玉米黃素

玉米黃素是一種天然的脂溶性色素，易溶於乙醚、丙酮、石油醚、酯類等有機溶劑；玉米黃素1%溶液為檸檬黃色，10℃以上為血紅色油狀液體，10℃以下為黃色半凝固油狀物；具有較好耐氧性、耐酸性；高溫短時處理基本穩定，長時間則不穩定；低溫則較穩定；對Fe和Al的穩定性較差，但對其它離子、酸、鹼及還原劑Na2SO3等較穩定；存在於固體食品中的玉米黃素，在常溫和自然光條件下較穩定，1%溶液對太陽光較敏感。

玉米黃素分子中的2個六元碳環上的1個含氧基團使其具有較大的穩定性，使它在被腸道吸收后不被轉化為維生素A，仍保持其原來的顏色和分子結構，具有較強的著色能力。玉米黃色素作為一種天然食品著色劑，已被歐美等許多國家批准為食用色素。在世界許多國家和地區，特別是中國和許多亞洲國家的消費者，多數人偏愛金黃色或橙紅色的蛋黃，喜歡金黃色皮膚的禽類、軟紅的肉質，並且往往從蛋黃的色澤判斷蛋品的營養價值和新鮮程度。消費者往往根據經驗將黃色的皮膚視為肉質和風味較好的肉雞的標誌，因此直接影響產品的售價。在現代養禽業中，飼料公司為了迎合市場的需要，往往在飼料中添加超常量的合成商品著色劑，不僅使成本大大增加，且對人類健康不利。因此，天然生物來源的含玉米黃素的材料就成為理想的飼料著色劑，毫無疑問，其研究日益受到關注。

氧化損傷是由於抗氧化保護和自由基代謝不平衡所引起的，可以導致很多疾病，如心血管、癌症、衰老、炎症反應、白內障及一系列神經系統疾病。早在30多年前，研究者就發現β-胡蘿蔔素具有淬滅單線態氧的能力。隨著研究的不斷進行，人們發現，不僅β-胡蘿蔔素具有抗氧化能力，大多數類胡蘿蔔素都具有抗氧化能力。類胡蘿蔔素分子的化學結構與它們的抗氧化活性有著密切的關係，氧化活性的大小取決於其分子結構中共軛雙鍵的數目和尾端基團的結構。玉米黃素分子中擁有11個共軛雙鍵且尾端基團上帶有羥基，這種結構使得它們具有較強的抗氧化能力。在體內，玉米黃素雖然不能轉化為維生素A，不具有維生素A活性，但卻是人體可利用的重要的強抗氧化劑，可通過淬滅單線態氧清除自由基等抗氧化行為來保護機體組織細胞，以降低某些疾病發生的危險。

玉米黃素有卓越的著色能力，玉米黃素分子中的2個六元碳環上的1個含氧基團使其具有較大的穩定性，使它在被腸道吸收后不能轉化為維生素A，仍保持其原來的顏色和分子結構，具有較強的著色能力。在家禽工業中，玉米黃素作為一種經濟高效的著色劑受到生產者的青睞。玉米黃素用作飼料添加劑，可有效地改善動物營養狀況、蛋黃、家禽肉類及皮膚等色澤。在肉禽體內，玉米黃素沉積於爪、喙及皮下脂肪中使其著色，提高家禽胴體品質。在產蛋家禽的體內，玉米黃素沉積於卵黃中使其呈黃色，提高了蛋的品質，並增加其營養價值。在世界許多國家和地區，特別是中國和許多亞洲國家的消費者，多數人偏愛金黃色或橙紅色的蛋黃，喜歡金黃色皮膚的禽類、軟紅的肉質，並且往往從蛋黃的色澤判斷蛋品的營養價值和新鮮程度。消費者往往根據經驗將黃色的皮膚視為肉質和風味較好的肉雞的標誌，因此直接影響產品的售價。在現代養禽業中，飼料公司為了迎合市場的需要，往往在飼料中添加超常量的合成商品著色劑，不僅使成本大大增加，且對人類健康不利。因此，天然生物來源的玉米黃素就成為理想的飼料著色劑，應用安全無毒的天然色素代替合成色素是工業發展的趨勢。玉米黃素本身就是食物中的正常成分，兼有營養強化和一定藥理作用，對調節動物體代謝有積極作用，符合天然食品添加劑"天然"、"營養"、"多功能"的發展方向。但是玉米黃素作為天然色素比合成色素價格高，充分利用廉價的天然資源製取玉米黃素，降低其生產成本，才能更好推廣運用天然飼用色素

玉米黃素廣泛存在於水果、蔬菜、花卉中，而作為類胡蘿蔔素的主要成分之一，它具有預防AMD、白內障、心血管病等作用。雖然將玉米黃素作為主要功能成分的保健品開發還不夠成熟，但玉米黃素天然來源豐富，開發利用玉米黃素具有廣闊的前景。美國新奧爾良食品研究所與Kemin公司合作，從金盞花等植物中提取玉米黃素，共同推出含5 %葉黃素加玉米黃素等類胡蘿蔔素營養成分的眼保健飲料。

