有机溶剂提取辣椒红色素新工艺的研究

摘要：目的探索有机溶剂提取辣椒红色素新的工艺条件，以获得高色价的辣椒红色素。方法先用有机溶剂浸提粉碎的干辣椒粉；然后皂化处理浸提物，比较辣椒红色素在不同温度、时间、溶剂浓度下提取的效果；最后用硅胶柱层析进行精制分离。结果确定了皂化的最佳条件是：提取的有机溶剂为10 % NaOH醇溶液，70 ℃下皂化4 h可有效除去辣椒红色素粗品中的杂质，经过硅胶柱层析精制分离，可得到色价大于600的辣椒红色素。结论在提取辣椒红色素的工艺中，皂化前处理对提高色价有很好的效果。

关键词：辣椒红色素；皂化前处理；纯化

中图分类号：TS202.3文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)05-0033-04

New Process Study on Organic Solvent Extraction of Capsanthin from Red Chillies

JI Tian

(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)

Abstract：Objective To explore a new processing method for organic solvent extraction of capsanthin in order to obtain capsanthin with a high color scale value. Methods Firstly, red chilli powder was soaked with organic solvent, then the extract was saponified under different conditions scheduled by temperature, time and solvent content to obtain crude capsanthin which was refined by silica gel chromatography. Results The optimal saponification condition was as follows: 10% NaOH alcoholic solution as organic solvent, 70℃ for 4 hours. The capsanthin with a high color scale value (E＞600) could be gained from the refining of crude capsanthin. Conclusion The pre-saponification is good for obtaining capsanthin with high quality from red chillies.

Key words：capsanthin; pre-saponification; purification

辣椒又名番椒（Capsicum annuum），系茄科植物辣椒的浆果。辣椒未成熟时呈绿色，成熟后一般为红色或橙黄色。成熟后的红辣椒（辛椒类）经干燥得红辣椒干。长期以来，人们把辣椒当作蔬菜和调味品食用，随着生化技术的发展，自20世纪70年代起，人们开始将红辣椒干深加工，以它为原料提取分离辣椒红色素(capsanthin，chilli pigment)。

辣椒红色素是一种安全无毒的天然食用色素，其主要成分是辣椒红素和辣椒玉红素，均为类胡萝卜素，能被人体消化吸收，并转化为维生素A。此外，还有一定的营养保健和医疗作用[1]。在倡导食品安全与健康饮食的今天，它已被广泛用于糕点、饮料、化妆品、医药、儿童玩具等的着色[2]，备受世界各国的重视。目前，辣椒红色素的世界年产量约1 350 t，年销售收入约2.5亿美元，是最重要的天然食用色素之一。鉴于辣椒红色素的用途广泛，其市场前景非常广阔，从20世纪90年代开始，国内学者对辣椒红色素的生产和应用技术进行了大量的研究。

1辣椒红色素的理化性质

辣椒红色素是一种存在于成熟红辣椒果实中的四萜类橙红素。其中极性较大的红色组分主要是辣椒红素和辣椒玉红素，占总量的50％~60％；另一类是极性较小的黄色组分，主要成分是β-胡萝卜素和玉米黄素，它们具有维生素A活性，所以辣椒红色素不仅色泽鲜艳，色价高，着色力强，而且保色效果好，可有效地延长仿真食品的货架期[2] 。辣椒红色素的分子结构见图1[3]。

图1辣椒红色素的分子结构

辣椒红色素为深红色黏性油状液体，易溶于植物油、丙酮、乙醚、三氯甲烷，溶于乙醇，不溶于甘油和水。具有较好的分散性、耐热性、耐酸性、耐碱性，但耐光性较差。单一的溶剂法提取（多用液-液提取）很难得到高纯度的辣椒红色素。本研究采用皂化和硅胶柱色谱分离相结合的方法，得到了高色价的辣椒红色素产品。

