如果沒有正常的黃斑區,人的主要視覺功能會逐漸受損,甚至有失明的危險。在黃斑區的中心,入射光最強,產生的活性氧最多。大量流行病學研究結果也表明,玉米黃質可以特異性吸收對視網膜傷害最大的藍光,從而保護視網膜中央凹的視錐細胞。許多研究表明,短期增加玉米黃質的攝入可以增加黃斑色素,從而增強黃斑區抵抗有害物質和光損傷的能力,預防和減緩年齡相關性黃斑變性。
此外,玉米黃質本身具有較高的營養價值,食用後可在人體肝臟中轉化為生物活性維生素A,對促進人體生長發育、保護視力和上皮細胞、提高抗病能力、延年益壽有特殊功效。玉米黃質主要存在於黃色玉米的表皮中。可用於生產玉米黃質的玉米加工副產品包括玉米粉、DDGS和玉米麩皮。提取技術包括有機溶劑提取、超聲波提取、微波輔助提取、表面活性劑提取、酶提取、超臨界流體提取和膜輔助分離提取。
有機溶劑萃取法
該方法以石油醚、乙醇、丙酮等單壹溶劑或混合有機溶劑為提取劑,將待處理的原料與提取劑混合,在室溫下緩慢攪拌提取數小時,分離混合油和浸出物料,回收混合油中的溶劑後,得到含有玉米黃質、隱黃素和葉黃素的類胡蘿蔔素混合物。有機溶劑分離提取法的主要特點是提取過程相對簡單,提取率高。過程中過濾得到的濾渣可以進行兩次浸出,蒸餾後得到的溶劑可以回收提取。這種方法特別需要把握提取時間。提取時間過短,提取不充分,提取時間過長,容易沈澱其他雜質,影響純度。
酶提取
植物中的類胡蘿蔔素和蛋白質壹般以結合狀態存在。傳統的直接提取濃縮得到的玉米黃質粗品中含有壹定量的醇溶蛋白,不利於玉米黃質的最終純化。酶法提取玉米黃質是用蛋白酶水解部分蛋白質,打破蛋白質的網絡結構,不僅可以提高玉米黃質的提取率,還可以獲得較高純度的玉米黃質。酶法提取玉米黃質時,玉米蛋白粉水解過程中需要控制好底物濃度、酶濃度、pH、水解時間和水解溫度。
微波輔助提取
微波輔助提取技術是在傳統溶劑提取原理基礎上發展起來的壹種新型提取技術。利用微波提取可以強化提取過程,減少生產時間、能源、溶劑消耗和廢物產生,提高收率,降低運行成本,符合環保要求。這是壹項具有良好發展前景的新技術。微波輔助提取玉米黃色素具有時間短、提取率高、溶劑用量少、回收率高、節約能源、減少環境汙染等優點。
表面活性劑萃取法
表面活性劑提取玉米黃質也是壹種基於有機溶劑提取和微波輔助提取技術的方法。借助表面法,減少了有機溶劑對色素產品的汙染,具有速度快、提取率高的優點,為玉米黃色素的開發利用提供了新的途徑。
超聲波提取
該方法以直接提取為基礎,輔以超聲波,可以提高玉米黃質的得率。在超聲輻射的提取過程中,超聲場的聲能產生超聲空化,大大加快了內部擴散速度。同時對固體顆粒表面進行剝離、侵蝕和粉碎,產生新的活性表面,增加傳質比表面積,從而提高萃取速度。超聲波提取玉米黃質縮短了提取時間,且操作簡單,所得產品質量穩定,但浸提物蛋白質含量高,需進壹步純化分離產品以獲得玉米黃質。
超臨界流體萃取
超臨界流體萃取(SFE)裝置是壹種特殊的固液或液液分離設備,常用的萃取溶劑是CO2和丙烷。超臨界流體萃取玉米黃質不引入任何化學合成物質,操作溫度低,壓力不太高,玉米黃質不易降解,有利於保持玉米黃質的天然性。但由於對設備要求高,無法形成大規模工業化生產,產出率低。膜輔助分離提取技術
膜分離作為壹種新發展起來的高科技分離技術,是以半透膜為阻隔層,借助膜選擇性滲透,在能量、濃度或化學勢差的作用下,將混合物中的不同組分分離純化。整個工藝裝置相對簡單,同時具有操作方便、結構緊湊、維護成本低、方便、易於自動控制等優點。玉米黃質屬於異戊二烯,常與隱黃素、β-胡蘿蔔素、葉黃素等共存。以形成類胡蘿蔔素混合物。常用的分離純化方法有薄層色譜法和高效液相色譜法。
