CN115843960A - 一种提高叶绿素稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品加工技术领域，具体提供一种提高叶绿素稳定性的方法，包括如下步骤：(1)将叶绿素溶液或绿叶菜与醋酸锌溶液以一定的比例混合；(2)将混合后的叶绿素‑醋酸锌溶液或绿叶菜‑醋酸锌溶液在高静水压设备中进行加压处理。本发明所提供的提高叶绿素稳定性的方法可以有效改善叶绿素溶液或绿叶菜的色泽和抗氧化活性，提高其锌离子置换率。本发明所提供方法效果显著，操作简单，安全高效，对环境无污染，对人无毒无害，易于规模化操作。本发明提供的是一种绿色安全的新型农产品采后护色方法，为农产品产业的绿色可持续发展奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种提高叶绿素稳定性的方法。
背景技术
叶绿素作为一种天然色素，对植物的绿色外观起着重要作用。近年来，天然色素由于其健康、绿色、安全等特性在食品工业中越来越受欢迎，叶绿素需求也随之增加。从健康角度来看，叶绿素对人体健康有益，具有抗氧化和抗炎特性，可预防癌症等慢性疾病。但是，当叶绿素发生降解转变为其衍生物将失去这些活性。
由于环境条件影响的酶促反应和非酶反应，植物中的叶绿素很容易降解，产生一些令人不愉快的颜色。而食品的颜色是其重要的感官质量指标之一，人们在接受食品的其他信息之前，往往首先会通过颜色来判断食品品质的优劣，从而决定对某一种食品的“取舍”。
由于叶绿素的不稳定性，许多食品加工过程如果蔬的漂烫灭酶、干燥等都会使叶绿素发生降解，产品颜色由绿色变为橄榄绿。目前常被用于提高叶绿素稳定性的方法主要有：抑制酶活、碱化护绿、分子包埋、离子置换、高静压处理。
但是高温漂烫过程会导致大量营养物质的损失，且会加速叶绿素脱镁；随着贮藏时间的延长，碱化的保护作用会逐渐失效；分子包埋技术存在局限性，仅仅适用在叶绿素分子本身，无法在食品其他领域应用；铜离子是重金属，长期食用对人体健康有害，锌离子的适用性更加广泛。然而，单独使用锌化合物进行锌离子置换需在高温条件下进行，而高温条件会造成大量水溶性营养物质的流失，并且维持高温状态需要更多的能量消耗，是一种不绿色、环保的方式。
目前大多数高静水压护色研究仅仅探讨了高静水压对于叶绿素酶、多酚氧化酶等酶活的抑制作用，从而抑制叶绿素的降解。然而，高静水压对酶活的抑制一般是可逆的，即酶活随着贮藏时间的延长会有所回升，且特定的压力还会对酶活起到促进作用。并且，当遇到酸、热等环境时，叶绿素分子还是会被破坏，发生脱镁反应，造成产品的色泽褐变。
如何绿色、安全、高效地维持叶绿素的稳定性，是目前的研究热点。近年来，国内外学者和企业技术人员围绕如何提高叶绿素稳定性方面开展了大量的研究与开发工作：
胡碧茹等公开了一种将天然叶绿素封装于不与叶绿素发生化学反应的高氧气阻隔材料中来提高其光稳定性(专利号：201110117690.5)，首先制备不与天然叶绿素发生化学反应的高氧气阻隔材料溶液，后将叶绿素与所制备的溶液混合均匀置于基底材料上，在常温下自然晾干或者真空干燥。该发明有效地提高了天然叶绿素的光稳定性，使其由数小时提高到了数月。
梁星等公开了一种提高叶绿素铜钠稳定性的制备方法(专利号：201710069394.X)，以叶绿素铜钠为原料，采用羟丙纤维素作为粘合剂，由于叶绿素铜钠与微晶纤维素、羟丙纤维素的相容性好，从而增加了叶绿素铜钠的稳定性。经实验发现，此发明的叶绿素铜钠放置3个月后，基本不降解。
杨鹏熙公开了一种叶绿素-海藻酸钠微球的制备方法(专利号：201811530733.0)，以叶绿素为原料，向海藻酸钠溶液中加入叶黄素、硬脂酸镁、液体石蜡，搅拌，超声处理，再在30MPa的压力下通过高压均质机3次，静置2-3h，得到混合乳液。将所述混合乳液滴加至处于搅拌状态下的氯化钙溶液中，滴加完毕后，搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤3次，在室温下静置24h后，真空干燥。此发明制备的叶绿素-海藻酸钠微球外观形态圆整，具有多孔性能，分散性良好，易于在结肠pH环境中溶胀释放，稳定性好。
综上所述，目前对于提高叶绿素稳定性的研究，主要集中在如何提高叶绿素对酸、热、氧气的稳定性，但这些发明存在着一定的局限性，仅仅适用于叶绿素分子本身，普遍适用性这个问题没有得到有效解决。
