辣椒素提取條件的初步研究

毛亦卉，歐陽(yáng)嫻，楊博智，周書(shū)棟，張竹青，陳文超，戴雄澤

（湖南省蔬菜研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

辣椒素（Capsaicin）是辣椒中引起辛辣味的主要物質(zhì)，有香草基胺的酰胺衍生物質(zhì)，另外還有二氫辣椒素（Dihydrocapsaicin）、降二氫辣椒素（Nordihydrocapsaicin）、高辣椒素（Homocapsaicin）、高二氫辣椒素（Homodihydrocapsaicin）等14種以上的辣椒素同系物，統(tǒng)稱(chēng)為辣椒素類(lèi)物質(zhì)[1]。其中，辣椒素和二氫辣椒素是最辣的成分，這兩種物質(zhì)的含量占辣椒中辣味物質(zhì)的90%左右。辣椒素不僅在食品行業(yè)中是優(yōu)質(zhì)的調(diào)味品，在臨床醫(yī)學(xué)中還是理想的鎮(zhèn)痛藥物。國(guó)內(nèi)外的研究表明，辣椒素具有鎮(zhèn)痛、消炎、止癢、抗菌殺蟲(chóng)、保護(hù)心肌等作用，并且在治療帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛、坐骨神經(jīng)痛、糖尿病性神經(jīng)痛等神經(jīng)源性疼痛方面療效顯著[2]，還可用于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎、牛皮癬等方面的治療[3]。另外，以辣椒素類(lèi)化合物為原料制成的特殊涂料，可用于輪船外殼以阻止藻類(lèi)和海洋生物的附著[4]?？梢?jiàn)辣椒素廣泛應(yīng)用于食品添加、醫(yī)療、生物防治等領(lǐng)域。

目前，提取辣椒素的方法有溶劑熱提取方法、溶劑超聲波提取法、溶劑微波提取法、超臨界流體提取法、酶法提取[5]等。本研究利用超聲波-HPLC法提取辣椒中的辣椒素，旨在探索快速檢測(cè)方法，以利于進(jìn)行大批量的辣椒樣品檢測(cè)。

1 材料與方法

1.1 材料和設(shè)備

LC310-09055高效液相色譜儀（江蘇天瑞儀器股份有限公司）；SB5200D超聲波清洗器（寧波新芝生物股份有限公司）；AL104電子分析天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；P120-Y純水機(jī)（長(zhǎng)沙科源儀實(shí)驗(yàn)器材有限公司）。辣椒素標(biāo)準(zhǔn)樣品（晶體，純度 97%，Aladdin Chemistry Co.Ltd）；二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)樣品（晶體，純度90%，Aladdin Chemistry Co.Ltd），所有試劑均為HPLC級(jí)。辣椒：采自湖南省農(nóng)科院蔬菜所試驗(yàn)基地。

1.2 樣品制備和分析方法

1.2.1 樣品制備 將鮮辣椒于烘箱中烘干制成干辣椒，去梗后，將辣椒皮和辣椒籽分離，辣椒皮用攪拌機(jī)攪拌成碎片，封存?zhèn)溆谩８衫苯贩勰┻^(guò)40目篩，稱(chēng)取辣椒樣品細(xì)末于容量瓶中，加入甲醇∶四氫呋喃=1∶1（V/V）溶液25 mL，蓋上蓋子并用封口膜封口后，使用超聲波提取，然后用濾紙過(guò)濾，收集濾液，濾液再經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾后進(jìn)行高效液相檢測(cè)。

1.2.2 色譜條件 色譜柱：（ODS C18反向柱，4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相為甲醇∶水=8∶2（V/V）；紫外檢測(cè)器波長(zhǎng)：280 nm；流速：0.8 mL/min；柱溫：30℃；進(jìn)樣量：10 μL。分別吸取標(biāo)準(zhǔn)液和樣品提取液10 μL注入色譜儀，用標(biāo)準(zhǔn)色譜峰的保留時(shí)間定性，用外標(biāo)面積歸一法測(cè)得樣品含量。

1.2.3 結(jié)果計(jì)算 辣椒素含量計(jì)算方法：

二氫辣椒素含量計(jì)算方法：

辣椒素總量：

式中：X1，X2分別為辣椒素及二氫辣椒素含量（mg/g）；C1，C2分別為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查到的辣椒素及二氫辣椒素含量（μg/mL）；V 為定容體積（mL）；M為樣品質(zhì)量（g）；97%（式 1中）、90%（式 2中）分別為辣椒素及二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)樣品純度；X為辣椒素總含量（mg/g）；90%（式3中）辣椒素與二氫辣椒素折算為辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量的系數(shù)。

