1. 引言
火龙果(Hylocereus undatus), 又称红龙果，属于仙人掌科的热带亚热带水果，具有丰富的食用价值[1]-[3]，在中国广西、广东、海南、福建等地区广泛种植[3]。此外，火龙果的果皮也极具营养价值，琥珀酸、苹果酸、柠檬酸等的含量比果肉高，多酚类物质含量比果肉高出10倍以上[4]，火龙果果皮呈玫瑰红或紫红色[5]，其色素的色泽主要来源于天然红色素[6]。火龙果皮中包含甜菜红素和花青素，其中甜菜红素具有抗氧化、抗炎症、预防和辅助性治疗糖尿病等功能[7]，可以作为天然着色剂应用于食品中。然而，目前对于火龙果的果皮利用程度仍然较低[8]，使得这种具有广阔开发前景的食品原材料未被充分利用。
目前研究人员不断对火龙果中的甜菜红素和花青素的应用和提取工艺进行研究，多集中在工艺优化等方面，如对提取火龙果中天然红色素的工艺优化等[9]。研究结果表明，火龙果皮色素提取方法主要有溶剂提取法、超声波提取法、微波提取法、超临界CO2提取法以及酶辅助提取法这五种[10]。周俊良等[11]优化了溶剂提取法提取火龙果果皮红色素的最优工艺为乙醇浓度40%、pH = 4、提取温度为30℃、料液比为1:8，振荡30 min。溶剂提取法具有操作简单、提取设备要求低、安全稳定的特点，但通常在提取前需要较长的处理时间且提取率低，因此，为提高色素的提取效率，更高效的提取技术已逐渐被开发和应用。其中微波提取法具有提取时间短、提取成本低、提取率高、选择性强等优点[11]。例如，郝抗园[12]通过正交试验对微波辅助提取火龙果果皮红色素的4个提取因素进行优化，最终得出最优工艺参数分别为料液比1:40，提取时间80 s，乙醇体积分数40%，微波功率300 W。
酸奶是一种由鲜牛乳经过高温灭菌处理后通过乳酸菌发酵制成的一种发酵型乳制品[13]，拥有丰富的营养价值和功能特性，是人们日常生活和饮食中十分重要的营养型食品[14]。近年来，随着时代的发展以及人们生活水平的提高，消费者已不再满足于传统酸奶，更期望于选择其他具有独特风味或者营养价值的酸奶。因此，天然色素作为极具潜力的食品材料，其在酸奶新品类研发中的潜力尚未得到挖掘。将火龙果果皮中的红色素作为天然食品着色剂应用于酸奶中有望具有广阔的研究前景。综上所述，本研究采用单因素试验和正交试验设计首先对高效提取火龙果皮中天然红色素的最佳工艺进行了探究。通过调节提取剂浓度、火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比、色素溶液的pH值、微波提取功率、微波提取时间五个因素，优化红色素的提取工艺并验证优化效果。同时，探索酸味剂和甜味剂对火龙果果皮中天然红色素稳定性的影响，并通过感官评价探索火龙果果皮红色素作为酸奶中食品着色剂的可行性，为推动天然色素在酸奶中的应用提供理论依据。
2. 材料与方法
2.1. 材料与仪器
红皮白心火龙果(越南孟俊进出口食品有限公司)，火龙果大小、体形、体色均一且正常。酸奶粉(青岛凯麦森食品科技有限公司)，一杯优酪酸奶(内蒙古伊利实业集团有限公司)，纯牛奶(内蒙古伊利实业集团股份有限公司)，葡萄糖(汕头市乐万家食品工业有限公司)，白砂糖(安徽田汁坊食品有限公司)，以上材料均购于当地市场。
95%乙醇，一水柠檬酸(国药集团化学试剂有限公司)，柠檬酸钠(天津市北辰方正试剂厂)，L-苹果酸(河南万胜食品科技有限公司)等化学试剂均为分析级。
台式电热鼓风干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)，电子分析天平(上海舍岩仪器有限公司)，微波炉(格兰仕微波炉电器有限公司)，TD5G台式低速离心机(湖南湘仪试验室仪器开发有限公司)，紫外分光光度计(尤尼柯(上海)仪器有限公司)，研磨机(永康市昂黎工贸有限公司)，PHS-3C型pH计(上海晶磁仪器有限公司)。
2.2. 试验方法
2.2.1. 火龙果果皮红色素提取流程
