天然色素在芝士蛋糕中的稳定性研究：藻蓝蛋白、花青素和甜菜红素的相互作用与甜味剂选择的影响

这篇研究深入探讨了藻蓝蛋白(PC)、花青素(ANs)和甜菜红素(BN)在芝士蛋糕中的稳定性差异，揭示了甜味剂（蔗糖/果糖/山梨醇/葡萄糖/木糖醇）通过调节pH值、水活度和分子相互作用影响色素降解的机制。研究发现PC在冷藏条件下最稳定，ANs易受pH影响（DC_P保留率最高），而BN的热稳定性受糖醇保护（XC_C保留7.81 mg/g）。研究为功能性甜点开发提供了关键配方优化策略。

　　

3 结果与讨论

3.1 营养成分分析

芝士蛋糕的营养组成因甜味剂类型产生显著差异。木糖醇(XC)和山梨醇(SoC)样品因多元醇的强吸湿性使水分含量高达53.52%，而葡萄糖(DC)样品仅48.36%。蛋白质含量稳定在5.26-5.83%，但XC的脂肪含量最高(12.89%)。能量值计算显示，蔗糖(SuC)和果糖(FC)样品热量达256-261 kcal/100g，而糖醇样品因2.4 kcal/g的低热量特性，能量降低15-17%。

3.3 色素稳定性

藻蓝蛋白(PC)在所有甜味剂中表现卓越，5天内降解率<5%，归因于其中性pH环境（7.0±0.2）和糖-蛋白质糖苷键的保护作用。花青素(ANs)稳定性呈现甜味剂依赖性：葡萄糖(DC_P)在pH 3.8条件下保留率最高，而木糖醇(XC_P)因pH 4.9导致25.6%的氰啶-3-葡萄糖苷降解。HPLC证实该化合物是唯一被检出的ANs。甜菜红素(BN)在烘焙过程中损失显著，但XC_C样品仍保留7.81 mg/g，山梨醇通过氢键网络降低水分活度(a_w=0.85)是其关键保护机制。

3.4 色泽分析

色度参数显示PC蓝色填充层的L值稳定在60±1.2，而ANs粉色层a值从15.29(SuC_P)降至9.45(SoC_P)。蛋糕基质的b*值在XC_C中高达33.10，表明木糖醇能有效维持BN的红黄色调。值得注意的是，葡萄糖样品(DC_P)在535 nm处的吸光度与花青素浓度呈强相关性(R²=0.98)。

3.5 抗氧化活性

DPPH和ABTS⁺双验证体系显示，葡萄糖显著提升ANs和PC的抗氧化活性(DC_P达78.3%)，机制涉及还原性羰基的直接电子转移。XC_C的BN自由基清除率(38.4%)超越蔗糖样品28%，这与糖醇的羟基自由基淬灭能力相关。有趣的是，果糖(FC)虽加速ANs降解，但其Maillard反应初期产物贡献了19%的ABTS⁺清除率。

3.6 流变特性

剪切速率扫描(5-300 s^-1)揭示填充层呈假塑性，蔗糖样品初始粘度达12.4 Pa·s但储存后下降40%。蛋糕基质则显示膨胀性，木糖醇使粘度在50 s^-1时突增3倍，这与多元醇形成的氢键簇结构相关。果糖样品(FC)的触变环面积最小(12.5 Pa/s)，预示更好的结构回复性。

3.7 感官评价

14人感官小组的九级评分显示，葡萄糖样品(DC)因色泽鲜艳获最高分(9/9)，但木糖醇(XC)因后苦味(5.57分)接受度最低。蔗糖(SuC)的甜度评分达8分，而山梨醇(SoC)仅6分，证实多元醇的清凉感影响风味感知。酸度感知在果糖样品(FC)中最显著(p<0.05)，与pH 3.6的测定值相符。