南瓜黃色素提取技術(shù)及其穩(wěn)定性的研究進展

趙二勞，王桂林，郝麗琴，薛雅榮

（忻州師范學(xué)院化學(xué)系，山西忻州034000）

南瓜黃色素提取技術(shù)及其穩(wěn)定性的研究進展

趙二勞，王桂林，郝麗琴，薛雅榮

（忻州師范學(xué)院化學(xué)系，山西忻州034000）

南瓜黃色素是一種天然色素，具著色與營養(yǎng)雙重功能。綜述南瓜黃色素溶劑提取、超聲輔助提取、微波輔助提取和大孔吸附樹脂提取技術(shù)及其穩(wěn)定性在我國的研究進展，展望其應(yīng)用前景，為南瓜黃色素的進一步研究開發(fā)和合理應(yīng)用提供參考。

南瓜黃色素；提??；穩(wěn)定性；進展

食用色素按其來源可分為天然色素和合成色素兩大類。合成色素雖具有成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但大都對人體存在潛在的危害作用，已被一些國家限用或禁用。天然色素不僅安全性高、色澤自然，且大多具有營養(yǎng)人體功能，受到人們普遍青睞。因此，研究開發(fā)天然色素具有重要的現(xiàn)實意義。南瓜（Cucurbiat moschata Duch），又叫倭瓜、番瓜，是葫蘆科蔓生藤本植物南瓜的果實。我國南瓜資源極為豐富，年產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的13%以上，居于世界第一位[1]。南瓜富含果膠、β-胡蘿卜素等多種生物活性物質(zhì)，且高鈣、高鉀、高鎂、低鈉，營養(yǎng)成分豐富，全面而獨特[2]。對南瓜進行深加工我國有著得天獨厚的資源優(yōu)勢。南瓜黃色素就是從南瓜中提取的一種天然色素，屬胡蘿卜類色素，其主要成分含β-胡蘿卜素和幾類胡蘿卜素組分，此外還含有糖類物質(zhì)等。南瓜黃色素是一種兼有著色與營養(yǎng)雙重作用的功能性食品添加劑，有極大的市場潛力，充分利用合理的提取技術(shù)獲得更多更純的南瓜黃色素具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，如何最大限度的提高南瓜黃色素的提取得率，并有效利用黃瓜黃色素，是非常值得研究的問題。目前，我國有關(guān)南瓜黃色素提取及其穩(wěn)定性的研究不少，受到廣泛關(guān)注。本文綜述南瓜黃色素提取及其穩(wěn)定性在我國的研究現(xiàn)狀，并展望其應(yīng)用前景，為南瓜資源的深度開發(fā)、南瓜黃色素的深入研究和合理應(yīng)用提供參考。

1 南瓜黃色素的提取技術(shù)

1.1 溶劑提取技術(shù)

南瓜黃色素提取技術(shù)不少，目前最普遍的技術(shù)是溶劑提取技術(shù)，包括浸提法、回流法。此法主要是依據(jù)南瓜中黃色素在溶劑中的溶解性質(zhì)，選擇適宜的溶劑提取之，并盡可能減少其他成分的溶出[3]。由于南瓜黃色素不溶于水，易溶于乙醇、石油醚、乙醚等有機溶劑，而所提南瓜黃色素大多將應(yīng)用于食品中，因而提取時必須考慮溶劑殘留的安全性。所以南瓜黃色素溶劑提取多采用不同濃度的乙醇溶液為提取劑。劉玲玲等[4]以干燥后粉碎的南瓜粉為原料，采用浸提法提取南瓜黃色素，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗探討了各因素對南瓜黃色素提取率的影響，并優(yōu)化了提取工藝。結(jié)果表明，各因素對南瓜黃色素提取率影響的大小順序為：浸提溫度>浸提時間>料液比>乙醇濃度。優(yōu)化的工藝條件為：以90%的乙醇為提取劑，浸提溫度70℃，料液比（g/mL）1∶20，浸提時間6 h。于開源等[5]以粉碎為漿的新鮮南瓜為原料，采用響應(yīng)面法研究了復(fù)合溶劑浸提南瓜中色素的工藝條件，得出最佳提取溶劑是33%乙醇：石油醚為1∶2（體積分數(shù)）的復(fù)合溶劑，最佳的浸提工藝條件是：浸提時間9 min，浸提溫度40℃，料液比（g/mL）1∶7.5。此條件下，色素濃度為10.086 mg/g，與模型的預(yù)測值基本相符。努爾比亞?亞力坤等[6]采用響應(yīng)面分析法研究了南瓜果皮色素的乙醇回流提取工藝，確定的最佳提取工藝條件為：提取時間 1 h，料液比（g/mL）1∶20，提取溫度 60℃，乙醇濃度90%。從目前南瓜黃色素提取文獻看，溶劑提取技術(shù)相對研究較多[7-9]。

