辣椒紅色素提取、純化方法研究進(jìn)展

林佳璐，徐貞貞，廖小軍，趙靚,2*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部果蔬加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品非熱加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)（興化）健康食品產(chǎn)業(yè)研究院，江蘇興化 225700；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

色素（著色劑）是食品加工中不可或缺的部分。由于某些人工合成色素被證明對(duì)人體有不同程度的危害，相比之下，具有著色功能和營(yíng)養(yǎng)保健功效的天然色素更受市場(chǎng)歡迎，各國(guó)各組織也為促進(jìn)天然色素的發(fā)展制定了一系列法律法規(guī)。

辣椒紅色素又稱辣紅素、椒紅素，是從成熟紅辣椒果實(shí)中提取的天然著色劑[1]。因具有安全、無(wú)毒、無(wú)副作用等優(yōu)點(diǎn)，被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）列為A 類色素[2]，是天然色素研究的熱點(diǎn)。目前，辣椒紅色素已被廣泛應(yīng)用于飼料、食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域[3]。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB 2760—2014 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》將辣椒紅（paprika red）列為著色劑，可應(yīng)用于飲品、果蔬制品、肉制品、焙烤食品等食品的著色。1999 年，歐洲議會(huì)和理事會(huì)通過(guò)了關(guān)于供食品中使用的著色劑指令（94/36/EC），指令中明確規(guī)定EC 編號(hào)為E 160c（辣椒提取物——辣椒紅素、辣椒玉紅素）的色素屬于“允許使用的食品著色劑”，可適量添加于干酪、谷物類早餐、優(yōu)質(zhì)果醬果凍以及香腸、肉糜餡餅和陶罐裝食品中。辣椒紅色素具有廣闊的市場(chǎng)前景和較高的應(yīng)用價(jià)值，本文總結(jié)分析了近10 年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)辣椒紅色素提取和純化方法的相關(guān)研究，以期為辣椒紅色素的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、利用提供依據(jù)。

1 辣椒紅色素的主要成分

辣椒紅色素是混合物，主要成分是辣椒紅素（capsanthin）和辣椒玉紅素（capsorubin），占總量的50%～60%[4]，這兩種色素也是辣椒紅色素的主要著色成分。辣椒紅色素中主要成分的基本信息如表1（見(jiàn)下頁(yè)）所示。辣椒紅色素是脂溶性色素，易溶于乙醇、丙酮、正己烷、己烷、乙酸乙酯等非極性溶劑；在辣椒紅色素中加入2～3滴三氯甲烷和1 滴硫酸，會(huì)顯暗藍(lán)色[5]。辣椒紅色素的穩(wěn)定性不佳，在加工和貯藏過(guò)程中易受pH、溫度、光照、氧、酶、金屬離子等因素的影響[6]。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB1886.34—2015 食品添加劑辣椒紅》對(duì)辣椒紅色素產(chǎn)品的感官要求和理化指標(biāo)提出了具體要求，并明確規(guī)定市售的辣椒紅色素產(chǎn)品呈深紅色油狀，可在原料中添加食用糊精、抗氧化劑等輔料，通過(guò)添加食用油脂調(diào)整色價(jià)。

2 辣椒紅色素的提取方法

辣椒紅色素的提取方法較多，可分為傳統(tǒng)提取法和新型提取法兩類。傳統(tǒng)提取法指利用溶劑提取辣椒紅色素，通常包括油溶法和有機(jī)溶劑提取法。新型提取法通常指利用設(shè)備輔助溶劑提取，以達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保的目的，如超聲波輔助提取、閃式提取、超臨界流體萃取、超高壓輔助提取等；也有通過(guò)生物手段的，如酶提取法。