选择同一批次的新鲜火龙果，将火龙果果皮保留，去除果肉、绿叶，除去的果肉冷藏备用，将火龙果果皮用清水清洗干净，去除果皮中的残余果肉并沥干，置于鼓风干燥箱中于60℃温度下干燥15 h。将火龙果果皮从干燥箱中取出后冷却至室温，使用研磨机将火龙果干果皮研磨并粉碎至粉末，装入保鲜袋中密封备用。准确称取0.5 g的火龙果果皮干粉置于容量为200 mL锥形瓶中，以乙醇作为提取剂提取火龙果果皮粉末中的红色素。通过柠檬酸和柠檬酸钠调节色素溶液的pH值、用微波炉以不同功率的微波和加热时间加热提取，调节离心机转速为5000 r∙min−1、离心时间5 min，得到色素提取液，吸取上清液并测定540 nm处的吸光度，每组试验均做三组平行试验，以平均吸光度评价红色素的提取率[15]。
2.2.2. 添加天然红色素的酸奶制作流程
色素提取液以单因素试验结果所得出的最优工艺方式提取，参考GB 2760-2024《食品添加剂使用标准》中的甜菜红色素最大添加量和天然苋菜红色素最大添加量。取2 mL火龙果果皮红色素的提取液置于50 mL容量瓶中，蒸馏水稀释红色素提取液并定容至22 mL，移取5 mL加入到500 mL全脂鲜牛乳中，加入适量的酸奶粉，在酸奶机中在36℃条件下进行第一次发酵，第一次发酵时间为15 h；发酵完毕后取少量半成品酸奶作为菌种，以10:1加入全脂鲜牛奶于酸奶机中进行第二次发酵，此次发酵时间为10 h，即可得到成品酸奶。
2.2.3. 单因素试验
以火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比、微波提取的功率、微波提取的时间、提取剂乙醇的浓度、色素溶液的pH值五个影响因素为自变量，并针对每个变量分别设置8个不同的因素水平(见表1) [16]。
Table 1. Single-factor experiment
表1. 单因素试验表
试验号 |
试验因素 |
料液比(g/mL) |
乙醇浓度(%) |
微波功率(W) |
提取时间(s) |
pH值 |
1 |
1:10 |
20 |
80 |
10 |
2 |
2 |
1:15 |
30 |
160 |
20 |
3 |
3 |
1:25 |
35 |
240 |
25 |
4 |
4 |
1:30 |
40 |
320 |
30 |
5 |
5 |
1:40 |
45 |
400 |
40 |
6 |
6 |
1:50 |
50 |
480 |
45 |
7 |
7 |
1:55 |
65 |
560 |
50 |
8 |
8 |
1:60 |
70 |
640 |
60 |
9 |
(1) 提取剂乙醇的浓度对火龙果皮红色素提取率的影响
分别称取0.5 g火龙果外皮粉末于200 mL锥形瓶中，以8组不同浓度的乙醇(即20%、30%、35%、40%、45%、50%、65%、70%)为变量，固定火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比为1:40 g/mL、色素溶液的pH值为6.0、微波提取的功率为320 W、微波提取的时间为40 s，采用微波提取法提取火龙果皮中的天然红色素。待色素溶液冷却后离心，调节离心机的转速为5000 r/min、离心时间为5 min，得到色素溶液的提取液。取色素提取液的上清液测定540 nm处的吸光度并绘制折线图，根据折线图曲线变化，选择最佳乙醇浓度。
(2) 料液比对火龙果皮红色素提取率的影响
分别称取0.5 g 火龙果外皮粉末于200 mL的锥形瓶中，以8组不同的火龙果外皮粉末和乙醇料液配比(即1:10、1:15、1:25、1:30、1:40、1:50、1:55、1:60 g/mL)为变量，固定提取剂乙醇浓度为50%、色素溶液的pH值为6.0、微波提取的功率为320 W、微波提取的时间为40 s，采用微波提取法提取火龙果皮中的天然红色素，待色素溶液冷却后离心，调节离心机的转速为5000 r/min、离心时间为5 min，得到色素溶液的提取液。取色素提取液的上清液测定540 nm处的吸光度并绘制折线图，根据折线图曲线变化，选择最佳的火龙果果皮粉末和乙醇料液配比。
