南瓜黄色素提取技术及其稳定性的研究进展

赵二劳，王桂林，郝丽琴，薛雅荣

（忻州师范学院化学系，山西忻州034000）

南瓜黄色素提取技术及其稳定性的研究进展

赵二劳，王桂林，郝丽琴，薛雅荣

（忻州师范学院化学系，山西忻州034000）

南瓜黄色素是一种天然色素，具着色与营养双重功能。综述南瓜黄色素溶剂提取、超声辅助提取、微波辅助提取和大孔吸附树脂提取技术及其稳定性在我国的研究进展，展望其应用前景，为南瓜黄色素的进一步研究开发和合理应用提供参考。

南瓜黄色素；提取；稳定性；进展

食用色素按其来源可分为天然色素和合成色素两大类。合成色素虽具有成本低、稳定性好等优点，但大都对人体存在潜在的危害作用，已被一些国家限用或禁用。天然色素不仅安全性高、色泽自然，且大多具有营养人体功能，受到人们普遍青睐。因此，研究开发天然色素具有重要的现实意义。南瓜（Cucurbiat moschata Duch），又叫倭瓜、番瓜，是葫芦科蔓生藤本植物南瓜的果实。我国南瓜资源极为丰富，年产量约占世界总产量的13%以上，居于世界第一位[1]。南瓜富含果胶、β-胡萝卜素等多种生物活性物质，且高钙、高钾、高镁、低钠，营养成分丰富，全面而独特[2]。对南瓜进行深加工我国有着得天独厚的资源优势。南瓜黄色素就是从南瓜中提取的一种天然色素，属胡萝卜类色素，其主要成分含β-胡萝卜素和几类胡萝卜素组分，此外还含有糖类物质等。南瓜黄色素是一种兼有着色与营养双重作用的功能性食品添加剂，有极大的市场潜力，充分利用合理的提取技术获得更多更纯的南瓜黄色素具有一定的经济效益和社会效益。因此，如何最大限度的提高南瓜黄色素的提取得率，并有效利用黄瓜黄色素，是非常值得研究的问题。目前，我国有关南瓜黄色素提取及其稳定性的研究不少，受到广泛关注。本文综述南瓜黄色素提取及其稳定性在我国的研究现状，并展望其应用前景，为南瓜资源的深度开发、南瓜黄色素的深入研究和合理应用提供参考。

1 南瓜黄色素的提取技术

1.1 溶剂提取技术

南瓜黄色素提取技术不少，目前最普遍的技术是溶剂提取技术，包括浸提法、回流法。此法主要是依据南瓜中黄色素在溶剂中的溶解性质，选择适宜的溶剂提取之，并尽可能减少其他成分的溶出[3]。由于南瓜黄色素不溶于水，易溶于乙醇、石油醚、乙醚等有机溶剂，而所提南瓜黄色素大多将应用于食品中，因而提取时必须考虑溶剂残留的安全性。所以南瓜黄色素溶剂提取多采用不同浓度的乙醇溶液为提取剂。刘玲玲等[4]以干燥后粉碎的南瓜粉为原料，采用浸提法提取南瓜黄色素，在单因素试验的基础上，通过正交试验探讨了各因素对南瓜黄色素提取率的影响，并优化了提取工艺。结果表明，各因素对南瓜黄色素提取率影响的大小顺序为：浸提温度>浸提时间>料液比>乙醇浓度。优化的工艺条件为：以90%的乙醇为提取剂，浸提温度70℃，料液比（g/mL）1∶20，浸提时间6 h。于开源等[5]以粉碎为浆的新鲜南瓜为原料，采用响应面法研究了复合溶剂浸提南瓜中色素的工艺条件，得出最佳提取溶剂是33%乙醇：石油醚为1∶2（体积分数）的复合溶剂，最佳的浸提工艺条件是：浸提时间9 min，浸提温度40℃，料液比（g/mL）1∶7.5。此条件下，色素浓度为10.086 mg/g，与模型的预测值基本相符。努尔比亚?亚力坤等[6]采用响应面分析法研究了南瓜果皮色素的乙醇回流提取工艺，确定的最佳提取工艺条件为：提取时间 1 h，料液比（g/mL）1∶20，提取温度 60℃，乙醇浓度90%。从目前南瓜黄色素提取文献看，溶剂提取技术相对研究较多[7-9]。

