吕婉莹 贾冬梅 胡云峰 陈君然

摘要：草莓在贮藏和运输期间会产生褪色现象，花青素含量逐渐减少。为研究光照时间、温度、pH、金属离子对草莓花青素的影响，探索合适的加工与贮运条件，在花青素含量保持一致的情况下设置4种反应条件，探讨光照时间、温度、pH、金属离子对草莓花青素的影响。草莓花青素在自然光下照射8 h，吸光度值下降25%，温度高于60℃后，吸光度值下降67%。当pH>7时，吸光度值下降85%，添加Na+、Mg2+后的色素提取液反应2 h后所测吸光度值分别保持在0.070和0.050左右，而添加Fe3+后测得的吸光度值下降87%。实验结果表明，草莓在贮运过程中应避光、低温、保持酸性条件，且避免与铁制品接触。

关键词：草莓；花青素；光照；温度；pH；金属离子

中图分类号：TS255文献标志码：A论文编号：cjas2020-0200

Effects of Storage and Transportation Condition on the Stability of Main Pigment Components in Strawberry

Lv Wanying， Jia Dongmei， Hu Yunfeng， Chen Junran

（State Key Laboratory of Food Nutrition and Safety， Tianjin University of Science and Technology， Tianjin 300457， China）

Abstract： Strawberry fades during storage and transportation， and the anthocyanin content gradually decreases. To study the effects of light application time， temperature， pH and metal ions on anthocyanins of strawberry， and explore suitable processing and storage conditions， four reaction conditions were set under the same anthocyanin content， and the effects of light application time， temperature， pH， and metal ions on strawberry anthocyanins were discussed. When strawberry anthocyanins were exposed to natural light for 8 hours， the absorbance value was decreased by 25%. When the temperature was higher than 60℃， the absorbance value was decreased by 67%. When pH>7， the absorbance value was decreased by 85%. The measured absorbance values of the pigment extract after adding Na+and Mg2+were kept at about 0.070 and 0.050 after reacting for 2 h， while the absorbance value measured after adding Fe3 +was decreased by 87%. Experimental results show that strawberries should be protected from light， under low temperature and acidic condition， and avoid contacting with iron products during storage and transportation.

Keywords： Strawberry； Anthocyanin； Light； Temperature； pH； Metal Ions

0引言

草莓又稱红莓、洋莓、地莓等[1]，有“水果皇后”之称。草莓果实色泽鲜红、酸甜可口、香气浓郁、软嫩多汁[2]，富含花青素、维生素C等多种营养物质，深受广大消费者喜爱。但草莓贮藏期短，在贮藏和运输期间草莓会逐渐褪色，花青素含量也相应减少。花青素是一类人们最为熟悉的水溶性色素[3]，存在于绝大多数植物之中。花青素是一种由苯丙氨酸途径合成的黄酮类物质[4]，主要成分为矢车菊素-3-葡萄糖苷、天竺葵素-3-葡萄糖苷[5]，具有抗氧化特性[6]，其抗氧化能力是维生素C、维生素E的数倍。花青素能够增强血管弹性[7]，提高循环效率以及改善皮肤状况；提高关节的柔韧性，改善骨质疏松[8]。研究表明花青素还具有抗癌作用，但是其性质极不稳定，容易受到各种因素的影响[9-11]。为了解决草莓在贮存和运输过程中和草莓加工产品的褪色问题，笔者测定草莓花青素在不同的贮存条件下（pH、温度、光照、金属离子）的稳定性，旨在为草莓的加工和利用提供理论参考。

1材料与方法

1.1试验时间、地点

试验于2020年5—8月在天津科技大学食品科学与工程学院农产品物流保鲜与加工实验室进行。

1.2材料与仪器

草莓品种为‘蒙特瑞四季草莓，由上海喜果佳草莓种植基地提供。挑选色泽均匀、大小一致、七八成熟、无病虫害、无挤压破损的草莓。

TU-1810紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器责任有限公司）；电子天平（余姚市纪铭称重校验设备有限公司）；MP522型精密pH/电导率测量仪（上海三信仪表厂）；电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）；SYU-10-300DT超声波清洗机（郑州生元仪器有限公司）；色差计（柯盛行仪器有限公司）。

1.3试验方法

1.3.2贮藏期间新鲜草莓色泽和花色苷含量的变化将新鲜草莓在4℃环境中储藏，分别于0、3、6、9、12天测定草莓的L*、a*、b*值和花色苷含量。

1.3.3最大吸收波长的确定使用紫外分光光度计对花青素提取液在400～700 nm进行扫描，确定最大吸收波长。

1.3.4光照对花青素稳定性的影响分别吸取10 mL花青素提取液，在自然光下照射0、2、4、6、8 h，于516 nm处测定吸光度值并计算花青素保存率。

1.3.5温度对花青素稳定性的影响分别吸取10 mL花青素提取液，分别置于20、30、40、50、60、70、80℃条件下恒温保存，每隔1 h于516 nm处测定吸光度值并计算花青素保存率。