2.1 傳統(tǒng)提取法

2.1.1 油溶法

油溶法是一種操作簡(jiǎn)單的提取方法，具體是將食物基質(zhì)浸漬在植物油中，將食物基質(zhì)中的化合物轉(zhuǎn)移到植物油中，再進(jìn)行過(guò)濾或離心分離。國(guó)內(nèi)常用花生油、大豆油、菜籽油等食用油浸提紅辣椒得到辣椒紅色素[1]；國(guó)外通常使用冷榨植物油，如橄欖油、玉米油、椰子油、棕櫚油、鱷梨油等，得到辣椒紅色素[7]。2016 年，BARROS 等[8]將鱷梨油和超臨界二氧化碳作為溶劑，發(fā)現(xiàn)每1 g 干物質(zhì)中能提取到280～460 μg 辣椒紅素。油溶法由于潛在的健康益處和環(huán)境友好性而受到贊賞，但該技術(shù)產(chǎn)率低、產(chǎn)品純度低，不適合推廣。

2.1.2 有機(jī)溶劑提取法

有機(jī)溶劑提取法（Solvent extraction，SE）是目前工業(yè)上應(yīng)用最普遍的提取方法，其原理是相似相溶?，F(xiàn)已報(bào)道可用于辣椒紅色素提取的常用溶劑有甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、正己烷等，在倡導(dǎo)“綠色生產(chǎn)”的大背景下，乙酸乙酯更受青睞。我國(guó)工業(yè)上大批量連續(xù)化生產(chǎn)辣椒紅色素通常采用單溶劑提取法（提取溶劑為窄流程的六號(hào)溶劑油）或雙溶劑提取法（提取溶劑為六號(hào)油與丙酮的混合溶劑，體積比為9:1），整個(gè)生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)原料預(yù)處理（辣椒干燥磨粉等）、浸潤(rùn)原料、多次噴淋物料進(jìn)行再萃取、瀝干、過(guò)濾除雜、蒸發(fā)濃縮、精制等環(huán)節(jié)[9]。為了避免辣椒紅色素在加工中分解，一般在低于4 ℃的避光環(huán)境下盡快進(jìn)行勻漿（如加入BHT 抗氧化或CaCO3抗酸）和后續(xù)處理[10]。

表1 辣椒紅色素的主要成分Table 1 Basic information of the main ingredients in paprika red

影響辣椒紅色素提取效果的因素有很多，常用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有色價(jià)/吸光度（方法參考GB 1886.34—2015）、得率、提取率等。宿光平[9]優(yōu)化了車間生產(chǎn)辣椒紅色素預(yù)處理（辣椒粉目數(shù)）、萃?。ㄝ腿∪軇?、蒸發(fā)、精制環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)，當(dāng)辣椒磨粉目數(shù)為40～60 目時(shí)，選用窄流程的六號(hào)油為提取溶劑，蒸發(fā)環(huán)節(jié)減少蒸發(fā)級(jí)數(shù)選用（95±2）℃的高溫預(yù)熱水作為熱源，精制環(huán)節(jié)選擇高真空度、低溫度，最終產(chǎn)品的色價(jià)可提高到150 以上，吸光比為1.005，溶劑殘留小于5%。馬超等[11]分別以異丙醇和乙醇為提取溶劑，探究了提取溫度、提取次數(shù)、料液比、提取時(shí)間4 個(gè)因素對(duì)辣椒紅色素吸光度的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明提取溫度對(duì)辣椒紅色素的吸光度有較大的影響。杜蘇萌等[12]以乙醇為提取溶劑，用索氏提取法提取干辣椒粉中的辣椒紅色素。結(jié)果表明，回流溫度對(duì)辣椒紅色素提取率的影響最大；以95%乙醇為提取溶劑，料液比為1:50，在90 ℃下回流5 次，辣椒紅色素的提取率最高，為0.544 1%。在浸提環(huán)節(jié)增加攪拌、振蕩來(lái)提高辣椒紅色素產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率的方法也逐步得到推廣。周書(shū)棟等[13]以色價(jià)為考察指標(biāo)，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化振蕩法，得到轉(zhuǎn)速、溫度和時(shí)間的最佳參數(shù)。驗(yàn)證結(jié)果表明，通過(guò)振蕩法得到的辣椒紅色素色價(jià)為10.68。

有機(jī)溶劑提取技術(shù)具有一次性大批量提取、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)[14]，但目前我國(guó)生產(chǎn)的辣椒紅色素產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，存在溶劑殘留、脫辣不徹底、青臭味嚴(yán)重、重金屬超標(biāo)等問(wèn)題，因此亟待進(jìn)行技術(shù)提升。