发明内容
本发明提供一种提高叶绿素稳定性的方法，
第一方面，本发明提供一种提高叶绿素稳定性的方法，包括：将叶绿素溶于乙醇溶液中，得到叶绿素乙醇溶液；将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液混合，得到混合溶液；将所述混合溶液的pH调整为5.5-8.5，使用高静水压处理所述混合溶液。
在本发明所提供的方法中，所用醋酸锌水溶液的浓度为4-10mg/100mL。
在本发明所提供的方法中，叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液比例为1：1。
在本发明所提供的方法中，所述乙醇溶液的浓度为65-95％。
在本发明所提供的方法中，所述高静水压处理的条件是：温度30-70℃、压力100-500MPa、时间5-20分钟。
作为本发明的一个具体实施方式，一种提高叶绿素稳定性的方法，包括：
(1)将叶绿素样品溶于65-95％乙醇溶液中，得到质量浓度为5-25mg/100mL的叶绿素乙醇溶液；
(2)将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液；
(3)将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液按照比例为1：1混合；
(4)将混合溶液的pH调整为5.5-8.5；
(5)将所述溶液装入真空袋中进行抽真空，而后在30-70℃水浴5min后在高静水压设备中进行100-500MPa加压处理，处理时间10min。
根据本领域技术人员的理解，本发明还请求保护上述的方法，在蔬菜汁护色中的应用。以及上述的方法，在蔬菜保鲜中的应用。
第二方面，本发明提供一种绿叶菜护色方法，包括：
(1)将绿叶菜进行挑拣，去除发黄及虫蛀部分，后用清水洗净备用；
(2)将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液；
(3)将步骤(1)得到的绿叶菜，与醋酸锌水溶液按照质量体积比为1：1.5(g/mL)混合；
(4)将步骤(3)处理体系的pH调整为5.5-8.5；
(5)将绿叶菜装入真空袋中进行抽真空，而后在30-70℃水浴5min后在高静水压设备中进行100-500MPa加压处理，处理时间5-20min。
作为本发明的一个优选实施例，一种提高叶绿素稳定性的方法，包括：
(1)将叶绿素样品溶于75％乙醇溶液中，得到质量浓度为9mg/100mL的叶绿素乙醇溶液；
(2)将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液；
(3)将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液按照比例为1：1混合；
(4)将混合溶液的pH调整为5.5；
(5)将所述溶液装入真空袋中进行抽真空，而后在30℃水浴5min后在高静水压设备中进行100-500MPa加压处理，处理时间10min。
作为本发明的一个优选实施例，一种提高绿叶菜色泽稳定性的方法，包括：
(1)将绿叶菜进行挑拣，去除发黄及虫蛀部分，后用清水洗净备用；
(2)将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液；
(3)将步骤(1)得到的绿叶菜，与醋酸锌水溶液按照质量体积比为1：1.5(g/mL)混合；
(4)将步骤(3)处理体系的pH调整为5.5；
(5)将绿叶菜装入真空袋中进行抽真空，而后在30℃水浴5min后在高静水压设备中进行300MPa加压处理，处理时间10min。
本发明采用醋酸锌置换协同高静水压技术对叶绿素溶液进行处理，得到色泽稳定、抗氧化活性高、耐热性能好的叶绿素产品。本发明探究了高静水压处理与醋酸锌置换协同作用对叶绿素的影响，本申请的高静水压处理克服了醋酸锌置换中，必须高温才能起到置换作用。
在高静水压处理下，不仅使得锌离子置换了叶绿素中心的镁离子，叶绿素分子的稳定性得到了提高；且高静水压并不会对叶绿素类的小分子物质造成破坏，而会随着高静水压压力的增大，叶绿素分子聚集的更加紧密，稳定性进一步得到提高。
本发明的有益效果在于：