(3) 色素溶液的pH值对火龙果皮红色素提取率的影响
分别称取0.5 g火龙果外皮粉末于200 mL锥形瓶中，以8组不同的色素溶液pH值(即2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0)为变量，固定火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比为1:40 g/mL、提取剂乙醇浓度为50%、微波提取的功率为320 W、微波提取的时间为40 s，采用微波提取法提取火龙果皮中的天然红色素，待色素溶液冷却后离心，调节离心机的转速为5000 r/min、离心时间为5 min，得到色素溶液的提取液。取色素提取液的上清液测定540 nm处的吸光度并绘制折线图，根据折线图曲线变化，选择最佳的色素溶液pH值。
(4) 微波提取功率对火龙果皮红色素提取率的影响
分别称取0.5 g火龙果外皮粉末于200 mL锥形瓶中，以8组不同的微波提取功率(即80、160、240、320、400、480、560、640 W)为变量，固定火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比为1:40 g/mL、提取剂乙醇浓度为50%、色素溶液的pH值为6.0、微波提取的时间为40 s的条件下，采用微波提取法提取火龙果皮中的天然红色素，待色素溶液冷却后离心，调节离心机的转速为5000 r/min、离心时间为5 min，得到色素溶液的提取液。取色素提取液的上清液测定540 nm处的吸光度。根据吸光度变化趋势，选择最佳的微波提取功率。
(5) 微波时间对火龙果皮红色素提取率的影响
分别称取0.5 g火龙果外皮粉末于200 mL锥形瓶中，以8组不同的微波提取时间(10、20、25、30、40、45、50、60 s)为变量，固定提取剂乙醇浓度为50%、火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比为1:40 g/mL、色素溶液的pH值为6.0、微波提取的功率为320 W，采用微波提取法提取火龙果皮中的天然红色素，待色素溶液冷却后离心，调节离心机的转速为5000 r/min、离心时间为5 min，得到色素溶液的提取液。取色素提取液的上清液测定540 nm处的吸光度。根据吸光度变化趋势，选择最佳的微波提取时间。
2.2.4. 正交试验
采用单因素试验设计以乙醇浓度、火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比、色素溶液的pH值、微波提取功率、微波提取时间五个变量确定最佳因素水平，通过单因素试验得出的变量中各因素的水平范围，以色素提取液平均吸光度为评价指标，在单因素试验结果的基础上设计L16(45)正交试验，具体因素水平见表2。
Table 2. Factor-level table of L16(45) orthogonal experiment
表2. L16(45)正交试验因素水平表
水平 |
因素 |
乙醇浓度% |
料液比(g/mL) |
pH值 |
微波功率/W |
微波时间/s |
1 |
45 |
1:30 |
5 |
400 |
45 |
2 |
50 |
1:40 |
6 |
480 |
50 |
3 |
65 |
1:50 |
7 |
560 |
60 |
4 |
70 |
1:55 |
8 |
640 |
70 |
2.2.5. 酸味剂对色素稳定性的影响
准确量取火龙果果皮红色素的提取液1 mL，置于四支容量一致的干净试管中，加入3 mL蒸馏水稀释，标号为1，2，3，4。分别加入体积比为4%、6%、8%、10%的柠檬酸和苹果酸，保鲜膜包封。在常温条件下置于阴凉处放置15 h，以防止光照对色素的影响。对该色素溶液进行平行试验并在540 nm波长下测定色素的吸光度[11]。
