玉米黃素的提取分離及生理功能

孟繁磊　宋志峰　牛紅紅　魏春雁

摘要：玉米黃素是含紫羅酮環(huán)的二羥基類胡蘿卜素，是一種存在于黃玉米、綠色蔬菜、紅色、黃色水果中的天然色素，具有很好的應用價值和開發(fā)前景。本文對玉米黃素的性質(zhì)、提取分離及生理活性進行了闡述。

關(guān)鍵詞：玉米黃素；提??；分離；生理功能

中圖分類號： TS202 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.23.079

1玉米黃素的性質(zhì)及來源

玉米黃素也稱玉米黃質(zhì)，分子式C40H56O2，玉米黃素是一種天然的脂溶性化合物，不溶于水，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、酯類等有機溶劑。玉米黃素為橘紅色結(jié)晶粉末，沒有氣味，其稀溶液顏色是橙紅色。玉米黃素的化學結(jié)構(gòu)決定了其性質(zhì)很穩(wěn)定。在可見和紫外光區(qū)內(nèi)，光照可以影響玉米黃素的穩(wěn)定性。存在于固體食品中的玉米黃素在常溫和自然光條件下較穩(wěn)定，1%溶液對太陽光較敏感。人體組織中存在的所有類胡蘿卜素必須來源于膳食或其他相關(guān)來源。深綠色蔬菜、花卉、水果、黃玉米、枸杞等是玉米黃素的良好來源。

2玉米黃素的提取分離

玉米黃素的提取技術(shù)包括有機溶劑直接提取、酶解提取、超聲波提取、微波提取、超臨界流體萃取提取以及膜輔助分離提取等。

朱洪梅[1]以玉米糝為原料，優(yōu)化玉米黃色素最佳提取工藝為：提取溫度70℃，提取時間3小時，提取溶劑為80%乙醇，液料比10∶1。朱蕾等[2]優(yōu)化酶解提取玉米黃素的條件為：pH為7.0、蛋白酶濃度為1.2%、水解溫度40℃、水解時間6小時。李偉[3]等得出超聲酶解法提取玉米蛋白粉中玉米黃素的最佳條件為：料液比1∶25、中性蛋白酶量1.5×104 U/g玉米蛋白粉、超聲波功率100 W、超聲時間5分鐘，該條件下玉米黃素的得率為0.070%。孫麗麗[4]等使用超臨界CO2法提取玉米黃色素得到的最佳條件為：CO2流速35 公斤/小時，提取壓力30 MPa，提取溫度45℃，提取時間2小時，夾帶劑為15%無水乙醇，此時玉米黃色素產(chǎn)量為210.97μg/g。 Tsui等[5]采用膜技術(shù)對玉米中的葉黃素類進行提?。禾崛∪軇?5%乙醇、提取溫度50℃、提取時間30分鐘，提取液用超濾膜進行分離得到玉米醇溶蛋白，再采用納米過濾技術(shù)分離純化得到葉黃素類物質(zhì)，再采用結(jié)晶化方法或?qū)游龇▽θ~黃素和玉米黃素進行分離得到玉米黃素。

3玉米黃素的生理活性

3.1著色功能

玉米黃素分子顯示其 2 個六元碳環(huán)上有 1 個含氧基團，這使得其化學結(jié)構(gòu)具有較大的穩(wěn)定性，使它在人體吸收后仍能保持其原來的顏色和分子結(jié)構(gòu)，具有較強的著色能力。玉米黃素在用作飼料添加劑時，可有效地改善動物的營養(yǎng)狀況以及蛋黃和家禽的肉及皮膚色澤。在肉禽體內(nèi)，玉米黃素沉積于卵黃中，使其呈黃色，提高了蛋的品質(zhì)，并增加其營養(yǎng)價值。在食品工業(yè)中，玉米黃素還可以作為一種天然著色劑為食品增加具有誘人食欲的色澤。

