辣椒紅色素提取方法的研究進(jìn)展

丁春瑞* 遠(yuǎn) 輝 李 靜

（國家農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，烏魯木齊 830011）

·綜述評論·

辣椒紅色素提取方法的研究進(jìn)展

丁春瑞* 遠(yuǎn) 輝 李 靜

（國家農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，烏魯木齊 830011）

綜述了辣椒紅色素提取方法的研究進(jìn)展，主要介紹了溶劑法、超聲波提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法、酶法、分子蒸餾法以及硅膠柱層析法的提取技術(shù)，為辣椒紅色素的進(jìn)一步研究和開發(fā)提供參考依據(jù)。

辣椒紅色素；提取方法；研究進(jìn)展

辣椒紅色素（Capsicum red pigment）又稱辣椒紅，是從辣椒的果實(shí)中提取的一種四萜類天然色素，主要成分有葉黃素類的辣椒紅素（Capsanthin，分子式為C40H56O3，分子量為584）、辣椒玉紅素（Capsorubin，分子式為 C40H56O4，分子量為 600)，辣椒紅素和辣椒玉紅素占辣椒紅色素總質(zhì)量的50%～60%。此外，還含有B2胡蘿卜素、硬脂酸、油酸等對人體有益的物質(zhì)。由于辣椒紅色素色澤鮮艷、安全無毒、著色力強(qiáng)，而且穩(wěn)定性就好，因此被很多國家定為無限量使用的天然食品添加劑，已被廣泛用于食品、化妝品、制藥等行業(yè)，市場需求量逐年上升，前景樂觀。

我國是辣椒紅色素的生產(chǎn)大國，又是該色素的需求大國。開發(fā)辣椒紅色素有很大的經(jīng)濟(jì)效益，但由于提取工藝及裝備技術(shù)相對落后，致使辣椒紅色素的提取工序多、周期長、產(chǎn)率底，并且雜質(zhì)含量多，用途受到限制。因此本文綜述了辣椒紅色素的提取方法，為辣椒紅色素的進(jìn)一步研究和開發(fā)提供一定的參考依據(jù)。

1 辣椒紅色素的提取方法

根據(jù)辣椒紅色素性質(zhì)和含量的不同，目前國內(nèi)外已研究出多種提取分離的方法，如傳統(tǒng)的油溶法、溶劑法等。隨著一些高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了一些新的提取方法，如超聲萃取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法、酶法提取、分子蒸餾法以及硅膠柱層析法等，豐富了辣椒紅色素的分離和提取方法。

1.1 油溶法

油溶法是在常溫下，辣椒果實(shí)經(jīng)過液態(tài)食用油的浸漬，用呈液狀的食用油浸漬辣椒果皮或干辣椒粉，使辣椒紅色素溶解在食用油中，然后通過一定的方法從油中提取出辣椒紅色素的一種方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備、工藝簡單，但是在提取的過程中，油與色素的分離比較困難，提取率低，難以得到色價(jià)較高的辣椒紅色素產(chǎn)品，目前油溶法現(xiàn)已基本停止使用。

1.2 溶劑提取法

溶劑提取法是一種最常用的方法，是利用辣椒紅色素易溶于有機(jī)試劑的特性而達(dá)到提取。提取步驟一般分為三步：首先用正己烷、乙醇、丙酮等有機(jī)試劑浸提辣椒粉末，再將浸提液濃縮制得辣椒油樹脂，然后通過減壓蒸餾、分離純化而得到辣椒紅色素。溶劑提取法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，成本較低，但是產(chǎn)品的溶劑殘留量高、純度差。梁鵬等人先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液處理辣椒皮以除去辣，然后用乙酸乙酯提取，最后經(jīng)體積濃度75%的乙醇精制，得到產(chǎn)率、色價(jià)較高的辣椒紅色素。吉恬先用體積濃度95%的乙醇和乙酸乙酯等體積混合液粗提，再在70℃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%NaOH與乙醇混合液中皂化4 h，除去雜質(zhì)和油脂，最后經(jīng)過硅膠柱層析精制分離，用體積濃度30%丙酮-乙酸乙酯洗脫，可得到色價(jià)高達(dá)650的辣椒紅色素。

1.3 超聲波提取法

超聲具有粉碎、攪拌等作用，辣椒組織在溶劑中產(chǎn)生的空化泡破裂，辣椒紅色素很容易進(jìn)入溶劑中，提高了辣椒紅色素在溶劑中的溶解度。超聲波提取法比傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑法需要的溶劑少、時間短，是國內(nèi)外天然產(chǎn)物提取的研究熱點(diǎn)。

