1、食品与发酵工业 （）：引用格式：范盛玉，严竟，朱坤，等 辣椒红色素对魔芋葡甘聚糖大豆分离蛋白复合凝胶性质的影响 食品与发酵工业，（）：，（）：辣椒红色素对魔芋葡甘聚糖大豆分离蛋白复合凝胶性质的影响范盛玉，严竟，朱坤，胡艳，宇嘉，张甫生（西南大学 食品科学学院，重庆，）摘 要 该研究以魔芋葡甘聚糖（，）和大豆分离蛋白（，）的复合凝胶为研究对象，探讨辣椒红色素的添加量对 复合凝胶性质的影响。结果表明，当辣椒红色素添加量为 （质量分数）时，复合凝胶的各指标达到稳定，此时 复合凝胶色度的 值、值、值分别为对照组的、倍、倍；与对照组相比，凝胶的持水力、硬度、咀嚼性和胶黏性分别降低了 、和 （）。微观表征
2、结果表明，该色素会通过改变氢键作用力等非共价键结合破坏 凝胶的网络结构，降低其热稳定性，当色素添加量为 时，随着色素添加量的增加，破坏的程度增大，在添加量为 时，体系的微观结构不再发生变化。综上，辣椒红色素可以作为理想的着色剂应用于 凝胶体系，在生产中应根据产品实际性质控制用量。关键词 魔芋葡甘聚糖；大豆分离蛋白；复合凝胶；辣椒红色素；植物基素食第一作者：本科生（张甫生副教授为通信作者，：）基金项目：重庆市自然科学基金项目（）；年大学生创新创业训练计划（）收稿日期：，改回日期：植物基素食是指用植物性原料加工制成的一类具有类似肉类口感的产品，近年来随着生活水平的不断提高及环保主义的提倡，人们对食
3、品健康和营养的需求越来越大，植物基素食产品具有良好的市场前景。植物基素食产品在生产销售时面临着色泽单一、着色难、保色难等问题，而色泽是影响消费者感官的重要因素，解决植物基素食的着色问题是当前研究的一大重点和难点。天然色素根据色素的溶解性分为水溶性色素和油溶性色素，植物基素食体系多属于水溶性体系，水溶性色素加入其中易流失，着色和保色效果较差，而油溶性色素可以较好地克服这一缺点。目前在素食产品赋色上应用较多的是包埋法和微胶囊化，虽有些效果，但存在着色不足、易泄漏及凝胶体系不均一等问题，在一定程度上阻碍了植物基素食产业的发展，因此拓展油溶性色素在素食产品中的应用以及研究色素对于产品性能的影响具有重要
4、的意义。蛋白质多糖的共混体系是目前研究较多的植物基素食类产品之一。魔芋葡甘聚糖（，）是一种天然植物性多糖，具有减肥、降血压、降血脂、抗肿瘤等功效，在食品、医学、生物学等方面具有广泛的应用；大豆分离蛋白（，）是一种优质的植物性蛋白质资源，具有丰富的营养成分，可以赋予素食产品特殊的口感和质地。有研究表明，和 可以通过氢键和静电作用结合，复合体系的性质比单独使用时更加优越，是植物基素食产品较为理想的原料。辣椒红色素（，）是在素食仿生食品中应用最广泛的天然油溶性色素之一，具有制备简单、着色力强、色泽鲜艳、稳定性高等优点，还具有极高的保健价值，能够起到抗氧化、降血脂、抗癌等作用，被广泛地应用于食品、药品
5、、化妆品等行业。在实际生产中，色素的添加量十分重要，色素添加量过少会导致达不到理想的赋色效果，而超量添加则可能会对产品的性能造成影响，因此控制好色素的添加量十分重要。有研究表明辣椒红色素对 复合凝胶的赋色效果较好，而辣椒红色素对 凝胶的持水性、凝胶强度、凝胶温度等性质有影响。但目前未见有关该色素对 复合凝胶性质影响的报道，因此本研究的重点是探讨辣椒红色素添加量对 复合凝胶体系性质的影响。基于此，以 复合凝胶体系作为载体，向其中添加不同量的辣椒红色素，从复合凝胶体系的色泽、持水力（，）、质构特性等理化性质以及差示扫描量热（，）、傅里叶红外光谱（研究报告 年第 卷第 期（总第 期），）和 扫 描
6、电 子 显 微 镜（，）的微观表征结果探讨辣椒红色素的添加量对 复合凝胶性质的影响，并探讨其影响机理，在此基础上对食品的加工生产过程给出推荐用量，拓展了辣椒红色素在植物基素食产品中的应用，以期对素食产品色泽的研究提供一定的理论和技术指导，为食品工业的发展做出一定贡献。材料与方法 材料与试剂魔芋精粉（食品级）（魔芋葡甘聚糖含量），湖北一致魔芋生物科技股份有限公司；大豆分离蛋白（食品级），蛋白含量，上海源叶生物科技有限公司；色阶辣椒红色素（食品级），山东齐鲁生物科技有限公司；食用碱（食品级），河南中源化学股份有限公司。仪器与设备 电子分析天平，上海精天电子仪器有限公司；型精密增力电动搅拌器，金坛市
