍干燥24 h得到紫甘藍(lán)花色苷粉末，收集備用。

1.3.2 有機(jī)酸濃度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷輔色的影響

用pH 3.0的0.1 mol/L的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液配制1 mg/mL的紫甘藍(lán)溶液和濃度為1 mg/mL的有機(jī)酸溶液，取1 mL紫甘藍(lán)花色苷母液，分別添加0.08、0.32、0.48、0.64和0.80 mL的輔色劑（酒石酸、芥子酸、單寧酸），用pH 3.0的緩沖溶液定容至8.00 mL（以1 mol/L HCL和/或5 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH為3.0），使輔色劑濃度分別為0.01 mg/mL、0.04 mg/mL、0.06 mg/mL、0.08 mg/mL和0.10 mg/mL。以不加輔色劑的溶液為對(duì)照。混勻后，將混合物置于 20 ℃下避光靜置2 h，在400~700 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描，記錄其可見(jiàn)光吸收光譜。以此篩選出有機(jī)酸的最佳輔色濃度用于下一步試驗(yàn)。

阿魏酸和咖啡酸難溶于水，易溶于乙醇溶液，故用15%乙醇配制pH 3.0的緩沖溶液，配制濃度為1 mg/mL的阿魏酸和咖啡酸溶液，其他操作同上。

1.3.3 有機(jī)酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷熱穩(wěn)定性的影響

用pH 3.0的0.1 mol/L的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液配制1 mg/mL的紫甘藍(lán)花色苷溶液，取1 mL母液，分別加入0.80 mL的不同輔色劑（酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸和咖啡酸），用緩沖溶液定容至 8.00 mL，并用1 mol/L HCL和/或5 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH為3.0，混勻后分別置于70、80、90 ℃水浴鍋中加熱5 h，每隔1 h取樣冷卻至室溫，測(cè)最大吸光度、最大吸收波長(zhǎng)及褐變指數(shù)變化[19]、用全自動(dòng)色差儀測(cè)定樣品的 CIELAB 三刺激顏色 L*、a*、b*值[20]，并用Photoshop將色差值以直觀的色塊顏色圖展現(xiàn)[21]。以此判斷有機(jī)酸提高紫甘藍(lán)花色苷熱穩(wěn)定性的效果。

1.3.4 有機(jī)酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷熱降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

在恒溫加熱條件下，花色苷的降解遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型[21-22]，由式（1）~（3）計(jì)算一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的速率常數(shù)K、半衰期t1/2、活化能Ea[23-24]；花色苷遞減時(shí)間D值和Z值分別通過(guò)式（4）和（5）計(jì)算[25]；根據(jù)Gibbs-Helmholtz方程計(jì)算吉布斯自由能ΔG、焓變?chǔ)和熵ΔS[26]，如式（6）~（8）所示。

式中：C0為初始時(shí)刻溶液花色苷濃度，mg/mL；C為一定處理下溶液花色苷濃度，mg/mL；Ea為活化能，kJ/mol；R為氣體常數(shù)，R=8.314 J/mol·K；T為絕對(duì)溫度，K；K0為頻率因子，h-1。

式中：k為T(mén) ℃下的降解速率，h-1；T為溫度，℃。

式中：Ea為活化能，kJ/mol；h為普朗克常數(shù)，h=6.6262×10-34J/s；kB為玻爾茲曼常數(shù)，kB=1.3806×10-23J/K；T為絕對(duì)溫度，K；k為降解速率，h-1。

1.3.5 紫甘藍(lán)花色苷輔色前后組分分析

取一定量各有機(jī)酸輔色前后的紫甘藍(lán)花色苷溶液，0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾，進(jìn)行高效液相色譜（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）分析。參考胡莉[27]液相色譜條件稍作修改：SB-C18（150 mm×4.6 mm，5.0 μm）色譜柱；流速0.8 mL/min，柱溫：35 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)：525 nm，進(jìn)樣量20 μL；流動(dòng)相A為體積分?jǐn)?shù)1%甲酸水溶液、B為1%甲酸乙腈溶液；梯度洗脫條件：0~12 min，92%~75% A，12~20 min，20%~92% A，25%~80% B，20~30 min，20%~92%A。

1.3.6 統(tǒng)計(jì)與分析

每個(gè)實(shí)驗(yàn)均為3組平行，采用Origin 2018和SPSS 22.0軟件進(jìn)行比較分析。測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用ANOVA進(jìn)行鄧肯氏（Duncan’s）差異分析，p<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)酸濃度對(duì)紫甘藍(lán)花色苷輔色的影響

