本發明涉及果汁加工領域，特別是通過使用一種安全高效的制劑抑制漿果果汁熱處理過程中花色苷的降解。

背景技術：

我國具有豐富的漿果資源，主要包括藍莓、樹莓、桑葚、黑莓、楊梅、櫻桃、沙棘、藍靛果忍冬等。由于它們具有較高的營養價值、獨特的鮮食風味和優良的加工性能等，逐漸受到了人們的重視。漿果一般不耐貯藏，所以大部分的漿果均被加工制成各種產品，如果汁、果醬、果酒和果粉固體飲料等。隨著現代食品加工技術的不斷完善，小漿果產業必將朝著產業化、工業化、規范化邁進，也將會成為我國農業生產的另一大支柱。

近年的研究表明，漿果具有多種保健功能，其中發揮漿果保健功能的主要活性物質是多酚類化合物，如黃酮、酚酸和花色苷。花色苷是廣泛存在于漿果中的一類水溶性色素，不同種類的花色苷結構不同，其顏色也各不相同，從而賦予了漿果由紅色、紫紅到藍色等鮮艷的色彩。大量的研究證實漿果來源的花色苷具有抗氧化、抗腫瘤、預防心血管疾病、緩解糖尿病癥狀及控制肥胖等生物活性。因此，漿果來源的花色苷不僅可以作為天然色素用于食品加工，而且還可以作為天然抗氧化劑及功能食品因子用于保健食品的開發。但是在食品加工過程中，特別是果汁飲料等，花色苷因其自身2-苯基苯并吡喃環缺電子的特點，導致其結構不穩定，易通過與水加成或水解等反應而發生降解，且極易受溫度、ph值、光照強度等的影響而發生降解。花色苷的降解不僅降低了產品的營養價值，而且影響產品的色澤，最終導致產品的附加值降低。因此如何阻止果汁加工過程中花色苷的降解是食品加工領域中急需解決的一個問題。

β-環糊精是呈環狀的低聚葡萄糖，由7個d-吡喃葡萄糖單元彼此通過α-1,4糖苷鍵相連形成。組成β-環糊精的d型吡喃葡萄糖單元處于椅式構象，而椅式構象中各糖基不能圍繞糖苷鍵自由旋轉，因此環糊精分子的立體結構是略呈錐狀的圓筒形。β-環糊精的分子空腔內徑大小適中，約70-80nm，因此β-環糊精能夠與其疏水空腔內徑相互匹配的客體形成包合物，進而改善客體分子的理化特性，如增加難溶性化合物的溶解度、提高不穩定化合物的穩定性。此外，β-環糊精是目前唯一工業化生產的環糊精產品，價格低廉、來源廣泛；且具有生物可降解性、安全無毒，這些特點使得β-環糊精成為一種頗具應用潛力的食品添加劑。

目前關于果汁中花色苷降解及β-環糊精抑制花色苷降解的研究如下述：

在果汁花色苷降解方面：《石榴汁花色苷熱穩定性及其降解動力學研究》、《藍靛果汁花色苷熱降解動力學的研究》、《桑葚花色苷的分離純化及其熱降解動力學研究》、《黑莓汁花色苷熱降解動力學及降解機理》、《楊梅澄清汁及濃縮汁中花色苷熱降解動力學的研究》、《藍莓花色苷降解動力學研究》、《樹莓果汁中花色苷降解動力學的研究》，上述論文中報道了不同漿果中花色苷的降解符合一級反應動力學模型，認為花色苷的降解隨溫度和ph的升高而加快，并建立了果汁中花色苷的降解動力學模型，但這些研究并未涉及抑制花色苷降解方面的保護劑以及抑制花色苷降解的動力學研究。

