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蓝莓花色苷降解动力学及稳定性

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-23
核心提示:蓝莓中富含抗氧化活性物质(如花色苷、多酚类、黄酮类物质),具有保健的功效,研究表明蓝莓具有降低癌症患病风险、抗炎等生理功效。
   蓝莓中富含抗氧化活性物质(如花色苷、多酚类、黄酮类物质),具有保健的功效,研究表明蓝莓具有降低癌症患病风险、抗炎等生理功效。我国蓝莓资源丰富,随着蓝莓产量和产业的增加,研究者对蓝莓中的营养物质进行了探究,其中蓝莓花色苷由于具有较高的抗氧化活性而受到广泛关注。长期以来,蓝莓深加工产品的花色苷成分在加工和贮藏过程中,由于易降解、稳定性差,造成大量损失。
 
  来自沈阳农业大学食品学院的李恩惠、矫馨瑶和南京师范大学地理科学学院的王晨歌等人针对不同pH值、温度、光照、不同体积分数的H2O2和不同质量分数Na2SO3条件下蓝莓花色苷的稳定性进行研究,同时建立降解动力学模型,为有效控制蓝莓深加工产品的花色苷降解提供理论依据。
 
  1. 不同pH值、温度对蓝莓花色苷稳定性的影响
 
  1
 
  不同pH值、温度对蓝莓花色苷
 
  残留率的影响
 
  相同pH值的蓝莓花色苷随加热时间和加热强度的变化发生了不同程度降解,花色苷随着随着加热时间的延长不断发生降解反应,温度越高,降解越迅速。90 ℃花色苷降解明显高于其他温度。在低温条件下,随着加热时间的延长,花色苷降解缓慢。50 ℃下加热4 h,pH 1.0~7.0花色苷溶液仍分别有94.6%、91.8%、90.1%、90.5%、86.7%、79.3%、73.0%的残留。随着温度升高,90 ℃加热4 h,pH 1.0~7.0花色苷溶液仅剩有22.9%、22.8%、32.4%、22.7%、25.4%、18.3%、10.3%。结果表明低温条件有利于蓝莓花色苷的稳定。
 
  40 ℃加热5 h后,pH 1.0~7.0的蓝莓花色苷均发生不同程度的降解,pH 1.0~3.0较比pH 4.0~7.0条件下降解缓慢,其中pH 2.0在40 ℃加热5 h后花色苷降解了(5.07±0.40)%,而pH 7.0在40 ℃加热5 h后花色苷降解了(45.37±0.60)%。
 
  2
 
  不同pH值下蓝莓花色苷热降解
 
  动力学研究
 
  在一定pH值下,通过对比降解速率k来推断降解的快慢,比较R2判断反应级数。随着温度的升高,蓝莓花色苷的降解速率加大,在各温度下蓝莓花色苷的降解反应明显符合一级动力学反应特征(R2>0.9)。
 
  不同pH值条件下,蓝莓花色苷热降解速率k和半衰期t1/2受加热温度的影响。具体表现为:花色苷热降解速率k均随温度的升高而加快,同时伴随着半衰期t1/2和D值相应减小。pH 1.0~5.0时,Q10也随着温度的升高而增大,表明温度高时每升高10 ℃的处理温度会导致花色苷降解速率比温度低条件下增加更大的比例,而pH 6.0、7.0时,Q10随着温度的升高而逐渐降低,可能因为弱酸或中性条件下,花色苷结构发生改变,导致其热稳定性发生变化。
 
  2. 光照对蓝莓花色苷稳定性的影响
 
  pH 2.0、23 ℃下蓝莓花色苷对光照比较敏感,随着光照时间的延长,花色苷的含量均出现一定程度的降低,从第6天开始降低明显。7 000 lx光照处理16 d后,蓝莓花色苷损失了21.25%。而避光条件下贮藏16 d,花色苷损失了15.85%。实验采用7 000 lx光照射,强光使蓝莓花色苷2、4位碳原子活性增强,易受到亲水攻击发生降解。在7 000 lx光照射、避光条件下花色苷的降解均符合一级反应动力学方程,降解速率分别为0.014 8、0.009 6 d-1,半衰期分别为47、72 d。
 
  3. H2O2对蓝莓花色苷稳定性的影响
 
  不同体积分数的H2O2对蓝莓花色苷的残留率均有较大影响,随着H2O2体积分数增大,花色苷的残留率下降越快,当2.0%的H2O2处理1 h后花色苷仅剩3%,几乎全部降解。在H2O2处理条件下,花色苷降解符合一级动力学方程,0.0%~2.0% H2O2条件下花色苷降解速率k分别为0.000 4、0.020 4、0.034 7、0.050 5、0.057 4 min-1,半衰期t1/2分别为1 732、34、20、14、12 min。
 
  4. Na2SO3对蓝莓花色苷稳定性的影响
 
  不同质量分数的Na2SO3对蓝莓花色苷残留率影响不同。加热9 h后,0.20% Na2SO3组比对照0.00% Na2SO3组的花色苷残留率升高了0.80%,而加入0.05%、0.10%、0.15%花色苷残留率降低了0.40%、3.60%、1.10%,结果表明不同质量浓度的对花色苷稳定性影响不同,Na2SO3质量分数为0.20%时对花色苷有一定的保护作用,而其他3 个质量分数均促进了花色苷的降解。
 
  不同pH值下花色苷热降解符合一级动力学方程,强酸性条件下蓝莓花色苷的热稳定性强于弱酸和中性;花色苷的热稳定性差,随着温度升高,花色苷的降解速率k明显增大,降解半衰期和递减时间D值明显减小,pH 6.0时活化能最小,为44.77 kJ/mol,pH 1.0时活化能最大,为83.73 kJ/mol,热降解反应为吸热非自发反应;光照和H2O2会加快蓝莓花色苷的降解,花色苷在光照和H2O2处理条件下降解均符合一级动力学方程,在光照条件下的降解速率为0.014 8 d-1,半衰期为47 d,花色苷降解速率随着H2O2体积分数的升高明显增加;此外,质量分数0.20% Na2SO3对花色苷的降解起到抑制作用,而质量分数0.05%、0.10%、0.15% Na2SO3会促进花色苷降解反应。
 
 
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