1.2.4 平行試驗(yàn) 稱(chēng)取若干份去籽的辣椒皮細(xì)末，分別在不同提取溫度、提取時(shí)間、料液比及提取次數(shù)等條件下進(jìn)行單因子平行試驗(yàn)，提取液經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾后進(jìn)行高效液相色譜檢測(cè)。

1.2.5 正交試驗(yàn) 在單因子試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用L9（33）正交表，采用正交試驗(yàn)方案進(jìn)一步考察提取溫度 A（50、60、70℃）、提取時(shí)間 B（30、40、50 min）、料液比 C（1∶8、1∶10、1∶12）為 3 個(gè)影響因素在 3 個(gè)水平上對(duì)提取效果的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溫度對(duì)辣椒素提取的影響

稱(chēng)取2.5 g的辣椒細(xì)末，按照1.2.1的提取方法，采用溫度 30、40、50、60、70℃梯度進(jìn)行平行提取試驗(yàn)，超聲波提取40 min，然后測(cè)定計(jì)算各種條件下辣椒素的含量，研究溫度對(duì)辣椒素提取的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可以看出，隨著提取溫度的升高，辣椒素的提取率開(kāi)始逐漸增大，但提取溫度達(dá)到60℃時(shí)，提取率下降，當(dāng)達(dá)到70℃時(shí)，提取率又大幅上升。因此取50、60、70℃3個(gè)溫度進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.2 提取時(shí)間對(duì)辣椒素提取的影響

表1 提取條件對(duì)提取效果的影響

稱(chēng)取2.5 g的辣椒細(xì)末，按照1.2.1的提取方法，采用不同提取時(shí)間 20、30、40、50、60 min 進(jìn)行平行提取試驗(yàn)，然后計(jì)算各種條件下辣椒素的含量。由表1可以看出，隨著提取時(shí)間的增加辣椒素的提取率逐漸增大，但提取時(shí)間達(dá)到50 min以上時(shí)，提取率下降快，因此提取時(shí)間選擇30、40、50 min。

2.3 料液比對(duì)辣椒素提取的影響

分別稱(chēng)取 1.786、2.083、2.500、3.125、4.167 g的辣椒細(xì)末，按照1.2.1的提取方法，超聲波提取40 min，然后計(jì)算各種條件下辣椒素的含量，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，隨著料液比的增大而辣椒素的提取率平緩增大，但當(dāng)料液比達(dá)到1∶10以上時(shí)，提取率開(kāi)始緩慢下降，因此料液比在1∶10時(shí)辣椒素的提取效果達(dá)到最大。

2.4 提取次數(shù)對(duì)辣椒素提取的影響

提取次數(shù)為1、2、3時(shí)，辣椒素總量分別為2.357、2.414、2.459 mg/g，可見(jiàn)，在同等條件下，辣椒素含量隨著提取次數(shù)的增加而增加，但增加的趨勢(shì)比較平緩，考慮到提取時(shí)間等經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題，選用提取次數(shù)為1次。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)極差分析表明，料液比（1.074）＞提取時(shí)間（0.751）＞提取溫度（0.680）。即對(duì)辣椒素提取率的影響從大到小依次為：料液比＞提取時(shí)間＞提取溫度，其中料液比對(duì)辣椒素提取的影響最為明顯，而提取溫度對(duì)辣椒素提取的影響最不明顯。由數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以確定最佳的提取工藝條件為A1B2C2，即提取溫度50℃，提取時(shí)間40 min，料液比1∶10。

3 結(jié)論

試驗(yàn)采取超聲波提取1次的方式來(lái)提取辣椒樣品中的辣椒素，簡(jiǎn)化了操作步驟，適用于大批量的辣椒樣品的檢測(cè)。根據(jù)單因素和正交試驗(yàn)可知最佳提取工藝為：提取溫度50℃，提取時(shí)間40 min，料液比1∶10，1次提取，此時(shí)辣椒素提取量達(dá)到3.937 mg/g。

[1]夏延斌，王 燕，羅鳳蓮.辣椒及辣椒制品的“辣度”標(biāo)準(zhǔn)化研究[J].辣椒雜志，2008，（4）：9-25.

[2]林綺雯，楊得坡，黃世亮，等.辣椒素的藥理與臨床研究概況[J].廣東藥學(xué)，2000，10（5）：5-8.

[3]高 藝，周春山，蔣新宇，等.正交試驗(yàn)法優(yōu)選辣椒中辣椒素提取工藝的研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2005，25（2）：111-114.

[4]徐 進(jìn)，王奎武，沈蓮清，等.辣椒素提取工藝的初步研究[J].中國(guó)調(diào)味品，2009，34（6）：60-63.

[5]熊 科，夏延斌.辣椒素提取方法研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑，2007，（3）：88-91.