葉黃素著色研究進(jìn)展

1、葉黃素著色研究進(jìn)展發(fā)布: 2010-09-06 | 作者： 韓秀萍、張緒元 | 來(lái)源: 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2009，37（6）    瀏覽次數(shù)：31摘要：綜述了葉黃素作為著色劑在應(yīng)用方面的研究進(jìn)展,從葉黃素的結(jié)構(gòu)性質(zhì)入手,闡述了其作為著色劑的重要功效。并展望了未來(lái)葉黃素發(fā)展的廣闊前景。關(guān)鍵詞：葉黃素；著色劑；著色葉黃素是一種天然色素,可從植物中提取得到,對(duì)食品及飼料具有良好的著色效果。此外,葉黃素還可改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能,增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的免疫力。由于葉黃素來(lái)自于天然植物,無(wú)毒性,在食品、飼料生產(chǎn)中可按需要使用,不受劑量限制,因而日益受到人們的青睞。在國(guó)際市場(chǎng)上,

2、1g葉黃素與1g黃金的價(jià)格相當(dāng),故有“植物黃金”之美稱。在國(guó)外葉黃素已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,據(jù)美國(guó)衛(wèi)生政策咨詢部門提供的數(shù)據(jù), 2000年葉黃素的銷售額達(dá)到6500萬(wàn)美元,并以每年10%20%的速度增長(zhǎng)。葉黃素存在于蔬菜、水果和花卉中,在一般黃色和橙色蔬菜中含量不高,而在綠色蔬菜如生菜、黃瓜、菠菜、羽衣甘藍(lán)中含量較高。其在萬(wàn)壽菊花中的含量高達(dá)1.6%1 ,目前商品化的葉黃素主要來(lái)自萬(wàn)壽菊。1葉黃素的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)葉黃素,又名植物黃體素,是一類天然色素的總稱,由碳、氫、氧3 種元素組成, 分子式為C40H56O2, 分子量為568. 85,結(jié)構(gòu)如下：由于葉黃素化學(xué)結(jié)構(gòu)中單鍵空間位置不同,其具有許多異

3、構(gòu)體,所以葉黃素的種類很多,已知的化學(xué)結(jié)構(gòu)超過(guò)270種2 。葉黃素類是類胡蘿卜素的一種,為胡蘿卜素的氧化物,可以醇、醛、酮、酸的形式存在,不溶于水,可溶于甲醇、乙醇和石油醚等油脂和脂肪性溶劑,熔點(diǎn)為190 。葉黃素類色素可分為單羥基葉黃素、雙羥基葉黃素和多氧類葉黃素3 。常見(jiàn)的葉黃素類化合物有: 玉米黃質(zhì)(Zeaxanthin), C40H56O2,主要存在于玉米、辣椒、桃、柑桔、蘑菇中,著色效果好; 隱黃素(Cryptoxanthin) , C40H56O,主要存在于番木瓜、南瓜、辣椒、黃玉米中,著色效果較差; 柑桔黃素(Citmxanthin) ,存在于柑桔皮、辣椒中,細(xì)菌和真菌中也有少量

4、,著色效果一般; 蝦黃素Astaxanthin) ,存在于蝦、蟹、昆蟲(chóng)等動(dòng)物體內(nèi); 辣椒紅素(Capsanthin), C40H56O3 ,存在于辣椒粉中,含量為2751650 mg/kg。常用的葉黃素著色劑大部分是指玉米黃質(zhì)。2葉黃素的功效和作用葉黃素有很多重要的生理作用,如保護(hù)視覺(jué)、延緩早期動(dòng)脈硬化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗癌、抗氧化和著色等4-6 。葉黃素作為著色劑的主要作用有:2.1改善動(dòng)物的體色7-12 葉黃素呈鮮艷黃色,不溶于水,能溶于油脂和乙醇,具有耐光、熱、酸、堿,著色能力強(qiáng)等特點(diǎn)。其作為一種有效的著色劑在飼料添加劑中得到廣泛應(yīng)用,有研究表明,積累在肉雞皮下脂肪及蛋黃脂類物質(zhì)中的葉黃

5、素主要是黃體素和玉米黃質(zhì),說(shuō)明黃體素和玉米黃質(zhì)具有著色活性,故葉黃素也被稱為活性葉黃素。飼料中葉黃素含量為2075 mg/kg時(shí),即能對(duì)家禽進(jìn)行良好的著色;雞飼料中葉黃素含量為18mg/kg時(shí),能使蛋黃和雞皮肉色澤改觀。2.2提高蛋的受精率和孵化率5,13研究發(fā)現(xiàn),葉黃素含量高的蛋其胚胎的循環(huán)系統(tǒng)和血管區(qū)發(fā)育較快,蛋黃葉黃素還能促進(jìn)胚胎肝臟中大量維生素A和糖原積累,促進(jìn)胚胎肝臟中脂類的吸收。2.3增強(qiáng)免疫力,提高繁殖、存活力3,13 大量研究表明,葉黃素還能增強(qiáng)畜禽、魚(yú)類及蝦類的繁殖、存活及免疫能力,而且還可保護(hù)脂類免遭氧化,這對(duì)于保持肉品在運(yùn)輸及貯藏過(guò)程中的質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也具有重要作用。3動(dòng)

