玉米黄素的提取分离及生理功能

孟繁磊，宋志峰，牛红红，魏春雁

（吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/农业部农产品质量安全风险评估实验室，吉林长春130033）

玉米黄素的提取分离及生理功能

孟繁磊，宋志峰，牛红红，魏春雁*

（吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/农业部农产品质量安全风险评估实验室，吉林长春130033）

玉米黄素是含紫罗酮环的二羟基类胡萝卜素，是一种存在于黄玉米、绿色蔬菜、红色、黄色水果中的天然色素，具有很好的应用价值和开发前景。本文对玉米黄素的性质、提取分离及生理活性进行了阐述。

玉米黄素；提取；分离；生理功能

1 玉米黄素的性质及来源

玉米黄素也称玉米黄质，分子式 C40H56O2，玉米黄素是一种天然的脂溶性化合物，不溶于水，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、酯类等有机溶剂。玉米黄素为橘红色结晶粉末，没有气味，其稀溶液颜色是橙红色。玉米黄素的化学结构决定了其性质很稳定。在可见和紫外光区内，光照可以影响玉米黄素的稳定性。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。人体组织中存在的所有类胡萝卜素必须来源于膳食或其他相关来源。深绿色蔬菜、花卉、水果、黄玉米、枸杞等是玉米黄素的良好来源。

2 玉米黄素的提取分离

玉米黄素的提取技术包括有机溶剂直接提取、酶解提取、超声波提取、微波提取、超临界流体萃取提取以及膜辅助分离提取等。

朱洪梅[1]以玉米糁为原料，优化玉米黄色素最佳提取工艺为：提取温度 70℃，提取时间 3小时，提取溶剂为 80%乙醇，液料比 10∶1。朱蕾等[2]优化酶解提取玉米黄素的条件为：pH为7.0、蛋白酶浓度为1.2%、水解温度 40℃、水解时间6小时。李伟[3]等得出超声酶解法提取玉米蛋白粉中玉米黄素的最佳条件为：料液比 1∶25、中性蛋白酶量 1.5×104 U/g玉米蛋白粉、超声波功率 100 W、超声时间 5分钟，该条件下玉米黄素的得率为0.070%。孙丽丽[4]等使用超临界CO2法提取玉米黄色素得到的最佳条件为：CO2流速 35公斤/小时，提取压力 30 MPa，提取温度 45℃，提取时间 2小时，夹带剂为 15%无水乙醇，此时玉米黄色素产量为 210.97μg/g。 Tsui等[5]采用膜技术对玉米中的叶黄素类进行提取：提取溶剂85%乙醇、提取温度50℃、提取时间30分钟，提取液用超滤膜进行分离得到玉米醇溶蛋白，再采用纳米过滤技术分离纯化得到叶黄素类物质，再采用结晶化方法或层析法对叶黄素和玉米黄素进行分离得到玉米黄素。

3 玉米黄素的生理活性

3.1 着色功能

玉米黄素分子显示其 2个六元碳环上有 1个含氧基团，这使得其化学结构具有较大的稳定性，使它在人体吸收后仍能保持其原来的颜色和分子结构，具有较强的着色能力。玉米黄素在用作饲料添加剂时，可有效地改善动物的营养状况以及蛋黄和家禽的肉及皮肤色泽。在肉禽体内，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。在食品工业中，玉米黄素还可以作为一种天然着色剂为食品增加具有诱人食欲的色泽。

3.2 抗氧化作用

玉米黄素的分子结构显示，存在11个共轭大π键，使得其能阻断自由基链式传递，从而具有很强的抗氧化活性。卢艳杰等[6]对玉米黄色素的抗氧化能力进行了测定，并与抗氧化剂BHT在抗氧化能力上进行比较，结果显示在氧化的40分钟内，玉米黄素的抗氧化能力强于BHT。

3.3 玉米黄素对眼睛的保护作用

3.3.1 玉米黄素与白内障 白内障(Cataract)的形成可能与紫外线照射、自由基和氧化剂等有关。有研究发现，玉米黄素具有一定的抗白内障的作用[7]。有研究发现，摄入一定量的玉米黄质可降低白内障摘除风险，而且经常食用富含玉米黄素的食物，例如黄玉米、羽衣甘蓝、菠菜等可减少白内障的发生，但只有当玉米黄质摄入量达到对照组的4倍(对照组摄入量为6.0mg/d)时，才有显著效果。Vu H T等[8]研究结果证实，摄入较多的玉米黄质可降低核性白内障的患病风险，但对皮质性白内障和后囊下白内障无影响。Moeller等[9]研究发现，摄入一定量的叶黄素和玉米黄质可使核性白内障患病的概率降低23%，且这 2种物质在血清中的含量与老龄女性的核性白内障患病风险有关。