圖1為不同濃度下各有機(jī)酸與紫甘藍(lán)花色苷發(fā)生輔色反應(yīng)的可見(jiàn)光吸收譜圖。由圖1可知，5種有機(jī)酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷均有輔色效應(yīng)，輔色效應(yīng)隨有機(jī)酸濃度升高而加強(qiáng)，當(dāng)有機(jī)酸濃度增加到 0.10 mg/mL時(shí)，酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸和咖啡酸輔色組最大波長(zhǎng)處的吸光值（Aλmax）較對(duì)照分別增加了71.64%、62.69%、52.99%、59.70%和 61.19%，說(shuō)明以上有機(jī)酸均可輔色紫甘藍(lán)花色苷，有較好的輔色效果。分析原因可能是無(wú)色的有機(jī)酸與花色苷黃烊鹽離子結(jié)合導(dǎo)致平衡朝著生成黃烊鹽離子方向移動(dòng)，且高濃度的有機(jī)酸中羥基更易與AH+發(fā)生分子間非共價(jià)鍵輔色作用[28]，保護(hù)花色苷不受水的親核攻擊，從而減少無(wú)色的半縮酮和查爾酮的形成，以此來(lái)提高花色苷的輔色效果[29-31]。

圖1 不同濃度有機(jī)酸與紫甘藍(lán)花色苷輔色后的可見(jiàn)光吸收?qǐng)D譜Fig.1 Visible absorption spectra of the solution after copigmentation of anthocyanin with co-pigments at different concentrations

相關(guān)文獻(xiàn)也有報(bào)道[32]，Sun等人發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸對(duì)紅樹(shù)莓提取物中矢車菊素類花色苷的輔色作用隨其摩爾比增大而加強(qiáng)，當(dāng)花色苷與有機(jī)酸摩爾比達(dá)到 1:100時(shí)表現(xiàn)出最強(qiáng)的輔色作用。該結(jié)論與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。也有實(shí)驗(yàn)指出[33]，阿魏酸輔色黑果枸杞花色苷時(shí)最佳輔色濃度為0.012 mol/L，繼續(xù)增大輔色濃度至0.014 mol/L，溶液吸光度下降，加速了花色苷降解。分析原因可能是，不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)酸作用于不同來(lái)源的花色苷，進(jìn)行不同的理化反應(yīng)，造成結(jié)果差異。

2.2.2 有機(jī)酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷熱穩(wěn)定性的影響

如圖2所示，70 ℃下加熱1 h酒石酸和芥子酸組Aλmax分別為 0.37和 0.33，較對(duì)照 0.29差異顯著（p<0.05），咖啡酸組加熱3 h后Aλmax較對(duì)照差異顯著（p<0.05），阿魏酸和單寧酸組在5 h內(nèi)較對(duì)照始終差異不顯著（p>0.05）；80 ℃加熱2 h除阿魏酸組外的有機(jī)酸組Aλmax均較對(duì)照顯著提高（p<0.05），阿魏酸組在3 h時(shí)Aλmax也較對(duì)照差異顯著（p<0.05），但阿魏酸和單寧酸組加熱5 h的Aλmax分別為0.11和0.13較對(duì)照無(wú)顯著差異（p>0.05），可能是因?yàn)殡S加熱時(shí)間延長(zhǎng)，這兩種有機(jī)酸被耗盡，無(wú)法充分作用于紫甘藍(lán)花色苷；90 ℃下加熱1 h后各有機(jī)酸輔色組均顯著提高Aλmax（p<0.05），加熱5 h阿魏酸和單寧酸組Aλmax較對(duì)照不再顯著（p>0.05）。

圖2 熱處理對(duì)不同有機(jī)酸體系下紫甘藍(lán)花色苷溶液Aλmax的影響Fig.2 Effect of heat treatment on the absorbance of purple cabbage anthocyanin solution Aλmax under different organic acid systems

以上說(shuō)明有機(jī)酸輔色組紫甘藍(lán)花色苷 Aλmax較對(duì)照均有提高，酒石酸、咖啡酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷熱穩(wěn)定性的提高效果較其他有機(jī)酸強(qiáng)。李丹[34]在巨峰葡萄花色苷溶液中加入 0.1%咖啡酸，最大吸光度增加32.40%。可能是這類有機(jī)酸與花色苷結(jié)合，因堆積作用，使水化反應(yīng)敏感性降低，出現(xiàn)明顯的增色效應(yīng)[35]。文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)咖啡酸加入赤霞珠葡萄花色苷溶液后，在Π-Π共輒、氫鍵的作用下，形成高空位阻，提高了溶液貯藏期的穩(wěn)定性[36]。

