南瓜黃色素的提取工藝優化及穩定性研究

楊莉，白濤，侯亮來

(1.長安大學 環境科學與工程學院，陜西 西安 710054;2.中國石油長慶油田公司采油三廠新寨采油作業區，寧夏 銀川 750006;3.西安藍曉科技新材料股份有限公司，陜西 西安 710075)

南瓜系葫蘆科南瓜屬的一年生蔓性草本植物，含有豐富的維生素C、維生素E、β-胡蘿卜素、南瓜多糖、果膠、膳食纖維、瓜氨酸、環丙基氨基酸、微量元素、酶類、南瓜籽堿和葫蘆巴堿等功效成分，具有抗衰老、降血脂、降血糖、促進肝功能等多種保健和藥理作用［1－3］。南瓜黃色素是從南瓜中分離提純的一種脂溶性的天然食用色素，包含胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素等多種色素成分，是一種安全無毒，富含營養價值的天然植物色素，具有廣闊的市場潛力［4］。

近年來，隨著人們崇尚天然、追求食品健康和安全的要求日益增強，天然食用色素越來越受到人們的關注和青睞?？疾炷瞎宵S色素等天然色素在食品及其他領域實際應用中的穩定性，探討其組分與穩定性的關聯性，是影響其實際應用的首要因素［5］。

本文在對南瓜黃色素的提取條件進行優化的基礎上，進一步考察了光照、溫度、pH 值、金屬離子及常用食品添加劑等對該色素穩定性的影響，以期為其進一步開發利用提供參考和理論依據。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

新鮮南瓜、乙醇、蔗糖、抗壞血酸、檸檬酸十二烷基磺酸鈉等均為分析純。

RE-52CS 旋轉蒸發儀;752 紫外分光光度計;LD-42 高速離心機;PHS-3C 酸度計;SHZ-82 恒溫振蕩器。

1.2 色素提取方法

將新鮮的南瓜清洗干凈，去皮后擦絲搗碎。南瓜果肉與95%乙醇按一定料液比在水浴鍋中回流浸提，浸泡期間不斷攪拌。重復提取2 次。合并濾液，用旋轉蒸發儀濃縮成膏狀。

1.3 穩定性實驗

稱取南瓜黃色素膏0.5 ～1 g，將其溶在100 mL的95%乙醇中，配成0.5% ～1%(g/mL)的溶液，通過調整光照、溫度、pH 值、金屬離子以及一些食品添加劑等條件，開展色素穩定性實驗，以南瓜黃色素吸光度的變化幅度來衡量南瓜黃色素的穩定性。

1.4 南瓜黃色素的最佳波長的確定

分別稱取5 g 南瓜果肉置于4 個150 mL 錐形瓶中，按1∶8 g/mL 注入95%乙醇溶液，調節pH 6 ～7，放入水浴鍋，60 ℃回流3 h，過濾，離心。用分光光度計測定上清液的吸光度，繪制曲線并確定最佳吸收波長，結果見圖1。

圖1 南瓜黃色素吸收光譜Fig.1 Absorption spectrum of pumpkin yellow pigment

由圖1 可知，在用95%無水乙醇作空白，比色皿厚度為1 cm 的測定條件下，南瓜黃色素在446 nm 處吸光度最大。選定446 nm 作為測定南瓜黃色素吸光度的最佳吸收波長。

2 結果與討論

2.1 色素提取工藝優化實驗結果

在單因素實驗基礎上，用95%乙醇作為提取劑，開展正交實驗，因素與水平見表1，結果見表2。

由表2 可知，對南瓜黃色素提取影響最大的因素是料液比，最佳提取條件為A3B2C3D3，即溫度60 ℃，時間3.5 h，pH 值6.0，料液比為1∶11 g/mL。

表1 正交實驗因素水平Table 1 Factor and level of orthogonal experiment

表2 正交實驗結果Table 2 Orthogonal experiment results

2.2 光照對南瓜黃色素穩定性的影響

取100 mL 0.5%的南瓜黃色素溶液，分別置于黑暗、強光及日光燈條件下，每隔一段時間分別取出10 mL 測定其吸光度，結果見表3。

表3 光照對南瓜黃色素吸光度的影響Table 3 Absorbance of yellow pigment under different illuminations

由表3 可知，在室內和黑暗條件下，隨著時間的延長，南瓜黃色素的吸光度有少許降低，穩定性較好，強光照射條件時，吸光度出現明顯的降低，在4 h內逐漸褪色，表明南瓜黃色素的結構受到了強光照射的破壞?？梢娔瞎宵S色素的使用和保存不宜長時間曝露在強光下。