3.2抗氧化作用

玉米黃素的分子結(jié)構(gòu)顯示，存在11個共軛大π鍵，使得其能阻斷自由基鏈式傳遞，從而具有很強的抗氧化活性。盧艷杰等[6]對玉米黃色素的抗氧化能力進行了測定，并與抗氧化劑BHT在抗氧化能力上進行比較，結(jié)果顯示在氧化的40分鐘內(nèi)，玉米黃素的抗氧化能力強于BHT。

3.3玉米黃素對眼睛的保護作用

3.3.1玉米黃素與白內(nèi)障 白內(nèi)障（Cataract）的形成可能與紫外線照射、自由基和氧化劑等有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，玉米黃素具有一定的抗白內(nèi)障的作用[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，攝入一定量的玉米黃質(zhì)可降低白內(nèi)障摘除風險，而且經(jīng)常食用富含玉米黃素的食物，例如黃玉米、羽衣甘藍、菠菜等可減少白內(nèi)障的發(fā)生，但只有當玉米黃質(zhì)攝入量達到對照組的4倍（ 對照組攝入量為6.0mg/d） 時，才有顯著效果。Vu H T等[8]研究結(jié)果證實，攝入較多的玉米黃質(zhì)可降低核性白內(nèi)障的患病風險，但對皮質(zhì)性白內(nèi)障和后囊下白內(nèi)障無影響。Moeller 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，攝入一定量的葉黃素和玉米黃質(zhì)可使核性白內(nèi)障患病的概率降低23% ，且這 2 種物質(zhì)在血清中的含量與老齡女性的核性白內(nèi)障患病風險有關(guān)。

3.3.2玉米黃素與老年黃斑病變 老年黃斑變性，又稱年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD），是與年齡相關(guān)致盲的重要眼病之一。其病變包括黃斑區(qū)脈絡膜玻璃膜疣、視網(wǎng)膜色素上皮區(qū)域性萎縮、黃斑區(qū)脈絡膜新生血管。Bone等[10]證明玉米黃素是人體視網(wǎng)膜黃斑色素組成之一，隨后又進一步研究發(fā)現(xiàn)黃體素和玉米黃素分布在整個視網(wǎng)膜和晶狀體中。在對一些流行病學的研究發(fā)現(xiàn)，人體的血液中類胡蘿卜素和抗氧化維生素濃度低的人群患老年黃斑變性的危險較大[11]。營養(yǎng)及流行病學的研究也表明，當膳食中或血液中類胡蘿卜素濃度較高時，老年黃斑變性的發(fā)病危險率則低。Ma等[12]研究發(fā)現(xiàn)增補葉黃素和玉米黃質(zhì)可改善早期老年黃斑變性患者的視網(wǎng)膜功能異常癥狀。Berrow 等[13]的研究也證實可以補充葉黃素來提高早期老年黃斑變性患者的視力，對提高其生活質(zhì)量具有一定的保護作用。此外，補充葉黃素和玉米黃質(zhì)，對早期老年黃斑變性患者的 MPOD有一定的促進作用，改善其視網(wǎng)膜功能，延緩病情發(fā)展。

3.4玉米黃素的預防癌癥作用

李萬里研究玉米黃素對H-22肝癌細胞的抑制情況：采用不同濃度的玉米黃素作用于H-22肝癌細胞，MTT法檢測不同時間的細胞增殖情況，結(jié)果顯示玉米黃素對H-22肝癌細胞有抑制作用，并隨著玉米黃素劑量的增加抑制率逐漸增加，呈劑量效應關(guān)系；孫震等研究玉米蛋白粉中玉米黃素對乳腺癌細胞增值作用，結(jié)果表明，玉米黃素在體外對SHZ細胞具有明顯的增值作用。

