辣椒油樹脂的純化試驗

何志芳，王林玉*

邯鄲學院化學化工與材料學院，河北省雜環(huán)化合物重點實驗室（邯鄲 056005）

辣椒為茄科植物辣椒的果實，是一種藥食同源的蔬菜，含有生物堿、色素、維生素、有機酸、礦物質(zhì)等成分[1-2]。其中生物堿類物質(zhì)作為辣椒中辣味的有效成分，統(tǒng)一被稱作辣椒素[3]，具有鎮(zhèn)痛、消炎、促進食欲、改善消化及對神經(jīng)遞質(zhì)的選擇性等藥理作用[4]。

辣椒油樹脂又稱辣椒精，是從辣椒中提取分離得到的含有辣味物質(zhì)的油狀液體，其作為辣椒紅色素提取過程中的重要中間產(chǎn)物[5]，除了含有辣椒素成分外，還含有辣椒醇，蛋白、果膠、多糖、辣椒色素等其他化學物質(zhì)[6]。辣椒油樹脂作為天然提取物，被廣泛用于復合調(diào)味料、膨化食品、腌漬的蔬菜中[7]。在國際市場，淡色的含量高的辣椒油樹脂受到歡迎，而目前我國市場上的辣椒精顏色暗黑，質(zhì)地黏稠，流動性及分散性較差[8]，有異味，用色拉油稀釋后放置有沉淀，大大限制了它的應用。究其主要原因是我國生產(chǎn)高質(zhì)量的辣椒油樹脂技術比較落后，主要有溶劑提取法[9-11]、柱層析法[12-13]、超臨界CO2萃取法[5-14]等，但卻沒能從根本上解決規(guī)?；a(chǎn)辣椒精的技術問題。因此，辣椒油樹脂精制純化的研究，對于拓展其應用、滿足市場需求具有重大意義。

針對目前的存在的問題，采用食用油洗，除去其中的油難溶雜質(zhì)，然后采用甲醇萃取，經(jīng)濃縮、脫味處理后，制備出含量高、流動性好、食用油稀釋后無沉淀、可直接使用的辣椒油樹脂。工藝操作和設備比較簡單，無污染，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設備

辣椒油樹脂（辣椒素含量14.72%），河北東之星生物科技股份有限公司；食用油（大豆色拉油），河北鼎康糧油有限公司；甲醇，氫氧化鈉，鹽酸均為分析純。

BSA224S-CW型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；TD10002C型電子天平，天津天馬衡基儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋，北京長安科學儀器廠；JJ-1增力攪拌機，上海梅香儀器有限公司；HY-2型調(diào)速多用振蕩器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；DHG-9140A電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；UV-2550紫外-可見分光光度計，日本島津公司；RE-522A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；722型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；常用的玻璃儀器等。

1.2 試驗方法

1.2.1 辣椒油樹脂純化工藝

稱取一定量辣椒油樹脂粗品，加入食用油在一定溫度下攪拌并靜置、分層，棄去下層雜質(zhì)后，將上層食用油層加入甲醇萃取，一定溫度下攪拌并靜置、分層，將上層溶劑相利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮處理，得到純化后的辣椒油樹脂，測其辣椒素含量。

1.2.2 辣椒油樹脂中辣椒素含量測定

試驗采用GB 28314—2012《食品添加劑辣椒油樹脂》中辣椒素含量的測定方法：準確稱取適量試樣于250 mL具塞磨口錐形瓶中（試樣流動性差時可提前在50 ℃水浴中加熱1 min），準確加入100 mL甲醇水溶液，蓋上瓶塞，振搖20 min，靜置5 min后過濾，過濾時蓋住漏斗，防止溶劑揮發(fā)。棄去25 mL初濾液，其余濾液混勻后，按表1要求制備試樣液。

表1 試樣液制備要求

2個瓶中的試樣液分別用甲醇定容至100 mL并搖勻，置于1 cm比色皿中，以甲醇做空白對照，分別在248和296 nm處測定吸光度A1，A2，A1'和A2'。

辣椒素含量以質(zhì)量分數(shù)w計，數(shù)值以%表示，按式（1）和（2）計算：

式中：m為試樣質(zhì)量的數(shù)值，g；2 500為試樣的稀釋倍數(shù)；314為波長248 nm處辣椒素的百分吸光系數(shù)；127為波長296 nm處辣椒素的百分吸光系數(shù)。

式（1）和式（2）計算結果相差不得超過算術平均值的 5%，否則需重做。

1.3 辣椒油樹脂提純試驗研究

1.3.1 食用油用量的影響

辣椒油樹脂與食用油質(zhì)量比分別為1︰1，1︰2，1︰3，1︰4和1︰5作為探究純化過程中去除雜質(zhì)的單因素條件，攪拌和靜置溫度固定在45 ℃，觀察分層狀況及去除雜質(zhì)的量。

