南瓜黄色素的提取工艺优化及稳定性研究

杨莉，白涛，侯亮来

(1.长安大学 环境科学与工程学院，陕西 西安 710054;2.中国石油长庆油田公司采油三厂新寨采油作业区，宁夏 银川 750006;3.西安蓝晓科技新材料股份有限公司，陕西 西安 710075)

南瓜系葫芦科南瓜属的一年生蔓性草本植物，含有丰富的维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、南瓜多糖、果胶、膳食纤维、瓜氨酸、环丙基氨基酸、微量元素、酶类、南瓜籽碱和葫芦巴碱等功效成分，具有抗衰老、降血脂、降血糖、促进肝功能等多种保健和药理作用［1－3］。南瓜黄色素是从南瓜中分离提纯的一种脂溶性的天然食用色素，包含胡萝卜素、叶黄素、番茄红素等多种色素成分，是一种安全无毒，富含营养价值的天然植物色素，具有广阔的市场潜力［4］。

近年来，随着人们崇尚天然、追求食品健康和安全的要求日益增强，天然食用色素越来越受到人们的关注和青睐。考察南瓜黄色素等天然色素在食品及其他领域实际应用中的稳定性，探讨其组分与稳定性的关联性，是影响其实际应用的首要因素［5］。

本文在对南瓜黄色素的提取条件进行优化的基础上，进一步考察了光照、温度、pH 值、金属离子及常用食品添加剂等对该色素稳定性的影响，以期为其进一步开发利用提供参考和理论依据。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

新鲜南瓜、乙醇、蔗糖、抗坏血酸、柠檬酸十二烷基磺酸钠等均为分析纯。

RE-52CS 旋转蒸发仪;752 紫外分光光度计;LD-42 高速离心机;PHS-3C 酸度计;SHZ-82 恒温振荡器。

1.2 色素提取方法

将新鲜的南瓜清洗干净，去皮后擦丝捣碎。南瓜果肉与95%乙醇按一定料液比在水浴锅中回流浸提，浸泡期间不断搅拌。重复提取2 次。合并滤液，用旋转蒸发仪浓缩成膏状。

1.3 稳定性实验

称取南瓜黄色素膏0.5 ～1 g，将其溶在100 mL的95%乙醇中，配成0.5% ～1%(g/mL)的溶液，通过调整光照、温度、pH 值、金属离子以及一些食品添加剂等条件，开展色素稳定性实验，以南瓜黄色素吸光度的变化幅度来衡量南瓜黄色素的稳定性。

1.4 南瓜黄色素的最佳波长的确定

分别称取5 g 南瓜果肉置于4 个150 mL 锥形瓶中，按1∶8 g/mL 注入95%乙醇溶液，调节pH 6 ～7，放入水浴锅，60 ℃回流3 h，过滤，离心。用分光光度计测定上清液的吸光度，绘制曲线并确定最佳吸收波长，结果见图1。

图1 南瓜黄色素吸收光谱Fig.1 Absorption spectrum of pumpkin yellow pigment

由图1 可知，在用95%无水乙醇作空白，比色皿厚度为1 cm 的测定条件下，南瓜黄色素在446 nm 处吸光度最大。选定446 nm 作为测定南瓜黄色素吸光度的最佳吸收波长。

2 结果与讨论

2.1 色素提取工艺优化实验结果

在单因素实验基础上，用95%乙醇作为提取剂，开展正交实验，因素与水平见表1，结果见表2。

由表2 可知，对南瓜黄色素提取影响最大的因素是料液比，最佳提取条件为A3B2C3D3，即温度60 ℃，时间3.5 h，pH 值6.0，料液比为1∶11 g/mL。

表1 正交实验因素水平Table 1 Factor and level of orthogonal experiment

表2 正交实验结果Table 2 Orthogonal experiment results

2.2 光照对南瓜黄色素稳定性的影响

取100 mL 0.5%的南瓜黄色素溶液，分别置于黑暗、强光及日光灯条件下，每隔一段时间分别取出10 mL 测定其吸光度，结果见表3。

表3 光照对南瓜黄色素吸光度的影响Table 3 Absorbance of yellow pigment under different illuminations

由表3 可知，在室内和黑暗条件下，随着时间的延长，南瓜黄色素的吸光度有少许降低，稳定性较好，强光照射条件时，吸光度出现明显的降低，在4 h内逐渐褪色，表明南瓜黄色素的结构受到了强光照射的破坏。可见南瓜黄色素的使用和保存不宜长时间曝露在强光下。

2.3 温度对南瓜黄色素稳定性的影响

表4 列出了在室温、40，60，80 ℃下南瓜黄色素溶液恒温水浴回流3 h 后的吸光度。

由图4 可知，温度低于40 ℃时，吸光度基本不变，随着温度的增加，由60 ℃攀升到80 ℃以上，色素稳定性大幅下降，甚至造成南瓜中某些成分焦化聚合而表现黄色沉淀析出的现象，说明南瓜黄色素在高温条件下稳定性差。

2.4 pH 值对南瓜黄色素稳定性实验结果

图2 为pH 值调整后的南瓜黄色素溶液在黑暗条件下静置3 h 的吸光度。

图2 不同pH 值下南瓜黄色素的吸光度Fig.2 Absorbance of pigment at different pH value

由图2 可知，南瓜黄色素在pH 2 ～11 范围内，吸光度变化不是很大，可见南瓜黄色素具有较好的酸碱稳定性。

2.5 金属离子对南瓜黄色素稳定性的影响

在南瓜黄色素溶液中分别添加不同浓度的K+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Mg2+等金属离子，黑暗静置3 h 后，测定吸光度，结果见表5。

表5 金属离子对南瓜黄色素吸光度的影响Table 5 Absorbance of yellow pigment with different amount of metal ions

由表5 可知，大部分金属离子对南瓜黄色素的稳定性影响很小，只有Fe3+对南瓜黄色素具有显著影响，可能是南瓜黄色素成分中的酚羟基结构与Fe3+生成鳌合物基团的结果。

2.6 食品添加剂对南瓜黄色素稳定性的影响

按照GB 678—65 规定的含量要求，配制不同质量浓度的柠檬酸、蔗糖、抗坏血酸VC、十二烷基磺酸钠SDS 等食品添加剂溶液，添加到南瓜黄色素的溶液中，黑暗静置3 h 后测定吸光度，结果见表6。

表6 食品添加剂对南瓜黄色素吸光度的影响Table 6 Absorbance of yellow pigment with different food additives

由表6 可知，不同浓度的柠檬酸和蔗糖对南瓜黄色素的影响很小。南瓜黄色素吸光度随抗坏血酸质量浓度变化不明显，抗坏血酸的添加不会破坏其稳定性。但是南瓜黄色素溶液的吸光度会随着十二烷基磺酸钠质量浓度的增加有明显的减少，说明十二烷基磺酸钠对其稳定性有显著的影响，可能是SDS 在溶液中发挥了乳化等作用，破坏了南瓜色素的稳定性。

3 结论

(1)南瓜黄色素的提取最佳吸收波长为446 nm。最佳提取条件为:提取溶剂95%乙醇，时间3.5 h，pH 6.0，料液比1∶11 g/mL，温度60 ℃。

(2)色素稳定性实验证实，南瓜黄色素是一种比较稳定的脂溶性天然色素，对pH 波动、大部分金属离子和食品添加剂均较稳定，但强光、一定浓度的Fe3+和十二烷基磺酸钠不利于其稳定性的保持。

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