《食品科学》:中国农业大学劳菲副教授等:竹叶抗氧化物及葡萄籽提取物辅色对夏黑葡萄汁品质提升的应用

如图1所示，2种植物提取物均会使葡萄汁产生辅色效应，使体系发生增色效应（最大吸光度增大）和红移（最大吸收波长（λmax）增加），并影响葡萄汁的呈色特征。未添加植物提取物的对照组和GSE组均呈现宝石红色，而AOB组则呈现紫红色（图1）。

由表2可知，对照组呈现出宝石红色调（L*＝60.17、C*＝38.54、h*＝27.14°），而添加植物提取物会使体系的L*值（60.17 →52.12）和h*下降（27.14°→18.82°）、C*值增加（38.54→43.97），使体系颜色向更饱和且更紫的方向变化。由图1可知，添加GSE使葡萄汁花色苷λmax发生了微弱的红移（0.3 nm）和增色（4.2%），ΔE*为3.12，刚好能被肉眼察觉的颜色改变。相比之下，添加AOB产生的辅色效应更为明显，使葡萄汁花色苷λmax产生6 nm的红移量和31.6%的增色，同时ΔE*达到11.40，这印证了添加AOB后葡萄汁的颜色明显变深变紫的视觉结果。

图2和图3展示了添加GSE和AOB后葡萄汁在贮藏期内的颜色变化。随着贮藏时间的延长，各体系的葡萄汁颜色逐渐由原有的红色或紫红色转变为褐色（图2）。鉴于在45 ℃条件下颜色损失极为显著，各组别仅在14 d内便完全转变为黄褐色，因此在45 ℃条件下的贮藏期为14 d，而在25 ℃条件下颜色损失相对缓慢，贮藏期为28 d。

C*作为反映颜色饱和度的指标，其数值越大表明颜色越浓郁。C*值在各体系中变化情况存在较大差异。在25 ℃条件下，对照组的C*在35～40之间相对稳定；GSE组的C*值因原花青素随时间的延长聚合程度提高，呈现出显著的上升趋势（42.71→50.80）；而AOB组则呈现略微下降的趋势（43.41→39.40）。在45 ℃条件下，对照组的C*值下降幅度最大（38.46→35.83），而GSE组呈现缓慢上升的趋势（42.71→44.57），AOB组的C*值呈略微波动的趋势，最终与初始状态接近（43.41→42.02）。整体来看，较高的温度不利于保持花色苷鲜艳饱满的颜色。

色相角（h*）能够反映色彩的表观呈色，是区别不同颜色的关键参数。当色相角为正数时，数值越大说明颜色偏离红色调越远。2个贮藏温度条件下所有样品的h*都随贮藏时间的延长显著增加。贮藏0 d时，三者均为典型的红橙色调，对照组和GSE组的h*较为接近（28.52°～30.00°），颜色偏红橙色；而AOB组的h*较低（均为20.95°），颜色更红。随着贮藏时间的延长，两个贮藏温度下的各组样品的h*逐渐增大，最终均达到60°左右，表明颜色从典型红色逐渐向橙黄色转变，指示体系可能发生了褐变。贮藏结束时，GSE组在25 ℃和45 ℃条件下的h*分别为63.74°和66.50°，均为各自贮藏温度下的最高值；而AOB组的h*则最低，相对红色调最深，分别为60.39°（25 ℃）和62.91°（45 ℃），AOB的添加使得体系在整个贮藏过程中保持了相对较低的h*。

