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(jìn)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(jìn)展，展望其應(yīng)用前景，為南瓜黃色素的進(jìn)一步研究開發(fā)和合理應(yīng)用提供參考。

南瓜黃色素；提取；穩(wěn)定性；進(jìn)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(diǎn)，但大都對(duì)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(shí)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(shí)。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(dú)特[2]。對(duì)南瓜進(jìn)行深加工我國有著得天獨(dú)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(jì)效益和社會(huì)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(jī)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(shí)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(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)探討了各因素對(duì)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(duì)南瓜黃色素提取率影響的大小順序?yàn)椋航釡囟?浸提時(shí)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(shí)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?jǐn)?shù)）的復(fù)合溶劑，最佳的浸提工藝條件是：浸提時(shí)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(shí)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(xiàn)看，溶劑提取技術(shù)相對(duì)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(shí)間較長，提取效率不高等問題，需要有完善的后續(xù)工藝對(duì)產(chǎn)品進(jìn)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(qiáng)烈振動(dòng)、粉碎等效應(yīng)，造成植物細(xì)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(jìn)行了比較。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，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(shí)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(shí)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(duì)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?yàn)椋毫弦罕?超聲時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(rèn)為溫度對(duì)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(jī)溶劑的使用，避免人為造成溶劑污染與殘留，同時(shí)具有可低溫操作、提取時(shí)間短、操作簡單、能耗低、提取效率高等優(yōu)點(diǎn)[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(duì)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(biāo)，通過正交試驗(yàn)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(shí)間3 min。與傳統(tǒng)水浴提取法相比，溶劑用量少，提取時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，影響南瓜黃色素提取因素的大小順序?yàn)椋毫弦罕?微波功率>提取時(shí)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(shí)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(shí)間，同時(shí)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(diǎn)[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(xiàn)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(duì)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(duì)南瓜色素進(jìn)行精制，考察了不同洗脫劑對(duì)精制效果的影響，并對(duì)其工藝進(jìn)行了優(yōu)選。結(jié)果表明AB-8樹脂對(duì)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(jià)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(yàn)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(shí)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(dá)到75.3%。靜態(tài)解析平衡時(shí)間為90 min，60%的乙醇溶液為洗脫劑。動(dòng)態(tài)解析參數(shù)為：上樣流速5 mL/min，洗脫流速為1 mL/min時(shí)，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(diǎn)，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(diǎn)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(bào)道，極有必要在該方面進(jìn)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(shí)間光照會(huì)使色素降解，不宜長時(shí)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(qiáng)酸環(huán)境。低濃度的 Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Na+對(duì)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(duì)南瓜黃色素穩(wěn)定性基本無影響。認(rèn)為南瓜黃色素是一種相對(duì)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(duì)南瓜黃色素進(jìn)行包埋，以提高其穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)證明，微膠囊南瓜黃色素對(duì)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(kuò)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(xiàn)看，該色素即使在實(shí)驗(yàn)室的研究也僅為起步階段，處于零散的初級(jí)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(jìn)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(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持下，形成團(tuán)隊(duì)合力，有計(jì)劃、有重點(diǎn)的對(duì)南瓜黃色素提取技術(shù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。

[1] 周愛梅,楊慧,楊磊,等.不同品種南瓜淀粉的理化特性對(duì)比研究[J].現(xiàn)代食品科技,2013,29(8):1784-1790

[2] 趙二勞,趙麗婷.南瓜與人體健康[J].化學(xué)教育,2006(12):3-4

[3] 劉長姣,陳宇飛,孟憲梅.五味子紅色素的研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品,2014,39(12):129-132

[4] 劉玲玲,何俊,韓鋒,等.南瓜黃色素提取與穩(wěn)定性研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(1):92-95

[5] 于開源,鞠曉峰,鄭麗娜,等.響應(yīng)面優(yōu)化南瓜中色素的提取工藝研究[J].食品研究與開發(fā),2015,36(2):24-29

[6] 努爾比亞·亞力坤,阿依努爾·熱西提,阿不都拉·阿巴斯.南瓜果皮色素提取及其穩(wěn)定性研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014,40(12):216-222

[7] 張寒冰,張?bào)?付紅巖,等.南瓜中色素的提取劑微膠囊色素的制備[J].現(xiàn)代食品科技,2013,29(2):319-323

[8] 楊莉,白濤,候亮來.南瓜黃色素的提取工藝優(yōu)化及穩(wěn)定性研究[J].應(yīng)用化工,2014,43(11):1993-1995,1999

[9] 張德華,張?bào)?金明.南瓜色素提取及穩(wěn)定性研究[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào),2013,29(5):5-8

[10]WANG J,SUN B G,CAO Y P,et al.Optimisation of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from wheaat bran[J].Food Chem,2007,10(2):804-810

[11]王征帆.我國玉米黃色素提取技術(shù)的研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品,2014,39(12):90-93

[12]趙二勞,陳金鳳.超聲波輔助提取南瓜黃色素的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(36):12052-12053

[13]蘇晶瑩,周向輝,孫婕,等.超聲輔助提取南瓜色素的工藝研究[J].食品研究與開發(fā),2013,34(18):16-20

[14]付莉,王麗穎,顧英.南瓜皮黃色素的提取工藝及其抗氧化性的研究[J].食品工業(yè)科技,2011,32(1):238-239,242

[15]韓明.超聲波輔助提取南瓜色素的工藝研究[J].廣州城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,2(4):29-32

[16]徐春龍,林書玉.超聲提取中草藥成分研究進(jìn)展[J].藥物分析雜志,2007,27(6):933-937

[17]王金亭.天然高粱紅色素研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].糧食與油脂,2012,(11):7-11

[18]Ferhat M A,Meklati B Y,Smadja J,et al.An improved microwave Clevenger apparatus for distillation of essential oils from orange peel[J].J Chromatogr A,2006,1112:121-126

[19]夏麗麗,郝利平.微波助提南瓜黃色素最佳提取條件的研究[J].化學(xué)分析計(jì)量,2008,17(2):57-59

[20]張?zhí)锢?趙二勞,陳金鳳.南瓜黃色素的微波提取與穩(wěn)定性研究[J].中國釀造,2008(12):57-59

[21]郎繁繁,董文斌,修秀紅.玉米黃色素的提取工藝及應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].糧油食品科技,2014,22(1):29-31

[22]王瑩.樹脂法提取南瓜色素的研究[J].中國釀造,2010(9):111-113

[23]努爾比亞·亞力坤,阿不都拉·阿巴斯.大孔樹脂純化南瓜果皮色素[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2016,42(4):224-228

[24]王利軍,白雪.南瓜色素的提取及其理化性質(zhì)研究[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,37(4):117-120

[25]黃磊,高燕燕.南瓜黃色素的穩(wěn)定性研究[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,31(5):6-8

[26]王桃云,王金虎,但志勇,等.南瓜黃色素穩(wěn)定性研究[J].食品研究與開發(fā),2004,25(1):58-61

[27]張寒冰,韓廣源,董玲,等.微膠囊南瓜黃色素的穩(wěn)定性研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,42(1):139-142

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(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)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(jì)劃項(xiàng)目（2016381）；忻州師范學(xué)院化學(xué)化工創(chuàng)新基地項(xiàng)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