6、物對(duì)葉黃素的吸收絕大多數(shù)動(dòng)物自身都不能合成葉黃素,必須從體外攝取。葉黃素在動(dòng)物體內(nèi)被消化、吸收、轉(zhuǎn)移和酯化后,最終沉積在動(dòng)物的皮膚、脂肪、腳脛等不同的組織中3,12。動(dòng)物色澤的形成過(guò)程分為2個(gè)階段,即飽和階段和著色階段(前一階段是黃色色素的積累達(dá)到的;后一階段是在黃色的基礎(chǔ)上通過(guò)添加紅色素來(lái)實(shí)現(xiàn)的) 3 。不同來(lái)源的色素,在不同動(dòng)物的不同組織上沉積效率差異較大。Scheffer等研究了蛋雞體內(nèi)葉黃素的代謝過(guò)程,指出葉黃素在蛋雞卵巢內(nèi)不進(jìn)行代謝。Fletcher證實(shí),蛋黃中的葉黃素沉積過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,葉黃素被吸收后幾乎不發(fā)生任何變化。國(guó)外學(xué)者也發(fā)現(xiàn)從富含類胡蘿卜素的蛋孵化出來(lái)的小雞胸腺、粘液、肝臟

7、、血漿、腳脛、上皮細(xì)胞等組織中檢測(cè)到的黃體素、玉米黃素或角黃素的量顯著高于從未含類胡蘿卜素的蛋孵化出來(lái)的小雞14 。Tyczkwoski等研究發(fā)現(xiàn),用不同濃度的游離體黃素飼養(yǎng)孵化21d的小雞,在小雞各組織中發(fā)現(xiàn)了體黃素存在游離態(tài)、單酯態(tài)、二酯態(tài)3種形態(tài),而且在不同組織中含量不同：腸道內(nèi)的含量表現(xiàn)為單酯態(tài)>游離態(tài)>二酯態(tài);血漿中的含量游離態(tài)占96%、單酯態(tài)占4%;肝臟中,游離態(tài)占80%、單酯態(tài)占20%;腳脛中含量,二酯態(tài)>單酯態(tài),單脂態(tài)與游離態(tài)含量基本一致;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)雞血清樣品中的葉黃素都呈自由態(tài),而雞皮脂肪里葉黃素以油酸二酯的形態(tài)存在15-16 。這說(shuō)明飼料中二酯形態(tài)的葉黃素

8、在動(dòng)物消化道內(nèi)被水解成自由態(tài),進(jìn)入血液后又經(jīng)酯化作用形成二酯態(tài)葉黃素儲(chǔ)存于肉雞皮下脂肪內(nèi)。只有游離態(tài)的葉黃素才能被吸收,而自由態(tài)的葉黃素只有被轉(zhuǎn)化為棕油酸二酯后才能穩(wěn)定的被保存下來(lái)。一般認(rèn)為黃體素和玉米黃質(zhì)2個(gè)六元碳環(huán)上的羥基與其穩(wěn)定性有很大關(guān)系2 。Herrick等發(fā)現(xiàn),肉雞從開(kāi)始取食葉黃素到皮膚上顯出黃色需要1015d時(shí)間17 。一般來(lái)說(shuō),飼料中葉黃素含量越高,肉雞皮下脂肪中葉黃素沉積越多,皮膚和腳脛著色越強(qiáng),顏色由淺黃- 深黃- 枯黃- 桔紅18 。葉黃素可賦予魚(yú)類的肌肉、皮膚以卵黃色、橙色和紅色,這些顏色對(duì)觀賞水生動(dòng)物及具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的魚(yú)、蝦等尤其重要。國(guó)內(nèi)外不少研究表明,葉黃素在肉

9、雞皮膚中的沉積是一個(gè)累積過(guò)程,上市前10d開(kāi)始飼喂葉黃素含量豐富的日糧能使肉雞皮膚理想著色,因?yàn)槌练e在肉雞皮膚中的葉黃素化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,容易被氧化破壞,因此要使肉雞皮膚得到理想著色,必須保證后期日糧中有足夠的可利用葉黃素19。雖然天然葉黃素利用率低(相對(duì)于人工合成色素) ,易氧化,但只要使用得當(dāng),同樣可使肉雞達(dá)到理想的著色效果。4影響葉黃素含量的因素4.1種質(zhì)的影響 不同植物品種葉黃素含量差異很大,即使是同一品種,不同基因型含量差異也很大。劉國(guó)道等20分析測(cè)定了113個(gè)植物品種的葉黃素和-胡蘿卜素含量。發(fā)現(xiàn)熱帶植物品種類胡蘿卜素含量豐富,但品種間差異較大,最高的達(dá)2840mg/kg,最低的僅8