在β-環糊精抑制花色苷降解方面：《紫薯花色苷的定性定量、光熱降解規律及控制研究》、《玫瑰茄花色苷的純化、鑒定、藥理活性及穩定性研究》，這些論文研究報道了β-環糊精能夠與紫薯花色苷和玫瑰茄花色苷形成包合物，從而抑制了花色苷的降解。在201510734621.7中，公開了以辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯膠、麥芽糊精和羥丙基β-環糊精為壁材，以水提法并經大孔樹脂純化的紫玉米芯花色苷為芯材，提高花色苷包埋效率、包埋產率和儲存穩定性的方法。類似的公開發明還包括在201110440469.3中公開了以阿拉伯膠和β-環糊精或阿拉伯膠麥芽糊精或阿拉伯膠多孔淀粉的壁材，對黑莓花色苷進行微膠囊制備的方法，提到β-環糊精對花色苷降解具有抑制作用。雖然這些論文和公開發明中均有涉及β-環糊精抑制花色苷降解的作用，但均未涉及β-環糊精抑制花色苷降解的動力學研究，未建立β-環糊精抑制花色苷降解的動力學模型，因此無法預測果汁在加工和貯藏過程中花色苷降解的情況。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種不改變果汁本身風味且能有效抑制果汁中花色苷降解的方法，并建立抑制果汁花色苷降解的動力學模型，用于預測果汁在加工和貯藏過程中花色苷降解的情況。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于抑制花色苷降解的可食用制劑，該制劑是質量濃度為0.5％-4％的β-環糊精溶液。

一般而言，可根據具體果實和品種以及具體的加工和儲存條件不同進行相應的調整。當果實為桑葚時，最適濃度為1％-4％的β-環糊精溶液；當果實為楊梅時，最適濃度為0.5％-3％的β-環糊精溶液；當果實為藍靛果時，最適濃度為1％-3％的β-環糊精溶液，當果實為藍莓時，最適濃度為1％-3％的β-環糊精溶液。

本發明還同時提供了利用上述可食用制劑抑制花色苷降解的使用方法。具體如下：將果實與等質量的飲用水混合打漿，室溫25℃下攪拌30min，膜過濾收集果汁，用檸檬酸調整果汁ph至3.0-4.0之間，隨后向果汁中加入β-環糊精，使其質量濃度位于0.5％-4％的范圍內。

最后本發明建立了利用上述制劑抑制果汁花色苷降解的動力學方程，用于預測果汁在加工和貯藏過程中花色苷降解的情況。具體如下：

2％的β-環糊精抑制桑葚花色苷降解的動力學模型為：

2％的β-環糊精抑制楊梅花色苷降解的動力學模型為：

2％的β-環糊精抑制藍莓花色苷降解的動力學模型為：

2％的β-環糊精抑制藍靛果花色苷降解的動力學模型為：

其中ct為剩余花色苷的濃度(mg/ml)，c0為初始花色苷的濃度(mg/ml)，t為反應的絕對溫度(t)，t為反應時間(min)。

本發明是通過β-環糊精抑制果汁熱處理過程中花色苷的降解。

本發明的優點：(1)本發明中的β-環糊精資源豐富、成本低廉、性價比高，容易產生、運輸。(2)利用β-環糊精分子空腔與客體分子(花色苷)的匹配性及分子間相互作用形成花色苷與β-環糊精的包合物，從而增強了果汁中花色苷的穩定性，抑制花色苷的降解。(3)β-環糊精具有生物可降解性，對環境和人體健康無任何毒害作用，具有安全高效、環境友好等特點。(4)本發明公開了β-環糊精抑制桑葚、藍莓、楊梅和藍靛果果汁中花色苷降解的動力學方程，可用于預測加入該保護劑的果汁在加工與貯藏中花色苷降解的情況，使得能根據最終濃度需求，選擇合適的貯藏條件和貯藏時間。