李美粉等人采用乙醇為提取劑，液固質(zhì)量比為5∶1，超聲時間40 min，超聲功率160 W，在此條件下經(jīng)回歸方程預(yù)測辣椒紅色素的提取值為8.119 mg/g，實(shí)際提取值為8.027 mg/g。袁超以丙酮為溶劑，固液質(zhì)量比1∶8，提取時間50 min，辣椒紅色素的產(chǎn)率為3.4%，色階達(dá)132。熊科等確定了以體積比1∶1的甲醇——四氫呋喃為提取劑時的最佳條件：功率100 W，固液質(zhì)量比1∶5，提取時間45 min，提取3次。周書棟等人研究表明丙酮為最佳提取溶劑，提取條件為：超聲溫度40℃，超聲時間15 min，超聲功率60 W，料液比1∶75（g/mL）。與傳統(tǒng)提取方式比較，超聲提取具有收率高、操作時間短、溶劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

1.4 微波輔助提取法

在微波作用下，辣椒紅色素受到高頻電磁波的作用而產(chǎn)生劇烈振蕩，掙脫周邊環(huán)境的束縛，實(shí)現(xiàn)向外的遷移，可以在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)提取目的。與傳統(tǒng)提取方法相比，微波提取縮短了提取時間，降低了能源、溶劑的消耗，同時可以提高產(chǎn)率和純度，因此該法具有很大的的應(yīng)用潛力。

陳小全等人以乙醇為提取液，研究表明當(dāng)微波輻射時間、溶劑、料液質(zhì)量比一定時，輻射功率越高，溶出的辣椒紅色素越多；當(dāng)輻射功率不變時，輻射時間越長，溶出的紅色素也越多。但考慮到色素的熱穩(wěn)定性及功耗，輻射時間及功率也不是越大越好。確定的最佳條件為料液質(zhì)量比1∶8，超聲時間12 min，超聲波功率為600 W。范翠麗等人以乙酸乙酯為溶劑，采用微波輔助法提取辣椒紅色素，最佳工藝條件為：以干燥辣椒為原料，氫氧化鈉脫辣，微波火力大，料液質(zhì)量比1∶9，微波處理時間14 min。李瑞麗等以微波輔助法提取辣椒紅色素，最佳工藝條件為微波功率750 W，料液比（g/mL）1∶5，微波作用8 min后，加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液，在40℃恒溫水浴中回流浸提2 h，辣椒紅色素提取率可高達(dá)1.646 g/100 g。

1.5 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃?。⊿FE）是一種較新型的萃取分離技術(shù)，一般常用超臨界CO2萃取法（SFE-CO2），其原理是通過調(diào)控壓力、溫度，改變超臨界CO2的密度，從而改變其對物質(zhì)的溶解能力，有選擇地萃取某些成分。

超臨界流體萃取可在接近室溫條件下進(jìn)行，克服了傳統(tǒng)分離方法的不足，適用于熱敏性成分的提取，產(chǎn)品純度高、無溶劑殘留、無異味。趙亞平等用超臨界CO2獲得的辣椒紅色素色價(jià)高、無辣素，最佳萃取條件為：粒度＜1.2 mm、壓力15 MPa、萃取溫度50℃、流量6 m3/h。姜愛麗等先用有機(jī)溶劑浸提辣椒油樹脂，再以超臨界CO2流體萃取法純化辣椒紅色素，最佳工藝條件為萃取釜溫度35℃、萃取壓力30 MPa、萃取時間2.0h，色價(jià)增加了311.7%。

SFE-CO2技術(shù)的局限性在于投資大，費(fèi)用高，技術(shù)要求高，工業(yè)開發(fā)難度大，需要進(jìn)一步的和研究完善。

1.6 酶法提取

酶法提取的原理是通過選用一些恰當(dāng)?shù)拿割惾缋w維素酶、果膠酶等作用于植物細(xì)胞，以降解細(xì)胞壁中的纖維素、果膠等，破壞細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，促進(jìn)有效成分向提取介質(zhì)擴(kuò)散。酶法提取一般分成兩個步驟，首先是酶解處理，以降解細(xì)胞壁和胞間連接物；然后用溶劑提取有效成分。