由表1可知，熱處理5 h的有機(jī)酸輔色組均使紫甘藍(lán)花色苷λmax紅移、出現(xiàn)增色效應(yīng)。70 ℃、80 ℃和90 ℃下酒石酸、芥子酸和咖啡酸組分別紅移4 nm、4 nm和3 nm；6 nm、3 nm和2 nm；7 nm、7 nm和5 nm，因輔色組λmax在527 nm~535 nm范圍內(nèi)變化，故仍屬于花色苷特征吸收波長(zhǎng)范圍[37]。對(duì)照組花色苷在70 ℃下λmax未變化、80 ℃和90 ℃下分別藍(lán)移5 nm和3 nm，花色苷穩(wěn)定性破壞嚴(yán)重。綜上，有機(jī)酸輔色可提高紫甘藍(lán)花色苷的熱穩(wěn)定性，酒石酸輔色對(duì)花色苷熱穩(wěn)定性的提高效果最佳。蘇帆等人[38]在紅肉蘋(píng)果花色苷溶液中加入4種酚酸后，紅肉蘋(píng)果花色苷產(chǎn)生了明顯的增色效應(yīng)和紅移現(xiàn)象；張曉圓[52]發(fā)現(xiàn)黑豆紅花色苷溶液在經(jīng)過(guò)有機(jī)酸輔色后最大吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，由513 nm變到517 nm左右，說(shuō)明花色苷的最大吸收峰發(fā)生了紅移的現(xiàn)象。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論可佐證本實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

表1 熱處理對(duì)不同有機(jī)酸體系下紫甘藍(lán)花色苷溶液λmax的影響Table 1 The effect of heat treatment on the λmax of purple cabbage anthocyanin solution under different organic acid systems

由圖3可知，有機(jī)酸輔色組紫甘藍(lán)花色苷褐變指數(shù)（BI）較對(duì)照上升緩慢。有研究指出，溶液BI值會(huì)隨花色苷的降解而不斷增大[39]。5 h內(nèi)70 ℃下酒石酸組BI始終較對(duì)照差異顯著（p<0.05），芥子酸和咖啡酸在2~3 h內(nèi)BI較對(duì)照有顯著差異，阿魏酸和單寧酸組BI始終較對(duì)照無(wú)差異顯著（p>0.05）；80 ℃和90 ℃加熱5 h酒石酸、芥子酸和咖啡酸組花色苷BI組內(nèi)差異不顯著（p>0.05），其BI值均在1 h后較對(duì)照顯著降低（p<0.05），80 ℃下加熱4 h的咖啡酸組BI較對(duì)照差異不再顯著（p>0.05），而阿魏酸和單寧酸組在5h內(nèi)較對(duì)照BI始終差異不顯著（p>0.05），90 ℃下單寧酸組BI在5 h時(shí)較對(duì)照顯著降低（p<0.05），5 h內(nèi)阿魏酸組BI均與對(duì)照無(wú)顯著差異（p>0.05）。綜上，隨溫度升高及時(shí)間延長(zhǎng)，酒石酸組對(duì)延緩紫甘藍(lán)花色苷BI上升的效果始終最佳、阿魏酸組效果較差。此結(jié)論與本實(shí)驗(yàn)吸光度、最大吸收波長(zhǎng)結(jié)論一致。

圖3 熱處理對(duì)不同有機(jī)酸體系下紫甘藍(lán)花色苷溶液褐變指數(shù)的影響Fig.3 Effect of heat treatment on the browning index of purple cabbage anthocyanin solution under different organic acid systems

由圖4知，紫甘藍(lán)花色苷L*值隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)而升高，a*、b*值下降。表明隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液色澤亮度變淺、紅色度降低、褐色度增加，其原因是較長(zhǎng)時(shí)間加熱花色苷發(fā)生降解，生成棕褐色物質(zhì)[40]。在70、80、90 ℃下，紫甘藍(lán)花色苷輔色后的L*值由大到小依次為：對(duì)照、阿魏酸、單寧酸、咖啡酸、芥子酸、酒石酸；a*值由大到小依次為：酒石酸、芥子酸、咖啡酸、單寧酸、阿魏酸、對(duì)照；b*值受溫度影響變化不大。說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)溫度下有機(jī)酸輔色組均可減緩紫甘藍(lán)花色苷溶液色澤的褪色速率，其中酒石酸輔色效果最佳，阿魏酸較差。張錦鈺等[41]發(fā)現(xiàn)紫淮山花色苷隨加熱時(shí)間增加，溶液亮度L*值逐漸增大，紅值a*減小，加熱促使紫淮山花色苷結(jié)構(gòu)變化，使其由紅色黃烊鹽陽(yáng)離子向藍(lán)色醌型堿轉(zhuǎn)變[42]，但0.2%沒(méi)食子酸和0.03%谷胱甘肽對(duì)花色苷褪色速率有一定的抑制作用。