综合颜色参数的变化可知，花色苷降解和褐变的共同作用导致葡萄汁在贮藏过程中发生颜色劣变。花色苷降解是饮料红色调变浅的主要原因，AOB组L*值与h*变化幅度均最小，说明AOB的加入对花色苷稳定果汁颜色起关键作用。褐变是导致饮料颜色产生变黄和加深劣变的主要原因，多酚类物质的氧化和聚合、美拉德反应等导致褐色物质生成，使果汁色相由红色系转向黄橙色系。在25 ℃条件下褐变程度较轻，说明低温能有效抑制非酶促褐变。在贮藏中后期体系产生浑浊现象，推测这与果汁本身、辅色剂成分和高温的共同作用相关。对照组浑浊程度最轻，其轻微混浊主要源自葡萄汁中少量多酚与蛋白质的结合。类似的现象在杨梅汁的研究中也有报道，其中杨梅汁的沉淀主要由蛋白质、多酚、单糖和灰分组成。AOB组浑浊程度次之，45 ℃贮藏7 d才出现轻微浑浊，因AOB主要含黄酮类化合物，黄酮与花色苷形成的复合物仍有较好的水溶性，未大量析出，因此对体系澄清度影响较小。GSE组浑浊最显著，45 ℃贮藏5 d呈半透明状，可能因为原花青素的聚合结构其分子质量大且含多个羟基，易与葡萄汁中的蛋白质、多糖通过氢键聚合形成不溶性复合物，导致体系浑浊；同时高温加速复合物聚集，加剧浑浊。类似现象亦在蔓越莓汁中被报道，蔓越莓汁的沉淀主要由原花青素与花色苷共价结合形成的聚合花色苷构成，与本研究中GSE组出现浑浊现象有相似性。

如图4所示，随着贮藏时间的延长，所有体系中的花色苷保留率均降低，且不同温度和添加不同植物提取物后花色苷的稳定性存在明显的差异。为了更直观地分析花色苷的降解速率，用一级反应动力学模型计算k和t1/2。如表3所示，各体系的花色苷保留率都较好地符合一级反应动力学模型特征（R2＞0.95）。从各体系的半衰期来看，贮藏温度的提高会显著降低花色苷的稳定性。以对照组为例，在45 ℃条件下的半衰期为5.97 d，是25 ℃条件的1/2（12.80 d），这说明花色苷对温度较为敏感。

对比GSE和AOB的辅色效果发现，在两个贮藏温度条件下，AOB均对花色苷起保护作用，如在25 ℃贮藏条件下半衰期由12.80 d延长至15.15 d；而GSE则小幅加速了花色苷的损失，如在25 ℃贮藏条件下半衰期降至11.36 d（图4和表3）。这一现象可能与二者主要成分的辅色能力有关：AOB中的主要成分是荭草苷和异荭草苷，二者为黄酮醇与糖基结合形成的黄酮苷类物质，而GSE则主要含有原花青素。Gómez-Míguez等研究发现，黄酮醇的辅色效应强于黄烷醇，而原花青素B2的辅色效应弱于黄烷醇。除了辅色能力的差异外，夏晓雨等还认为，原花青素在果蔬汁中可能被氧化为醌类物质，进而导致花色苷降解及颜色变化。Kumar等也观察到了与本实验类似的现象：原花青素的添加会加快葡萄酒中单体花色苷的损失速度，显著缩短其半衰期。

此外，在45 ℃条件下，AOB组花色苷的半衰期（6.83 d）与对照组（5.97 d）差异较小，表明在较高温度下AOB的辅色效果较为有限。这与楼乐燕等的研究结论一致：在4 ℃条件下，单宁酸、阿魏酸、芥子酸和绿原酸等5种酚酸都能显著提高花色苷的保留率，但在25 ℃和37 ℃条件下，5种酚酸的辅色作用逐渐减弱，其花色苷稳定性与对照组相近。非共价键的形成是放热反应，因此高温会破坏辅色反应中的非共价键，使辅色作用难以发生。Fan Linlin等研究发现，在50 ℃和70 ℃条件下，原儿茶酸、对香豆酸、咖啡酸、阿魏酸等酚酸可以提高黑莓花色苷的热稳定性，而在90 ℃条件下会加速花色苷降解。因此，温度可能是影响辅色效应的关键环境因素，酚酸在高温下可能失去稳定花色苷的作用，甚至促进花色苷降解。值得注意的是，Fan Linlin等还发现，在90 ℃条件下，槲皮素、芦丁、黄芩苷和大豆苷元4种黄酮仍能对花色苷起到保护作用，这种差异可归因于辅色物质的结构差异。与酚酸相比，黄酮类化合物具有更大和更加共轭的平面芳香环结构，这使其更容易与花色苷形成π-π堆叠，从而增强后者的稳定性。因此推测，AOB的辅色效应可能主要归功于其中的黄酮类物质。

