pH值对亚麻籽油-水乳液（含有黑胡萝卜提取物）中脂质氧化和花青素稳定性的影响

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Effect of pH on Lipid Oxidation and Anthocyanin Stability in Flaxseed Oil-in-Water Emulsions With Black Carrot Extract

黑萝卜提取物（富含花青素）在ω-3脂肪酸油包水乳液中的颜色稳定性受pH调控，pH 4时稳定性最佳。研究发现，酸性条件（pH 2-3）加速脂质氧化和花青素降解，主要因金属离子催化氧化及花青素自由基淬灭作用；中性至碱性条件（pH 4-6）抑制氧化，但高pH导致花青素结构转变（如黄烷醇形成），降低颜色保持能力。实验表明，花青素通过抑制脂质氧化减缓自身降解，但其稳定性仍受pH依赖的质子化/去质子化反应主导，形成复杂动态平衡。

　　在食品工业中，天然色素因其健康益处和多样化的颜色特性而备受关注。然而，由于其对pH值的高度敏感性和对自由基反应的活性，这类色素在基于乳化体系的食品应用中存在一定的局限性。本文研究了富含花青素的黑胡萝卜提取物在富含ω-3脂肪酸的油包水（O/W）乳化体系中的颜色稳定性，重点分析了pH值变化对其影响的机制。

研究结果表明，花青素的稳定性与脂质氧化的程度密切相关。在乳化体系中，随着pH值的降低，催化金属如铁的溶解度增加，从而加速了脂质氧化反应。这导致了花青素作为自由基清除剂的更快降解。有趣的是，这种pH依赖性的降解动力学与花青素在水溶液中的表现相反。在水溶液中，通常认为花青素的稳定性随着pH值的降低而提高，而在乳化体系中，最佳的颜色稳定性却出现在pH值为4时，而非通常认为更稳定的pH值6。这一现象主要归因于pH值变化引起的去质子化反应，这在乳化体系中对花青素分子的稳定性产生了显著影响。

此外，实验中还观察到，在没有添加黑胡萝卜提取物的乳化体系中，脂质氧化产物的形成速度更快。这说明了花青素作为抗氧化剂的重要作用。在pH值为2的情况下，花青素的降解速率最高（k = 1.44 h?1），而pH值为3时降解速率次之（k = 0.3 h?1），在pH值为4和6时则几乎一致（k = 0.06 h?1 和 k = 0.09 h?1）。这些结果揭示了花青素在不同pH条件下对乳化体系的保护作用，同时也为食品工业中使用天然色素作为乳化体系中的着色剂提供了重要的指导。

研究还探讨了乳化剂（如SDS）对花青素稳定性的影响。实验中发现，SDS在低于临界胶束浓度（CMC）的情况下能够通过静电相互作用稳定花青素分子，从而减缓其在乳化体系中的去质子化反应。尽管SDS在食品中使用受到一定限制，但它作为模型乳化剂在研究中表现出色，能够帮助理解花青素在实际食品乳化体系中的行为。

从实际应用角度来看，这些发现对食品配方设计具有重要意义。在含有大量脂肪的乳化食品中，如果味酸奶、奶酪制品以及非乳制品如大豆或燕麦基产品，花青素的稳定性不仅受到pH值的影响，还与乳化体系中的抗氧化活性密切相关。因此，在这些产品中选择合适的pH值和乳化剂，有助于保持花青素的稳定性和颜色的持久性。

此外，研究还揭示了花青素在乳化体系中的行为与在水溶液中的行为存在显著差异。在水溶液中，花青素的稳定性通常随着pH值的降低而增强，但乳化体系中，这种趋势并不完全成立。相反，随着pH值的升高，花青素的稳定性有所提高，这可能是由于其分子结构的变化以及与其他成分的相互作用。然而，乳化体系中较高的pH值也可能促进去质子化反应，从而降低花青素的稳定性。

在实验方法上，研究人员采用了多种技术手段，包括静态光散射和动态光散射用于测定乳化体系的粒径，激光多普勒电泳用于测定电位，以及分光光度计用于测量花青素的吸光度变化。同时，气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）被用来分析乳化体系中脂质氧化产物的形成。这些方法的综合应用，使得研究人员能够全面地评估花青素在乳化体系中的稳定性，并揭示其与pH值和乳化剂之间的复杂关系。

综上所述，这项研究不仅加深了对花青素在乳化体系中行为的理解，还为食品工业中如何更有效地利用天然色素提供了科学依据。通过优化乳化体系的pH值和选择合适的乳化剂，可以显著提高花青素的稳定性，从而延长食品的保质期并提升其外观吸引力。然而，进一步的研究仍需探讨其他食品级乳化剂对花青素稳定性的影响，以期找到更广泛适用的解决方案。