10、0mg/kg,其中葉黃素含量在1000mg/kg以上的品種有34個(gè),在5001000 mg/kg的品種有42個(gè),在260500 mg/kg的品種有16個(gè),在230mg/kg以下的品種有13個(gè);-胡蘿卜素含量差異也很大,含量最高的達(dá)5.72 g/kg,最低的僅有122.9 g/kg。Weber曾對(duì)10個(gè)玉米雜交品系中類胡蘿卜素的含量及種類進(jìn)行了詳細(xì)研究。發(fā)現(xiàn)雜交系品種中各種類胡蘿卜素所占比例有很大區(qū)別。有些品系2胡蘿卜素含量較高,有些品系黃體素含量高達(dá)60%以上,而有些品系玉米黃質(zhì)的含量高達(dá)70%。除此之外, 類胡蘿卜素總含量最高的達(dá)72mg/kg,最低的僅0.09mg/kg。由于育種時(shí)一般沒(méi)有

11、把葉黃素含量列為育種目標(biāo),所以導(dǎo)致玉米葉黃素含量有逐年下降的趨勢(shì)。20世紀(jì)50年代末期,玉米葉黃素含量的上限值為40 mg/kg,而到20世紀(jì)80年代初期其上限值只有28mg/kg。劉東祥等測(cè)試了14個(gè)黃秋葵品系的葉黃素和-胡蘿卜素含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同品系葉片中葉黃素和-胡蘿卜素含量差異也很大。葉黃素含量最高達(dá)4200 mg/kg,最低為860mg/kg;-胡蘿卜素含量最高達(dá)18.34 g/kg, 最低為1.43g/kg21 。李大婧等用高效液相色譜法測(cè)定萬(wàn)壽菊花(包括花瓣和花萼)中葉黃素和葉黃素酯的含量,發(fā)現(xiàn)不同顏色萬(wàn)壽菊花葉黃素和葉黃素酯的含量差別較大,黃綠色花色素含量為0.024%,橙色花

12、色素含量高達(dá)1.148% (均以干花粉計(jì)) ,顏色越深,葉黃素酯含量越高;橙色花中游離葉黃素較少,且主要以葉黃素酯的形式存在22 。4.2氣候的影響植物葉黃素含量除受種質(zhì)影響外,與日照、溫度等也有密切的關(guān)系。張學(xué)杰等曾在3個(gè)地區(qū)種植萬(wàn)壽菊,發(fā)現(xiàn)同一個(gè)品種在不同種植區(qū)的葉黃素含量不同,在晝夜溫差大,光照好的地區(qū)葉黃素含量較高23 。4.3加工貯藏的影響盧小良等發(fā)現(xiàn)矮象草和柱花草在65下烘干,比先400 處理再65 烘干,葉黃素?fù)p失少,與郭吉余等在不同干燥溫度下海芋葉葉黃素含量不同的結(jié)論基本一致。葉黃素含量隨著干燥溫度的升高而下降, 65干燥條件下葉黃素的損失率最小。無(wú)氧貯存比有氧貯存葉黃素含量高

13、,加入惰性氣體,葉黃素?fù)p失率則更低。隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),葉黃素含量有所下降。塊狀貯存葉黃素的損失率隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)小于粉狀貯存24-26 。保存過(guò)程中的溫度、光照、氧氣及保護(hù)劑對(duì)葉黃素穩(wěn)定性有很大影響,避光、低溫、真空保存,同時(shí)添加適量保護(hù)劑,可降低葉黃素的氧化速率,增加葉黃素貯存、使用的有效期27-28 。仇厚援等29發(fā)現(xiàn)常用的幾種食品添加劑對(duì)萬(wàn)壽菊黃色素穩(wěn)定性的影響不盡相同。防腐劑、酸味劑、護(hù)色劑、甜味劑等小分子有機(jī)化合物和分子量較大的絡(luò)合劑對(duì)萬(wàn)壽菊黃色素的穩(wěn)定性影響不大;亞硫酸鈉可提高萬(wàn)壽菊黃色素的穩(wěn)定性和保存率;氧化劑對(duì)黃色素有極大的破壞性,而具有較強(qiáng)抗氧化作用的酚類抗氧化劑卻可顯著

14、提高黃色素的穩(wěn)定性。另外,氧化活性較弱的抗壞血酸也可提高黃色素的穩(wěn)定性。目前葉黃素產(chǎn)品遍布全球,其中南美洲是世界上最大的葉黃素貿(mào)易市場(chǎng),其葉黃素產(chǎn)量約占全球的1/2。東亞的中國(guó)及日本,東南亞各國(guó)等都具有強(qiáng)大的市場(chǎng)潛力。隨著人們對(duì)食品安全的日益重視,食品、飼料添加劑的管理將更加嚴(yán)格,開(kāi)發(fā)天然葉黃素著色劑也將有更大的市場(chǎng)前景。目前,商品化葉黃素主要從萬(wàn)壽菊中提取,我國(guó)土地遼闊,植物資源豐富,開(kāi)發(fā)利用其他富含葉黃素的植物生產(chǎn)葉黃素也是今后重點(diǎn)發(fā)展的一個(gè)方向。參考文獻(xiàn)1 于曉麗. 葉黃素產(chǎn)品研究 J . 內(nèi)蒙古石油化工, 2005 (5) : 2 - 3.2 馮定遠(yuǎn),何四旺,吳新連. 天然色素的使用和

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