(1)叶绿素类物质在实际应用过程中，易受光、热、氧、酸等环境因素的影响而发生降解，使其作用效果大打折扣。本发明所提供的醋酸锌置换与高静水压处理协同，显著提升了锌离子对叶绿素结构中的镁离子的置换率，一方面可以提高叶绿素在光、热、氧、酸环境中的稳定性，另一方面可保持叶绿素的抗氧化活性。
(2)本发明所述醋酸锌可以补充人体必需元素“锌”，锌参与了人体内二百多种酶的合成，它能够促进生长发育，对皮肤和视力有保护作用，并能促进机体免疫功能，维持细胞膜的结构，合成味觉素等。
(3)本发明所述高静水压处理，一方面可以在叶绿素溶液的每一个点都提供瞬间且均匀的压力，且一旦到达设定点后，不需要更多的能量输入即可维持高压状态，从而在较短时间内达到改性、品质改良等目的；并且，提升醋酸锌的锌离子对叶绿素的镁离子的置换效果。另一方面适当的高静水压处理可以使叶绿素产生聚集，从而避免光、热、氧、酸等环境因素对其进行破坏，提高叶绿素的稳定性。因此，本发明可用于各种含有叶绿素的产品中，如果蔬汁、速冻蔬菜、干制果蔬等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为醋酸锌溶液和高静水压协同处理的叶绿素溶液效果图。
图2为醋酸锌溶液和高静水压协同处理的叶绿素溶液三维荧光等高谱图。注：a为拉曼光谱的特征峰，b为叶绿素荧光团的特征峰，c为瑞利散射峰。随着压力的增大，叶绿素荧光团特征峰的强度逐渐降低，表明叶绿素聚集的更加紧密。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种提高叶绿素稳定性的方法，步骤如下：
将叶绿素样品溶于75％乙醇溶液中，以得到质量浓度为9mg/100mL的叶绿素乙醇溶液。
将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液。
将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液按照比例为1：1混合。
将混合溶液pH调节至5.5。
将所述溶液装入真空袋中进行抽真空，30℃水浴5min后在高静水压设备中进行300MPa处理，处理时间10min，叶绿素溶液效果图见图1。
实施例2
本实施例提供一种提高叶绿素稳定性的方法，步骤如下：
将叶绿素样品溶于75％乙醇溶液中，以得到质量浓度为9mg/100mL的叶绿素乙醇溶液。
将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液。
将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液按照比例为1：1混合。
将混合溶液pH调节至5.5。
将所述溶液装入真空袋中进行抽真空，30℃水浴5min后在高静水压设备中进行100MPa处理，处理时间10min。
实施例3
本实施例提供一种提高叶绿素稳定性的方法，步骤如下：
将叶绿素样品溶于75％乙醇溶液中，以得到质量浓度为9mg/100mL的叶绿素乙醇溶液。
将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液。
将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液按照比例为1：1混合。
将混合溶液pH调节至5.5。
将所述溶液装入真空袋中进行抽真空，30℃水浴5min后在高静水压设备中进行500MPa处理，处理时间10min。
实施例4蔬菜护色保鲜
本实施例提供一种提高叶绿素稳定性的方法，步骤如下：
将绿叶菜进行挑拣，去除发黄及虫蛀部分，然后用清水洗净备用。
将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液。
将绿叶菜与醋酸锌水溶液按照质量体积比为1：1.5(g/mL)混合。
将混合体系的pH调节至5.5。
将上述蔬菜，装入真空袋中进行抽真空，30℃水浴5min后在高静水压设备中进行300MPa处理，处理时间10min。
对比例1
本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中，将混合溶液pH调节至5.5后，30℃水浴5min后常压(0.1MPa)处理10min。
对比例2
本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中，将混合溶液pH调节至5.5后，30℃水浴5min后在超声波水浴中(53KHz，25℃)处理10min。