溶剂提取技术设备简单，容易操作，适于工业生产，但存在产品纯度较差，提取时间较长，提取效率不高等问题，需要有完善的后续工艺对产品进行纯化。

1.2 超声波辅助提取技术

超声波辅助提取技术是利用超声波产生的空化作用、强烈振动、粉碎等效应，造成植物细胞壁破裂，加速有效成分的溶出，近年来一直被用于植物活性成分提取[10-11]。赵二劳等[12]研究了以95%乙醇为提取剂，超声辅助提取南瓜中黄色素的工艺条件，并与浸提法进行了比较。通过单因素实验和正交试验，确定的最优工艺条件为：料液比（g/mL）1∶10、超声功率80 W、提取时间为40 min。此工艺条件下，南瓜黄色素粗品收率为10.6%。与浸提法相比，不但可缩短提取时间，还可提高提取效率。苏晶莹等[13]也研究了南瓜黄色素的超声辅助提取工艺，通过响应面法探讨了各因素对南瓜黄色素提取率的影响，并优化了提取工艺条件。结果表明，影响南瓜黄色素提取率因素的大小顺序为：料液比>超声时间>超声温度>超声功率，最佳工艺条件是：以乙酸乙酯为提取剂，超声功率112 W，温度70℃，料液比（g/mL）1∶19，提取 46 min。3次平行实验证明该提取工艺稳定可靠。付莉等[14]研究了南瓜皮黄色素的超声辅助提取工艺，确定的优化工艺为：以丙酮-石油醚为提取剂，超声功率150 W，超声温度30℃，料液比（g/mL）1 ∶10，提取时间 40 min。此外，韩明[15]也研究了南瓜黄色素的超声辅助提取，认为温度对黄色素的提取有显著影响。

超声辅助提取南瓜黄色素，减少了有害有机溶剂的使用，避免人为造成溶剂污染与残留，同时具有可低温操作、提取时间短、操作简单、能耗低、提取效率高等优点[16]。该方法是一种有发展前途的南瓜黄色素提取方法，但工业化生产需解决超声设备问题。

1.3 微波辅助提取技术

微波辅助提取是基于微波对提取溶剂和物料的均匀加热作用和生物效应，从而加速溶剂分子向原料渗透和待提取活性成分溶解[17-18]。目前，此技术已广泛应用于植物色素的提取中。夏丽丽等[19]采用微波辅助提取南瓜黄色素，以南瓜黄色素溶液的吸光度值为指标，通过正交试验得出最佳提取工艺条件为：以95%乙醇为提取剂，料液比（g/mL）1∶60、微波功率640 W，提取时间3 min。与传统水浴提取法相比，溶剂用量少，提取时间由45 min减少到3 min，南瓜黄色素提取率从3.50%提高到4.09%。张田雷等[20]也研究了南瓜黄色素的微波辅助，实验结果表明，影响南瓜黄色素提取因素的大小顺序为：料液比>微波功率>提取时间。优化的提取工艺条件为：料液比（g/mL）1∶30，微波功率540 W，提取时间7 min。

微波辅助提取色素虽具有加热速度快，可显著缩短提取时间，同时可避免受热不均导致色素的降解，具有节能、高效、易控制等优点[21]。但有关南瓜黄色素微波辅助提取的国内研究很少，应用有限，仅有文献两篇，很需要深入研究，使该技术成熟并得到推广。