7、城东新瑞仪器厂；型集热式恒温加热磁力搅拌器、型数显恒温水浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司；质构仪，英国 公司；台式高速离心机，德国 公司；色差仪，柯尼卡美能达公司；型真空冷冻干燥机，宁波新芝生物科技股份有限公司；型扫描电镜，荷兰 公司；差示扫描量热仪，美国 公司；傅里叶红外光谱仪，美国 公司。实验方法 复配凝胶制备通过预实验确定具备良好凝胶性能的 复配体系中、食用碱的添加比例以及凝胶制备条件。制备过程如下：将 （质量分数）的食用碱加入到磁力搅拌器搅拌下的 去离子水中，搅拌均匀后加入 （质量分数）的，使 分散均匀，接着分别加入不同质量分数的（、，其中色素添加量为的样品为对照组），充分搅拌使色素均
8、匀的分散到体系中，最后缓慢加入（质量分数）的 粉末，体系充分搅拌均匀后平整表面，于 恒温水浴，取出冷却至室温后放入 冰箱冷藏 ，得待测样品。色泽的测定色差仪经校正后对添加了不同量辣椒红色素的 复合凝胶样品色泽进行测定，测定方法参照汪师帅等并稍作改动。的测定将添加了不同量辣椒红色素的 复合凝胶样品切成 大小的均匀颗粒状，取 左右样品放入离心管中，样品质量记录为，于 转速离心 ，取出用滤纸吸干样品表面水分后称量，质量记录为，持水力的计算如公式（）所示：（）式中：为样品质量，；为离心并吸干表面水分后的样品质量，。质构特征的测定将添加了不同量辣椒红色素的 复合凝胶样品切成 厚的薄片，质构分析为 模式，
9、探头采用 ，测前速率为 ，测试速率为 ，测后速率为 ，形变量为，触发力为 ，触发时间为 。测定将添加了不同量辣椒红色素的 复合凝胶样品于 预冻 后进行真空冷冻干燥，干燥后研磨成细粉状待测。称取 样品放于盖子中心带孔的铝坩埚中并密封，在流速为 的干燥氮气保护下测定，以密封的空坩埚作为对照，从 加热到 ，升温速率为 ，记录样品的 图谱。测定将添加了不同量辣椒红色素的 复合凝胶样品先按照 的方法进行真空冷冻干燥，干燥后将样品磨成粉末放入干燥皿备用。测量时样品粉末放入圆盘压片，扫描光谱范围为 ，分辨率为 ，扫描次数，记录样品的红外光谱。测定将添加了不同量辣椒红色素的 复合凝胶样品先按照 的方法进行真空
10、冷冻干燥，干燥好的样品切成均匀的薄片备用。观察前将样品固定在样品铜台上，选择真空度 ，溅射电压，镀膜时间 进行镀金，放置 后送入电镜观察，放大 倍选择有代表性的区域进行拍摄。食品与发酵工业 （）数据分析所有实验进行 次平行，结果表示为“平均值 标准差”的形式。采用 进行基础数据收集与处理；采用 进行数据分析；显著性分析以 进行方差分析（），被认为存在显著差异；采用 进行图形绘制。结果与分析 辣椒红色素添加量对 复合凝胶色泽的影响辣椒红色素添加量对 复合凝胶色泽的影响如图 所示，采用 法表示结果，其中 值代表亮度，值越大表示亮度越大，值代表红绿，值越大表示越红，值代表黄蓝，值越大代表越黄。由图
11、可知，当色素添加量为 时，随着色素添加量的增加，体系的 值显著下降，值和 值显著上升（），其中当添加量为 时，值、值、值的变化率分别达、，当添加量为 时变化率分别下降至、，当添加量为 时，变化率持续下降；而当添加量为 时，体系的 值、值、值均未显示出显著性差异，汪师帅等在研究中发现了类似的结果。不添加色素的 凝胶为类似市面上常见的魔芋豆腐的土棕色，辣椒红色素是橙红色系色素，加入色素后与对照组相比样品的亮度降低，颜色向黄色、红色转变，即 值下降，值和 值上升，且 个值的变化率都随色素添加量的增加而降低，最终在添加量为 时，体系的色泽趋于稳定，此时体系的 值为添加色素前的，值和 值分别为添加色素前