2实验与方法

2.1原料与试剂

原料：市售的干红辣椒；辣椒红色素标准品（青岛华云天然色素有限公司）。

试剂：无水乙醇、95 %乙醇、石油醚、乙酸乙酯、丙酮等溶剂均为分析纯，硅胶（200~300目）。

2.2仪器设备

RE-5220旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）；ME2155精密电子天平（十万分之一，德国赛多斯利斯公司）；YZG-FZG真空干燥箱（江阴东盛药化机械有限公司）；FZ102微型植物试样粉碎机（北京科思拓仪器销售公司）；752型紫外可见分光光度仪（上海天普分析仪器有限公司）。

2.3提取和分离方法

2.3.1粗提将干辣椒粉碎取40目粉后，用小布袋装好置于2000 mL烧杯中，加入相当于干辣椒粉质量5倍体积的95 %乙醇或其他有机溶剂（见表1）浸泡5 h。控制水温50 ℃，在旋转蒸发仪上旋转30 min，蒸发溶剂，得深红色油状辣椒油树脂，即辣椒油浸膏。

2.3.2皂化将所得的辣椒油树脂皂化处理，以去除杂质，提高色价。称取一定质量的样品于试管中，加入相当于样品质量5倍的碱性醇溶液（10 % NaOH乙醇溶液），70 ℃水浴提取1 h，间隔一定时间后震荡，使之皂化完全。皂化后的样品冷却至室温离心处理，合并溶液，蒸发溶剂，得辣椒红色素粗品。

2.3.3柱层析分离称取17 g硅胶，用1 %丙酮-乙酸乙酯混合溶液湿法上柱。再称5 g皂化后的辣椒红色素粗品，用适量的1 %丙酮-乙酸乙酯溶解后上柱，静置20 min后依次用不同浓度的洗脱剂洗脱，分别收集洗脱液蒸干，测其干重及色价。

2.4纯度的鉴定

按照GB-10783-1996的方法用紫外分光光度法测定。

辣椒红色素色价计算式为：

(460 nm) =A ×F/(m ×100)

式中， ( 460 nm)意为被测试样浓度为1 % ，1 cm比色皿，在最大吸收峰460 nm处的吸光度，即为色价； A：实测试样的吸光度；F：稀释倍数； m：试样质量（g）。

3结果与讨论

3.1粗提条件的选择

3.1.1提取溶剂的选择根据相关资料报道，分别采用丙酮、石油醚、乙酸乙酯、乙醇等有机溶剂提取辣椒红色素，结果见表1

表1不同提取溶剂与产物浸出率的关系

由表1可见，丙酮和石油醚的选择性差，且价格高；用95 %乙醇和乙酸乙酯作为混合提取剂，避免了单一溶剂提取所致的效果差、收率低，且乙醇毒性小，价格低廉，回收率高，故选95 %乙醇和乙酸乙酯等体积混合液作为制备辣椒红色素的提取剂。

3.2皂化条件的确定[4]

3.2.1乙醇溶液浓度的确定辣椒红色素粗品在NaOH 浓度相同、乙醇浓度不同的混合液中皂化1 h后，在460 nm处测吸光度计算色价，结果见图2。

由图2可见，辣椒红色素的色价在一定范围内随着乙醇浓度的增大而增大。当乙醇浓度为60 %时，色价达到最大值，而后随着乙醇浓度增加色价降低。此外，实验过程也表明，乙醇溶液浓度越大，色素层与皂化层分层越不明显，并且损失的色素也越多。乙醇溶液浓度为60 %时，不仅分层快、明显，而且所得色素色价高。因此，用60 %的乙醇溶液作为皂化溶液。

图2乙醇浓度对皂化作用的影响

3.2.2皂化温度的确定[5]辣椒红色素粗品在不同温度下皂化一定时间后测其色价。结果表明，不同温度对皂化效果的影响不同，见图3。

图3温度对皂化作用的影响

由图3可见， 70 ℃时皂化的效果最好。因为在一定范围内随着温度的升高，相同时间下皂化反应越完全，所得色素的色价也越高。但是，温度过高时色价损失大，并且皂化时分层不明显。所以，皂化最适宜的温度为70 ℃。

