食用色素有天然色素和合成色素两大类。合成色素色泽鲜艳稳定性好,着色力强,成本低廉,但对人体有害。天然食用色素安全无毒色调诱人,并保留了动植物体内丰富的多种营养物质,可作为食品着色剂和保健因子。黑米是我国古老而名贵的稻种,资源丰富。黑米表皮富含黑色素,其色素的主要成分为黄酮类花色苷化合物,既具有2-苯基-苯并吡喃环,具有类似ＶＰ的作用,近年来一些研究表明黑米色素具有改善缺铁性贫血、抗动脉粥样硬化的作用;目前已应用到酒、面包等食品行业中,并且在医药化妆品行业中也有所应用。黑色饮料中应用最广的色素是焦糖色素,焦糖色素稳定性好,但是通过高温加铵盐制成的焦糖色素含4-甲基咪唑,有致癌惊厥作用,黑米色素代替焦糖色素应用到碳酸饮料中可弥补其不足,但是黑米色素的最大问题是不稳定性,容易变色和褪色,极大的制约它在食品工业中的开发应用,本试验把黑米色素添加到碳酸饮料并对其稳定性进行了研究,以期为黑米色素应用到饮料行业中提供理论依据。
1 材料与仪器
材料:黑米(济南王珂)、柠檬酸、无水乙醇(99.7%)、白砂糖、ＶＣ、磷酸、苯甲酸钠、ＮａＨＣＯ3、ＨＣｌ。仪器:ＲｏｔａｒｙＥｖａｐｏｒａｔｏｒＮｅ-ｓｅｒｌｅｓ、循环多用真空泵、电热恒温水浴锅、ＰＢ203-Ｅ型天平、酸度计、ＵＶ-2100分光光度计。
2 实验方法
黑米色素的提取 以柠檬酸酸化的醇性水溶液为萃取剂、温度为60℃、柠檬酸质量分数为1%、固液比1∶5提取。
2.1 黑米色素的稳定性研究
常见的食品添加剂对色素稳定性影响试验设计 进行白砂糖浓度、柠檬酸浓度、ＶＣ浓度、磷酸浓度、苯甲酸钠浓度单因素试验,取相同稀释倍数的黑米色素的溶液1ｍｌ分别于5个25ｍｌ容量瓶中,2ｍｌ分别于50ｍｌ容量瓶中,第1个加蒸馏水定容至25ｍｌ,第2个加入0.031ｇ柠檬酸,第3个加0.012ｍｌ磷酸,第4个加入.017ｇＶＣ,第5个加入3.1ｇ糖,第6个加入0.05ｍｌ可乐香精,第7个加入0.01ｇ苯甲酸钠。测其随时间变化时的色素保存率(色素保存率=末吸光度值/初吸光度值),其中所加磷酸、柠檬酸、ＶＣ、糖、防腐剂、可乐、香精均为配制碳酸饮料时的实际浓度,并在此基础上作正交试验(见表1)。
2.2 碳酸饮料的制备
(1)流程
(2)操作要点:①砂糖采用热溶法,加热时不断搅拌,55℃溶解,90℃杀菌;②加入配料的顺序为:ａ.苯甲酸钠用温水溶解成质量分数25%的溶液加入;ｂ.柠檬酸和磷酸用温水溶解成质量分数50%的溶液;ｃ.加入香精;ｄ.加入提取的色素液。
3 结果与分析
3.1 黑米色素的吸收光谱图
将提取液稀释至90ｍｌ,取稀释液1ｍｌ定溶至50ｍｌ的容量瓶,用ＵＶ-2100型分光光度计在470～540ｎｍ范围内每隔10ｎｍ测一次吸光度值,绘制吸收光谱图(见图1),由图1可知黑米色素的最大吸收波长为500ｎｍ。
3.2 不同的食品添加剂对黑米色素提取液吸光度的影响
由试验结果可知柠檬酸、糖对黑米色素有保护作用,而ＶＣ却对色素有破坏作用(见图2),香精和苯甲酸钠对色素的影响不大(见图3)。
3.3 配方及杀菌温度对产品色香味及稳定性影响分析
正交试验结果见表2,由极差Ｒ分析可知ＲＢ>ＲＡ>ＲＣ,故影响稳定性因素的次序为Ｂ>Ａ>Ｃ,由于磷酸与可乐香精有很好的协调作用,故从口感来说磷酸是必不可少的,但从稳定性来看磷酸不如柠檬酸,因为柠檬酸有很好的护色作用,通过对产品色泽口感的综合评价,可得最佳配方为Ａ2Ｂ1Ｃ1。
3.4 其它因素对黑米色素在碳酸饮料中的稳定性影响
黑米色素提取时的温度、时间,减压浓缩时的温度、压力、时间,提取后的贮藏环境、时间和生产用水的质量都会直接影响到黑米色素的稳定性。由于黑米色素的高度热不稳定性,在提取或浓缩时,无论是温度过高还是时间过长,都会引起黑米色素结构向查耳酮式转变,颜色也会由玫瑰红向橙黄色转变。贮藏环境不好,特别是它的光不稳定性,也会引起它的迅速褪色。
4 结论
(1)常用食品添加剂白砂糖、柠檬酸对黑米色素具有很好的护色作用,而可乐香精、苯甲酸钠对其稳定性影响不大,ＶＣ对黑米色素有破坏作用。
(2)黑米色素碳酸饮料中磷酸与柠檬酸的最佳质量比为8∶41,产品配方中不要添加ＶＣ,因为它对黑米色素具有破坏作用,杀菌方式采用低温长时杀菌(本工艺采用60℃、35ｍｉｎ)。采取以上工艺参数能最大限度的保持产品稳定性。
(3)产品香味浓郁,色泽鲜艳,具有黑米特有的香味,呈玫瑰红颜色。它不仅是一种碳酸饮料还是一种保健饮料,儿童妇女长期饮用可以有效防止缺铁性贫血,老年人长期饮用可以延缓衰老,具有抗动脉粥样硬化的作用。