3.5玉米黃素可以預防心血管疾病

心血管疾病是目前死亡率較高的疾病，病因復雜，一些流行病學的研究已經(jīng)開始探索β-胡蘿卜素等與冠心病之間的關(guān)系。研究指出，高類胡蘿卜素膳食的人群患心血管疾病的危險性較低。孫曉芳等研究玉米黃素對高脂血癥血脂的調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)，玉米黃素具有調(diào)節(jié)高脂血癥小鼠血脂的作用；Iribarren和Stephen等研究了血液中的類胡蘿卜素等對頸總動脈內(nèi)膜血管中層增厚的影響，發(fā)現(xiàn)玉米黃素和黃體素降低頸總動脈內(nèi)膜血管中層增厚的能力最強。

4玉米黃素的應用前景

首先玉米黃素作為一種天然色素已經(jīng)被《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》GB 2760-2014列為可使用天然色素類。其次，玉米中含有大量的玉米黃素，我國玉米的種植面積廣，產(chǎn)量大，擁有足夠的原料資源開發(fā)利用玉米黃素。此外，玉米黃素還具有較多的營養(yǎng)保健功效，其抗氧化活性、抗癌、預防心血管疾病等功能活性已被證實，因此，開發(fā)和利用玉米黃色素能實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益雙贏。

參考文獻

[1]朱洪梅.玉米黃色素提取工藝及其抗氧化活性研究[J]. 中國糧油學報，2010（07）：15-20.

[2]朱蕾，陳敏，李赫，等.酶法提取玉米蛋白粉中玉米黃色素的工藝研究[J].糧油加工與食品機械，2005（08）：65-67.

[3]李偉，吳廣慶. 超聲波加酶法醇提玉米蛋白粉中玉米黃素的研究[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2016（07）：29-31+35.

[4]孫麗麗，張智杰，鄭永杰. 玉米黃色素的提取和分析[J]. 齊齊哈爾大學學報，2009（01）：74-78.

[5]Tsui E M， Cheryan M. Membrane processing of xanthophylls in ethanol extracts of corn[ J]. Journal

of Food Engineering， 2007，83（02）： 590-595.

[6]盧艷杰，展海軍，周展明，等. 玉米黃色素提取工藝的研究（二）[J]. 中國糧油學報，2003，01：37-40.

[7]王業(yè)勤，李勤生.天然類胡蘿卜素——研究進展、生產(chǎn)、應用[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版，1997.284- 287.

[8]Vu H T，Robman L，Hodge A，et al. Lutein and zeaxanthin and the risk of cataract：the Melbourne Visual Impairment Project[J]..Inves-tigative Ophthalmology Visual Science，2006，47 （ 09 ） ：3783-3786.

[9]Moeller S M，Voland R，Tinker L，et al. Associations between age-related nuclear cataract and lutein and zeaxanthin in the diet and serum in the Carotenoids in the Age-Related Eye Disease Study，anAncillary Study of the Women's Health Initiative[J].Archives of Ophthalmology，2008，126（03）： 354 - 364.

[10]Bone R A， Landrum J T. Methods in Enzymolo-gy， 1992， 213A：360～ 366.

[11]Markus Dchtler，Tobias Glaser， Konra Kohler.Anal. Chem.，2001（73）：667-674.

[12]Ma L，Dou H L，Huang Y M，et al.Improvement of retinal functionin early age -related macular degeneration after lutein and zeaxan-thin supplementation： a randomized，double-masked，placebo -con-trolled trial[J].American Journal of Ophthalmology，2012，154（04）：625-634.

[13]Berrow E J，Bartlett H E，Eperjesi F，et al. The effects of a lutein -based supplement on objective and subjective measures of retinal and visual function in eyes with age-related maculopathy-a random-ised controlled trial[J]. British Journal of Nutrition，2013，109（11） ：2008-2014.

作者簡介：孟繁磊，碩士，吉林省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室，助理研究員，研究方向：食品質(zhì)量安全檢測。

通訊作者：魏春雁，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室，教授，研究方向：食品及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測。