溶劑提取技術(shù)設(shè)備簡單，容易操作，適于工業(yè)生產(chǎn)，但存在產(chǎn)品純度較差，提取時間較長，提取效率不高等問題，需要有完善的后續(xù)工藝對產(chǎn)品進行純化。

1.2 超聲波輔助提取技術(shù)

超聲波輔助提取技術(shù)是利用超聲波產(chǎn)生的空化作用、強烈振動、粉碎等效應(yīng)，造成植物細胞壁破裂，加速有效成分的溶出，近年來一直被用于植物活性成分提取[10-11]。趙二勞等[12]研究了以95%乙醇為提取劑，超聲輔助提取南瓜中黃色素的工藝條件，并與浸提法進行了比較。通過單因素實驗和正交試驗，確定的最優(yōu)工藝條件為：料液比（g/mL）1∶10、超聲功率80 W、提取時間為40 min。此工藝條件下，南瓜黃色素粗品收率為10.6%。與浸提法相比，不但可縮短提取時間，還可提高提取效率。蘇晶瑩等[13]也研究了南瓜黃色素的超聲輔助提取工藝，通過響應(yīng)面法探討了各因素對南瓜黃色素提取率的影響，并優(yōu)化了提取工藝條件。結(jié)果表明，影響南瓜黃色素提取率因素的大小順序為：料液比>超聲時間>超聲溫度>超聲功率，最佳工藝條件是：以乙酸乙酯為提取劑，超聲功率112 W，溫度70℃，料液比（g/mL）1∶19，提取 46 min。3次平行實驗證明該提取工藝穩(wěn)定可靠。付莉等[14]研究了南瓜皮黃色素的超聲輔助提取工藝，確定的優(yōu)化工藝為：以丙酮-石油醚為提取劑，超聲功率150 W，超聲溫度30℃，料液比（g/mL）1 ∶10，提取時間 40 min。此外，韓明[15]也研究了南瓜黃色素的超聲輔助提取，認為溫度對黃色素的提取有顯著影響。

超聲輔助提取南瓜黃色素，減少了有害有機溶劑的使用，避免人為造成溶劑污染與殘留，同時具有可低溫操作、提取時間短、操作簡單、能耗低、提取效率高等優(yōu)點[16]。該方法是一種有發(fā)展前途的南瓜黃色素提取方法，但工業(yè)化生產(chǎn)需解決超聲設(shè)備問題。

1.3 微波輔助提取技術(shù)

微波輔助提取是基于微波對提取溶劑和物料的均勻加熱作用和生物效應(yīng)，從而加速溶劑分子向原料滲透和待提取活性成分溶解[17-18]。目前，此技術(shù)已廣泛應(yīng)用于植物色素的提取中。夏麗麗等[19]采用微波輔助提取南瓜黃色素，以南瓜黃色素溶液的吸光度值為指標，通過正交試驗得出最佳提取工藝條件為：以95%乙醇為提取劑，料液比（g/mL）1∶60、微波功率640 W，提取時間3 min。與傳統(tǒng)水浴提取法相比，溶劑用量少，提取時間由45 min減少到3 min，南瓜黃色素提取率從3.50%提高到4.09%。張?zhí)锢椎萚20]也研究了南瓜黃色素的微波輔助，實驗結(jié)果表明，影響南瓜黃色素提取因素的大小順序為：料液比>微波功率>提取時間。優(yōu)化的提取工藝條件為：料液比（g/mL）1∶30，微波功率540 W，提取時間7 min。

微波輔助提取色素雖具有加熱速度快，可顯著縮短提取時間，同時可避免受熱不均導(dǎo)致色素的降解，具有節(jié)能、高效、易控制等優(yōu)點[21]。但有關(guān)南瓜黃色素微波輔助提取的國內(nèi)研究很少，應(yīng)用有限，僅有文獻兩篇，很需要深入研究，使該技術(shù)成熟并得到推廣。

1.4 樹脂法

樹脂法是利用大孔吸附樹脂對溶劑浸提得到的南瓜黃色素提取液吸附分離，精制南瓜黃色素。王瑩[22]用大孔吸附樹脂對南瓜色素進行精制，考察了不同洗脫劑對精制效果的影響，并對其工藝進行了優(yōu)選。結(jié)果表明AB-8樹脂對南瓜色素具有較高的吸附和解析能力，丙酮靜態(tài)洗脫較理想，該條件下，所得南瓜黃色素的色價明顯高于傳統(tǒng)浸提法，精制效果好。努爾比亞·亞力坤等[23]研究了南瓜果皮色素的大孔樹脂精致純化工藝，通過正交試驗優(yōu)化的南瓜果皮色素精制純化最佳工藝條件為：D101型大孔樹脂為吸附劑，靜態(tài)吸附時間3 h，南瓜皮粉與樹脂的質(zhì)量比1∶7，原液pH值4。在此工藝條件下，吸附率最大，達到75.3%。靜態(tài)解析平衡時間為90 min，60%的乙醇溶液為洗脫劑。動態(tài)解析參數(shù)為：上樣流速5 mL/min，洗脫流速為1 mL/min時，南瓜色素精制純化效果更佳。