周旭章等研究提出了醇提辣-酶脫脂二步法精制辣椒紅色素粗制品的新工藝。脫辣最佳工藝條件為室溫下，脫辣劑（乙醇）體積濃度70%；料液質(zhì)量比1∶2.5～1∶3；萃取3～4次；脫脂最佳工藝條件為室溫下，pH=8，脫脂劑（Mix酶）質(zhì)量濃度為10 mg/L～15 mg/L，反應(yīng)時間50 min。

酶法提取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過對原料進(jìn)行酶解預(yù)處理，縮短了提取時間，不僅提高了有效成分的提取率，而且改善了有效組分的分布，提高了產(chǎn)品的價(jià)值。

1.7 分子蒸餾法

分子蒸餾操作溫度遠(yuǎn)低于物質(zhì)常壓下沸點(diǎn)溫度，同時加熱時間非常短，不會對物質(zhì)造成破壞，廣泛應(yīng)用于濃縮或純化高分子量、高沸點(diǎn)、高黏度的物質(zhì)及熱穩(wěn)定性較差的有機(jī)化合物。

天然食用色素具有安全、無毒和有營養(yǎng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)提取辣椒紅色素的方法有溶劑殘留等問題。有機(jī)溶劑經(jīng)普通的真空精餾處理后，辣椒紅色素中仍然殘存體積分?jǐn)?shù)1%～2%的溶劑，影響產(chǎn)品質(zhì)量。采用分子蒸餾技術(shù)處理辣椒紅色素，產(chǎn)品中溶劑殘留體積分?jǐn)?shù)僅為2×10-5，而且產(chǎn)品的色價(jià)很高，完全符合質(zhì)量要求。王芳芳等人利用分子蒸餾裝置，考察了進(jìn)料速率、進(jìn)料溫度和蒸發(fā)溫度等因素對辣椒紅色素分離效果的影響，在最佳條件下得到的產(chǎn)品色價(jià)高達(dá)177。

1.8 硅膠柱層析法

硅膠柱層析法操作簡單，設(shè)備條件要求不高，分離效果很好，去除辣味完全。早在1997年，鄧叢蕊利用不同的洗脫溶劑，從辣椒中分離出橙、紅色素和辣椒素。吳波等人采用乙醇滲漏法提取，經(jīng)硅膠柱層析法分離、石油醚重結(jié)晶，制得純度較高的辣椒紅色素。

層析法雖然可制得多種色價(jià)的產(chǎn)品，如呈紫紅色的辣椒紅色素和呈橙紅色的辣椒玉紅素分開，但工藝繁瑣、工時長，工藝復(fù)雜且難度大，適用于實(shí)驗(yàn)室提取及研發(fā)。

2 展 望

天然辣椒紅色素不僅使用安全，而且還具有一定的營養(yǎng)價(jià)值，深受廣大消費(fèi)者的歡迎。辣椒紅色素是目前世界銷量最大的天然色素，需求量逐年上升，國際國內(nèi)市場潛力很大，各國竟相開發(fā)生產(chǎn)。

我國有豐富的辣椒資源，又是辣椒紅色素的需求大國，開發(fā)該色素有很大的經(jīng)濟(jì)效益。但國內(nèi)對辣椒深加工、精加工開發(fā)的產(chǎn)品不多，造成資源利用不足，產(chǎn)品成本高、產(chǎn)率低，質(zhì)量差。因此，我們應(yīng)該改善設(shè)備條件，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，增加產(chǎn)出率，提高產(chǎn)品質(zhì)量?？梢灶A(yù)見，隨著各種技術(shù)水平的不斷提高和研究的不斷深入，必將促進(jìn)辣椒紅色素的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，使我國辣椒紅色素產(chǎn)品更好地走向國際市場。

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Research progress on extraction of capsicum red pigment

DING Chun-rui*YUAN HuiLI Jing
（Quality supervision and inspection center of state agricultural by-products，Urumqi，830011，China）

This article reviewed advances in extraction techniques for capsicum red pigment，which include solvent exaction，ultrasonic-assisted extraction，microwave-assisted extraction，supercritical fluid extraction，enzyme extraction，molecular distillation and column chromatography.It can provide reference for the further research and exploitation of capsicum red pigment's resource.

capsicum red pigment；extraction method；research progress

TS224.4

A

1673-6004（2012）03-0010-03

* 丁春瑞，男，1984年出生,2011年畢業(yè)于新疆大學(xué)分析化學(xué)專業(yè),碩士,工程師

2012-05-27

2012-06-07