圖4 紫甘藍(lán)花色苷溶液輔色后L*、a*、b*值隨加熱時(shí)間的變化Fig.4 Changes of L＊、a＊、b＊ values of purple cabbage anthocyanins solution after copigmentation with time

圖5是用Photoshop繪制的色差值色塊圖?？芍庇^的看到熱處理下對(duì)照和有機(jī)酸組紫甘藍(lán)花色苷溶液顏色變化情況。隨著溫度升高、時(shí)間延長(zhǎng)，花色苷溶液顏色逐漸變淺、紅色度降低、褐色度增加，其中90 ℃下顏色變化最劇烈，80 ℃次之，70 ℃下顏色變化較難用肉眼識(shí)別。故就紫甘藍(lán)花色苷而言，在70~90 ℃加熱5 h后，酒石酸輔色組的還原色塊紅色度相比對(duì)照明顯偏高，說(shuō)明酒石酸減緩紫甘藍(lán)花色苷溶液褪色的效果較好，對(duì)增強(qiáng)花色苷溶液的熱穩(wěn)定性有明顯作用，而阿魏酸對(duì)提高花色苷熱穩(wěn)定性效果較差。樓樂(lè)燕[13]以相同分析方法發(fā)現(xiàn)無(wú)論加熱溫度高低，單寧酸輔色楊梅花色苷色度值變化明顯，輔色效果佳。

圖5 紫甘藍(lán)花色苷溶液輔色后還原色塊圖隨加熱時(shí)間的變化Fig.5 Changes of color swatches of purple cabbage anthocyanins solution after copigmentation with time

2.2.3 有機(jī)酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷熱降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

研究表明，植物花色苷降解基本符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型[43-44]，二級(jí)、多級(jí)反應(yīng)報(bào)道較少。按1.3.4方法，假設(shè)紫甘藍(lán)花色苷在有機(jī)酸體系下降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸和咖啡酸花色苷體系，以加熱時(shí)間 t為橫軸，-ln(Ct/C0)為縱軸作圖，得一級(jí)反應(yīng)線性關(guān)系（R2>0.9）。再由一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型分析相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)以預(yù)測(cè)花色苷與有機(jī)酸之間的能量交換過(guò)程、了解輔色機(jī)理。結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2，有機(jī)酸體系下紫甘藍(lán)花色苷熱降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)（R2>0.9），不同溫度下，對(duì)照和有機(jī)酸組的熱降解速率均隨溫度升高而增加，此結(jié)果與不同來(lái)源如紫甘薯[45-46]、黑莓[15]等的有機(jī)酸輔色花色苷降解動(dòng)力學(xué)結(jié)果一致。有機(jī)酸組均可提高紫甘藍(lán)花色苷的活化能，其中酒石酸的Ea最大為48.80 kJ/mol、阿魏酸的Ea最小為17.50 kJ/mol，且酒石酸Z值最小為32.80 ℃，對(duì)照組則為118.02 ℃，表明酒石酸輔色的花色苷熱降解所需能量最高，反應(yīng)最難進(jìn)行，酒石酸組紫甘藍(lán)花色苷熱穩(wěn)定性最強(qiáng)；相同溫度下，有機(jī)酸組花色苷半衰期均高于對(duì)照，70 ℃酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸和咖啡酸的t1/2分別為42.52、35.19、16.74、21.80和29.12 h較對(duì)照9.47 h提高，隨溫度升高，紫甘藍(lán)花色苷的半衰期均減小、熱穩(wěn)定性均降低?？梢?jiàn)，紫甘藍(lán)花色苷的熱穩(wěn)定性可由以上有機(jī)酸輔色來(lái)提高。實(shí)驗(yàn)吉布斯自由能 ΔG>0，輔色為非自發(fā)過(guò)程且受溫度變化影響??；焓變值ΔH取決于反應(yīng)溫度[47]，實(shí)驗(yàn)ΔH均為正且受溫度變化影響較小，說(shuō)明有機(jī)酸與花色苷相互作用為吸熱反應(yīng)且降解過(guò)程中勢(shì)壘大小與溫度無(wú)關(guān)；熵變值 ΔS<0，該反應(yīng)的均勻度降低[48]，其中酒石酸組的 ΔS絕對(duì)值（135.34~145.54 J/mol）明顯低于對(duì)照組 ΔS絕對(duì)值（230.03~230.57 J/mol），故紫甘藍(lán)花色苷在酒石酸輔色時(shí)對(duì)溫度較不敏感、花色苷熱穩(wěn)定性提高較明顯。