將玉米黃色素（β-胡蘿蔔素、β-隱黃素、葉黃素、玉米黃素）與常用的合成抗氧化劑BHT在抗氧化能力上進行比較，結果顯示在氧化的最初一段時間內，玉米黃色素的抗氧化能力強於BHT。玉米黃素的抗氧化活性，可防止食品中脂質和維生素的氧化，保持食品的營養物質和風味不因氧化而破壞，延長食品的保鮮期，因而玉米黃素是一種十分理想的天然食品保鮮劑。目前生產上將玉米黃素常用於固體食品中。

有機溶劑分離提取法的主要特點是提取工序比較簡單，提取率較高，工藝中過濾得到的濾渣可以二次浸提，蒸餾后得到的溶劑可以回收再循環抽提利用。目前對於玉米蛋白粉中玉米黃素的提取已經比較成熟，主要是將玉米蛋白粉烘乾，粉碎，加入95%乙醇，反覆浸泡提取數次，將蛋白粉黃色提取到無色為止，收集浸泡液進行真空濃縮，即得深紅色液體色素產品，用結晶化方法分離得到玉米黃素。此方法特別要對提取時間的掌握，時間過短提取就不充分，提取時間過長，容易沉積其它的雜質影響純度。通過正交試驗提出95%乙醇為浸提劑，在料液比為1：16，溫度為65℃的條件下，浸提4h，玉米黃色素浸提效果較好，最後經結晶分離得到玉米黃素。

植物體中類胡蘿蔔素與蛋白質一般以結合的狀態存在，採用傳統的直接浸提法，濃縮后得到玉米黃色素粗製品中含有一定的醇溶蛋白，不利於最後玉米黃素的純化。採用酶法提取玉米黃色素，就是利用蛋白酶使部分蛋白質水解，拆散蛋白質的網路結構，不僅可以提高玉米黃色素的提取速率，而且可得到較高純度的玉米黃色素。通過正交試驗最終確定中性蛋白酶水解條件：中性蛋白酶的濃度為1.2%、pH值7.0、溫度40℃條件下水解玉米蛋白粉料6h，離心，棄去上清液，將殘渣置於50℃烘箱中熱液風乾燥，以丙酮：石油醚為1：1混合溶液為提取溶劑，避光提取，至提取液無色，得到的溶液真空濃縮，即得到玉米黃色素，最後結晶化分離玉米黃素。採用酶法提取玉米黃素，在玉米蛋白粉在水解過程中，需要很好的控制底物濃度、酶濃度、pH、水解時間、水解溫度。

氧化損傷是由於抗氧化保護和自由基代謝不平衡所引起的，可以導致很多疾病，如心血管、癌症、衰老、炎症反應、白內障及一系列神經系統疾病。早在30多年前，研究者就發現β-胡蘿蔔素具有淬滅單線態氧的能力。隨著研究的不斷進行，人們發現，不僅β-胡蘿蔔素具有抗氧化能力，大多數類胡蘿蔔素都具有抗氧化能力。類胡蘿蔔素分子的化學結構與它們的抗氧化活性有著密切的關係，氧化活性的大小取決於其分子結構中共軛雙鍵的數目和尾端基團的結構。

玉米黃素本身具有的分子結構特徵，使得玉米黃素具有很強的抗氧化性，玉米黃素的分子結構中存在11個共軛雙鍵，構成了一個大的共軛體系，這些共軛雙鍵的存在使得玉米黃素能阻斷自由基鏈式傳遞，從而具有很強的抗氧化活性。在生物體中，玉米黃素雖然不能轉化為維生素A，不具有維生素A活性，但卻是人體可利用的重要的強抗氧化劑，玉米黃素通過降低化學活性物質如自由基單線態氧和光化學敏感劑的反應活性來起到抗氧化作用。同時玉米黃素的分子結構中尾端基團上帶有羥基，增強了其抗氧化能力，保護生物系統免受一些因過量氧化的過程或反應所產生的潛在的有害作用。 

玉米黃素是一種含氧的天然類胡蘿蔔素，它與葉黃素屬於同分異構體，在自然界中分佈廣泛，大部分存在於自然界中的玉米黃素為全反式異構體。玉米黃素大量存在於綠色蔬菜、玉米種子、枸杞和酸漿果實等植物組織和一些非光合作用細菌中。人體內不能合成玉米黃素，需要通過日常飲食獲得。大量研究表明，玉米黃素具有抗氧化、預防黃斑衰退、治療白內障、預防心血管疾病、增強機體免疫力、減緩動脈粥樣硬化等健康功效，和人類健康密切相關。

在食品工業中，玉米黃素作為天然食用色素，正在逐漸取代檸檬黃、日落黃等合成色素，而研究開發以玉米黃素為主要功能成分的保健品將具有廣闊的市場前景。