上述结果表明，以黄酮类化合物为主的AOB可显著提升夏黑葡萄汁中花色苷的保留率，而以原花青素为主的GSE则呈现一定的加速降解作用，说明辅色的效果与辅色素的结构密切相关。此外，辅色素的浓度也对辅色效果产生显著影响。有研究表明，黄酮类物质对花色苷的辅色效果常呈现正向浓度依赖性。向含200 mg/L的锦葵素-3-葡萄糖苷与200 mg/L儿茶素的二元体系中添加50～200 mg/L槲皮素糖苷，随着槲皮素糖苷质量浓度的增加，复合物颜色强度与稳定性均持续提升，高质量浓度（200 mg/L）的槲皮素糖苷能显著延缓花色苷的降解。但辅色效应依赖于体系环境，在上述相同体系中添加相同质量浓度的儿茶素时，增加儿茶素质量浓度不仅无法增强辅色作用，反而可能因竞争结合位点而破坏原有稳定结构，导致颜色稳定性下降。这种浓度依赖现象也反映了辅色过程中复杂的分子间作用。适量辅色素可通过分子间作用有效稳定花色苷结构，而过量添加则可能引发竞争性结合或分子自聚，反而削弱了色泽稳定性。上述基于模型体系的规律在真实的复杂果汁体系中可能发生变化。果汁中的糖、酸、其他酚类等物质会共同参与分子相互作用，从而影响辅色效果。

花色苷的降解常伴随花色苷聚合色百分比的显著升高，这一现象可能与花色苷分子通过C环4位羟基的缩合反应形成聚合产物，或经氧化作用生成类黑色素物质有关。如图5所示，贮藏过程中各体系的聚合色百分比均明显上升，这与此前关于黑树莓汁、黑胡萝卜汁和紫甘薯花色苷的报道一致。45 ℃条件下聚合色百分比的增加速率快于25 ℃条件，这与花色苷在45 ℃条件下快速降解的现象相吻合，表明聚合色的变化趋势与花色苷保留率高度相关。值得注意的是，在45 ℃条件下，贮藏过程中各组的聚合色百分比较为接近；而在25 ℃条件下，AOB组的聚合色百分比显著低于GSE组和对照组，这与AOB在25 ℃条件下能够较好地维持花色苷稳定性的现象相印证。

如图6所示，pH值在贮藏过程中呈现显著的上升趋势，这与此前报道的番石榴汁、葡萄柚汁、橙汁、野樱莓汁、甜菜根-柠檬复合果汁和洛神花-芒果复合果汁在贮藏过程中pH值出现上升的现象一致，这一变化可能与有机酸和酚酸的降解有关。此外，还观察到45 ℃条件下pH值的上升速率明显快于25 ℃条件：贮藏开始时，各组的pH值介于3.27～3.31之间；到贮藏结束时，45 ℃条件下各组pH值在14 d内快速上升至4.02～4.09，而25 ℃条件下经过28 d贮藏后pH值上升幅度相对较小（3.81～3.99）。值得注意的是，在45 ℃条件下各组的pH值最终趋于接近（4.02～4.09），而25 ℃条件下，AOB组贮藏第21天的pH值（3.68）明显低于对照组（3.83）和GSE组（3.80）。由于酸度的损失会促使花色苷分子去质子化并转化为不稳定的查耳酮结构，因此pH值的变化情况可能部分解释了AOB在25 ℃条件下能较好地维持花色苷稳定性，而在45 ℃条件下保护效果较弱的原因。

