提高天然产物花色苷在酸热条件下稳定性的方法、其产品及应用技术领域
本发明属于食品科学与工程技术领域，具体涉及一种提高天然产物花色苷在酸热
条件下稳定性的方法、其产品及应用。
背景技术
花色苷是一类具有生物活性的黄酮物质，大量存在于水果、蔬菜和花卉中的水溶
性色素。其作为水溶性植物天然色素，具有安全性高、无副作用等优点；同时具有抗氧化、抗
炎症性反应、抗衰老等多种生理保健功能；因此，可广泛应用于食品、药品和化妆品中。
但加工和贮藏过程中的pH、温度、光照、酶、金属离子等理化因子都会导致其发生
降解，极大程度上限制了其在农产品和食品加工等领域中的广泛应用。目前提高其稳定性
的方法主要包括通过辅色作用和微胶囊化的物理方法、化学改性以及应用生物工程技术来
提高其稳定性。然而辅色作用对加工应用过程的条件要求较高，一定程度上限制了其实际
应用。微胶囊化虽然可在一定程度上提高花色苷的稳定性和分散性，但会影响其呈色效果。
通过化学改性等方法会改变其分子结构，而且会引入有机试剂和导致副产物的生成，影响
花色苷作为天然色素的应用。生物工程技术相关研究报道极少，离应用此技术实现高稳定
性花色苷还有很长的距离。
文献资料显示在蛋白质与糖发生美拉德反应中，由于在蛋白基团中引入了多羟基
的糖链，其糖分子的位阻效应可提高整个产物在弱静电作用下的热稳定性。而花色苷可以
通过作用力可以乳清分离蛋白美拉德反应产物发生相互作用，作用力包括范德华力，静电
力，氢键和疏水性等，从而能达到稳定花色苷分子在酸性pH环境中的热稳定性和颜色稳定
性的作用。
中国专利申请201610267232.2提供了一种稳定的高花色苷蓝莓含片及其制备方
法，但其目的是提供一种纯天然、无副作用的含片。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种提高天然产物花色苷在酸热条件下稳
定性的方法，即保护了花色苷这一小分子的生物活性，又引入了乳清分离蛋白这一营养成
分本，为提高花色苷稳定性提供了一种新的思路。
本发明提供的技术方案如下：
一种提高天然产物花色苷在酸热条件下稳定性的方法，包括以下步骤：
1)改性：将乳清分离蛋白与小分子糖通过美拉德反应进行改性，得到糖基化乳清
分离蛋白。
具体的，步骤1)中的改性方法为：将乳清分离蛋白固体粉末与小分子糖固体粉末
混合，溶解于蒸馏水中，搅拌溶液混合均匀，调节溶液pH至中性，冻干得到乳清分离蛋白与
小分子糖的均匀混合粉末，再在恒温恒湿的条件下反应，得到糖基化乳清分离蛋白。
优选的，步骤1)中，乳清分离蛋白固体粉末与小分子糖固体粉末的质量比为1:1～
2，乳清分离蛋白与小分子糖溶于水配制成的溶液中固形物含量为5～10wt％。
优选的，步骤1)中，搅拌时间为12～24h，调节溶液的pH至7.0。
优选的，步骤1)中，恒温恒湿的条件为：温度60～70℃，相对湿度为78～80％，反应
时间为12～24h。
2)结合：将步骤1)得到的糖基化乳清分离蛋白配制成溶液，再与花色苷溶液混合。
具体的，步骤2)中，将步骤1)得到的糖基化乳清分离蛋白配制成浓度为1～5mg/mL
的溶液，再与花色苷溶液混合，使花色苷在体系中的最终浓度为0.05～0.1wt％。与花色苷
溶液混合时加入的糖基化乳清分离蛋白与混合后体系总重量的重量百分比为0.1％～
0.5％。
3)热处理：将步骤2)中的混合溶液加热处理一定时间，使二者充分结合。
步骤3)中，热处理温度为80～100℃，热处理时间为5～10min。
具体的，所述小分子糖为还原性单糖或还原性二糖。
优选的，所述小分子为葡萄糖、果糖或乳糖。
具体的，所述花色苷为溶剂法提取得到的花色苷。
本发明所提供的提高天然产物花色苷在酸热条件下稳定性的方法可以适用各种
还原性单糖或二糖。并且，可以适用与各种溶剂提取法提取得到的花色苷。
本发明还提供了根据上述提高天然产物花色苷在酸热条件下稳定性的方法制备
得到的稳定花色苷共聚物。
本发明还提供了本发明所提供的稳定花色苷共聚物的应用，作为天然色素添加剂
或营养添加剂。
具体的，在温度为20～90℃和/或pH为2～6的体系中作为天然色素添加剂或营养
添加剂。
有益效果
基于本发明所提供的技术方案，一方面，糖基化改性可以提高乳清分离蛋白酸、热
稳定性，其可以作为一种稳定剂，也可以作为一种营养添加剂。另一方面，通过利用糖基化
乳清分离蛋白对花色苷进行结合，增加了花色苷的稳定性。该方法利用乳清分离蛋白这一
天然的壁材，与花色苷这一小分子活性物质结合，即保护了小分子的生物活性，又引入了乳
清分离蛋白这一营养成分。而本发明所提供的稳定花色苷共聚物即可以作为多种功能添加
剂进行使用，又可以耐受变化程度大的工艺条件，可以较广泛的应用于各种相关的工艺生
产中。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于
限定本发明的范围。
实施例主要材料及仪器
乳清分离蛋白、葡萄糖、乳糖(分析纯)购买于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(Cyanidin-3-O-Glucoside，C3G)；电子pH计，恒温恒湿培养箱等。
实施例1
将乳清分离蛋白与葡萄糖按质量比1:1溶解在去离子水中，使其溶液的固形物含
量在5％。调节溶液pH值至7.0并连续搅拌12h，然后进行冷冻干燥。将冻干后的粉末置于相
对湿度79％，温度为70℃恒温恒湿培养箱中培养24h。将得到的美拉德反应产物置于-20℃
环境中冻存。
乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)的共