12、的 倍和 倍。辣椒红色素的加入改善了体系的色泽，可以在一定程度上增加消费者的食欲和购买欲望，且该色素的赋色效果较好，少量的辣椒红色素即可使色泽趋于稳定。图 辣椒红色素添加量对 复合凝胶色泽的影响 注：柱形条上标注的不同小写字母表示具有显著性差异（）（下同）辣椒红色素添加量对 复合凝胶 的影响辣椒红色素添加量对 复合凝胶 的影响如图 所示。由图 可知，实验样品都具有较好的持水性，所有样品的持水率都达到 以上，这是因为 本身具有较强的吸水性，可以通过氢键、偶极键的作用力与大量的水分子结合，与 结合所形成的凝胶网络对水分子也有较好的束缚作用，故 复合凝胶有较高的持水性。当色素添加量为 时，随着色素添
13、加量的增加复合凝胶体系的持水力显著降低（），其中当添加量为 时，持水力变化率为，当添加量为 时变化率下降为，当添加量为 时变化率持续下降，并在添加量为 时持水性达到稳定，无显著性差异，最终与对照组相比持水力下降了 ，这与郭培等关于脂溶性体系对凝胶持水性的影响研究结果一致（当紫苏籽油浓度升高，凝胶的持水性逐渐下降并在一定浓度的时候达到稳定，最终与对照组相比下降了 ）。凝胶的持水性主要与凝胶的三维网络强度有关，网络结构强度越弱，水分流失越严重，从而导致体系 的下降，产生以上结果的原因可能是辣椒红色素属于油溶性色素，加入后会干扰 与 以及 与水分子之间的相互作用，破坏凝胶三维网络的致密性，同时辣椒红
14、色素可能会排挤水分子，从而导致凝胶体系持水力的降低。图 辣椒红色素添加量对 复合凝胶 的影响 辣椒红色素添加量对 复合凝胶 质构的影响辣椒红色素添加量对 复合凝胶质构的影响如表 所示。当辣椒红色素添加量为 研究报告 年第 卷第 期（总第 期）时，凝胶体系的内聚力、回复性和弹性没有显著性差异；硬度、胶黏性、咀嚼性随着色素添加量的增加显著下降（），且硬度变化率高于胶黏 性、咀 嚼 性 的 变 化 率，当 添 加 量 为 时，凝胶体系的质构特征均未表现出显著性差异。当辣椒红色素添加量为 时，与对照组相比，复合凝胶的硬度、胶黏性、咀嚼性分别下降了 、，复合凝胶质构的变化趋势与持水性的变化趋势大致相同，
15、等研究了油脂的加入对凝胶质构的影响，变化规律与本研究相似。产生此现象的原因可能是色素的存在影响了 的脱乙酰作用，和增大了 分子之间的距离，这两种影响的最终结果都是破坏 凝胶的三维网络结构，降低凝胶网络的致密性和均匀性，而凝胶的体系的硬度等质构特性与凝胶三维网络孔径的大小与数量具有重要的联系，所以直观的表现为凝胶硬度、胶黏性、咀嚼性下降。表 辣椒红色素添加量对 复合凝胶质构的影响 添加量 硬度 胶黏性 咀嚼性 内聚力回复性弹性 注：代表在 水平上有显著性；代表在 水平上极显著；数字上标注的字母指在水平下的 多重比较检验，不同字母代表不同的显著性 辣椒红色素添加量对 复合凝胶样品外观的影响不同辣椒
16、红色素添加量的 复合凝胶样品外观如图 所示，可以看出未添加辣椒红色素的样品（图）表面粗糙，光泽感差，而添加了辣椒红色素的样品（图 图）有更加鲜艳明亮的色泽，且微量的色素即可赋予凝胶较好的色泽，添加量为 的样品（图）色泽就与对照组有非常明显的变化；当色素添加量为 时，随着添加量的增加，复合凝胶的颜色逐渐加深，当添加量为 时，颜色达到饱和，未有显著差异，与上述色差的测定结果相一致，此时产品的颜色与市售肉制品的颜色接近，赋予人极强的食欲。且与对照组相比，添加了辣椒红色素的样品表面出现了更多微小的孔洞，当色素添加量为 时，随着色素添加量的增加这种现象更加明显，当添加量为 时，破坏程度不再增强，表明添加辣椒红色素之后，复合凝胶的组织状态受到一定程度的破坏。；图 不同辣椒红色素添加量水平下 复合凝胶样品图 食品与发酵工业 （）结果分析不同辣椒红色素添加量的 复合凝胶 谱图如图 所示，个样品均在 出现一个明显的吸热宽峰，当色素添加量小于 时，复合凝胶的 曲线波峰向左偏移，即峰值温度较对照组有所降低，且随着色素添加量的增加峰值温度逐渐趋于对照组，当添加量为 时峰值温度与对照组无显著差异。表明辣椒红色素
