玉米朊是玉米的主要储藏蛋白，具有良好的耐水耐油性、阻氧性、可成膜性、生物相容性，被视为理想的鲜食保鲜以及糖果和药片的包壁材料。目前，商业玉米朊的制备常采用有机溶剂浸提法，该方法在获得玉米朊的同时会使玉米黄粉中的色素（β-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄素等）和异味物质溶出，导致玉米朊呈现黄色，影响包壁时的透明度和色泽，限制其在食品和医药领域的应用。因此，对玉米朊的脱色处理十分必要。
采用活性炭作为吸附剂对玉米朊进行脱色纯化研究，已有几十年的历史。然而，对国产活性炭和国外活性炭脱色效果的对比研究依然存在空缺。此外，现有文献报道的玉米朊活性炭脱色技术研究大多以商业玉米朊的复溶溶液为主，对玉米朊萃取液的研究甚少。
为此，来自江苏大学食品与生物工程学院的史嘉辰、韩及华、李运通等人以活性炭脱色玉米朊溶液后的色素含量和玉米朊损失率为脱色效果评价标准，通过静态吸附实验，对比了玉米朊复溶溶液和萃取液在活性炭脱色效果方面的差异。采用国外研究常用的Darco活性炭ACD和国产活性炭ACP为吸附剂，对比了两种活性炭脱色玉米朊的效果。并通过扫描电子显微镜分析、表面化学基团分析、比表面积及孔径分析和粒径分析等手段对这两种活性炭进行结构表征，从微观角度揭示活性炭脱色差异的内在原因，以期为玉米朊的活性炭脱色处理提供理论参考和工艺指导。
1. 活性炭的静态吸附效果分析
经ACP脱色后的色素吸附率和玉米朊的损失率分别为77.31%和24.80%，而ACD的色素吸附率和玉米朊损失率分别为67.27%和26.12%。由此可知，ACP的脱色效果要优于ACD。
以ACD为吸附剂，玉米朊复溶溶液和萃取液为吸附对象时，经活性炭脱色后，两种吸附对象玉米朊中的色素含量分别为6.560×10-2 μg/mg和6.620×10-2 μg/mg，无显着性差异（P＞0.05）。因此，玉米朊生产企业可对玉米朊萃取液直接进行脱色处理。
2. 活性炭的结构表征
2.1 扫描电子显微镜分析
ACD颗粒块状较多，颗粒大小比较集中；ACP颗粒杆状较多，这可能增加脱色后活性炭分离的难度。ACD和ACP表面均含有丰富的孔结构。ACP结构向活性炭内部延伸，表面呈现蜂巢状，属中空结构；ACD颗粒表面有褶皱和凹陷现象，但孔结构不明显。这些现象可能表明ACP比表面积更大，吸附能力更强。通过扫描电子显微镜图可大致了解两种活性炭的表面形貌及孔数量的多少，但无法辨别出活性炭的中孔和微孔。
2.2 孔隙结构分析
ACD和ACP对氮气的吸/脱附等温线呈闭环形，高压范围内出现明显的滞后环。说明ACD和ACP对氮气的吸/脱附等温线属于Ⅱ型等温线，且两种活性炭中存在大量的中孔结构，因此，ACD和ACP的孔结构为微孔和中孔混合结构。
ACP具有较高的总比表面积（大于1400 m2/g）和总孔容积（大于1.3 cm3/g），微孔和中孔容积占总容积总量30%和70%左右，微孔表面积占总表面积的一半以上，表明ACP的微孔和中孔结构发达，因此具有较强的吸附性能。ACD的比表面积仅为ACP的1/2左右，但脱色效果仅略逊于ACP，说明活性炭表面积大小和孔隙的分布情况不能单一的用来判定活性炭对玉米朊的脱色效果。活性炭吸附效果可能还与其他因素相关，如活性炭表面化学基团等。
2.3 活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值
ACP碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为1009 mg/g和120 mg/g，均大于ACD。由此说明与ACD相比，ACP在孔径为1.0～2.8 nm范围内的微孔更多，分析结果与两种活性炭对氮气的吸附-脱附结果一致。
2.4 傅里叶红变换红外光谱分析
ACD和ACP在3440、2900、2500 cm-1和1080 cm-1处均有红外吸收峰，尤其是ACD在1725 cm-1附近有明显的吸收峰。波长3440 cm-1处的吸收峰主要是由于羟基（－OH）或者氢键的伸缩振动引起；活性炭表面甲基（－CH3）和亚甲基（－CH2－）的伸缩振动导致ACD和ACP在2900 cm-1波长处产生了吸收峰；1080 cm-1处的强吸收峰主要由CH2－O－CH2中的C－O伸缩振动引起。ACD在1725 cm-1附近有明显的吸收峰，这一特征吸收峰属于羧酸基团及内酯基团中C＝O的特征伸缩振动峰，说明ACD表面含有较多的羧酸和内酯类官能团，这些官能团可能与色素分子中的－OH结合，增强活性炭对色素分子的吸附能力。这就是在ACD的比表面积仅为ACP二分之一的情况下，对玉米朊的脱色效果却仅略逊于ACP的原因。
2.5 粒径分析
ACD的粒径主要集中分布在300 nm左右。而ACP的粒径分布出现两个峰，其中绝大部分分布在250 nm左右，少部分分布在150 nm左右。说明ACD比ACP粒径分布更加集中，ACD的粒径分布更为集中。
结 论
静态吸附实验结果表明，活性炭对玉米朊复溶溶液和萃取液的脱色效果没有明显差异；ACP对玉米朊溶液中色素的吸附率（77.31%）略高于ACD（67.27%）。扫描电子显微镜分析表明，ACP结构向内延伸而ACD表面凹陷孔结构不明显；比表面积和孔隙结构分析表明，ACP的比表面积（1438.082 m2/g）和总孔容积（1.310?cm3/g）大于ACD（779.809?m2/g、 0.626?cm3/g），且ACP具有更多的微孔和中孔结构。ACD表面含有较多的羧酸和内酯类官能团，可与色素分子中的羟基结合，从而有效增强活性炭的化学吸附效果。ACD粒径分布更加集中，有利于脱色后的固-液分离。综合以上因素考虑，ACD更适合用于黄色玉米朊的脱色处理。
