辣椒紅色素與辣椒堿提取分離工藝的研究

姚 飛，張向前，2，3*，賀曉龍，2

（1.延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院；2.陜西省區(qū)域生物資源保育與利用工程技術(shù)研究中心；3.陜西省紅棗重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西延安716000）

辣椒紅色素與辣椒堿提取分離工藝的研究

姚 飛1，張向前1，2，3*，賀曉龍1，2

（1.延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院；2.陜西省區(qū)域生物資源保育與利用工程技術(shù)研究中心；3.陜西省紅棗重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西延安716000）

利用溶劑法和硅膠柱層析相結(jié)合的方法提取分離辣椒紅色素和辣椒堿。通過(guò)正交試驗(yàn)確定辣椒紅色素提取的工藝條件為：浸提溶劑丙酮，浸提溫度30℃，浸提時(shí)間72h，在此條件下產(chǎn)率可達(dá)16.8％；辣椒堿的提取工藝條件為：浸提溶劑乙酸乙酯，浸提溫度30℃，浸提時(shí)間72h，在此條件下產(chǎn)率可達(dá)3.45％；該法用于辣椒紅色素和辣椒堿的提取分離，簡(jiǎn)單實(shí)用、易于推廣。

辣椒紅色素；辣椒堿；提取分離

辣椒紅色素（Capsanthin），化學(xué)式為C40H56O3，是從辣椒中提取的一種四萜類橙紅色天然色素，屬脂溶性類胡蘿卜色素中的復(fù)烯酮類色素［1］。辣椒紅色素不僅色澤鮮艷、安全無(wú)毒、保色效果好，而且具有營(yíng)養(yǎng)保健功效和抗癌功能［2］，被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、保健藥品等領(lǐng)域。辣椒堿（Capsaicin），化學(xué)式為C18H27NO3，是香草基胺的酰胺衍生物，是辣椒辛辣和藥效的主要來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒堿可使皮膚局部血管反射性擴(kuò)張，促進(jìn)血液循環(huán)，對(duì)慢性風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)痛有顯著療效［3－5］，具有很強(qiáng)的藥用開(kāi)發(fā)價(jià)值。辣椒紅色素和辣椒堿是辣椒精深加工利用的兩種主要成分，可用于醫(yī)療、農(nóng)藥、軍事、食品、保健、功能涂料等領(lǐng)域［6－8］，尤其是在醫(yī)療方面的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注，文獻(xiàn)［3－5，9，10］報(bào)道了其醫(yī)用作用機(jī)理和效果，因具有藥物功能而被稱為“軟黃金”，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。本文采用溶劑法和硅膠柱層析相結(jié)合的方法提取分離辣椒紅色素和辣椒堿，提取分離方法，簡(jiǎn)單、實(shí)用、易于推廣。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與設(shè)備

朝天椒（購(gòu)于延安市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)）去柄、去籽、烘干，粉碎過(guò)60目篩備用。

石油醚、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、正己烷等均為分析純。

電子天平，恒溫水浴鍋，微型高速萬(wàn)能試樣粉碎機(jī)，UV－2550型紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)，電熱恒溫培養(yǎng)箱，KDC－40型低速離心機(jī)等常用儀器設(shè)備。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)文獻(xiàn)查閱和預(yù)實(shí)驗(yàn)，選擇浸提溶劑種類和浸提時(shí)間兩個(gè)主要影響因子設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。因素水平的選擇見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.2.2 提取

于9個(gè)錐形瓶中分別加入20.000g辣椒粉末，各加入丙酮、乙醚、乙酸乙酯200mL，分成3組于30℃下浸提24 h、48 h、72h。分別過(guò)濾得浸提液，然后在80℃的水浴鍋中蒸干。

1.2.3 分離辣椒紅色素和辣椒堿

蒸干后向錐形瓶中各加入20mL NaOH溶液和10mL正己烷，調(diào)節(jié)pH至7.0，3000r／min離心10min；離心上層為辣椒紅色素混合溶液，離心下層為辣椒堿混合溶液。

1.2.4 柱層析純化

將100目－200目的硅膠用石油醚浸泡處理過(guò)夜；采用濕裝法進(jìn)行裝柱。加樣時(shí)注意保持洗脫液在硅膠表面1cm以上。洗脫液為石油醚：丙酮＝5∶1。辣椒紅色素經(jīng)柱層析分離得兩種物質(zhì)，最先洗脫出來(lái)的為辣椒紅色素，其次洗脫的為一混合物；辣椒堿經(jīng)柱層析分離得一種物質(zhì)。

1.2.5 辣椒紅色素的檢測(cè)［11］

定性檢測(cè)：取辣椒紅色素1滴，向其中加入80％硫酸2滴，呈現(xiàn)藍(lán)色。

定量檢測(cè)：根據(jù)辣椒紅色素的標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）計(jì)算本實(shí)驗(yàn)中得到的辣椒紅色素的含量（mg），再根據(jù)公式（1）計(jì)算辣椒紅色素的提取率。

圖1 辣椒紅色素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.6 辣椒堿的檢測(cè)［11，12］

定性檢測(cè)：取少量的辣椒堿溶液，加入低濃度的三氯化鐵溶液，呈現(xiàn)黃綠色。

定量檢測(cè)：采用紫外光譜分析法，即國(guó)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。根據(jù)GB10783－1996中辣椒堿的檢測(cè)方法，按表2要求制備試液。

