玉米黃素是一種含氧的天然類胡蘿卜素，它與葉黃素屬于同分異構(gòu)體，在自然界中分布廣泛，大部分存在于自然界中的玉米黃素為全反式異構(gòu)體。玉米黃素大量存在于綠色蔬菜、玉米種子、枸杞和酸漿果實(shí)等植物組織和一些非光合作用細(xì)菌中。人體內(nèi)不能合成玉米黃素，需要通過日常飲食獲得。大量研究表明，玉米黃素具有抗氧化、預(yù)防黃斑衰退、治療白內(nèi)障、預(yù)防心血管疾病、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、減緩動脈粥樣硬化等健康功效，和人類健康密切相關(guān)。

在食品工業(yè)中，玉米黃素作為天然食用色素，正在逐漸取代檸檬黃、日落黃等合成色素，而研究開發(fā)以玉米黃素為主要功能成分的保健品將具有廣闊的市場前景。^[1]

玉米黃素為脂溶性粉末或油狀物，是β胡蘿卜素的衍生物，溶于乙醚、石油醚、丙酮、酯類等有機(jī)溶劑，不溶于水，在體內(nèi)不能轉(zhuǎn)化為Va，沒有Va活性，對光、熱穩(wěn)定性差，尤其光照對玉米黃質(zhì)影響最大；對Fe3+和Al3+的穩(wěn)定性也較差，但對其它離子、酸、堿及還原劑Na2SO3等較穩(wěn)定。

玉米黃素1%溶液為檸檬黃色，10 ℃以上為血紅色油狀液體，10 ℃以下為黃色半凝固油狀物；具有較好耐氧性、 耐酸性；高溫短時處理基本穩(wěn)定，長時間則不穩(wěn)定；低溫則較穩(wěn)定；對Fe和Al的穩(wěn)定性較差，但對其它離子、酸、堿及還原劑 Na2SO3等較穩(wěn)定；存在于固體食品中的玉米黃素，在常溫和自然光條件下較穩(wěn)定，1%溶液對太陽光較敏感。^[2]

氧化損傷是由于抗氧化保護(hù)和自由基代謝不平衡所引起的，可以導(dǎo)致很多疾病，如心血管、癌癥、衰老、炎癥反應(yīng)、白內(nèi)障及一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病。早在30多年前，研究者就發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素具有淬滅單線態(tài)氧的能力。隨著研究的不斷進(jìn)行，人們發(fā)現(xiàn)，不僅β-胡蘿卜素具有抗氧化能力，大多數(shù)類胡蘿卜素都具有抗氧化能力。類胡蘿卜素分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)與它們的抗氧化活性有著密切的關(guān)系，氧化活性的大小取決于其分子結(jié)構(gòu)中共軛雙鍵的數(shù)目和尾端基團(tuán)的結(jié)構(gòu)。

玉米黃素本身具有的分子結(jié)構(gòu)特征，使得玉米黃素具有很強(qiáng)的抗氧化性，玉米黃素的分子結(jié)構(gòu)中存在11 個共軛雙鍵，構(gòu)成了一個大的共軛體系，這些共軛雙鍵的存在使得玉米黃素能阻斷自由基鏈?zhǔn)絺鬟f，從而具有很強(qiáng)的抗氧化活性。在生物體中，玉米黃素雖然不能轉(zhuǎn)化為維生素A，不具有維生素A活性，但卻是人體可利用的重要的強(qiáng)抗氧化劑，玉米黃素通過降低化學(xué)活性物質(zhì)如自由基單線態(tài)氧和光化學(xué)敏感劑的反應(yīng)活性來起到抗氧化作用。同時玉米黃素的分子結(jié)構(gòu)中尾端基團(tuán)上帶有羥基，增強(qiáng)了其抗氧化能力，保護(hù)生物系統(tǒng)免受一些因過量氧化的過程或反應(yīng)所產(chǎn)生的潛在的有害作用。^[2]

有機(jī)溶劑分離提取法的主要特點(diǎn)是提取工序比較簡單，提取率較高，工藝中過濾得到的濾渣可以二次浸提，蒸餾后得到的溶劑可以回收再循環(huán)抽提利用。目前對于玉米蛋白粉中玉米黃素的提取已經(jīng)比較成熟，主要是將玉米蛋白粉烘干，粉碎，加入95%乙醇，反復(fù)浸泡提取數(shù)次，將蛋白粉黃色提取到無色為止，收集浸泡液進(jìn)行真空濃縮，即得深紅色液體色素產(chǎn)品，用結(jié)晶化方法分離得到玉米黃素。此方法特別要對提取時間的掌握，時間過短提取就不充分，提取時間過長，容易沉積其它的雜質(zhì)影響純度。通過正交試驗(yàn)提出95%乙醇為浸提劑，在料液比為1：16，溫度為65 ℃的條件下，浸提 4 h，玉米黃色素浸提效果較好，最后經(jīng)結(jié)晶分離得到玉米黃素。

