玉米黄素

食品着色剂

玉米黄素（Zeaxanthin），亦称“玉米黄质”、“玉米黄质素”，是叶黄素类脂溶性色素成分，为β-胡萝卜素的二羟基衍生物。玉米黄素大量存在于绿色蔬菜、玉米种子、枸杞和酸浆果实等植物组织和一些非光合作用细菌中。

简介

玉米黄素是一种含氧的天然类胡萝卜素，它与叶黄素属于同分异构体，在自然界中分布广泛，大部分存在于自然界中的玉米黄素为全反式异构体。玉米黄素大量存在于绿色蔬菜、玉米种子、枸杞和酸浆果实等植物组织和一些非光合作用细菌中。人体内不能合成玉米黄素，需要通过日常饮食获得。大量研究表明，玉米黄素具有抗氧化、预防黄斑衰退、治疗白内障、预防心血管疾病、增强机体免疫力、减缓动脉粥样硬化等健康功效，和人类健康密切相关。

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将具有广阔的市场前景。

理化性质

玉米黄素为脂溶性粉末或油状物，是β胡萝卜素的衍生物，溶于乙醚、石油醚、丙酮、酯类等有机溶剂，不溶于水，在体内不能转化为Va，没有Va活性，对光、热稳定性差，尤其光照对玉米黄质影响最大；对Fe3+和Al3+的稳定性也较差，但对其它离子、酸、碱及还原剂Na2SO3等较稳定。

玉米黄素1%溶液为柠檬黄色，10 ℃以上为血红色油状液体，10 ℃以下为黄色半凝固油状物；具有较好耐氧性、耐酸性；高温短时处理基本稳定，长时间则不稳定；低温则较稳定；对Fe和Al的稳定性较差，但对其它离子、酸、碱及还原剂 Na2SO3等较稳定；存在于固体食品中的玉米黄素，在常温和自然光条件下较稳定，1%溶液对太阳光较敏感。

生理功能

氧化损伤是由于抗氧化保护和自由基代谢不平衡所引起的，可以导致很多疾病，如心血管、癌症、衰老、炎症反应、白内障及一系列神经系统疾病。早在30多年前，研究者就发现β-胡萝卜素具有淬灭单线态氧的能力。随着研究的不断进行，人们发现，不仅β-胡萝卜素具有抗氧化能力，大多数类胡萝卜素都具有抗氧化能力。类胡萝卜素分子的化学结构与它们的抗氧化活性有着密切的关系，氧化活性的大小取决于其分子结构中共轭双键的数目和尾端基团的结构。

玉米黄素本身具有的分子结构特征，使得玉米黄素具有很强的抗氧化性，玉米黄素的分子结构中存在11 个共轭双键，构成了一个大的共轭体系，这些共轭双键的存在使得玉米黄素能阻断自由基链式传递，从而具有很强的抗氧化活性。在生物体中，玉米黄素虽然不能转化为维生素A，不具有维生素A活性，但却是人体可利用的重要的强抗氧化剂，玉米黄素通过降低化学活性物质如自由基单线态氧和光化学敏感剂的反应活性来起到抗氧化作用。同时玉米黄素的分子结构中尾端基团上带有羟基，增强了其抗氧化能力，保护生物系统免受一些因过量氧化的过程或反应所产生的潜在的有害作用。

分离提取

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。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。通过正交试验提出95%乙醇为浸提剂，在料液比为1：16，温度为65 ℃的条件下，浸提 4 h，玉米黄色素浸提效果较好，最后经结晶分离得到玉米黄素。

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。通过正交试验最终确定中性蛋白酶水解条件：中性蛋白酶的浓度为1.2%、pH值7.0、温度40 ℃条件下水解玉米蛋白粉料6 h，离心，弃去上清液，将残渣置于50 ℃烘箱中热液风干燥，以丙酮：石油醚为1：1混合溶液为提取溶剂，避光提取，至提取液无色，得到的溶液真空浓缩，即得到玉米黄色素，最后结晶化分离玉米黄素。采用酶法提取玉米黄素，在玉米蛋白粉在水解过程中，需要很好的控制底物浓度、酶浓度、pH、水解时间、水解温度。

应用：食品领域

1、食品着色剂

玉米黄素分子中的2个六元碳环上的1个含氧基团使其具有较大的稳定性，使它在被肠道吸收后不被转化为维生素A，仍保持其原来的颜色和分子结构，具有较强的着色能力。玉米黄色素作为一种天然食品着色剂，已被欧美等许多国家批准为食用色素。含玉米黄素的材料成为理想的饲料着色剂，毫无疑问，其研究日益受到关注。

2、食品保鲜剂

将玉米黄色素（β-胡萝卜素、β-隐黄素、叶黄素、玉米黄素）与常用的合成抗氧化剂BHT在抗氧化能力上进行比较，结果显示在氧化的最初一段时间内，玉米黄色素的抗氧化能力强于BHT。玉米黄素的抗氧化活性，可防止食品中脂质和维生素的氧化，保持食品的营养物质和风味不因氧化而破坏，延长食品的保鲜期，因而玉米黄素是一种十分理想的天然食品保鲜剂。目前生产上将玉米黄素常用于固体食品中。

2、新型饮料

玉米黄素广泛存在于水果、蔬菜、花卉中，而作为类胡萝卜素的主要成分之一，它具有预防AMD、白内障、心血管病等作用。虽然将玉米黄素作为主要功能成分的保健品开发还不够成熟，但玉米黄素天然来源丰富，开发利用玉米黄素具有广阔的前景。美国新奥尔良食品研究所与Kemin公司合作，从金盏花等植物中提取玉米黄素，共同推出含5%叶黄素加玉米黄素等类胡萝卜素营养成分的眼保健饮料。重庆仙女湖食品开发有限公司生产的鲊海椒中富含玉米黄素，并正在全国推广。

3、饲料添加剂

玉米黄素卓越的着色能力，在家禽工业中，玉米黄素作为一种经济高效的着色剂受到生产者的青睐。玉米黄素用作饲料添加剂，可有效地改善动物营养状况、蛋黄、家禽肉类及皮肤等色泽。在肉禽体内，玉米黄素沉积于爪、喙及皮下脂肪中使其着色，提高家禽胴体品质。在产蛋家禽的体内，玉米黄素沉积于卵黄中使其呈黄色，提高了蛋的品质，并增加其营养价值。

在世界许多国家和地区，特别是中国和许多亚洲国家的消费者，多数人偏爱金黄色或橙红色的蛋黄，喜欢金黄色皮肤的禽类、软红的肉质，并且往往从蛋黄的色泽判断蛋品的营养价值和新鲜程度。消费者往往根据经验将黄色的皮肤视为肉质和风味较好的肉鸡的标志，因此直接影响产品的售价。

在现代养禽业中，饲料公司为了迎合市场的需要，往往在饲料中添加超常量的合成商品着色剂，不仅使成本大大增加，且对人类健康不利。因此，天然生物来源的玉米黄素就成为理想的饲料着色剂，应用安全无毒的天然色素代替合成色素是工业发展的趋势。

玉米黄素本身就是食物中的正常成分，兼有营养强化和一定药理作用，对调节动物体代谢有积极作用，符合天然食品添加剂“天然”、“营养”、“多功能”的发展方向。但是玉米黄素作为天然色素比合成色素价格高，充分利用廉价的天然资源制取玉米黄素，降低其生产成本，才能更好推广运用天然饲用色素。

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