附圖說明

圖1為實施例1中不同濃度的β-環糊精對桑葚果汁中花色苷降解的影響；

圖2為實施例1中不同濃度的β-環糊精對楊梅果汁中花色苷降解的影響；

圖3為實施例1中不同濃度的β-環糊精對藍靛果果汁中花色苷降解的影響；

圖4為實施例1中不同濃度的β-環糊精對藍莓果汁中花色苷降解的影響。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步描述，以下列舉的僅是本發明的具體實施例，但本發明的保護范圍并不僅限于此：

實施例1：不同β-環糊精濃度對桑葚、楊梅、藍靛果和藍莓果汁中花色苷降解的影響

1.實驗材料：果實為桑葚、楊梅、藍靛果和藍莓。

2.誘導花色苷降解的條件：80℃恒溫水浴5h。

3.實驗過程：

(1)選取外觀整齊、無病蟲害、無機械損傷的桑葚、楊梅、藍靛果和藍莓果實，用自來水清洗干凈，自然晾干備用。

(2)分別稱取100g的漿果，與等質量(100g)的飲用水混合打漿3min，之后加入50ml水并在室溫25℃下攪拌20min，膜過濾，收集果汁，用飲用水定容至180ml。

(3)用檸檬酸調整ph至3.0-4.0之間。

(4)將果汁平均分成六組，每組30ml：第一組不加入β-環糊精；第二組加入0.075gβ-環糊精，即β-環糊精濃度為0.25％；第三組加入0.3gβ-環糊精，即β-環糊精濃度為1％；第四組加入0.6gβ-環糊精，即β-cd濃度為2％；第五組加入0.9gβ-cd，即β-cd濃度為3％；第六組加入1.2gβ-cd，即β-cd濃度為4％；

(5)將加入β-環糊精的桑葚、楊梅、藍靛果和藍莓果汁置于80℃的水浴鍋中，恒溫攪拌5h,每30min取200μl樣品，用ph示差法測定其花色苷含量。

4.實驗結果：β-環糊精對桑葚果汁中花色苷降解的影響如圖1所示，對照組中的花色苷隨著時間的增加而逐漸減少，說明桑葚果汁在受熱過程中，花色苷會發生熱降解，且隨著加熱時間的延長，花色苷降解越顯著。與對照組相比，當β-環糊精濃度為0.25％時，無法有效抑制果汁中花色苷的降解，而當果汁中β-環糊精濃度為1％-4％時，花色苷的降解顯著變慢，說明1％-4％β-環糊精能夠有效抑制桑葚果汁中的花色苷降解，且抑制作用呈劑量依賴性。因此本發明中1％-4％β-環糊精濃度是抑制桑葚果汁中花色苷的降解的最適濃度。

β-環糊精對楊梅果汁中花色苷降解的影響如圖2所示，對照組中的花色苷隨著時間的增加而逐漸減少，說明楊梅果汁在受熱過程中，花色苷會發生降解，且隨著加熱時間的延長，花色苷降解越顯著。與對照組相比，加入β-環糊精后，花色苷的降解顯著變慢，且抑制作用呈劑量依賴性。2％和3％的β-環糊精濃度對花色苷熱降解的抑制作用沒有顯著的區別。因此本發明中0.5％-3％β-環糊精濃度是抑制楊梅果汁中花色苷的降解的最適濃度。

β-環糊精對藍靛果果汁中花色苷降解的影響如圖3所示，對照組中的花色苷隨著時間的增加而逐漸減少，說明藍靛果果汁在受熱過程中，花色苷會發生降解，且隨著加熱時間的延長，花色苷降解越顯著。與對照組相比，當β-環糊精濃度為0.5％時，無法有效抑制果汁中花色苷的降解，而當果汁中β-環糊精濃度為1％-3％時，花色苷的降解顯著變慢，說明1％-3％β-環糊精能夠有效抑制藍靛果果汁中的花色苷降解，且抑制作用呈劑量依賴性。因此本發明中1％-3％β-環糊精濃度是抑制藍靛果果汁中花色苷的降解的最適濃度。