1.4 树脂法

树脂法是利用大孔吸附树脂对溶剂浸提得到的南瓜黄色素提取液吸附分离，精制南瓜黄色素。王莹[22]用大孔吸附树脂对南瓜色素进行精制，考察了不同洗脱剂对精制效果的影响，并对其工艺进行了优选。结果表明AB-8树脂对南瓜色素具有较高的吸附和解析能力，丙酮静态洗脱较理想，该条件下，所得南瓜黄色素的色价明显高于传统浸提法，精制效果好。努尔比亚·亚力坤等[23]研究了南瓜果皮色素的大孔树脂精致纯化工艺，通过正交试验优化的南瓜果皮色素精制纯化最佳工艺条件为：D101型大孔树脂为吸附剂，静态吸附时间3 h，南瓜皮粉与树脂的质量比1∶7，原液pH值4。在此工艺条件下，吸附率最大，达到75.3%。静态解析平衡时间为90 min，60%的乙醇溶液为洗脱剂。动态解析参数为：上样流速5 mL/min，洗脱流速为1 mL/min时，南瓜色素精制纯化效果更佳。

树脂法提取精制南瓜黄色素具有操作简单，工艺稳定，节约能源，所得南瓜黄色素纯度高，适于工业化生产等优点，具有发展应用前景。

1.5 其它提取技术

近年来，各具特点的酶辅助提取、超临界流体萃取和加压溶剂提取等新兴提取技术，在其它天然产物活性成分和色素提取中得到了越来越多的应用，但在南瓜黄色素的提取研究中尚未有报道，极有必要在该方面进行尝试与研究。

2 南瓜黄色素的稳定性

我国有关南瓜黄色素稳定性的研究不少，较一致的结论[6，24-26]是，南瓜黄色素光稳定性较差，长时间光照会使色素降解，不宜长时间暴露在光照中。热稳定性较好，但不耐80℃以上高温。抗氧化和抗还原性较好，酸碱稳定性好，但不能应用于极强酸环境。低浓度的 Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Na+对色素无影响。常用食品添加剂蔗糖、葡萄糖、苯甲酸钠、柠檬酸、碳酸钠和氯化钠在使用范围对南瓜黄色素稳定性基本无影响。认为南瓜黄色素是一种相对具有良好使用性能的天然色素。为了克服南瓜黄色素光稳定性较差，不耐较高温度（80℃以上）的不足，张寒冰等[27]研究采用微胶囊技术对南瓜黄色素进行包埋，以提高其稳定性。实验证明，微胶囊南瓜黄色素对光、温度和pH值的稳定性均有较大提高。提示我们研究开发一些适当方法，可有效改善南瓜黄色素稳定性能，扩大其适用范围。

3 前景展望

目前，尽管我国有关南瓜黄色素提取技术及其稳定性的研究不少，但从近年来发表的南瓜色素提取与稳定性研究的文献看，该色素即使在实验室的研究也仅为起步阶段，处于零散的初级研究，缺乏系统、深入的研究，更谈不上产业化应用，与国际先进水平存在不少差距。南瓜黄色素作为一种安全性高、色泽自然兼有营养保健功能，来源丰富且提取工艺简单的天然色素，在人们崇尚自然、注重健康膳食的今天，具有广阔的应用市场。因此，极有必要加大研究力度，投入更多的材力物力，在各类科学基金项目经费支持下，形成团队合力，有计划、有重点的对南瓜黄色素提取技术进行全面深入的研究，创新和优化南瓜黄色素提取工艺，着力解决南瓜黄色素光稳定性较差的问题，拓展南瓜黄色素应用领域，充分发挥我国南瓜资源丰富的优势，使南瓜黄色素在我国实现产业化、规模化生产。

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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

国家级大学生创新创业训练计划项目（201610124001）；山西省高等学校大学生创新创业训练计划项目（2016381）；忻州师范学院化学化工创新基地项目（2016）

赵二劳（1952—），男（汉），教授，本科，研究方向：天然产物开发与利用。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.045