1.3.6 pH对花青素稳定性的影响分别吸取10 mL花青素提取液，分别用1 mol/L盐酸和1 mol/L的氢氧化钠将其pH调节至1、3、5、7、9、11。每隔2 h于516 nm处测定吸光度值并计算花青素保存率。

1.3.7金属离子对花青素稳定性的影响分别吸取10 mL花青素提取液，分别加入Na+、Fe3+、Mg2+，每隔2 h于516 nm处测定吸光度值并计算花青素保存率。

1.4数据处理与分析

采用Excel整理数据，并作图进行分析。

2结果与分析

2.1贮藏期间新鲜草莓色泽的变化

色泽是评价果蔬感官品质好坏的一个重要体现。新鲜草莓在贮藏期间色泽的变化如图1～2所示。从图中看出，随着贮藏时间的延长，L*、a*、b*值整体呈现下降趋势，表示明暗度的L*值由初始值26.1下降到20.0，a*值由34.8降到31.0，b*值由25.4降为18.7，在第9天降到最低，b*值为15.9。总色差值随着时间延长先上升后下降，在第9天达到最大值11.82，说明褪色情况越来越严重。

2.2贮藏期间新鲜草莓花色苷含量的变化

果实花色苷含量和组分是影响果实色泽品质一个重要因素[14]。由图3可知，随着贮藏时间的延长草莓花色苷含量逐渐降低，贮藏期间花色苷含量由234.46 mg/kg降到了73.91 mg/kg，损失68%，可能是在贮藏过程中草莓果实中的过氧化物酶和多酚氧化酶使花色苷降解，导致花色苷含量减少。

2.3最大吸收波长的确定

由图4可知，对色素提取液在400～700 nm进行扫描后，其中在516 nm处有最大吸收峰，对应的吸光度值为0.476。结果与赵春燕等[15]的研究一致。因此，草莓色素溶液的最大吸收波长为516 nm。

2.4光照对花青素稳定性的影响

从图5中可以看出，随着光照时间的延长，吸光度值逐渐减小，整体呈下降趋势。前4 h比较平稳，光照4 h之后吸光度值明显降低，到8 h时，吸光度值从最初的0.170降到0.128。说明花青素产生了光降解作用。光照能加速花色苷的降解[16]，光线会诱使天然色素分解或氧化而脱色[17]，因此应避光保存。

2.5温度对花青素稳定性的影响

由图6可知，吸光度值随温度的升高而逐渐降低，低温情况下下降不明显，低于60℃时对稳定性影响相对较小[18]。而高于60℃之后影响较大，下降速率开始加快，吸光度值由0.153降到0.050。温度是影响花青素稳定性的一个重要因素，温度对花色苷的降解有显著影响。一般情况下，天然色素在低温或干燥状态时较稳定，加热可加快变色反应，尤其在加热至沸点时易氧化褪色。随着加热温度的升高或时间的延长，花色苷结构向查尔酮结构转化[19]，导致草莓褪色。高温对花青素稳定性影响较大[20]，高温条件下，花色苷的稳定性很差。60℃以下草莓花青素的稳定性较好。因此在贮藏和加工过程中应尽量避免高温。

2.6 pH對花青素稳定性的影响

由表1可知，花青素的颜色与pH有关[21]。花青素色调会随pH的变化而发生明显变化。随着pH的增加，颜色逐渐变淡，结构上也发生了变化[22]。提取液颜色由橙红色逐渐变为浅粉色，最终变为黄绿色，说明色素在碱性环境下易受到破坏。当溶液pH=1时，溶液显橙红色。当pH 2～4时，花青素失去C环氧上的阳离子变成蓝色醌型碱。随着溶液的pH进一步升高到5和6时，只能检测到2种物种存在，分别是假碱和查耳酮，此时花青素溶液呈淡粉色甚至无色。当pH>7时，花青素被降解，不同的取代基降解后的产物也不同，与董爱文[23]的结论相同。由此可见，pH对花青素的影响较大[24]。从表中可得知，草莓的花青素在pH<3时较稳定。因此花青素更适合在酸性条件下贮藏。

2.7金属离子对花青素稳定性的影响

由图7可知，加入金属离子后，随着反应时间的延长，吸光度值均呈现下降趋势。其中Na+、Mg2+对其稳定性的影响较小，而Fe3+影响较大。在前2 h吸光度值迅速下降，反应2 h后，添加Na+、Mg2+之后的色素提取液所测吸光度值下降较缓慢，基本处于较稳定状态，分别保持在0.070和0.050左右。而添加Fe3+后测得的吸光度值下降速率较快，由0.128降低到0.016，引起溶液颜色变黑。这说明Fe3+对花青素具有破坏作用，使花青素稳定性下降[25]。所以草莓在贮藏或运输过程中应避免与铁制品接触。