聚物：取乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物500mg，定容至100mL。配制成0.5wt％的
溶液。然后将溶液的pH调整至5.8，缓慢向溶液中滴加C3G溶液后，使C3G在体系中的最终浓
度为0.1％。将混合物在90℃水浴中避光加热5min，使乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应
产物发生热变性并和C3G充分反应。水浴结束后，调节体系pH至3.0并常温避光搅拌12h。将
得到的共聚物置于冰箱中冷藏保存。
实施例2
将乳清分离蛋白与乳糖按质量比1:1溶解在去离子水中，使其溶液的固形物含量
在10％。调节溶液pH值至7.0并连续搅拌24h，然后进行冷冻干燥。将冻干后的粉末置于相对
湿度79％，温度为70℃恒温恒湿培养箱中培养24h。将得到的美拉德反应产物置于-20℃环
境中冻存。
乳清分离蛋白和乳糖的美拉德反应产物与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)的共聚
物：取乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物100mg，定容至100mL。配制成0.1wt％的溶
液。然后将溶液的pH调整至5.8，缓慢向溶液中滴加C3G溶液后，使C3G在体系中的最终浓度
为0.1％。将混合物在90℃水浴中避光加热6min，使乳清分离蛋白和乳糖的美拉德反应产物
发生热变性并和C3G充分反应。水浴结束后，调节体系pH至3.0并常温避光搅拌6h。将得到的
共聚物置于冰箱中冷藏保存。
实施例3
将乳清分离蛋白与葡萄糖按质量比1:2溶解在去离子水中，使其溶液的固形物含
量在5％。调节溶液pH值至7.0并连续搅拌12h，然后进行冷冻干燥。将冻干后的粉末置于相
对湿度80％，温度为60℃恒温恒湿培养箱中培养24h。将得到的美拉德反应产物置于-20℃
环境中冻存。
乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)的共
聚物：取乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物500mg，定容至100mL。配制成0.2wt％的
溶液。然后将溶液的pH调整至5.8，缓慢向溶液中滴加C3G溶液后，使C3G在体系中的最终浓
度为0.05％。将混合物在95℃水浴中避光加热5min，使乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反
应产物发生热变性并和C3G充分反应。水浴结束后，调节体系pH至5.0并常温避光搅拌12h。
将得到的共聚物置于冰箱中冷藏保存。
实施例4
将乳清分离蛋白与葡萄糖按质量比1:1.5溶解在去离子水中，使其溶液的固形物
含量在8％。调节溶液pH值至7.0并连续搅拌18h，然后进行冷冻干燥。将冻干后的粉末置于
相对湿度78％，温度为65℃恒温恒湿培养箱中培养18h。将得到的美拉德反应产物置于-20
℃环境中冻存。
乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)的共
聚物：取乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物500mg，定容至100mL。配制成0.4wt％的
溶液。然后将溶液的pH调整至5.8，缓慢向溶液中滴加C3G溶液后，使C3G在体系中的最终浓
度为0.08％。将混合物在85℃水浴中避光加热5min，使乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反
应产物发生热变性并和C3G充分反应。水浴结束后，调节体系pH至4.0并常温避光搅拌12h。
将得到的共聚物置于冰箱中冷藏保存。
效果例
如图1所示，为不同组成体系在不同pH值下的热稳定性研究，具体不同组成体系在
不同pH值下的热降解实验的数据对照图。图中：C3G为花色苷；WPI-Lac为乳清分离蛋白和乳
糖的美拉德反应产物；WPI-Glu为乳清分离蛋白和葡萄糖的美拉德反应产物；采样水浴温度
为80℃。
不同组成体系的热降解拟合曲线公式、相关系数及热降解半衰期如表1所示。表1，
C3G在不同条件下的热降解拟合曲线公式、相关系数及热降解半衰期
图1及表1反映了C3G在不同条件下的热降解情况。在pH＝6.0时，由于C3G在偏中性
的环境中结构极其不稳定，导致热稳定性较差，热降解半衰期为109.2min；和乳清分离蛋
白-葡萄糖共聚物混合在一起的C3G热降解半衰期为731.6min，和乳清分离蛋白-乳糖共聚
物混合在一起的C3G热降解半衰期为1010.8min，说明了乳清分离蛋白-葡萄糖/乳糖共聚物
具有保护C3G不被环境中热破坏的能力。同样的，在pH＝3.0时，C3G在偏酸性环境中表现出
稳定的花色苷结构，其热降解半衰期为386.3min；和乳清分离蛋白-葡萄糖共聚物混合在一
起的C3G热降解半衰期为1446.6min，和乳清分离蛋白-乳糖共聚物混合在一起的C3G热降解
半衰期为1916.7min。从以上可以看出，在酸性至偏酸性条件下，花色苷与乳清分离蛋白-糖
共聚物的混合体系的热稳定性较花色苷的单一体系的热稳定性都有显著的提升。通过不同
采样温度的不同pH值下的热稳定性研究发现，乳清分离蛋白-糖共聚物可以明显提高C3G在
20～90℃的酸性及中性环境下的热稳定性。尤其在70～90℃的体系中，提升效果最为突出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。