薄色層分離法
薄層色譜法是色譜分析方法之壹,具有儀器和操作簡單、展開時間快、檢測靈敏度高等特點。它不僅適用於微量組分的分離和鑒定,也適用於少量純物質的制備。薄層色譜可用於分離、精制和鑒定各種類型的化合物,如無機物、有機物、小分子化合物或大分子化合物、親水性物質或親脂性物質。玉米黃質屬於異戊二烯色素,主要由玉米黃質、葉黃素等類胡蘿蔔素組成。因此,采用吸附法和薄層色譜法分離玉米黃質,並用紅外和紫外光譜對分離出的成分進行定性鑒定。
高效液相色譜法
食品中葉黃素和玉米黃質的定量分析壹般采用電子(紫外-可見)吸收光譜法。因為它們存在於許多食品原料中,所以它們的分離是定量分析的基礎。在1994期間,Sander等人首次在高效液相色譜上用C30固定相成功地分離了類胡蘿蔔素及其幾何異構體。此後,C30柱越來越多地用於類胡蘿蔔素的分離和檢測。研究人員將C30柱應用於配備二極管陣列檢測器(PDA)的高壓液相色譜(HPLC),使食品中的全反式葉黃素和玉米黃質得到很好的分離。玉米黃質可以根據其色譜行為和光譜特征進行鑒定。
制備和合成方法生物合成法
玉米黃質是植物的次生代謝產物。通過重組基因技術調控異戊二烯途徑合成玉米黃質,構建高產植株或品系。因此,生物合成玉米黃質有兩種途徑:培養大量能合成玉米黃質的真菌和通過基因技術構建玉米黃質高產的植物或菌株。
國外研究人員將兩色冰草的基因簇克隆到大腸桿菌中,改造後在釀酒酵母細胞中表達。刪除壹些冗余部分後,重組基因表達的GGPP酶活性從6.35提高到23。4納摩爾/分鐘。番茄紅素環化酶的起始編碼GTG被ATG取代,編碼六氫番茄紅素合酶的基因與釀酒酵母的磷酸甘油酸激酶啟動子融合,用整合載體轉化酵母,可產生5%玉米黃質。2000年,研究人員將PSY和LycB兩個基因連接到胚乳特異性谷蛋白啟動子上,同時將細菌八氫番茄紅素降解酶基因crtI連接到花椰菜斑點病毒35S啟動子上,然後構建表達載體,並將其轉移到日本水稻品種中。結果,在水稻胚乳中檢測到玉米黃質。異構化是通過化學方法制備玉米黃質異構體。因為玉米黃質和葉黃素是同分異構體,玉米黃質可以通過在多元醇和堿的存在下轉化葉黃素來生產。葉黃素異構化為玉米黃質的速度更快,整個過程可以在常壓下進行,更適合工業化生產。
Kar rer和Jucker報道了在乙醇鈉和苯的存在下,葉黃素可以轉化為玉米黃質。Andrews還報道了在氮氣中存在甲醇、甲醇鉀和二甲基亞碸的情況下,葉黃素可以轉化為玉米黃質。該美國專利報道了在水相體系中無需催化劑就可以異構化葉黃素以生產玉米黃質的方法。該方法中,葉黃素與強堿水溶液長時間反應,得到玉米黃質。玉米黃質的測定方法主要有分光光度法和高效液相色譜法。使用分光光度計法時,取玉米黃質提取液,以提取的有機溶劑為參照物,在紫外-可見分光光度計中直接測量吸收值,波長壹般在445 nm,根據吸收值判斷玉米黃質含量。分光光度計法的靈敏度檢出限可達105~106,樣品體積為100?l數量級。由於該方法操作簡便,成本低廉,可用於篩選富含玉米黃質的玉米材料。
高效液相色譜(HPLC)可以測定提取物樣品中的各種成分,包括各種類胡蘿蔔素,如葉黃素和玉米黃質。該方法靈敏度高。比如熒光檢測器的靈敏度可以達到10~11 g,檢出限為109。樣本量是多少?l數量級,定量檢測不受提取物中雜質的影響。但該方法對儀器要求高,需要專門人員操作,且價格昂貴,難以在普通實驗室應用,可作為富含玉米黃質玉米的後期定量測定。