表2 不同有機(jī)酸體系紫甘花色苷溶液在70~90 ℃熱處理?xiàng)l件下熱力學(xué)參數(shù)Table 2 Kinetic parameters of purple anthocyanin solutions of different organic acid systems under heat treatment at 70~90 ℃

2.2.4 紫甘藍(lán)花色苷輔色前后組分分析

如圖6是紫甘藍(lán)花色苷經(jīng)酒石酸、芥子酸、阿魏酸、咖啡酸和單寧酸輔色前后的HPLC譜圖。結(jié)果顯示以上有機(jī)酸輔色組均沒(méi)產(chǎn)生新的峰，均無(wú)衍生物生成，與對(duì)照組花色苷組分一致。有研究通過(guò)液相色譜-質(zhì)譜法分析發(fā)現(xiàn)[49-50]，紫甘藍(lán)中所含花色苷基本為矢車菊色素的一系列糖苷及其?；?。因此，從紫甘藍(lán)花色苷結(jié)構(gòu)上分析，可能是紫甘藍(lán)花色苷?；潭雀?，難以再與有機(jī)酸發(fā)生共價(jià)結(jié)合生成新的花色苷衍生物，初步判斷這5種有機(jī)酸可能是通過(guò)氫鍵和疏水相互作用來(lái)輔色的[51]，花色苷和輔色劑形成的復(fù)合物一般是水平連接[52]或垂直折疊[53]的。Zhang等[47]發(fā)現(xiàn)多酚物質(zhì)對(duì)錦葵色素-3-葡萄糖苷的輔色是非共價(jià)結(jié)合的，是由Π-Π堆疊形成更穩(wěn)定的復(fù)合物來(lái)提高花色苷的穩(wěn)定性。張曉圓[54]發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸輔色黑豆紅花色苷時(shí)，輔色前后花色苷成分未變化屬于分子間輔色。以上文獻(xiàn)均可佐證本實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

圖6 紫甘藍(lán)花色苷輔色前后液相色譜圖Fig.6 HPLC profiles of purple cabbage anthocyanins before and after copigmentation

3 結(jié)論

酒石酸、芥子酸、阿魏酸、單寧酸和咖啡酸對(duì)紫甘藍(lán)花色苷均有輔色效應(yīng)。紫甘藍(lán)花色苷Aλmax隨有機(jī)酸濃度增加而增大，在70、80、90 ℃下加熱5 h，有機(jī)酸輔色組花色苷較對(duì)照均出現(xiàn)增色效應(yīng)和紅移現(xiàn)象，紫甘藍(lán)花色苷褐變指數(shù)上升緩慢，有機(jī)酸延緩花色苷降解；有機(jī)酸組紫甘藍(lán)花色苷溶液色差值L*、a*、b*值變化減緩、色澤褪色速率下降，有機(jī)酸輔色紫甘藍(lán)花色苷熱穩(wěn)定性提高，酒石酸作用效果最佳，阿魏酸較差。由熱降解動(dòng)力學(xué)分析，紫甘藍(lán)花色苷熱降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)（R2>0.9），70~90 ℃下加熱5 h，有機(jī)酸組t1/2均高于對(duì)照，酒石酸Ea最大為48.80 kJ/mol、阿魏酸Ea最小僅有17.50 kJ/mol，且酒石酸Z值最小為32.80 ℃，對(duì)照組為118.02 ℃，實(shí)驗(yàn)ΔG和ΔH均>0，輔色過(guò)程為非自發(fā)吸熱且受溫度變化影響較小、降解過(guò)程中勢(shì)壘大小與溫度無(wú)關(guān)，ΔS<0且酒石酸組ΔS絕對(duì)值低于對(duì)照，酒石酸提高花色苷熱穩(wěn)定性效果好。HPLC結(jié)果說(shuō)明有機(jī)酸輔色紫甘藍(lán)花色苷均未產(chǎn)生新衍生物，可能是通過(guò)非共價(jià)鍵（氫鍵和疏水相互作用）與紫甘藍(lán)花色苷分子間輔色。