3.3.2 玉米黄素与老年黄斑病变 老年黄斑变性，又称年龄相关性黄斑变性（AMD），是与年龄相关致盲的重要眼病之一。其病变包括黄斑区脉络膜玻璃膜疣、视网膜色素上皮区域性萎缩、黄斑区脉络膜新生血管。Bone等[10]证明玉米黄素是人体视网膜黄斑色素组成之一，随后又进一步研究发现黄体素和玉米黄素分布在整个视网膜和晶状体中。在对一些流行病学的研究发现，人体的血液中类胡萝卜素和抗氧化维生素浓度低的人群患老年黄斑变性的危险较大[11]。营养及流行病学的研究也表明，当膳食中或血液中类胡萝卜素浓度较高时，老年黄斑变性的发病危险率则低。Ma等[12]研究发现增补叶黄素和玉米黄质可改善早期老年黄斑变性患者的视网膜功能异常症状。Berrow等[13]的研究也证实可以补充叶黄素来提高早期老年黄斑变性患者的视力，对提高其生活质量具有一定的保护作用。此外，补充叶黄素和玉米黄质，对早期老年黄斑变性患者的 MPOD有一定的促进作用，改善其视网膜功能，延缓病情发展。

3.4 玉米黄素的预防癌症作用

李万里研究玉米黄素对H-22肝癌细胞的抑制情况：采用不同浓度的玉米黄素作用于H-22肝癌细胞，MTT法检测不同时间的细胞增殖情况，结果显示玉米黄素对H-22肝癌细胞有抑制作用，并随着玉米黄素剂量的增加抑制率逐渐增加，呈剂量效应关系；孙震等研究玉米蛋白粉中玉米黄素对乳腺癌细胞增值作用，结果表明，玉米黄素在体外对 SHZ细胞具有明显的增值作用。

3.5 玉米黄素可以预防心血管疾病

心血管疾病是目前死亡率较高的疾病，病因复杂，一些流行病学的研究已经开始探索β-胡萝卜素等与冠心病之间的关系。研究指出，高类胡萝卜素膳食的人群患心血管疾病的危险性较低。孙晓芳等研究玉米黄素对高脂血症血脂的调节作用发现，玉米黄素具有调节高脂血症小鼠血脂的作用；Iribarren和Stephen等研究了血液中的类胡萝卜素等对颈总动脉内膜血管中层增厚的影响，发现玉米黄素和黄体素降低颈总动脉内膜血管中层增厚的能力最强。

4 玉米黄素的应用前景

首先玉米黄素作为一种天然色素已经被《食品添加剂使用卫生标准》GB 2760-2014列为可使用天然色素类。其次，玉米中含有大量的玉米黄素，我国玉米的种植面积广，产量大，拥有足够的原料资源开发利用玉米黄素。此外，玉米黄素还具有较多的营养保健功效，其抗氧化活性、抗癌、预防心血管疾病等功能活性已被证实，因此，开发和利用玉米黄色素能实现社会效益和经济效益双赢。

[1]朱洪梅.玉米黄色素提取工艺及其抗氧化活性研究[J].中国粮油学报,2010(07):15-20.

[2]朱蕾,陈敏,李赫,等.酶法提取玉米蛋白粉中玉米黄色素的工艺研究[J].粮油加工与食品机械,2005(08):65-67.

[3]李伟,吴广庆.超声波加酶法醇提玉米蛋白粉中玉米黄素的研究[J].粮食与饲料工业,2016(07):29-31+35.

[4]孙丽丽,张智杰,郑永杰.玉米黄色素的提取和分析[J].齐齐哈尔大学学报,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]卢艳杰,展海军,周展明,等.玉米黄色素提取工艺的研究(二)[J].中国粮油学报,2003,01:37-40.

[7]王业勤,李勤生.天然类胡萝卜素——研究进展、生产、应用[M].北京:中国医药科技出版,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 ofNutrition, 2013,109(11):2008-2014.

TS202

A

10.14025/j.cnki.jlny.2016.23.079

孟繁磊，硕士，吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/农业部农产品质量安全风险评估实验室，助理研究员，研究方向：食品质量安全检测。

魏春雁，博士，吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/农业部农产品质量安全风险评估实验室，教授，研究方向：食品及农产品质量安全检测。