黄琼

（福建农业职业技术学院，福建 福州 350007）

天然食用色素广泛应用于医药卫生、日用化工厂品、化妆品等的着色，已成为世界食用色素工业产品发展的总趋势。有的天然色素还保留了植物体内丰富的多种天然物质，兼具一定的营养和药理功能，日益受到人们的青睐[1-2]。玉米黄色素是一种利用价值较高的天然食用色素，是从湿法制玉米淀粉的副产品玉米蛋白粉中提取出来。它主要由玉米黄素和隐黄素组成[3]。它属于类胡萝卜素，具有重要的生理功能。在体内可转化为VA，具有保护视觉、上皮组织、提高机体免疫力的作用[4]。本文对玉米黄色素的稳定性进行系统研究，以期为其开发利用提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原料

玉米蛋白粉：福州市淀粉厂提供。

1.1.2 试剂

无水乙醇、抗坏血酸、双氧水、NaCl、KCl、FeSO4、FeCl3、CuSO4、ZnSO4、Al2（SO4）3、CaCl2、HCl、NaOH、苯 甲酸钠、山梨酸钾、蔗糖、麦芽糖均为分析纯。

1.1.3 仪器设备

AB204-N/PL202-S型电子天平：梅特勒—托利多仪器（上海有限公司）；UV-2800型紫外可见分光光度计：尤尼克（上海）仪器有限公司；HL-2S型恒流泵：上海康生生化仪器制造厂；DHF-9055A型电热鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司；数显恒温水浴锅、PHSJ-3F精密pH计：上海精密科学仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发仪：上海天呈科技有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司。

1.2 方法

1.2.1 玉米黄色素的制备

称取一定量的玉米蛋白粉干燥，用无水乙醇浸提，得到玉米黄色素提取液，减压蒸馏挥去乙醇得无乙醇味的浓缩液，经水适当稀释后，经大孔吸附树脂进行吸附，再用乙醇洗脱，减压蒸馏得黄色色浆，真空干燥即得粉末状色素样品。

1.2.2 玉米黄色素最大吸收波长的确定

将玉米黄色素的提取液，用紫外可见分光光度计在波长280 nm～600 nm范围内进行全波长光谱扫描，测定其最大吸收峰，并以最大吸收波长作为玉米黄色素的测定波长。

1.2.3 玉米黄色素的稳定性研究

将色素粉末用95%乙醇稀释15倍，按设计要求测定不同光照条件、温度条件、氧化还原剂、pH、金属离子及常用食品添加剂对色素稳定性的影响。色素稳定性以其在最大吸收峰吸光度值的改变来表示。

2 结果与分析

2.1 最大吸收波长的确定

紫外—分光光度法在波长范围280 nm～600 nm内对提取液扫描，确定最大吸收波长，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见图1所示。

图1 玉米黄色素的吸收光谱Fig.1 Absorb spectrum of effect of yellow pigment from maize powder

由图1可知，玉米黄色素在波长为448 nm处呈现明显的最大吸收峰，多次重复，峰形一致，故可选择448 nm作为样品的最大吸收波长。

2.2 pH对玉米黄色素颜色和稳定性的影响

配制pH为1.0～14.0的缓冲溶液，分别加入等量的色素稀释液，摇匀，静置1.0 h，观察其颜色的变化，结果见表1。

表1 玉米黄色素的颜色反应Table 1 Colour variety of yellow pigment from maize powder under different pH values

测定色素溶液在不同pH下在可见光区域398nm～598 nm处的吸收光谱，观察其最大吸收峰的变化情况，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见图2。

由表1可知，玉米黄色素随着pH的增大，颜色基本无变化，说明玉米黄色素在pH 1.0～14.0内能够稳定存在，适合作为食品的黄色素添加剂使用。

图2 不同pH下玉米黄色素吸收光谱曲线Fig.2 Spectrum characteristics of yellow pigment from maize powder under different pH values

由图2可知，当pH在3.0～7.0范围内，最大吸收波长相同，λmax=448 nm；但当pH=9.0时，曲线接近平坦；当pH=11.0时，最大吸收波长向长波长方向移动，λmax=518 nm。由上述分析结果可知，不同pH对玉米黄色素的最大吸收波长影响很大，相对来说，在pH为3.0～7.0之间时，溶液的最大吸收波长均无明显变化，而大多数食品pH正好在此范围内，因此该色素适合添加于大多数食品中。

2.3 光照对玉米黄色素稳定性的影响

将色素稀释液分别置于室内光、室外光和紫外光下，每隔1天定时取样测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见表2。

表2 光照对色素稳定性的影响Table 2 Effect of light on stability of yellow pigment

由表2可知，日光直射对色素稳定性影响较大，当放置6 d后，色素保存率降至78.8%；室内自然光对色素稳定性也有影响，开始变化明显，以后逐渐减缓，放置6 d后，色素保存率降至92.9%；避光保存对色素稳定性影响最小，放置6 d后，色素保存率为95.6%。说明强光照射一定程度，会对玉米黄色素的稳定性产生不利影响，在弱光照射下，玉米黄色素的稳定性还是较好的，因此，在保存和使用该色素时应尽量避免长时间日光直射。

2.4 温度对玉米黄色素稳定性的影响

将色素稀释液分别于 20、40、60、80、100 ℃下保温，每隔0.5小时后测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见表3。