2.2.6. 甜味剂对色素稳定性的影响
准确量取火龙果果皮红色素的提取液1 mL，置于四支容量一致的干净的试管中，加入3 mL蒸馏水稀释，标号为1，2，3，4。分别加入体积比为4%、6%、8%、10%的蔗糖和葡萄糖，保鲜膜包封。在常温条件下置于阴凉处放置15 h，以防止光照对色素的影响。对该色素溶液进行平行试验并在540 nm波长下测定色素的吸光度[15]。
2.2.7. 酸奶的感官评定
Table 3. Sensory evaluation criteria of yogurt after pigment addition
表3. 添加色素后的酸奶感官评定标准
|
好(9~7) |
较好(6~4) |
差(3~0) |
色泽 |
自制酸奶总体呈现乳白色，含有的淡红色或淡紫色的色素添加物且色泽均匀 |
自制酸奶总体呈现乳白色，色泽较均匀 |
自制酸奶色泽不均匀，表面有淡绿色霉斑或其他杂质 |
香气 |
具有浓郁的酸奶香气 |
酸奶的香气较淡 |
无酸奶香气或酸奶具有酸臭气味 |
滋味 |
具有一定的酸度，凝块细腻润滑 |
具有一定的酸度。凝块较细腻润滑 |
凝块粗糙，酸涩感强 |
组织状态 |
组织均匀无分层，酸奶表面无气泡，凝块硬度较高 |
组织较均匀，无分层，酸奶表面无气泡或仅有少量气泡，凝块硬度较软 |
组织不均匀，有分层，酸奶表面有大量气泡，凝块硬度过软 |
由5名评定人员组成评定小组，评价过程中保证周围环境安静、评定环境的空气清新、感官评定人员身体健康。感官评定人员在评定前需避免接触刺激性物质，禁止吸烟、食用辛辣食品、咀嚼口香糖等可能会影响感官评定的行为。此次评定以酸奶的色泽、香气、滋味、形态四个因素作为评定标准，并分别设立三个等级，见表3 [17]，计算出总分并分析酸奶的感官品质。
2.3. 数据处理
所有试验均做三次平行试验，以三次的平均值作为结果，使用Origin 2021 (OriginLab, USA)软件绘制统计图，使用SPSS 20.0软件(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)进行显著性分析、方差比较等。
3. 结果与分析
3.1. 不同因素对火龙果火龙果皮红色素提取率的影响
3.1.1. 提取剂乙醇的浓度对火龙果皮红色素提取率的影响
Figure 1. Influence of ethanol concentration in the extracting agent on pigment extraction
图1. 提取剂乙醇的浓度对色素提取的影响
由图1所示，当乙醇浓度低于50%时，吸光度随着乙醇浓度的增加而升高，即从最低值1.000上升至1.222。表明乙醇浓度在50%时，提取剂对火龙果果皮中红色素的提取效果最好，这与卓泽晟等[18]研究得出的结论一致。当乙醇浓度大于50%时制得的色素溶液，离心后色素提取液的吸光度会随乙醇浓度的增加而下降，此时测得色素提取液的吸光度由最高值1.222下降至1.164。这可能是由于随着乙醇在色素溶液中的占比不断上升，微波加热提取火龙果果皮红色素使得乙醇更容易挥发，提取率下降。邱志的研究也呈现了类似趋势[19]。故本试验选取的最佳乙醇浓度为50%。
3.1.2. 料液比对火龙果皮红色素提取率的影响
Figure 2. Influence of the material-liquid ratio of pitaya outer skin powder to ethanol on pigment extraction
图2. 火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比对色素提取的影响