1.3.2 甲醇體積分數(shù)對辣椒素含量的影響

將除去雜質(zhì)的使用食用油層，加入體積分數(shù)分別為70%，75%，80%，85%和90%的甲醇進行萃取，靜置分層后，將上層溶劑相進行濃縮，測其辣椒素含量。

1.3.3 甲醇用量對辣椒素含量的影響

將除去雜質(zhì)的使用食用油層，加入體積分數(shù)為75%的甲醇，按照1︰2，1︰3，1︰4和1︰5（g/mL）的用量進行萃取，靜置分層后，將上層溶劑相進行濃縮，測其辣椒素含量，計算其得率。

1.3.4 萃取次數(shù)對辣椒素含量的影響

將除去雜質(zhì)的使用食用油層，加入體積分數(shù)為75%的甲醇，按料液比1︰3（g/mL）進行萃取，萃取次數(shù)分別為1，2，3和4次，合并上層溶劑相后進行濃縮，測其辣椒素含量，計算其得率。

1.3.5 正交試驗設計確定最優(yōu)條件組合

結合單因素分析，設計L9(34)正交試驗表，對影響辣椒素得率的三個影響因素（甲醇體積分數(shù)、甲醇用量和萃取次數(shù)）進行研究。正交試驗因素與水平見表2。

表2 正交試驗因素與水平

2 結果與討論

2.1 食用油用量的影響

準確稱取20 g辣椒油樹脂，分別加入不同量食用油進行除雜，攪拌和靜置溫度為45 ℃。從圖1數(shù)據(jù)可見，隨著食用油比例的增加，除去雜質(zhì)的量不斷越多，越有利于辣椒油樹脂的純化。當辣椒油樹脂與食用油質(zhì)量比為1︰1時，分層情況不明顯，除去雜質(zhì)含量較少；當辣椒油樹脂與食用油質(zhì)量比為1︰3時，除去雜質(zhì)最多；繼續(xù)增加食用油用量，除去雜質(zhì)的量變化不大，所以選擇用3倍質(zhì)量的食用油作為最佳油洗用量。

圖1 辣椒油樹脂與食用油質(zhì)量比對去除雜質(zhì)量的影響

2.2 甲醇體積分數(shù)對辣椒素含量的影響

將除雜后的辣椒油樹脂食用油層，加入3倍量的不同體積分數(shù)的甲醇進行萃取，攪拌和靜置溫度（萃取溫度）為45 ℃，萃取時間為2 h，萃取1次。從圖2可以看出，75%甲醇萃取的辣椒油樹脂中辣椒素含量最高，故選擇75%甲醇進行萃取。

圖2 甲醇體積分數(shù)對辣椒素含量的影響

2.3 甲醇用量對辣椒素得率的影響

將除雜后的辣椒油樹脂食用油層，以75%甲醇為萃取劑，攪拌和靜置溫度為45 ℃，萃取時間為2 h，在萃取1次的條件下，分別加入不同量甲醇進行萃取研究。從圖3可以看出，隨著甲醇用量的增加，辣椒素得率逐漸增加，但當超過1︰3（g/mL）后，其增加幅度不明顯。因此，確定甲醇最佳用量為1︰3（g/mL）。

圖3 甲醇用量對辣椒素得率的影響

2.4 萃取次數(shù)對辣椒素得率的影響

將除雜后的辣椒油樹脂食用油層，以75%甲醇為萃取劑，食用油層與甲醇比例為1︰3（g/mL），攪拌和靜置溫度為45 ℃，在萃取時間2 h的條件下，分別萃取1，2，3和4次，合并溶劑相，濃縮處理后計算辣椒素得率。從圖4可以看出，當萃取次數(shù)超過3次后，辣椒素得率增加幅度不再明顯。因此確定最佳提取次數(shù)為3次。

圖4 不同萃取次數(shù)對辣椒素得率的影響

2.5 最佳工藝條件的確定

由表3中的各因素水平試驗指標平均值（k值）可以看出，辣椒油樹脂純化試驗最優(yōu)水平組合為A2B2C3，即甲醇體積分數(shù)為75%、萃取次數(shù)為3次、甲醇用量為1︰3（g/mL）。

表3 正交試驗方案及結果分析

3 討論與結論

試驗首先采用食用油洗辣椒油樹脂粗品，去除其中油難溶雜質(zhì)，初步解決了其存在的質(zhì)地黏稠、流動性及分散性較差、用色拉油稀釋后放置有沉淀的問題，然后采用甲醇多次萃取食用油層，對辣椒油樹脂進一步純化，通過單因素和多因素的正交試驗，結果表明，純化辣椒油樹脂的最佳試驗條件為：在45 ℃下，甲醇體積分數(shù)75%、萃取次數(shù)3次、甲醇用量1︰3（g/mL）。作為辣椒紅色素提取過程中的重要中間產(chǎn)物，經(jīng)過提純后的辣椒油樹脂可以直接作為食品添加劑應用到復合調(diào)味品及腌漬蔬菜等領域，且采用此方法有望實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。