对比例3
本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中，醋酸锌水溶液的浓度为0mg/100mL，叶绿素溶液效果图见图1。
对比例4
本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中，醋酸锌水溶液的浓度为4mg/100mL，叶绿素溶液效果图见图1。
对比例5
本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中，醋酸锌水溶液的浓度为7mg/100mL，叶绿素溶液效果图见图1。
对比例6
本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中，醋酸锌水溶液的浓度为12mg/100mL。
对比例7
本对比例与实施例4相同，区别在于，本对比例中，醋酸锌水溶液的浓度为0mg/100mL。
对比例8
本对比例与实施例4相同，区别在于，本对比例中，将混合溶液pH调节至7.0后，30℃水浴5min后常压(0.1MPa)处理20min。
试验例1
溶液色泽分析：使用电子眼对溶液的色泽进行分析，首先采用校准白板和标准彩色板对电子眼设备进行颜色校准，再取3mL待测样品倒入一次性培养皿中，按顺序放入提前校准的观测板上，用电子眼拍下高分辨率的数码照片。采用红绿值a*(+a*和-a*分别是红色、绿色)对样本的颜色差异进行定量分析。
抗氧化活性分析：采用ABTS对溶液的抗氧化活性值进行测定。ABTS自由基清除能力测定法根据Bae等(2021)的方法。ABTS溶液是用7mM ABTS二铵盐溶液和2.45mM K2S2O8溶液在室温下避光放置12小时制备而成的。将混合物用乙醇稀释约50倍，并将其在734nm处的吸光度控制在0.70±0.02。将1mL样品溶液(空白对照用乙醇代替样品)加入2mL ABTS溶液中，室温避光孵育6分钟，后在734nm处立即读取吸光度。结果表示为相对于样品重量(gACE/100g DW)的抗坏血酸当量(ACE)。
锌离子置换率：参考Das等(2021)的方法，通过高效液相色谱进行Zn2+置换率(％)的定量。28℃下在C18柱(150mm×4.6mm；5μm粒径)上进行分离。流动相(A)由比例为20:80(v/v)的1M乙酸铵和甲醇组成；流动相(B)为丙酮和甲醇，比例为20:80(v/v)。高效液相色谱的梯度程序为0min，0％ B；15分钟，100％ B；25分钟，100％B；28分钟，0％ B，32分钟0％ B。流速为1mL/min，进样量为50μL，样品通过0.22um膜过滤，记录665nm处的色谱图。
热处理过后溶液色泽分析：将处理过后的叶绿素溶液在100℃处理10min探究热处理过后溶液的色泽，考察叶绿素溶液对热的耐受性。
使用电子眼对溶液的色泽进行分析，首先采用校准白板和标准彩色板对电子眼设备进行颜色校准，再取3mL待测样品倒入一次性培养皿中，按顺序放入提前校准的观测板上，用电子眼拍下高分辨率的数码照片。采用红绿值a*(+a*和-a*分别是红色、绿色)对样本的颜色差异进行定量分析。
三维荧光等高光谱分析：将叶绿素溶液与醋酸锌溶液混合，使用超高压荧光在线监测仪进行三维荧光等高光谱的分析。手动旋转加压杆至所需压力(0.1-500MPa)。然后，在激发波长350-550nm和发射波长300-750nm范围内，激发和发射狭缝宽均为20nm，扫描速度为1200nm/min，电压为400V。记录叶绿素在高静水压处理后的三维荧光等高谱图，见图2。
试验结果如下：
如表1所示，不同处理方式处理的叶绿素溶液的a*值存在显著性差异，其中实施例1和实施例3的a*值最低(不存在显著性差异)；对比例3的a*值最高(-1.49)。a*值越小，颜色越绿。表明锌离子置换协同高静压处理能够显著改善叶绿素溶液的色泽。由于300MPa和500MPa处理组之间不存在显著性差异，因此优选300MPa(更加节能环保)。
如表2所示，不同处理方式处理的绿叶菜的a*值存在显著性差异，其中实施例4的a*值最低(-9.54)；对比例8的a*值最高(-7.25)。a*值越小，颜色越绿。表明锌离子置换协同高静压处理能够显著改善绿叶菜的色泽。
表1不同处理方式对叶绿素溶液色泽的影响
表2不同处理方式对绿叶菜色泽的影响