由图2所示，当火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比在1:40以下时，色素提取液的吸光度随料液比的提高而升高，即从1.122上升至1.584。可能是由于随着提取剂乙醇的比例不断增加，对火龙果果皮细胞中的脂类以及其他干扰组分起到破坏作用，从而促进色素的提取[20]。料液比为1:40时，色素溶液的提取效果最好，即此时色素提取液的吸光度为最高值1.653。在火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比低时测得的吸光度较低，这可能是因为加入溶剂过少，物料无法完全溶解，且经过微波处理后溶剂蒸发过度所致[18]。随着料液比进一步增大，色素提取液的吸光度又逐渐下降，此时吸光度由最高值1.653下降到最低值0.913。这可能是由于提取剂的增加使得微波加热负荷增大，使得火龙果果皮组织中的细胞破壁程度不理想，色素无法完全溶出引起的[21]。故本试验选取的最佳料液比为1:40。
3.1.3. 色素溶液的pH值对火龙果皮红色素提取率的影响
在pH值为2.0~5.0时，随着色素溶液pH值的提高，色素提取液的吸光度也随之升高，见图3。当色素溶液的pH值到达5.0时，火龙果果皮红色素的提取率最高。在酸性条件下测得的色素提取液的吸光度较低，可能由于酸度过大使红色素的酰基部分水解[22]。当色素溶液由酸性逐步转变为碱性转变时(pH值从5.0上升至9.0)，吸光度从最高值1.585下降到1.219，这可能与红色素发生裂解反应有关[23]。因此，本试验选取的最佳pH值为5.0。同时，在偏酸环境下(pH值为5.0~6.0)测得的色素提取液吸光度比在碱性条件下(pH值大于7)测得的吸光度高，故在偏酸环境下更有利于红色素的稳定，因此该色素可用于低酸性食品的着色[16]。
Figure 3. Influence of pH value on pigment extraction
图3. pH值对色素提取的影响
3.1.4. 微波提取功率对火龙果皮红色素提取率的影响
Figure 4. Influence of microwave extraction power on pigment extraction
图4. 微波提取功率对色素提取的影响
如图4所示，以低于480 W的微波功率提取色素时，随着微波功率的增加，吸光度增加。在480 W的微波功率条件下，吸光度达到最高值1.263。微波功率增大至480 W以上后，吸光度从最高值1.263降至1.178。研究表明，增大微波功率使火龙果果皮中红色素的分子结构受到破坏[24]，但是微波功率过高也会导致乙醇挥发，从而降低提取红色素的效率[25]。故本试验将480 W作为微波提取的最佳功率。
3.1.5. 微波提取时间对火龙果皮红色素提取率的影响
由图5可得，微波提取时间为20 s~50 s时，色素溶液的提取率随微波加热时间的延长而增加，吸光度从0.341上升至最高值1.193。长时间(大于50 s)加热色素溶液，吸光度随着微波加热时间的增加反而下降。邱志的研究表明微波加热时间过长使体系内的温度过高，从而对火龙果果皮中的热敏性色素产生降解和破坏作用[26]，从而使得色素溶液的吸光度下降。故本试验将50 s作为微波提取的最佳时间。
Figure 5. Influence of microwave extraction time on pigment extraction
图5. 微波提取时间对色素提取的影响
3.2. 正交试验
由表4所示，在单因素试验的基础上选择提取剂乙醇的浓度(A)、火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比(B)、色素溶液的pH值(C)、微波提取的功率(D)、微波提取的时间(E)5个因素，选择L16(45)因素水平进行正交试验。影响火龙果果皮中天然红色素提取效果的因素由主及次依次为料液比 > 色素溶液的pH值 > 微波提取时间 > 微波提取功率 > 提取剂乙醇的浓度，即料液比配比对火龙果果皮中的红色素提取效果影响最大，其次是色素溶液pH值、微波时间和微波功率，提取剂乙醇的浓度对火龙果果皮中的红色素提取效果影响相对较小。最佳提取工艺组合为A2B2C1D2E2，这表明乙醇浓度50%、料液比配比1:40、pH值5.0、微波功率480 W、微波时间50 s的组合条件下，对火龙果果皮中天然红色素的提取效果最佳。
