玉米黄素制备与应用研究进展

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1、玉米黄素制备与应用研究进展王虹赵华*（天津科技大学生物工程学院天津300457）燃料乙醇生产美国以玉米为原料，巴西以糖蜜为原料，中国则以玉米、甘薯和木薯等为原料，因其生产成本的65%-80%来源于原料，因此，开发具有高附加值的副产品，并对原料生物量进行合理的利用，是降低燃料乙醇生什产成本的有效途径。玉米黄素(Zeaxanthin，3，3-二羟基-β-胡萝卜素，分子式C40H56O2)[1]，广泛存在于黄色玉米表皮中，具有阻断体内的链式自由基反应，抑制自由基的产生，阻止脂质过氧化，延缓衰老和预防癌症等具有诸多生理功能，因而被认为是预防和治疗由自由基引起的许多疾病的理

2、想药物。在食品工业中，玉米黄素作为天然食用色素，正在逐渐取代柠檬黄、日落黄等合成色素，而研究开发以玉米黄素为主要功能成分的保健品也将具有广阔的市场前景。1.玉米黄素的制备玉米黄素主要存在于黄色玉米表皮中，可用于生产玉米黄素的玉米加工副产物有玉米黄粉、DDGS和玉米皮渣等，提取制备技术包括有机溶剂萃取法，超声波提取法，微波辅助提取法，表面活性剂法，酶法提取，超临界流体萃取法以及膜辅助分离提取技术等。1.1有机溶剂萃取法待处理原料与石油醚、乙醇、丙酮等单一溶剂或混合有机溶剂混合，在室温下缓慢搅拌萃取数小时，分离混合油和浸出物料，混合油经过回收溶剂后得到含有玉米黄质、隐

3、黄素及叶黄素等的类胡萝卜素混和物[2]。有机溶剂分离提取法的主要特点是提取工序比较简单，提取率较高，工艺中过滤得到的滤渣可以二次浸提，蒸馏后得到的溶剂可以回收再循环抽提利用，目前对于玉米蛋白粉中玉米黄素的提取已经比较成熟，主要是将玉米蛋白粉烘干，粉碎，加入95%乙醇，反复浸泡提取数次，将蛋白粉黄色提取到无色为止，收集浸泡液进行真空浓缩，即得深红色液体色素产品，用结晶化方法分离得到玉米黄素(以上操作均应在避光条件下进行)。此方法特别要对提取时间的掌握，时间过短提取就不充分，提取时间过长，容易沉积其它的杂质影响纯度。黄新辉等[3]通过正交试验得到提取的最佳条件为，95

4、%乙醇：丙酮=3：2的混合液位提取剂，温度为60℃，料液比为1：10，pH3，回流提取1.5h，提取效果最好。1.2超声波提取法超声波提取玉米黄素，是在有机溶剂萃取法的基础上，用超声波为辅助，提高玉米黄素的得率。超声提取技术的应用原理是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。该技术具有提取时间短、产率高、无需加热、低温提取，有利于有效成分的保护等优点[4]。曹龙奎等[5]采用二次旋转正交组合设计得到了最佳提取工艺条件为：液料比为15：1，温度为

5、54℃，乙醇体积百分数为47%，提取时间29min，玉米黄色素的提取率为5.16%。超声波提取玉米黄色素在保持相对较高的提取率的基础上，缩短了提取时间，操作简单。但需要对产物进一步纯化分离，从而等到玉米黄素。1.3微波协助提取法微波协助提取技术是近年来以传统溶剂浸提原理为基础发展的新型萃取技术，把微波用于浸提，它能强化浸提过程，降低生产时间、能源、溶剂的消耗以及废物的产生，可提高产率，既降低操作费用，又合乎环境保护的要求，是具有良好发展前景的新工艺[6-9]。王启明[10]通过正交试验得到了提取玉米黄色素的最佳工艺条件是70%的乙醇作为提取剂，微波功率360W，时

6、间为90s，料液比为1g:8ml，利用微波辅助萃取玉米黄色素，具有时间短，提取率高，溶剂用量少，有利于回收，节约能源，减轻环境污染等优点。1.4表面活性剂提取法表面活性剂提取玉米黄素，也是在有机溶剂萃取法的基础上，与微波协助萃取技术相结合的一种方法。借助表面法减少了有机溶剂对色素产品的污染，具有速度快，提取率高等优点，为玉米黄色素的开发和利用提供了实验数据。庞振凌等[11]通过实验的得到以料液比为1：80mg/mL，微波辐射档数为中高火，表面活性剂二醇硫酸醋钠溶液浓度为0.03%的最佳提取条件，使用该法提取玉米黄色素的提取率比仅使用微波法提高了11.6%。1.5酶

7、法提取植物体中类胡萝卜素与蛋白质一般以结合的状态存在，采用传统的直接浸提法，浓缩后得到玉米黄色素粗制品中含有一定的醇溶蛋白，不利于最后玉米黄素的纯化。采用酶法提取玉米黄色素，就是利用蛋白酶使部分蛋白质水解，拆散蛋白质的网络结构，不仅可以提高玉米黄色素的提取速率，而且可得到较高纯度的玉米黄色素。卢艳杰等[12]首次采用了水解玉米蛋白粉的方法提取玉米黄色素。经过酶水解后，玉米黄色素的提取率可以提高近70%。并且确定了最佳的水解工艺：底物浓度为5%，酶浓度为1.2%，温度35℃，pH为7.4-8.0，水解时间为6h。1.6超临界流体萃取法提取玉米黄素常用有机溶剂法，产品

8、不可避免地