β-環糊精對藍莓果汁中花色苷降解的影響如圖4所示，對照組中的花色苷隨著時間的增加而逐漸減少，說明藍莓果汁在受熱過程中，花色苷會發生降解，且隨著加熱時間的延長，花色苷降解越顯著。與對照組相比，當β-環糊精濃度為0.5％時，無法有效抑制果汁中花色苷的降解，而當果汁中β-環糊精濃度為1％-3％時，花色苷的降解顯著變慢，說明1％-3％β-環糊精能夠有效抑制藍莓果汁中的花色苷降解，且抑制作用呈劑量依賴性。因此本發明中1％-3％β-環糊精濃度是抑制藍莓果汁中花色苷的降解的最適濃度。

實施例2：不同溫度下β-環糊精對桑葚果汁中花色苷降解的影響

1.實驗材料：果實為桑葚。

2.誘導花色苷降解的條件：70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。

3.實驗過程：

(1)選取外觀整齊、無病蟲害、無機械損傷的桑葚果實，用自來水清洗干凈，自然晾干備用。

(2)稱取100g桑葚，與等質量(100g)的飲用水混合打漿3min，之后加入50ml水并在室溫25℃下攪拌20min，膜過濾，收集果汁，用飲用水定容至180ml。

(3)用檸檬酸調整ph至3.0-4.0之間。

(4)將果汁平均分成六組，每組30ml：前三組不加β-環糊精，并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h；后三組加入0.6gβ-環糊精，即β-cd濃度為2％；并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。每30min取200μl樣品，用ph示差法測定其花色苷含量。

4.實驗結果：不同加熱溫度下，2％的β-環糊精濃度對桑葚果汁中花色苷降解的影響如表1所示，不加β-環糊精組中，花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，說明溫度越高，桑葚果汁中花色苷降解越快，當加入2％的β-環糊精濃度時，雖然花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，但在不同溫度下，其半衰期均顯著高于不加β-環糊精的花色苷半衰期，說明2％的β-環糊精在70℃、80℃和90℃的溫度下均有顯著抑制桑葚果汁中花色苷降解效果，根據阿倫尼烏斯方程，建立了β-環糊精抑制桑葚果汁花色苷降解的動力學方程：因此該模型可以有效預測加入β-環糊精后的桑葚果汁中花色苷在加工與貯藏過程中花色苷降解的情況。

表1不同溫度下β-環糊精對桑葚果汁中花色苷降解的影響

實施例3：不同溫度下β-環糊精對楊梅果汁中花色苷降解的影響

1.實驗材料：果實為楊梅

2.誘導花色苷降解的條件：70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。

3.實驗過程：

(1)選取外觀整齊、無病蟲害、無機械損傷的楊梅果實，用自來水清洗干凈，自然晾干備用。

(2)稱取100g楊梅，與等質量(100g)的飲用水混合打漿3min，之后加入50ml水并在室溫25℃下攪拌20min，膜過濾，收集果汁，用飲用水定容至180ml。

(3)用檸檬酸調整ph至3.0-4.0之間。

(4)將果汁平均分成六組，每組30ml：前三組不加β-環糊精，并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h；后三組加入0.6gβ-環糊精，即β-cd濃度為2％；并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。每30min取200μl樣品，用ph示差法測定其花色苷含量。

4.實驗結果：不同加熱溫度下，2％的β-環糊精濃度對楊梅果汁中花色苷降解的影響如表2所示，不加β-環糊精組中，花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，說明溫度越高，楊梅果汁中花色苷降解越快，當加入2％的β-環糊精濃度時，雖然花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，但在不同溫度下，其半衰期均顯著高于不加β-環糊精的花色苷半衰期，說明2％的β-環糊精在70℃、80℃和90℃的溫度下均有顯著抑制楊梅果汁中花色苷降解效果，根據阿倫尼烏斯方程，建立了β-環糊精抑制楊梅果汁花色苷降解的動力學方程：因此該模型可以有效預測加入β-環糊精后的楊梅果汁中花色苷在加工與貯藏過程中花色苷降解的情況。

