猕猴桃酒中的叶绿素及护色研究.doc

博士□ 兽医硕士专业学位□
硕士□ 农业推广硕士专业学位□
同等学力在职申请学位□ 中职教师攻读硕士学位□
工程硕士专业学位 高校教师攻读硕士学位□
风景园林硕士专业学位□
西 北 农 林 科 技 大 学
研 究 生 课 程 考 试 试 卷 封 面
(课程名称: 高级食品化学 )
学位课 选修课□ 补修课□
研 究 生 年 级、姓 名 2010级 徐长亮 2010050729
所 在 学 院 及 专 业 食品学院 食品工程专业
任 课 教 师 姓 名 刘邻渭 ?
考 试 日 期
考 试 成 绩
评 卷 教 师 签 字 处
猕猴桃酒中的叶绿素及护色研究
徐长亮 西北农林科技大学食品科学与工程学院 712100
摘 要:绿色是果蔬及其部分制品的重要商品性状,本文通过对叶绿素的结构和稳定性的分析,以杨凌“秦美”猕猴桃为原料,对猕猴桃酒的护绿进行工艺优化,研究护绿剂、发酵温度、贮藏温度、光照条件对护绿效果的影响。分别测定叶绿素、类胡萝卜素的含量,结合感官评定选出较佳的护绿组合。
关键词: 叶绿素;护绿;猕猴桃酒
果蔬的色泽是构成产品品质的重要因素,也是检验果蔬成熟衰老的依据,色泽不仅反映果蔬的新鲜度,还可促进人们的食欲,美丽天然的食品颜色是优质果蔬的一个重要特征。果蔬的绿色主要来源于叶绿素,叶绿素决定了产品的品质特征,同时还具有改善便秘、降低胆固醇、抗突变等生理功能。而叶绿素在果蔬贮藏、加工和货架期极易褪色或者变色,严重影响了产品质量,同时也大大降低了商品价值。猕猴桃是少有的几种成熟后还保持绿色的果实之一,在其制品中绿色是一个重要的商品性状,保持绿色就能提高其商品性状。
1.叶绿素
1.1叶绿素的化学结构和理化性质
图1叶绿素分子结构及其模型
叶绿素是高等植物进行光合作用的重要物质,结构为一个镁和四个吡咯环上的氮结合以卟啉为骨架的绿色色素的总称[1]。早在1818年,Berzelius就开始了对叶绿素的研究[2]。1933年美国以有机溶剂法为基础,开始工业生产叶绿素,此方法延用至今[3]。图1是叶绿素a的结构和模型。主要有叶绿素a和叶绿素b两种,在一些藻类中还有叶绿素c和叶绿素d。叶绿素是脂溶性色素,不溶于水,可溶于丙酮、乙醇和石油醚等有机溶剂,在颜色上,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色,它们的含量之比约为3∶1。叶绿素a和叶绿素b及衍生物的吸收光谱表明,它们在红光区(620~700nm)和蓝紫区(400~500nm)出现了较深的黑带,也就是说,这些光线被叶绿素强烈吸收;而在绿光区(520~580nm)没有黑带,即未被吸收,这也正是叶绿素是绿素的原因。戴荣继等人[4]采用紫外检测器和二极管阵列的三维检测器多次尝试后,最终确定叶绿素a的发射波长为433nm,激发波长为664nm;叶绿素b的发射波长为469nm,激发波长为670nm。
1.2叶绿素的功能应用
食品行业中用来分析叶绿素衍生物添加剂的含量以及食品的色泽。绿色食品近年来受到了人们广泛关注,而存在于绿色植物中的一种独特而重要的营养物质—叶绿素,它的一些生理功能也开始备受重视。叶绿素的结构和血红素极相似,易于被人体吸收,有赋活细胞的作用,在医药、食品和日化工业中有广泛用途,由于叶绿素为天然品,无毒副作用,长期食用安全、可靠,因此,FAO/WHO对叶绿素每人日允许摄入量未作规定。目前,叶绿素已广泛应用于口香糖、硬糖、果汁、琼脂、糕点等食品(但不能用于酸性或含钙食品,否则,易产生沉淀),日本已将其作为绿色色素用在食品添加剂中医药工业上叶绿素具有改善便秘、降低胆固醇、抗衰老、排毒消炎、脱臭、抗癌抗突变、抗贫血、保肝等功能,对皮肤组织有再生作用,可用于治疗烫伤,慢性溃疡,能抑制葡萄球菌和链球菌生长,对齿龈炎、口臭、中耳炎等有一定疗效。