裴邯娜 ，程鑫颖，赵鹏宇 ，徐建中 ，高伟*

1.河北省植物天然色素产业技术研究院（曲周 057250）；2.晨光生物科技集团有限公司（曲周 057250）

番茄红素作为一种天然功能成分物质，具有猝灭活性氧[1]、增强免疫力[2]、抗衰老[3]及抗癌[4]等多种功效，广泛应用于饮料等相关领域[5-7]。但传统番茄饮料是经过番茄果压榨浓缩而成，具有果汁易沉淀、番茄红素易氧化、不易被吸收等缺点[16]，制备稳定性强的番茄红素饮料已成为行业趋势。番茄红素被开发成各种应用制剂，番茄红素的摄入载体[8-10]包括番茄红素微囊、番茄红素微囊粉以及番茄红素微乳液等，其中番茄红素微乳液本身具有较好的抗酸、抗热稳定性，但应用于饮料的相关稳定性研究较少。

试验主要探讨光照、温度等因素对番茄红素微乳液在果汁饮料中的稳定性，以期为番茄红素在饮料领域的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

番茄红素微乳液（晨光生物科技集团股份有限公司）；果葡糖浆（湖北德安府）；甜菊糖（晨光生物科技集团股份有限公司）；阿斯巴甜、柠檬酸（千恒生物）；番茄浓缩汁（福建绿泉）；F42稳定剂（郑州荣盛有限公司）；白砂糖（市售）。

1.2 仪器与设备

电子天平（AUY 220，日本岛津）；紫外可见分光光度计（UV1102，上海天美科学仪器有限公司）；分光测色计（CM-3600A，柯尼卡美能达）；人工气候箱（MGC-350HPY-2，上海一恒Blue Pard）；高压均质机（GYB40-10S，上海东华高压均质机厂）；综合药品稳定性试验箱（SHH-SDT-2ST，重庆市永生实验仪器厂）；冰箱（BCD-216SD，海尔）；电磁炉（C21-SN2105T，美的）。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

果汁饮料按配方将甜味剂、酸味剂调配后，经过高压均质、巴氏杀菌（85 ℃）10 min后，热灌装于PET瓶中冷却备用。

配方：白砂糖20 g，果葡糖浆50 g，甜菊糖0.2 g，阿斯巴甜0.1 g，番茄浓缩汁25 g，F42稳定剂3 g，柠檬酸2.4 g，番茄红素微乳液0.5 g。

1.3.2 光照条件对番茄红素饮料稳定性的影响

将制备好的番茄红素果汁饮料分别贮藏于曝光（20 000 Lxu）、自然光照以及避光条件下，测定贮藏0，5，10，30和60 d的色调值和吸光度，计算色差值和吸光度保持率。

1.3.3 温度条件对番茄红素饮料稳定性的影响

将制备好的番茄红素果汁饮料分别贮藏于40，25和4 ℃条件下，测定贮藏0，5，10，30和60 d的色调值和吸光度，计算色差值和吸光度保持率。

1.3.4 番茄红素果汁饮料吸光度的测定

制备番茄红素果汁饮料样品，用1 cm比色皿以纯水作空白，用分光度计进行全波长扫描，确定最大吸收波长；在最大吸收波长处测定样品的吸光度。

1.3.5 番茄红素果汁饮料色调的测定

将番茄红素果汁饮料适当稀释后，采用测色计测定饮料的色调值（L*、a*和b*），并计算色差值（ΔE）。其中，色差ΔE值的大小反映颜色变化的程度。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*为试样颜色和目标颜色之间L*、a*、b*的差值。当ΔE＞3.5时，便可观察到肉眼可见的颜色变化[11-12]。

