喷雾干燥包埋过程中阿魏酸助色作用对来自不同天然来源的花青素色素功能特性的影响

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Effect of ferulic acid copigmentation during spray-drying encapsulation on the functionality of anthocyanin colorants from different natural sources

　　**摘要**创新性的清洁标签配方结合协同稳定策略，可能有助于增强花色苷的功能性并拓展其应用范围。本研究评估了阿魏酸共色（色素与助色剂比例为1:5）与喷雾干燥包埋对不同来源富含花色苷着色剂——蓝莓（BB）、黑莓（BK）和红葡萄（RG）——的协同效应。比较了BB、BK和RG非共色粉与阿魏酸共色粉的物理化学性质、生物活性及着色特性，并在酒精模型饮料中（30天储存，20°C，避光）评估了它们的酚类和颜色稳定性。阿魏酸提高了BB、BK和RG粉末的酚类含量和抗氧化能力，但其增强花色苷保留的能力取决于原料来源。在共色粉末中，BB显示出最高的花色苷包埋效率（87%），而RG在喷雾干燥过程中显示出最高的阿魏酸保留率（49%）。饮料复配后，共色粉末产生了因原料来源而异的颜色变化，其中BB包埋物提供了最高的蓝色调强度，并出现了明显的色差增加（ΔE*ab = 4.9）。添加非共色粉末的饮料在储存期间显示出更高的单体花色苷保留率，尤其是BB（92%），而含有共色粉末的饮料则形成了更大比例的聚合物颜色，尤其是RG（40%）。结果强调了阿魏酸作为助色剂与喷雾干燥包埋结合时的来源依赖性效应，表明植物来源的选择是优化这一有前景的协同策略以获得天然着色剂的关键因素。**引言**花色苷是有前景的天然食用色素，因为它们能呈现出鲜艳的红色、紫色和蓝色，同时具有公认的生物活性潜力（Dangles, 2024; Wallace & Giusti, 2019; H. Xue et al., 2024）。然而，由于它们在水介质中具有高化学反应活性，其应用受到限制——可逆的结构转化和不可逆的降解反应会导致颜色损失（Basílio & Pina, 2016; Dangles, 2024; Pina, 2014）。因此，共色和喷雾干燥微包埋等综合稳定策略受到了越来越多的关注，因为它们可能在分子水平上保护发色团，同时在加工和应用过程中提供物理屏蔽，尽管其有效性取决于配方和加工变量（Tan, Dadmohammadi, Lee, & Abbaspourrad, 2021; Tarone, Cazarin, & Marostica Junior, 2020; Trouillas et al., 2016）。最近的研究还强调了在新型加工策略中保留生物活性化合物的重要性，例如将富含花色苷和其他多酚的植物成分越来越多地纳入结构化食品产品中，包括3D打印水果零食和功能谷物产品（Duralija et al., 2025; Rao et al., 2025）。在这一背景下，花色苷来源成为一个特别相关的因素，因为不同的富含花色苷的植物提供了截然不同的色素特征以及不同的非花色苷多酚背景。这些因来源而异的差异不仅仅是组成上的，因为糖基化、甲氧基化和酰化模式，以及内源性酚类化合物的存在，可能会影响水化敏感性、助色剂结合、可见颜色表现以及对热或氧化应力的抗性（Cai et al., 2022; Dangles & Fenger, 2018; Wang, Lan, & Chen, 2024）。因此，当富含花色苷的提取物旨在用作食品色素时，花色苷来源本身可能会影响色素对共色、包埋以及最终应用条件的响应（Lao & Giusti, 2017）。来自不同富含花色苷系统的证据支持了当共色与包埋结合时的来源依赖性行为。在红肉苹果花色苷中，Xue, Su, Meng和Guo（2019）报告了在咖啡酸共色和包埋后，包埋效率接近94%且光稳定性得到改善，表明对综合策略的有利响应。同样，Weber, Boch和Schieber（2017）发现芦丁和阿魏酸减少了喷雾干燥黑莓中花色苷的损失并改善了在光照和热应力下的颜色保留，支持了在这种富含矢车菊素（cyanidin）的基质中的有效稳定。然而，这些效应不能直接外推到不同花色苷来源。在黑米花色苷中，Raharjo, Purwandari, Hastuti和Olsen（2019）发现包埋提取物的性能取决于所使用的植物来源助色剂，而对矢车菊（cornflower）和酸樱桃花色苷的研究表明，共色和包埋粉末的最终颜色和储存性能取决于花色苷来源、助色剂或载体剂以及干燥条件之间的相互作用（Popowska & Oracz, 2025; Salati et al., 2025）。