Table 4. The results of the orthogonal test
表4. 正交试验结果
试验号 |
A乙醇浓度% |
B料液比 |
C pH值 |
D微波功率/W |
E微波时间/s |
吸光度 |
1 |
1 (45) |
1 (1:30) |
1 |
1 (400) |
1 (45) |
1.316 |
2 |
1 |
2 (1:40) |
2 |
2 (480) |
2 (50) |
1.342 |
3 |
1 |
3 (1:50) |
3 |
3 (560) |
3 (60) |
1.244 |
4 |
1 |
4 (1:55) |
4 |
4 (640) |
4 (70) |
1.237 |
5 |
2 (50) |
1 |
2 |
3 |
4 |
1.307 |
6 |
2 |
2 |
1 |
4 |
3 |
1.344 |
7 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
1.288 |
8 |
2 |
4 |
3 |
2 |
1 |
1.261 |
9 |
3 (65) |
1 |
3 |
4 |
2 |
1.300 |
10 |
3 |
2 |
4 |
3 |
1 |
1.331 |
11 |
3 |
3 |
1 |
2 |
4 |
1.293 |
12 |
3 |
4 |
2 |
1 |
3 |
1.253 |
13 |
4 (70) |
1 |
4 |
2 |
3 |
1.309 |
14 |
4 |
2 |
3 |
1 |
4 |
1.270 |
15 |
4 |
3 |
2 |
4 |
1 |
1.266 |
16 |
4 |
4 |
1 |
3 |
2 |
1.319 |
K1 |
5.140 |
5.232 |
5.274 |
5.128 |
5.174 |
|
K2 |
5.201 |
5.287 |
5.163 |
5.205 |
5.250 |
|
K3 |
5.178 |
5.092 |
5.076 |
5.201 |
5.151 |
|
K4 |
5.165 |
5.071 |
5.165 |
5.148 |
5.108 |
|
k1 |
1.285 |
1.308 |
1.318 |
1.282 |
1.294 |
|
k2 |
1.300 |
1.322 |
1.292 |
1.301 |
1.313 |
|
k3 |
1.294 |
1.273 |
1.269 |
1.300 |
1.288 |
|
k4 |
1.291 |
1.268 |
1.291 |
1.287 |
1.277 |
|
R |
0.015 |
0.054 |
0.049 |
0.019 |
0.036 |
|
优水平 |
A2 |
B2 |
C1 |
D2 |
E2 |
|
主次顺序 |
B > C > E > D > A |
3.3. 验证试验
取同批次烘干制得的火龙果果皮粉末3份，在最优条件组合即提取剂乙醇的浓度为50%、火龙果外皮粉末和乙醇的料液配比为1:40、色素溶液的pH值为5.0、微波提取功率为480 W、微波加热时间为50 s下，测得色素提取液的平均吸光度为1.791，均大于正交试验设计中所有因素组合的吸光度，说明优化试验切实有效。
3.4. 火龙果色素稳定性测定
3.4.1. 酸味剂对色素稳定性的影响
之前的研究表明，天然色素食用安全，色调自然，但对光照、热处理、酸性物质等十分敏感。柠檬酸，苹果酸是食品生产加工过程中常用的食品添加剂，因此可能会对火龙果果皮中天然红色素造成一定的影响[16]。