3.2.3皂化时间的确定[6]除去辣椒红色素粗品中的杂质，需要皂化一定的时间。辣椒红色素粗品在相同条件下，进行最佳皂化时间的选择，结果见图4。

图4时间对皂化作用的影响

由图4可见，辣椒红色素的色价先随着皂化时间的增加而增高，4 h时达到峰值。4 h后随皂化时间的增加，色价降低，可能是因皂化时间越长，色价的损失越大，所以皂化最佳时间确定为4 h 。

3.2.4 NaOH浓度的确定辣椒红色素粗品在乙醇浓度相同（60 %），但NaOH浓度不同的条件下皂化，烘干后测色价。结果表明NaOH浓度对皂化作用有影响，见图5。

图5 NaOH浓度对皂化作用的影响

由图5可见，NaOH浓度为10 %时色素的色价最高。而NaOH浓度越大，皂化后分层越困难，色价也越低。因此，确定皂化最佳的NaOH浓度为10 %。

3.3柱层析法精制分离辣椒红色素[7]

辣椒红色素粗品依次用1 %，5 %，10 %，15 %，30 %丙酮-乙酸乙酯混合溶液（所列浓度均为丙酮在混合溶液中的浓度）及纯丙酮溶液作为洗脱剂进行梯度洗脱，洗脱时首先流出的是橙黄色液体（量较少），其次是颜色鲜红液体，最后是较难洗脱的淡黄色且具有较浓辣味的液体。收集不同洗脱剂洗脱的液体，蒸干后测色价，见图6。

图6 浓度不同的丙酮-乙酸乙酯的洗脱能力

由图6可见，浓度较低的丙酮-乙酸乙酯洗脱下的洗脱液色价很低，原因是1 %，5 %，10 %丙酮-乙酸乙酯洗脱下的主要是辣椒红色素中的杂质和油性物质，而30 %丙酮-乙酸乙酯洗脱下的色素纯度高色价达到650。

鉴于实验结果，在实际生产中可以简化硅胶柱层析法精制辣椒红色素的工艺，即先用10 %丙酮-乙酸乙酯洗脱辣椒红色素粗品中的杂质和油脂，然后用30 %丙酮-乙酸乙酯洗脱，即可得到高色价的辣椒红色素。

4结论

本实验通过对最佳皂化条件的筛选，确定了辣椒红色素粗品皂化的最佳条件是：10 %NaOH乙醇混合液，70 ℃下皂化4 h。皂化后可除去辣椒红色素中大部分的杂质和油脂，但是色价并未提高很多。用硅胶柱层析后得到了辣椒红色素精品，此法不仅操作简便，技术要求低，而且分离效果好，可将辣椒红色素的色价从皂化前的124提高到皂化后的650，扩大了辣椒红色素在精细化工方面的应用。

参考文献

[1]江英，武占省，田丽萍. 辣椒红色素提取与检测方法的研究进展[J]. 食品研究与开发，2005，26（3）：27-29.

[2]张甫生，庞杰，李文东. 辣椒红色素在仿真食品中的应用[J]. 食品与机械，2002，（5）：34-35.

[3]梁鹏，陈芊阳. 溶剂法提取无异味辣椒红色素的最佳条件研究[J]. 安徽农业科学，2007，35（8）：2403, 2409.

[4]张万轩. 从辣椒中提取无辣味红色素[J]. 湖北大学学报（自然科学版），1995，17（2）：117-120.

[5]刘蓉，刘志敏. 辣椒红色素提取方法研究进展[J]. 中国食品添加剂，2006，（6）：55-57.

[6]朱书平，李添宝. 辣椒红色素与辣椒碱的提取分离[J]. 天然产物研究与开发，2006，18（6）：128-130.

[7]吴波，谭文界. 柱层析法分离精制辣椒红色素[J]. 现代食品与药品杂志，2006，16（2）：1-2.