植物體中類胡蘿卜素與蛋白質(zhì)一般以結(jié)合的狀態(tài)存在，采用傳統(tǒng)的直接浸提法，濃縮后得到玉米黃色素粗制品中含有一定的醇溶蛋白，不利于最后玉米黃素的純化。采用酶法提取玉米黃色素，就是利用蛋白酶使部分蛋白質(zhì)水解，拆散蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅可以提高玉米黃色素的提取速率，而且可得到較高純度的玉米黃色素。通過正交試驗(yàn)最終確定中性蛋白酶水解條件：中性蛋白酶的濃度為1.2%、pH值7.0、溫度40 ℃條件下水解玉米蛋白粉料6 h，離心，棄去上清液，將殘渣置于50 ℃烘箱中熱液風(fēng)干燥，以丙酮：石油醚為1：1混合溶液為提取溶劑，避光提取，至提取液無色，得到的溶液真空濃縮，即得到玉米黃色素，最后結(jié)晶化分離玉米黃素。采用酶法提取玉米黃素，在玉米蛋白粉在水解過程中，需要很好的控制底物濃度、酶濃度、pH、水解時間、水解溫度。

1、食品著色劑

玉米黃素分子中的2個六元碳環(huán)上的1個含氧基團(tuán)使其具有較大的穩(wěn)定性，使它在被腸道吸收后不被轉(zhuǎn)化為維生素A，仍保持其原來的顏色和分子結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的著色能力。玉米黃色素作為一種天然食品著色劑，已被歐美等許多國家批準(zhǔn)為食用色素。含玉米黃素的材料成為理想的飼料著色劑，毫無疑問，其研究日益受到關(guān)注。

2、食品保鮮劑

將玉米黃色素（β-胡蘿卜素、β-隱黃素、葉黃素、玉米黃素）與常用的合成抗氧化劑BHT在抗氧化能力上進(jìn)行比較，結(jié)果顯示在氧化的最初一段時間內(nèi)，玉米黃色素的抗氧化能力強(qiáng)于BHT。玉米黃素的抗氧化活性，可防止食品中脂質(zhì)和維生素的氧化，保持食品的營養(yǎng)物質(zhì)和風(fēng)味不因氧化而破壞，延長食品的保鮮期，因而玉米黃素是一種十分理想的天然食品保鮮劑。目前生產(chǎn)上將玉米黃素常用于固體食品中。

2、新型飲料

玉米黃素廣泛存在于水果、蔬菜、花卉中，而作為類胡蘿卜素的主要成分之一，它具有預(yù)防AMD、白內(nèi)障、心血管病等作用。雖然將玉米黃素作為主要功能成分的保健品開發(fā)還不夠成熟，但玉米黃素天然來源豐富，開發(fā)利用玉米黃素具有廣闊的前景。美國新奧爾良食品研究所與Kemin公司合作，從金盞花等植物中提取玉米黃素，共同推出含5%葉黃素加玉米黃素等類胡蘿卜素營養(yǎng)成分的眼保健飲料。重慶仙女湖食品開發(fā)有限公司生產(chǎn)的鲊海椒中富含玉米黃素，并正在全國推廣。

3、飼料添加劑

玉米黃素卓越的著色能力，在家禽工業(yè)中，玉米黃素作為一種經(jīng)濟(jì)高效的著色劑受到生產(chǎn)者的青睞。玉米黃素用作飼料添加劑，可有效地改善動物營養(yǎng)狀況、蛋黃、家禽肉類及皮膚等色澤。在肉禽體內(nèi)，玉米黃素沉積于爪、喙及皮下脂肪中使其著色，提高家禽胴體品質(zhì)。在產(chǎn)蛋家禽的體內(nèi)，玉米黃素沉積于卵黃中使其呈黃色，提高了蛋的品質(zhì)，并增加其營養(yǎng)價值。

在世界許多國家和地區(qū)，特別是中國和許多亞洲國家的消費(fèi)者，多數(shù)人偏愛金黃色或橙紅色的蛋黃，喜歡金黃色皮膚的禽類、軟紅的肉質(zhì)，并且往往從蛋黃的色澤判斷蛋品的營養(yǎng)價值和新鮮程度。消費(fèi)者往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將黃色的皮膚視為肉質(zhì)和風(fēng)味較好的肉雞的標(biāo)志，因此直接影響產(chǎn)品的售價。

在現(xiàn)代養(yǎng)禽業(yè)中，飼料公司為了迎合市場的需要，往往在飼料中添加超常量的合成商品著色劑，不僅使成本大大增加，且對人類健康不利。因此，天然生物來源的玉米黃素就成為理想的飼料著色劑，應(yīng)用安全無毒的天然色素代替合成色素是工業(yè)發(fā)展的趨勢。

玉米黃素本身就是食物中的正常成分，兼有營養(yǎng)強(qiáng)化和一定藥理作用，對調(diào)節(jié)動物體代謝有積極作用，符合天然食品添加劑“天然”、“營養(yǎng)”、“多功能”的發(fā)展方向。但是玉米黃素作為天然色素比合成色素價格高，充分利用廉價的天然資源制取玉米黃素，降低其生產(chǎn)成本，才能更好推廣運(yùn)用天然飼用色素。^[3]