由图7可知，添加GSE（4 923.64 mg/L）和AOB（4 340.55 mg/L）后初始总酚质量浓度均显著上升（对照组为3 753.56 mg/L），且GSE组的总酚质量浓度高于AOB组。总酚质量浓度在贮藏过程中整体呈下降趋势，且不同温度条件下的降解速率存在显著差异。在45 ℃贮藏条件下，贮藏初期（0～5 d）的总酚质量浓度出现急剧下降，而贮藏5 d后质量浓度趋于稳定。相比之下，25 ℃条件下的总酚质量浓度变化曲线更为平缓，呈现出缓慢降解特征。总酚质量浓度的下降可能既归因于其氧化降解，也可能与多酚与葡萄汁中其他组分形成沉淀有关。同时，总酚含量的下降可能也是各体系中pH值上升的原因之一。

由图8可知，AOB组的葡萄汁在色泽、香气、滋味和总体评价4个感官属性方面上得分最高，说明AOB组的整体感官品质较高，品评小组对其接受程度更高。在组织状态属性上，对照组的得分（16.4）略高于另外两组（均为16.2），这可能与添加AOB和GSE后葡萄汁体系出现少量的悬浮物有关。GSE组在香气、滋味和总体评价方面上的得分偏低（总体评价得分由15.9降至15.4），这可能是因为添加GSE后体系产生酸味和苦涩味，而AOB组在香气和滋味属性的评分高于另外两组（总体评价得分由15.9升至17.4），这可能是因为AOB使体系产生了竹叶清香和清凉口感，从而使整体风味品质得到提升。

值得注意的是，添加AOB的葡萄汁在色泽属性上的得分（17.5）明显高于GSE组（14.4）和对照组（13.4），这与AOB组的最大吸收波长红移和最大吸光度增加、颜色呈现紫红色的现象相印证（图1）。整体来看，添加AOB能提升葡萄汁的感官属性，使其具有更高的消费者认可度，因此AOB存在较好的应用潜力。

本实验研究了添加0.5 g/L的天然植物提取物AOB和GSE对夏黑葡萄汁贮藏期内的辅色效果及感官品质的影响，结果表明，AOB能使夏黑葡萄汁产生显著的增色效应（31.6%）和红移效应（6.0 nm），辅色效果优于相同质量浓度的GSE（增色4.2%，红移0.3 nm），并使葡萄汁从宝石红色变为紫红色。在25 ℃贮藏条件下，AOB显著提升了夏黑葡萄汁的颜色稳定性，将花色苷半衰期由12.80 d延长至15.15 d，而GSE则略微加速了花色苷的降解，使其半衰期降至11.36 d，尽管在45 ℃条件下各组均表现出与25 ℃条件相似的趋势，但较高的贮藏温度减弱了辅色效应，使各组间的花色苷稳定性差异变小，且AOB的添加能使体系在整个贮藏过程中维持相对较低的L*值和h*。感官评价结果显示，GSE因其引入的酸涩滋味降低了葡萄汁的整体感官接受度（总体评价得分由15.9降至15.4），而AOB则改善了葡萄汁的风味品质，显著提高了总体接受度（总体评价得分由15.9升至17.4）。综上，在夏黑葡萄汁加工中，添加0.5 g/L AOB可显著提升葡萄汁在25 ℃条件下贮藏28 d的色泽稳定性、花色苷保留率及感官品质，具有较好的应用前景。

作者简介

通信作者：

劳菲，美国俄亥俄州立大学博士，中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授，农业农村部果蔬加工重点实验室秘书。研究方向为现代食品风味加工理论与技术。主持“十四五”国家重点研发计划项目课题1 项、国家自然科学基金项目1 项、省级重点研发计划项目课题2 项，农业行业标准制修订项目5 项，地方/企业合作项目10余项；参编“十三五”“十四五”规划教材《果蔬加工学》《食品加工新技术》；入选2024年度Wiley威立中国高贡献作者，获神农中华农业科技奖优秀创新团队奖1 项。

第一作者：

黄金，女，中国农业大学食品科学与营养工程学院，博士研究生在读，主要研究方向为果蔬加工与品质控制。