另外,叶绿素可以防治感冒,感冒患者可将叶绿素溶液内服涂口唇或含漱,每日数次,1~2 d后症状可减轻。以叶绿素为原料研制治疗缺铁性贫血的叶绿素铁钠盐,提高白血球水平的叶绿素钴钠盐,增强智力和记忆力的叶绿素锌钠盐具有重要价值,由叶绿素制得的叶绿素铜钠盐更是生产治疗肝炎、胃病及十二脂肠溃疡药物的重要原料。叶绿素铜钠盐还是“肝宝”胶囊剂、“胃肝绿”片、“升血宝”、“胃康U”等药物的重要有效成分。日化工业中用作制造香皂、香水、护肤霜、香波及牙膏等产品。因此,叶绿素的市场前景非常广阔,而降低生产成本、简化提取工艺、加强对叶绿素活性的一系列研究将对果蔬产业化应用、食品科学、医药保健等领域产生深远影响[5~7]。
1.3影响叶绿素稳定的因素
果蔬中叶绿素的降解是其色泽退化的根本原因。影响叶绿素稳定的因素有很多,比如光、叶绿素酶、温度、pH、氧气、微生物以及金属离子等[8]。研究表明,光和氧气对叶绿素的降解具有极显著的影响,温度、pH等对叶绿素降解影响也较显著。
1.3.1光
光对叶绿素的降解机理,国内外已有大量的研究。在活体植物中,叶绿素可以得到很好的保护,不仅不会发生降解,还可以进行光合作用。但离体的叶绿素在光的作用下变为三线态,通过电子传递,产生自由基等活性氧而破坏蛋白质、碳水化合物及DNA等生物分子的结构,引起叶绿素分子的降解[9,10]。
研究发现,紫堇叶绿素随着光照时间的增加,其光吸收值降低,同时叶绿素的颜色逐渐变浅,当光照时间大于4h时,紫堇叶绿素在430nm处的光吸收值明显降低。唐小俊等[11]在室外自然光、室内自然光和黑暗条件下对苦瓜叶绿素的光稳定性进行了研究,结果表明,苦瓜叶绿素对光非常不稳定,光越强,稳定性越差。胡秋娈等[12]对荠菜叶绿素光稳定性的研究和王敏等[13]对冬青叶绿素光稳定性的研究都得出相似的结果。
1.3.2氧气
在叶绿素的降解中占有重要地位,活性氧可使叶绿素四吡咯环碳环双键裂解,导致卟啉大环裂解,同时O2还能影响相关酶的活性,对叶绿素的降解具有显著性影响。许多文献报道,叶绿素的降解速率与氧气的浓度呈正相关,随着环境中氧气浓度的增加,叶绿素的褪色现象愈来愈严重。
1.3.3温度
对叶绿素的降解具有显著影响。研究表明,在不同受热温度条件下,叶绿素提取液的降解速率曲线有明显的拐点。一般认为,温度影响叶绿素降解的机理主要是影响果蔬体内各种酶的活性。如在青花菜中,叶绿素过氧化物酶的活性随温度的升高而升高,到达一定温度时,叶绿素的含量迅速降低。
1.3.4叶绿素
在中性和弱酸弱碱性条件下较稳定,研究表明,pH在6~11之间叶绿素的保存率高达90%。酸性过强会导致叶绿素脱镁而褪色明显,碱性过强则会加速脱酯反应使叶绿素分解,但碱性条件下叶绿素不会发生脱镁或碳环裂解反应,能保持相对稳定的色泽。
1.3.5叶绿素酶
大量研究证明,叶绿素酶在叶绿素酶促降解代谢的最初步骤中起作用,其最适反应温度为60~80℃,当温度大于80℃时,叶绿素酶活性下降,100℃时已完全失活。
1.4护绿
1.4.1降低体系的水分活度和贮藏温度
果蔬中的水分活度可以影响微生物的繁殖、代谢和生存。当水分活度小于0.6时,果蔬在不需要冷藏的情况下可获得较长的货架期,色泽基本不变在低温条件下,叶绿素酶的活性大大降低。研究表明,果蔬中叶绿素b的降解速度在40℃时比25℃时快3.2~5.2倍,比4℃时快11~21倍。通过真空冷冻干燥可以在低温条件下降低果蔬中的水分活度使果蔬中的叶绿素得到最大限度的保留。