1.4 货架期预测

通过设定番茄红素饮料不同的储藏条件，由不同储藏条件下番茄红素饮料的吸光度保持率情况预测产品的货架期[13]。

色素降解反应遵循一级反应动力学公式。

式中：At为储存t d后吸光度；A0为初始吸光度；t为储存时间；K为一级反应速率常数；T1/2为半衰期。

1.5 数据处理

每个试验重复3次，数据均为平均值，采用Excel 2013进行数据处理，采用回归分析对数据进行货架期预测分析。

2 结果与分析

2.1 光照对番茄红素饮料稳定性的影响

在85 ℃条件下灭菌处理10 min番茄红素果汁饮料，置于不同光照条件下贮存60 d，并测定番茄红素果汁饮料的色调值和吸光度，计算色调ΔE值和吸光度保持率，间接反应果汁饮料中番茄红素的含量变化。由图1和图2可知，不同光照强度对果汁饮料的吸光度和色差差异显著，其中曝光条件下，60 d后ΔE值约为27，吸光度保持率下降约至60%，可以观察到明显的颜色变化；自然光照对番茄红素的稳定性也有较明显的破坏作用；避光储藏60 d后，ΔE＜3.5，吸光度保持率＞90%，基本上观察不到储藏前后颜色差异。从表1可知，避光条件下，色素降解半衰期最长，货架期可至722 d，远远高于曝光和自然光照条件，可能是由于番茄红素作为高度不饱和的碳氢化合物，极易受光照的影响，发生氧化降解[14]。

因此，番茄红素对光照敏感，不宜采用透明包装，避免褪色现象的发生。

图1 光照对番茄红素果汁饮料色调ΔE值的影响

图2 光照对番茄红素果汁饮料吸光度的影响

表1 番茄红素果汁饮料在光照试验中一级反应速率常数和半衰期

2.2 温度对番茄红素饮料稳定性的影响

在85 ℃条件下灭菌处理10 min的番茄红素果汁饮料，置于不同温度条件下贮存60 d，并测定番茄红素果汁饮料的色调值和吸光度，计算色调ΔE值和吸光度保持率，间接反应果汁饮料中番茄红素含量变化。

不同储藏温度条件下番茄红素果汁饮料的ΔE值变化以及吸光度保持率变化见图3和4。在低温（4 ℃）储藏60 d后ΔE值和吸光度保持率变化很小，随着温度升高（25 ℃和40 ℃），ΔE值和吸光度保持率变化加剧。60 d储藏时间内，随着储藏时间延长，4 ℃和25℃番茄红素果汁饮料的ΔE值和吸光度保持率增长幅度较小，而在高温（40 ℃）储藏条件下其增长趋势较高，说明高温对番茄红素稳定性有较大影响。从表2可知低温条件下，色素降解半衰期最长，货架期可达1 307 d，这可能是由于较高温度下，番茄红素会发生顺反异构化，异构化的番茄红素稳定性不好，在放置过程中易发生氧化降解[17]。

因此，在饮料储藏过程中，应选择适当的低温（≤25 ℃）储藏来确保番茄红素稳定性，让颜色更持久。

通过比较速率常数可知，番茄红素果汁饮料K（温度试验）＜K（光照试验），半衰期T1/2（温度试验）＞T1/2（光照试验），说明在光照试验中番茄红素微乳液应用于果汁饮料的降解速度快于在温度试验中的降解速度。

图3 温度对番茄红素果汁饮料色调ΔE的影响

图4 温度对番茄红素果汁饮料吸光度的影响

表2 番茄红素微乳液果汁饮料在温度试验中一级反应速率常数和半衰期

2.3 添加浓缩果汁与不添加浓缩果汁对番茄红素稳定性的影响

在番茄红素果汁饮料的配方基础上，制备未添加浓缩果汁的番茄红素饮料，并跟踪检测放置30 d的吸光度，计算吸光度保持率。由图5可知，浓缩果汁的添加对果汁饮料中番茄红素稳定性具有较大影响。在同一储藏条件下，添加浓缩果汁的番茄红素饮料其吸光度保持率要大于未添加浓缩果汁的番茄红素饮料。可能是由于浓缩果汁可通过转化的方式间接抑制番茄红素降解，因为番茄浓缩汁中本身含有番茄红素，可以抑制添加的番茄红素氧化；另外添加番茄浓缩汁的饮料其浊度偏大、透光率不好，番茄红素不容易被氧化[15]。

图5 添加浓缩果汁对番茄红素果汁饮料吸光度的影响

3 结论

通过测定不同处理条件下的色调值和吸光度，探讨储藏条件及添加浓缩果汁对番茄红素果汁饮料稳定性的影响，试验表明番茄红素微乳液适宜在果汁饮料中应用，且在饮料配方中添加一定量的浓缩果汁也可以显著提高稳定性，防止色素的快速降解。利用番茄红素微乳液制备的番茄红素果汁饮料在低温（≤25℃）避光条件下储存可显著提高其货架期。