最近使用小檗（barberry）花色苷和石榴衍生的酚类系统的研究进一步说明，共色和包埋的有效性在很大程度上取决于色素组成、稳定剂和配方策略（Dara, Feizy, Naji-Tabasi, Fooladi, & Rafe, 2025; Sedighi, Rafe, Rajabzadeh, & Pardakhty, 2025）。在酚类助色剂中，阿魏酸特别值得关注，因为它与花色苷的非共价缔合可以改变发色团环境和可见颜色表现。此外，在储存过程中，含有阿魏酸的体系可能经历进一步色素转化，其程度取决于花色苷结构和基质条件（Pangestu, Miyagusuku-Cruzado, & Giusti, 2020; Popowska & Oracz, 2025; Trouillas et al., 2016; Vázquez-González, Kurozawa, Rodríguez-Pulido, Escudero-Gilete, & Gordillo, 2025; Wang et al., 2024; Weber et al., 2017）。因此，本研究旨在确定阿魏酸共色和喷雾干燥的花色苷着色剂的功能性是否取决于花色苷来源。选择了蓝莓、黑莓和红葡萄提取物，因为它们具有不同的花色苷特征和酚类背景，在相同的色素与助色剂比例和包埋条件下，比较了粉末特性、生物活性化合物保留、抗氧化能力、颜色表现和饮料稳定性。**分段摘要****化学试剂**甲醇、盐酸、三氯甲烷、丙酮和Folin-Ciocalteu酚试剂购自VWR Chemicals（法国Rosny-sous-Bois和Fontenay-sous-Bois）。乙腈、甲酸和氯化钾由Merck（德国Darmstadt）提供。柠檬酸一水合物、乙醇、焦亚硫酸钾、醋酸钠、碳酸钠和柠檬酸三钠二水合物购自Panreac Química S.L.U.（西班牙巴塞罗那）。乙醇（96%）由Fersaquim（Dos[截断]）提供。**纯化提取物的花色苷特征及其对包埋的影响**根据预期的来源选择标准，蓝莓皮（Vaccinium corymbosum cv. Star）、黑莓果实（Rubus fruticosus cv. Loch Ness）和红葡萄皮（Vitis vinifera cv. Tempranillo）的纯化花色苷提取物显示出明显不同的花色苷特征（图S1，表S1）。蓝莓提取物含有飞燕草素（delphinidin）、矮牵牛素（petunidin）和矢车菊素（malvidin）的3-*O*-半乳糖苷、3-*O*-葡萄糖苷和3-*O*-阿拉伯糖苷衍生物，以及少量的乙酰化矢车菊素形式和矢车菊素苷元。**结论**阿魏酸共色丰富了蓝莓、黑莓和红葡萄喷雾干燥花色苷着色剂的酚类组成，并提高了抗氧化能力，但未系统改善喷雾干燥期间的花色苷保留或饮料复配后的颜色稳定性。每种着色剂的行为取决于花色苷来源，表明配方优化应考虑目标组成和颜色特征，而非单一[方案]。**CRediT作者贡献声明**Marcos Vázquez-González：撰写—初稿，方法论，调查研究，形式分析，数据管理。 M. Luisa Escudero-Gilete：撰写—审阅与编辑，项目管理，资金获取，概念化。 Ignacio García-Estévez：撰写—审阅与编辑，调查研究，数据管理。 M. Monica Giusti：撰写—审阅与编辑，调查研究，数据管理。 Belén Gordillo：撰写—审阅与编辑，项目管理，资金获取，概念化。**资金**本研究得到西班牙安达卢西亚自治区大学、研究与创新厅（Junta de Andalucía）的财政支持（项目PAIDI2021 PROYEXCEL_00578）。**利益冲突声明**作者声明不存在可能影响本论文中报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。**致谢**作者感谢西班牙塞维利亚大学研究与技术创新中心（CITIUS）的生物学服务（SGI）、功能表征服务（SCF）和显微服务（SM）提供的技术协助，以及西班牙韦尔瓦的Cooperativa Vitivinícola Nuestra Se?ora del Socorro和CONDADO S.A.T.公司提供的样品。Marcos Vázquez-González | M. Luisa Escudero-Gilete | Ignacio García-Estévez | M. Monica Giusti | Belén Gordillo食品色彩与质量实验室，塞维利亚大学药学院，西班牙