3结论

草莓在贮藏和运输期间容易发生褪色的情况，导致L*、a*、b*值降低，花青素含量也随之降低，由234.46 mg/kg降到了73.91 mg/kg。由试验结果可知，在光照条件下花青素会发生降解作用，花青素应在避光条件下保存。草莓花青素60℃以下的稳定性较好，在贮藏和运输过程中应尽量避免高温。草莓的花青素在pH<3时较稳定，更适合在酸性条件下贮藏。金属离子中Na+、Mg2+对花青素稳定性的影响较小，而Fe3+的影响较大，会破坏花青素。草莓在贮藏或运输过程中应避免与铁制品接触。

4讨论

草莓不耐贮运，在贮运期间极容易发生褪色情况，针对草莓褪色的情况，本试验设计了4种反应条件（光照时间、温度、pH、金属离子），探索草莓花青素的稳定性。结果表明，光照、高温会破坏草莓花青素稳定性，pH<3花青素较稳定，Na+可以维持花青素的稳定性，Fe3+会破坏花青素的稳定性，这与单云辉[22]的研究结果一致。孙倩怡等[12]发现蓝莓花青素在光照、高温和碱性条件下不稳定，降解速率加快。由以上的研究可以得出，草莓花青素的稳定性受光照时间、温度、pH和金属离子的影响，这为以后草莓的储存和加工提供了合理的依据。本实验对草莓花青素稳定性的影响因素的探究还不够全面，希望在以后的研究中逐渐完善。

参考文献

[1]赵保志.草莓栽培技术[J].现代农业，2013（8）：18.

[2]刘伟，刘倩楠，张良，等.草莓多糖树脂法脱色工艺优化及其化学性质研究[J].食品工业科技，2020，41（10）：38-46，51.

[3]刘超.紫甘薯花青素的提取及其稳定性和抗氧化性的研究[D].长沙：湖南农业大学，2008.

[4]邵婉璐.野生草莓花青素合成多样性及光照对红颜草莓花青素合成的影响[D].杭州：浙江理工大学，2018.

[5]刘雨佳，彭丽桃，叶俊丽，等.“法兰地”草莓果实中花色素苷的组成及稳定性[J].华中农业大学学报，2016，35（1）：30-36.

[6]Zhang Huiling， Zhao Xijuan， Zhang Juping， et al. Functional analysis of an anthocyanin synthase gene StANS in potato[J]. Scientia Horticulturae，2020，272.

[7]王宜.火龙果皮也是宝[J].晚晴，2015（6）.

[8]张文颖，吴华，莫晨玲.黑枸杞花青素研究进展[J].现代农业科技， 2019（24）：212-214.

[9]洪稹.玫瑰花营养成分分析及花青素稳定性研究[J].中国食物与营养，2011，17（10）：74-77.

[10]李颖畅，孟宪军，周艳，等.金属离子和食品添加剂对蓝莓花色苷稳定性的影响[J].食品科学，2009，30（9）：80-84.

[11]何玲，唐爱均，洪锋.红提葡萄红色素稳定性的研究[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2005（9）：73-76.

[12]孙倩怡，任珅，鲁宝君，等.蓝莓花青素的稳定性研究[J].营养学报， 2017，39（4）：400-404.

[13]盛小娜，王璋.不同预处理方式对速冻草莓花色苷含量的影响[J].冷饮与速冻食品工业，2006（4）：16-18.

[14]Fátima Lopes da Silva， María Teresa Escribano- Bailón， JoséJoaquín Pérez Alonso， et al. Anthocyanin pigments in strawberry[J]. LWT- Food Science and Technology，2007，40（2）：374-382.

[15]赵春燕，刘臻，张颖，等.草莓色素稳定性研究[J].食品研究与开发， 2009，30（6）：163-166.

[16]周丹蓉，林炎娟，方智振，等.理化因子对‘芙蓉李花色苷稳定性的影响[J].热带作物学报，2019，40（2）：275-280.

[17]植中强，李红缨，杨海贵.天然食用色素提取工艺与稳定性研究的状况[J].广州化工，1999（4）：3-5.

[18]刘军波，邹礼根，赵芸.蓝莓花青素加工环境稳定性研究[J].食品与生物技术学报，2018，37（10）：71-77.

[19]任玉林，李华，邴贵德，等.天然食用色素——花色苷[J].食品科学， 1995（7）：22-27.

[20]楊敏.紫玉米花青素的提取纯化及稳定性研究[D].青岛：中国海洋大学，2015.

[21]Sepideh Hamedi， Mojtaba Koosha. Designing a pH-responsive drug delivery system for the release of black-carrot anthocyanins loaded in halloysite nanotubes for cancer treatment[J]. Applied Clay Science，2020，197.

[22]单云辉.草莓果浆花色苷稳定性研究[D].合肥：安徽农业大学， 2017.

[23]董爱文，向中，李立君，等.爬山虎红色素的定性定量分析[J].无锡轻工大学学报：食品与生物技术，2003（6）：99-102.

[24]王子悦.温度和pH对红苋菜花青素稳定性的影响[J].辽宁农业科学，2016（6）：78-79.

[25]徐青，王代波，刘国华，等.花青素稳定性影响因素及改善方法研究进展[J].食品研究与开发，2020，41（7）：218-224.