由图6可见，随着酸味剂在色素溶液中的浓度增加，两种酸味剂(柠檬酸和苹果酸)都会使红色素的吸光度显著下降。添加苹果酸的色素溶液吸光度从1.406降到1.093，添加柠檬酸的色素溶液吸光度从1.352降到1.106。当柠檬酸和苹果酸的浓度为6%时，添加苹果酸的色素溶液吸光度高于柠檬酸，说明此时火龙果果皮红色素的稳定性受苹果酸的影响更小。不同于酸味剂浓度达到8%时，柠檬酸作为酸味剂时测得的吸光度比苹果酸高。因此，在浓度为8%时相较于苹果酸，柠檬酸对提高色素稳定性的效果更显著，推测适宜浓度的柠檬酸对火龙果果皮红色素具有护色效果[27]。这可能是因为一定浓度的柠檬酸抑制了氧气与红色素结合，避免了红色素中的花青素被氧化降解[28]，同时，适宜浓度的柠檬酸能够抑制花青素-β-葡萄糖苷酶(一种糖苷水解酶)的活性，避免花青素与其糖基端部分被水解分离并防止稳定的花青素糖苷变成游离的花青素苷元，增加了花青素的稳定性[29]。
Figure 6. Influence of acidulants on the stability of natural red pigment in pitaya peel
图6. 酸味剂对火龙果果皮中的天然红色素稳定性的影响
3.4.2. 甜味剂对色素稳定性的影响
蔗糖在食品生产加工过程中常作为甜味剂添加到食品中，此外还有葡萄糖、果葡糖浆等[16]。我们的研究表明，蔗糖和葡萄糖对火龙果果皮中天然红色素的稳定性也会造成一定的影响，见图7。随着蔗糖和葡萄糖糖液的浓度增加，色素溶液的吸光度逐渐下降。当葡萄糖和蔗糖的浓度为6%时，添加葡萄糖的色素溶液吸光度为1.346，比添加蔗糖的色素溶液的吸光度高0.059，说明火龙果果皮红色素对葡萄糖的稳定性更强。但当糖液浓度为10%时，蔗糖作为甜味剂时测得的色素溶液吸光度比葡萄糖高，即蔗糖对提高色素稳定性的效果更好。有研究显示，蔗糖水解后的单糖使红色素糖基化增强，有利于提高红色素的稳定性[30]，同时，溶液中的单糖还促进了花青素中糖苷键的形成，增加了红色素的稳定性[28]。
Figure 7. Influence of sweeteners on the stability of betacyanin in pitaya peel
图7. 甜味剂对火龙果果皮中的甜菜红素稳定性的影响
3.5. 酸奶的感官品质评价
5位评价员按照先前制定好的评定方法和评定标准，对添加了火龙果果皮红色素的酸奶进行感官评定，结果见表5。评定人员对于自制酸奶在色泽方面均给出较高的分数，这表明以天然色素作为食品着色剂时，添加一定量的着色剂有利于改善酸奶的成色。
Table 5. Sensory evaluation of yogurt with added red pigment
表5. 添加红色素后的酸奶感官评定表
|
色泽 |
香气 |
滋味 |
组织状态 |
1 |
9 |
8 |
7 |
9 |
2 |
9 |
8 |
7 |
9 |
3 |
8 |
8 |
8 |
7 |
4 |
9 |
7 |
6 |
7 |
5 |
8 |
9 |
8 |
9 |
4. 结论
本文采用微波提取法优化了火龙果果皮中天然红色素的提取工艺，确定了最佳提取工艺参数为乙醇浓度50%、料液比1:40、色素溶液pH值5.0、微波提取功率480 W、微波加热提取时间50 s。该组合条件下测得的色素提取液平均吸光度为1.791，经统计学分析证实其色素提取率显著优于其他工艺组合。稳定性研究结果表明，适宜浓度的甜味剂和酸味剂在一定程度上对火龙果果皮中的天然红色素具有护色效果。即合理调控甜味剂与酸味剂的添加浓度可有效提升色素的稳定性，这为天然红色素在复杂食品体系中的应用提供了技术支持。进一步感官评价证实，适量添加该红色素的酸奶制品在色泽、香气、滋味及组织状态等感官指标上均表现优异，充分验证了火龙果果皮天然红色素在食品加工领域的实际应用价值。综上，本研究不仅为农业废弃物的高值化利用开辟了新路径，更为天然色素替代合成色素的产业化应用提供了科学理论依据与实践参考。
基金项目
浙江农林大学暨阳学院大学生创新创业训练计划项目(S202413283074)。
NOTES
*共同第一作者。
#通讯作者。