2.3 溫度對南瓜黃色素穩定性的影響

表4 列出了在室溫、40，60，80 ℃下南瓜黃色素溶液恒溫水浴回流3 h 后的吸光度。

由圖4 可知，溫度低于40 ℃時，吸光度基本不變，隨著溫度的增加，由60 ℃攀升到80 ℃以上，色素穩定性大幅下降，甚至造成南瓜中某些成分焦化聚合而表現黃色沉淀析出的現象，說明南瓜黃色素在高溫條件下穩定性差。

2.4 pH 值對南瓜黃色素穩定性實驗結果

圖2 為pH 值調整后的南瓜黃色素溶液在黑暗條件下靜置3 h 的吸光度。

圖2 不同pH 值下南瓜黃色素的吸光度Fig.2 Absorbance of pigment at different pH value

由圖2 可知，南瓜黃色素在pH 2 ～11 范圍內，吸光度變化不是很大，可見南瓜黃色素具有較好的酸堿穩定性。

2.5 金屬離子對南瓜黃色素穩定性的影響

在南瓜黃色素溶液中分別添加不同濃度的K+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Mg2+等金屬離子，黑暗靜置3 h 后，測定吸光度，結果見表5。

表5 金屬離子對南瓜黃色素吸光度的影響Table 5 Absorbance of yellow pigment with different amount of metal ions

由表5 可知，大部分金屬離子對南瓜黃色素的穩定性影響很小，只有Fe3+對南瓜黃色素具有顯著影響，可能是南瓜黃色素成分中的酚羥基結構與Fe3+生成鰲合物基團的結果。

2.6 食品添加劑對南瓜黃色素穩定性的影響

按照GB 678—65 規定的含量要求，配制不同質量濃度的檸檬酸、蔗糖、抗壞血酸VC、十二烷基磺酸鈉SDS 等食品添加劑溶液，添加到南瓜黃色素的溶液中，黑暗靜置3 h 后測定吸光度，結果見表6。

表6 食品添加劑對南瓜黃色素吸光度的影響Table 6 Absorbance of yellow pigment with different food additives

由表6 可知，不同濃度的檸檬酸和蔗糖對南瓜黃色素的影響很小。南瓜黃色素吸光度隨抗壞血酸質量濃度變化不明顯，抗壞血酸的添加不會破壞其穩定性。但是南瓜黃色素溶液的吸光度會隨著十二烷基磺酸鈉質量濃度的增加有明顯的減少，說明十二烷基磺酸鈉對其穩定性有顯著的影響，可能是SDS 在溶液中發揮了乳化等作用，破壞了南瓜色素的穩定性。

3 結論

(1)南瓜黃色素的提取最佳吸收波長為446 nm。最佳提取條件為:提取溶劑95%乙醇，時間3.5 h，pH 6.0，料液比1∶11 g/mL，溫度60 ℃。

(2)色素穩定性實驗證實，南瓜黃色素是一種比較穩定的脂溶性天然色素，對pH 波動、大部分金屬離子和食品添加劑均較穩定，但強光、一定濃度的Fe3+和十二烷基磺酸鈉不利于其穩定性的保持。

［1］ 張芳，蔣作明. 南瓜的功能特性及其在食品工業中的應用［J］.食品工業科技，2000，21(6):62-64.

［2］ 王萍，劉杰才. 南瓜果實營養成份分析及其利用研究［J］. 內蒙古農業大學學報:自然科學版，2002，23(3):52-54.

［3］ 劉宜生. 南瓜的開發與利用［J］. 中國食物與營養，2001(5):19-20.

［4］ 孫靜亞，王惠君，朱贊清，等.南瓜色素的提取及理化性質的研究［J］.現代食品科技，2005，21(1):49-52.

［5］ 陳存社，董銀卯.食用天然色素的提取及其穩定性研究［J］.天然產物研究與開發，2001，13(6):39-41.

［6］ Schoefs B. Determination of pigments in vegetables［J］.Journal of Chromatography A，2004，1054(1):217-226.

［7］ Schoefs B. Plant pigments:properties，analysis，degradation［J］.Advances in Food and Nutrition Research，2005，49:42-92.

［8］ M Prado J，C Veggi P，Meireles A A. Extraction methods for obtaining carotenoids from vegetables-review［J］. Current Analytical Chemistry，2014，10(1):29-66.

［9］ 王京. 食用色素在食品中的應用［N］. 中國保健食品網，2005-04-19.

［10］侯振建.食品添加劑應用技術［M］.北京:化學工業出版社，2004.