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原标题:邓泽元教授:在模拟食品体系中茄子花青素在微波和油炸处理下的降解动力学
南昌大学邓泽元教授于9月25日在食品领域国际顶级期刊JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY (2019 IF:4.192)刊发了题为:“Degradation Kinetics of Anthocyanins from Purple Eggplant in a Fortified Food Model System during Microwave and Frying Treatments”的研究文章。
摘 要
本文作者以可食用纤维素为基质,添加紫色茄子花青素提取物设计了一种模拟食品体系,研究在微波和油炸过程中样品中花青素的降解机制,并以水体系的样品为对照。结果表明茄子花青素(飞燕草素-3-O-芸香糖苷)有两条转化路径,其一是飞燕草素-3-O-芸香糖苷逐个脱糖形成飞燕草素苷元,继续裂解为没食子酸和2,4,6-三羟基苯甲醛,经过一系列氧化反应分别氧化为邻苯三酚和间苯三酚;另一条路径是飞燕草素-3-O-芸香糖苷先水解形成飞燕草素-3-O-葡萄糖苷,然后与p-香豆酸进行加合反应,形成p-香豆酰-飞燕草素-3-O-葡萄糖苷加合物。动力学研究表明在微波固体基质样品和液体样品及油炸固体基质样品时,花青素降解遵守一级动力学方程,而在超高温(185±5 °C)加热液体样品时,花青素降解遵守二级动力学方程。在微波和油炸过程中,样品的棕色指数和聚合色指数增加要明显低于对照样品,与花青素含量呈很强的负相关。总之,微波加热固体基质样品的花青素降解速率要显著小于超高温加热;而超高温加热液体样品的花青素降解速率要小于微波加热。
主要内容
花青素是广泛存在于植物性食物中的水溶性天然色素,以2-苯基苯并呋喃阳离子为基础形成的多羟基或多甲氧基衍生物,属类黄酮化合物,具有较强的抗氧化活性、降低高血压和高血脂、抗癌症等功效。用花青素提取物或者富含花青素的原料加工强化食品日益受喜爱,茄子皮花青素提取物可以加工成功能食品、膳食补充剂以及富含花青素的强化食品,例如饮料、面包、面条、酸奶、薯片等。这些食品一般经过加热加工不仅提高了食品的适口性、口感、风味等,同时也极大地影响了食品中的花青素的稳定性和生物活性。文献报道主要研究花青素标准品或者高纯度花青素在水体系中的稳定性,但是花青素主要存在于固态食品中。
本研究以可食用纤维素作为基质,添加茄子皮花青素提取物设计一种简单固态模拟食品体系,研究微波和油炸(超高温加热)过程中,样品中茄子皮花青素的转化机制、降解动力学、降解产物、棕色指数、聚合色指数和抗氧化活性的变化。结果显示微波和油炸固态样品过程中,花青素降解遵守一级动力学方程,速率常数分别是0.36 min-1(t1/2:1.90 min)和0.45 min-1 (t1/2: 1.55 min)。微波加热液体样品时,花青素降解同样遵守一级动力学方程;而超高温加热(油炸温度:185±5 °C)液体样品时,花青素降解遵守二级动力学方程,速率常数分别是0.51 min-1(t1/2:1.36 min)和3.23×10-3 mol-1 L min-1(t1/2:1.47 min)。加热过程中花青素主要降解产物没食子酸和2,4,6-三羟基苯甲醛的含量显著增加。棕色指数和聚合色指数同样有明显的增加,两者增加遵守零级动力学方程。微波和油炸固体基质样品的棕色指数增加速率常数分别是0.04和0.04,聚合色指数的增加速率常数分别是0.04和0.03。微波加热和超高温加热液体样品的棕色指数增加速率常数是0.2和0.1;聚合色指数增加速率常数分别是0.11和0.06。微波和油炸加热过程中,固体基质样品的棕色指数和聚合色指数明显低于液体样品。微波和油炸加热过程中,固体基质样品和液体样品的抗氧化活性逐渐降低的,并且抗氧化活性与花青素含量呈显著负相关(r > 0.8)。根据对微波和油炸加热过程中,样品化合物构成变化分析,飞燕草素-3-O-芸香糖苷有两条转化路径,一个是花青素逐个脱糖形成飞燕草素苷元,继续裂解为没食子酸和2,4,6-三羟基苯甲醛,再经过一系列氧化反应分别氧化为邻苯三酚和间苯三酚;另一条路径是飞燕草素-3-O-芸香糖苷先水解形成飞燕草素-3-O-葡萄糖苷,然后与p-香豆酸进行加合反应,形成p-香豆酰-飞燕草素-3-O-葡萄糖苷加合物。