表3 温度对色素稳定性的影响Table 3 Effect of temperature on stability of yellow pigment

由表3可知，室温保藏下的色素稳定性较好，可长时间放置。但随着温度的升高，该色素稳定性下降。在60℃以下受热2 h，色素保存率仍在93.8%以上；但在超过60℃后，色素保存率明显下降，在100℃以下受热2 h，色素保存率仅为26.4%。说明色素具有一定的耐热性，但在高温下不稳定。因此，在保存和使用过程中，应尽量避免高温和长时间受热。

2.5 还原剂对玉米黄色素稳定性的影响

以VC作为还原剂，配制不同浓度的VC水溶液加入到色素稀释液中，每隔1.0小时测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见表4。

表4 VC对色素稳定性的影响Table 4 Effect of VCon stability of yellow pigment

由表4可知，随着VC浓度的增大和作用时间的延长，色素溶液的吸光度减小，但变化不显著，色素溶液在2%、5%和10%VC溶液中3.0 h后色素的保存率分别为99.4%、98.8%和93.7%。说明玉米黄色素具有良好的耐还原性。因此在使用时，可以同低浓度的还原剂接触。

2.6 氧化剂对玉米黄色素稳定性的影响

以H2O2为氧化剂，配制不同浓度的H2O2水溶液加入到色素稀释液中，每隔1.0小时测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见表5。

表5 氧化剂对色素稳定性的影响Table 5 Effect of oxidant on stability of yellow pigment

由表5可知，H2O2的加入对色素的稳定性有很大的影响，3.0 h后色素的保存率分别为46.6%、33.7%和26.1%，变化显著，且氧化剂浓度越大，色素的稳定性越差，说明该色素的耐氧化性很差，且随氧化剂浓度的增大而耐氧化性降低。在各浓度H2O2的作用下，色素溶液颜色逐渐变浅，随时间延长颜色最终完全消失，因而在使用和保存该色素时应尽量避免H2O2等化学氧化剂的混入。

2.7 糖对玉米黄色素的影响

取色素稀释液分别加入等量不同浓度的蔗糖、葡萄糖、麦芽糖混合均匀，每隔1.0小时测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见表6。

表6 糖类对色素稳定性的影响Table 6 Effect of carbohydrates on stability of yellow pigment

由表6可知，加入蔗糖色素溶液吸光度变化比加入麦芽糖和葡萄糖的色素溶液吸光度变化大，但随时间的延长变化并未进一步增大。3.0 h后色素的保存率分别为99.5%、98.9%和99.6%，说明总体上加入三种糖色素溶液吸光度变化不显著，说明该色素对上述3种糖有一定的稳定性。

2.8 金属离子对玉米黄色素的影响

取色素稀释液分别加入用 CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、NaCl、KCl、CaCl2、Al2（SO4）3配制不同浓度金属离子 Cu2＋、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Na+、K+、Ca2+、Al3+的色素供试液中，浓度分别为 0.01%和0.05%。每隔1.0小时测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，同时做空白对照，结果见表7。

由表7可知，同空白对照相比较，大多数金属离子在一定浓度范围内对该色素基本无影响，但Fe3+和Al3+的加入对色素溶液影响较大，且Fe3+和Al3+浓度越大，对玉米黄色素稳定性影响越大。因此，在使用和保存中应避免与铁制、铝制容器以及含铁、铝离子的化学试剂的接触。

表7 金属离子对色素稳定性的影响Table 7 Effect of metallic ions on stability of yellow pigment

2.9 防腐剂对玉米黄色素的影响

取色素稀释液分别加入0.1%的苯甲酸钠、山梨酸钾溶液，同时设立对照，每隔1.0小时测吸光值，试验测定3次，对所得结果取平均值，结果见表8。

表8 防腐剂对色素稳定性的影响Table 8 Effect of preservatives on stability of yellow pigment

由表8可知，与对照组相比，加入苯甲酸钠和山梨酸钾的色素溶液吸光度发生了非常明显的改变。3 h后色素的保存率分别为85.1%和79.3%，其原因可能是苯甲酸钠和山梨酸钾加入后色素的化学结构发生了变化从而导致该色素黄色的部分消失。因此，玉米黄色素使用时最好避免添加苯甲酸钠和山梨酸钾。

3 结论

1）玉米黄色素是一种功能性较强的食用色素，具有较强的生理活性，在食品行业中有广泛的开发应用前景。玉米黄色素的最大吸收波长为448 nm。其具有一定的耐光、耐热性，但日光直射和高温长时间加热对其稳定性有不良的影响，因此，在保存和使用该色素时，应尽量避免日光直射和长时间高温加热。

2）玉米黄色素在pH 1.0～14.0内能够稳定存在，糖类、还原剂和金属离子 Cu2+、Zn2+、Fe2+、Na+、K+、Ca2+对色素稳定性影响不大，而苯甲酸钠、山梨酸钾、强氧化剂H2O2及金属离子Fe3+、Al3+对色素稳定性影响较大，因此在综合开发和利用玉米黄色素产品时应尽量避免这些干扰因素。

[1]Florian C S,Reinhcld C.Functional properties of anthocyanins and betalains in plants,food,and in human nutrition[J].Trends in food science and technology,2004,15(1):19-38

[2]孙健,彭子模,蒋跃明.蜀葵花紫红色素的研究[J].食品科学,2005,26(10):66-71

[3]凌关庭.食品添加剂手册[M].2版.北京:化学工业出版社,l997:125

[4]Hushway R J.Separation of carotenoids in fruits and vegetable by high performance liquid chromatography[J].Liquid chromatography,1985,8(8):1527-1547