表2 GB10783－1996中辣椒堿的檢測(cè)方法試劑配制表

式中：x——試樣中辣椒堿的含量，％；

m——試樣質(zhì)量，g；

f——試樣的稀釋倍數(shù)；

314和127為校正系數(shù)。

公式（2）和公式（3）結(jié)果相差不得超過(guò)10％。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒紅色素的提取結(jié)果

2.1.1 定性分析

取柱層析后的辣椒紅色素1滴，向其中加入80％硫酸2滴，溶液變成了藍(lán)色。

2.1.2 定量分析

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，研究了浸提時(shí)間和浸提溶劑對(duì)辣椒紅色素提取率的影響，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 丙酮、乙醚、乙酸乙酯為浸提溶劑時(shí)不同浸提時(shí)間下辣椒紅色素的提取率

表4 （L33）辣椒紅色素提取率的正交分析表

由以上數(shù)據(jù)可以看出：在浸提溶劑一定的前提下，浸提72h辣椒紅色素的提取率最高；在浸提時(shí)間一定的前提下，丙酮為浸提溶劑時(shí)辣椒紅色素的提取率最高。由正交表中的極差大小來(lái)看，影響辣椒紅色素提取效果的最大因素是浸提時(shí)間。提取方法為A1B3，即以丙酮為浸提溶劑浸提72h時(shí)，辣椒紅色素的提取率最高。

2.2 辣椒堿的提取結(jié)果

2.2.1 定性分析

取少量柱層析后的辣椒堿溶液，加入低濃度的三氯化鐵溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯黃綠色。

2.2.2 定量分析

在72h的浸提時(shí)間下，對(duì)浸提溶劑進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算了辣椒堿的含量，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同浸提溶劑下辣椒堿含量的比較

由以上數(shù)據(jù)可以看出，在浸提時(shí)間為72h的情況下，乙酸乙酯作為浸提溶劑時(shí)所得到的辣椒堿的含量最高。

3 小結(jié)

本試驗(yàn)以辣椒紅色素的提取率和辣椒堿的含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)浸提溶劑和浸提時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化選擇。確定辣椒紅色素的提取工藝條件為：丙酮為浸提溶劑，浸提溫度30℃，浸提時(shí)間72h，提取率可達(dá)16.8％；辣椒堿的提取工藝條件為：浸提溶劑乙酸乙酯，浸提溫度30℃，浸提時(shí)間72h，提取率可達(dá)3.45％。采用離心和硅膠柱層析相結(jié)合的方法提取分離辣椒紅色素和辣椒堿，操作簡(jiǎn)單，提取率高，是一種低能耗、便于推廣的提取分離方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)辣椒的綜合開(kāi)發(fā)利用具有重要的參考意義。

［1］張甫生，龐杰，李文東.辣椒紅色素在仿真食品中的應(yīng)用［J］.食品與機(jī)械，2002（5）：34－35.

［2］楊博智，謝達(dá)平，張竹青.辣椒紅色素的提取方法和應(yīng)用［J］.辣椒雜質(zhì)（季刊），2007（2）：26－29.

［3］Tandan R，Lewis G A.Topical capsaicin in painful diabetes neuropathy effect on sensory function［J］.Diabetes Care，1992，15（10）：15－18.

［4］Epstein J B，Marcoe J H.Topical application of capsaicin fortreatment of oral neuropattfic pain and trigeminal neuralgia［J］.Oral Surg Oral Med Oral pathol，1994，77（2）：135.

［5］Reilly CA，Crouch D J，YostGS，etal.Determinstion of capsaicin，dihydrocaosaicin，and nonivamide in self－defense weapons by liquid chromatography－mass spectrometry and liquidhromatography－tandem mass spectrometry［J］.J. Chromatogr.A，2001，912：259－267.

［6］柳昌武，陳曉光，韋藤幼，等.響應(yīng)面優(yōu)化減壓內(nèi)部沸騰法提取辣椒堿工藝［J］.食品科學(xué)，2013，34（10）：72－76.

［7］周書(shū)棟，楊博智，張竹青，等.干辣椒中辣椒紅色素提取工藝的優(yōu)化［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，39（4）：382－386.

［8］周菁，王伯初，彭亮.辣椒色素提取精致工藝概述［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（1）：103－105.

［9］Kang Ji－h(huán)ye，Tsuyoshi Goto，Han In－Seob，etal.Dietary capsaicin reduces obesity－induced insulin resistance and hepatic steatosis in obesemice fed a high－fat diet［J］.Nature，2010，18（4）：780－787.

［10］Westerp－Plantenga M S，Smeets A，Lejeune M PG.Sensory and gastrointestinal satiety effects of capsaicin on food intake［J］.Nature，2005（29）：682－688.

［11］張麗茜，金紅星.辣椒素制備及檢測(cè)方法［J］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008，36（1）：316－318.

［12］GB10783－1996.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑辣椒紅［S］.

［責(zé)任編輯 李曉霞］

TS201.1

A

1004－602X（2014）04－0081－03

10.3969／J.ISSN.1004－602X.2014.04.081

2014-10-19

陜西省高水平大學(xué)建設(shè)專項(xiàng)資金（2012SXTS06），陜西省自然基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2014JM3078），陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目（2012JK835），延安市科技計(jì)劃（2011kg－15）共同資助。

姚 飛（1987—），男，陜西長(zhǎng)安人，延安大學(xué)在讀碩士研究生。*通訊作者