樹脂法提取精制南瓜黃色素具有操作簡單，工藝穩(wěn)定，節(jié)約能源，所得南瓜黃色素純度高，適于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，具有發(fā)展應(yīng)用前景。

1.5 其它提取技術(shù)

近年來，各具特點的酶輔助提取、超臨界流體萃取和加壓溶劑提取等新興提取技術(shù)，在其它天然產(chǎn)物活性成分和色素提取中得到了越來越多的應(yīng)用，但在南瓜黃色素的提取研究中尚未有報道，極有必要在該方面進行嘗試與研究。

2 南瓜黃色素的穩(wěn)定性

我國有關(guān)南瓜黃色素穩(wěn)定性的研究不少，較一致的結(jié)論[6，24-26]是，南瓜黃色素光穩(wěn)定性較差，長時間光照會使色素降解，不宜長時間暴露在光照中。熱穩(wěn)定性較好，但不耐80℃以上高溫?？寡趸涂惯€原性較好，酸堿穩(wěn)定性好，但不能應(yīng)用于極強酸環(huán)境。低濃度的 Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Na+對色素?zé)o影響。常用食品添加劑蔗糖、葡萄糖、苯甲酸鈉、檸檬酸、碳酸鈉和氯化鈉在使用范圍對南瓜黃色素穩(wěn)定性基本無影響。認為南瓜黃色素是一種相對具有良好使用性能的天然色素。為了克服南瓜黃色素光穩(wěn)定性較差，不耐較高溫度（80℃以上）的不足，張寒冰等[27]研究采用微膠囊技術(shù)對南瓜黃色素進行包埋，以提高其穩(wěn)定性。實驗證明，微膠囊南瓜黃色素對光、溫度和pH值的穩(wěn)定性均有較大提高。提示我們研究開發(fā)一些適當(dāng)方法，可有效改善南瓜黃色素穩(wěn)定性能，擴大其適用范圍。

3 前景展望

目前，盡管我國有關(guān)南瓜黃色素提取技術(shù)及其穩(wěn)定性的研究不少，但從近年來發(fā)表的南瓜色素提取與穩(wěn)定性研究的文獻看，該色素即使在實驗室的研究也僅為起步階段，處于零散的初級研究，缺乏系統(tǒng)、深入的研究，更談不上產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，與國際先進水平存在不少差距。南瓜黃色素作為一種安全性高、色澤自然兼有營養(yǎng)保健功能，來源豐富且提取工藝簡單的天然色素，在人們崇尚自然、注重健康膳食的今天，具有廣闊的應(yīng)用市場。因此，極有必要加大研究力度，投入更多的材力物力，在各類科學(xué)基金項目經(jīng)費支持下，形成團隊合力，有計劃、有重點的對南瓜黃色素提取技術(shù)進行全面深入的研究，創(chuàng)新和優(yōu)化南瓜黃色素提取工藝，著力解決南瓜黃色素光穩(wěn)定性較差的問題，拓展南瓜黃色素應(yīng)用領(lǐng)域，充分發(fā)揮我國南瓜資源豐富的優(yōu)勢，使南瓜黃色素在我國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。

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Research Progress on Extraction Technology and Stability of Pumpkin Yellow Pigment

ZHAO Er-lao，WANG Gui-lin，HAO Li-qin，XUE Ya-rong
（Department of Chemistry，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，Shanxi，China）

Pumpkin yellow pigment is a kind of natural ingredient，which was served as colorant and nutrient.The domestic research progresses on the extraction technology and the stability of pumpkin yellow pigment，such as solvent extraction，ultrasonic-assisted extraction，microwave-assisted extraction，and macroporous resin extraction were reviewed.The application prospect of the pumpkin yellow pigment had also been presented in this paper，which provided a reference for its further research and development.

pumpkin yellow pigment；extraction；stability；progress

2016-09-19

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201610124001）；山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（2016381）；忻州師范學(xué)院化學(xué)化工創(chuàng)新基地項目（2016）

趙二勞（1952—），男（漢），教授，本科，研究方向：天然產(chǎn)物開發(fā)與利用。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.045