如表3所示，不同处理方式处理的叶绿素溶液的抗氧化活性值存在显著性差异，其中实施例1和实施例3的抗氧化活性值最高(不存在显著性差异)，对比例3的抗氧化活性值最低(ABTS 28.32g ACE/100g DW)。表明锌离子置换协同高静压处理能够显著改善叶绿素溶液的抗氧化活性。由于300MPa和500MPa处理组之间不存在显著性差异，因此优选300MPa(更加节能环保)。
表3不同处理方式对叶绿素溶液抗氧化活性的影响
如表4所示，不同处理方式处理的叶绿素溶液的Zn2+置换率存在显著性差异，其中实施例1和实施例3的Zn2+置换率最高(不存在显著性差异)；对比例3的Zn2+置换率最低(0％)。表明锌离子置换协同高静压处理能够显著改善叶绿素溶液的Zn2+置换率。由于300MPa和500MPa处理组之间不存在显著性差异，因此优选300MPa(更加节能环保)。
表4不同处理方式对叶绿素溶液Zn2+置换率的影响
如表5所示，不同处理方式对热处理过后叶绿素溶液的a*值存在显著性差异，其中实施例1的a*值最低(-4.43)；对比例3的a*值最高(-1.31)。a*值越小，颜色越绿。表明锌离子置换协同高静压处理能够显著保护叶绿素溶液的色泽，提高其对热的耐受性。
如表6所示，不同处理方式对热处理过后绿叶菜的a*值存在显著性差异，其中实施例4的a*值最低(-8.78)；对比例8的a*值最高(-6.51)。a*值越小，颜色越绿。表明锌离子置换协同高静压处理能够显著保护绿叶菜的色泽，提高其对热的耐受性。
表5不同处理方式对热处理过后叶绿素溶液色泽的影响
表6不同处理方式对热处理过后绿叶菜色泽的影响
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种提高叶绿素稳定性的方法，其特征在于，包括：将叶绿素溶于乙醇溶液中，得到叶绿素乙醇溶液；将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液混合，得到混合溶液；将所述混合溶液的pH调整为5.5-8.5，使用高静水压处理所述混合溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用醋酸锌水溶液的浓度为4-10mg/100mL。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液比例为1：1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙醇溶液的浓度为65-95％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高静水压处理的条件是：温度30-70℃、压力100-500MPa、时间5-20分钟。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括：
(1)将叶绿素样品溶于65-95％乙醇溶液中，得到质量浓度为5-25mg/100mL的叶绿素乙醇溶液；
(2)将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为4-10mg/100mL的醋酸锌水溶液；
(3)将叶绿素乙醇溶液与醋酸锌水溶液按照比例为1：1混合；
(4)将混合溶液的pH调整为5.5-8.5；
(5)将所述溶液装入真空袋中进行抽真空，而后在30-70℃水浴5min后在高静水压设备中进行100-500MPa加压处理，处理时间5-20min。
7.权利要求1-6任一项所述的方法，在蔬菜汁护色中的应用。
8.权利要求1-6任一项所述的方法，在蔬菜保鲜中的应用。
9.一种绿叶菜护色方法，其特征在于，包括：
(1)将绿叶菜进行挑拣，去除发黄及虫蛀部分，后用清水洗净备用；
(2)将醋酸锌溶于去离子水中，以得到质量浓度为10mg/100mL的醋酸锌水溶液；
(3)将步骤(1)得到的绿叶菜，与醋酸锌水溶液按照质量体积比为1：1.5(g/mL)混合；
(4)将步骤(3)处理体系的pH调整为5.5-8.5；
(5)将绿叶菜装入真空袋中进行抽真空，而后在30-70℃水浴5min后在高静水压设备中进行100-500MPa加压处理，处理时间5-20min。
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