表2不同溫度下β-環糊精對楊梅果汁中花色苷降解的影響

實施例4：不同溫度下β-環糊精對藍靛果果汁中花色苷降解的影響

1.實驗材料：果實為藍靛果

2.誘導花色苷降解的條件：70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。

3.實驗過程：

(1)選取外觀整齊、無病蟲害、無機械損傷的藍靛果果實，用自來水清洗干凈，自然晾干備用。

(2)稱取100g藍靛果，與等質量(100g)的飲用水混合打漿3min，之后加入50ml水并在室溫25℃下攪拌20min，膜過濾，收集果汁，用飲用水定容至180ml。

(3)用檸檬酸調整ph至3.0-4.0之間。

(4)將果汁平均分成六組，每組30ml：前三組不加β-環糊精，并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h；后三組加入0.6gβ-環糊精，即β-cd濃度為2％；并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。每30min取200μl樣品，用ph示差法測定其花色苷含量。

4.實驗結果：不同加熱溫度下，2％的β-環糊精濃度對藍靛果果汁中花色苷降解的影響如表3所示，不加β-環糊精組中，花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，說明溫度越高，藍靛果果汁中花色苷降解越快，當加入2％的β-環糊精濃度時，雖然花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，但在不同溫度下，其半衰期均顯著高于不加β-環糊精的花色苷半衰期，說明2％的β-環糊精在70℃、80℃和90℃的溫度下均有顯著抑制藍靛果果汁中花色苷降解效果，根據阿倫尼烏斯方程，建立了β-環糊精抑制藍靛果果汁花色苷降解的動力學方程：因此該模型可以有效預測加入β-環糊精后的藍靛果果汁中花色苷在加工與貯藏過程中花色苷降解的情況。

表3不同溫度下β-環糊精對藍靛果果汁中花色苷降解的影響

實施例5：不同溫度下β-環糊精對藍莓果汁中花色苷降解的影響

1.實驗材料：果實為藍莓

2.誘導花色苷降解的條件：70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。

3.實驗過程：

(1)選取外觀整齊、無病蟲害、無機械損傷的藍莓果實，用自來水清洗干凈，自然晾干備用。

(2)稱取100g藍莓，與等質量(100g)的飲用水混合打漿3min，之后加入50ml水并在室溫25℃下攪拌20min，膜過濾，收集果汁，用飲用水定容至180ml。

(3)用檸檬酸調整ph至3.0-4.0之間。

(4)將果汁平均分成六組，每組30ml：前三組不加β-環糊精，并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h；后三組加入0.6gβ-環糊精，即β-cd濃度為2％；并分別置于70℃、80℃和90℃恒溫水浴5h。每30min取200μl樣品，用ph示差法測定其花色苷含量。

4.實驗結果：不同加熱溫度下，2％的β-環糊精濃度對藍莓果汁中花色苷降解的影響如表4所示，不加β-環糊精組中，花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，說明溫度越高，藍莓果汁中花色苷降解越快，當加入2％的β-環糊精濃度時，雖然花色苷的半衰期隨著溫度的增加而逐漸減小，但在不同溫度下，其半衰期均顯著高于不加β-環糊精的花色苷半衰期，說明2％的β-環糊精在70℃、80℃和90℃的溫度下均有顯著抑制藍莓果汁中花色苷降解效果，根據阿倫尼烏斯方程，建立了β-環糊精抑制藍莓果汁花色苷降解的動力學方程：因此該模型可以有效預測加入β-環糊精后的藍莓果汁中花色苷在加工與貯藏過程中花色苷降解的情況。

表4不同溫度下β-環糊精對藍莓果汁中花色苷降解的影響