2.2 新型提取法

2.2.1 超聲波輔助提取

超聲波輔助提?。║ltrasound assisted extraction，UAE）利用超聲波所產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)使辣椒纖維組織在提取溶劑中破裂，能提高辣椒類胡蘿卜素在溶劑中的溶解度[15]。SRICHAROEN 等[16]研究證明超聲波輔助提取法具有穩(wěn)定、綠色節(jié)能、高提取率的特點(diǎn)。鄧祥元等[17]主要研究了溫度對(duì)超聲波輔助提取的影響，結(jié)果表明超聲溫度應(yīng)低于提取溶劑的沸點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中以30 ℃為宜。

相較于常規(guī)溶劑提取法，UAE 的操作更簡(jiǎn)單高效，產(chǎn)品質(zhì)量也更好。李昌靈等[18]研究表明，以乙酸乙酯為提取溶劑，料液比為1:10，在70 ℃下以500 W 的超聲功率處理樣品1 h，辣椒紅色素的得率最高，達(dá)3.7%，較有機(jī)溶劑法提高了1.3%。張曄等[19]比較了UAE和攪拌法輔助有機(jī)溶劑提取，結(jié)果顯示，超聲波提取的辣椒紅色素色價(jià)高，可以得到色價(jià)為155.6 的粗產(chǎn)品。

2.2.2 微波輔助提取

微波輔助提?。∕icrowave assisted extraction，MAE）是利用電磁場(chǎng)使辣椒或其制品中的辣椒紅色素與基體有效分離。MAE 的效率和選擇性取決于萃取介質(zhì)的介電常數(shù)[20]，優(yōu)化MAE 提取工藝參數(shù)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。BARBERO 等[21]通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化了MAE 提取辣椒粉中類胡蘿卜素的最佳工藝參數(shù)，即用0.5 mL 辣椒粉在25℃下使用25 mL 乙醇作為溶劑，可獲得最佳提取效果。目前，國(guó)內(nèi)MAE 法中最常用的提取溶劑是乙醇，提取溫度40～55 ℃為宜，微波功率600 W，微波處理時(shí)間10 min左右。

MAE 的優(yōu)越性體現(xiàn)在綠色環(huán)保、快速而經(jīng)濟(jì)，同時(shí)提取物的得率和純度都很高。但該方法產(chǎn)生的微波輻射可能會(huì)導(dǎo)致辣椒紅色素中的一些色素的熱降解和順?lè)串悩?gòu)化。

2.2.3 閃式提取

閃式提取依靠高速機(jī)械剪切力和超動(dòng)分子滲透技術(shù)，可以在室溫條件下數(shù)秒內(nèi)破碎植物原料至適當(dāng)粒度，同時(shí)伴有高速攪拌、振動(dòng)和負(fù)壓滲透，提取效率極高[22]。閃式提取器轉(zhuǎn)速與物料的粒徑有直接關(guān)系，還對(duì)體系的攪拌、振動(dòng)強(qiáng)度有重要的影響。張煜等[23]通過(guò)JHBE-50A閃式提取器從干制紅辣椒中提取得到了辣椒油樹(shù)脂，他發(fā)現(xiàn)以乙酸乙酯為提取溶劑，料液比為1:20，在轉(zhuǎn)速為5 555 r/min 的情況下提取3.5 min，辣椒油樹(shù)脂的色價(jià)可提高到82.69。

閃式提取法具有操作簡(jiǎn)便、節(jié)約溶劑、提取效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前該技術(shù)還停留在試驗(yàn)室研究階段，但其常溫提取的特點(diǎn)適合在熱敏性天然產(chǎn)物提取中推廣，并逐步應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。

2.2.4 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取（Super-critical fluid extraction，SFE）已被廣泛用于從多種辣椒基質(zhì)中提取辣椒紅色素。其中超臨界二氧化碳（Super-critical dioxide，SC-CO2）由于具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高穩(wěn)定性、臨界溫度低的特性，被認(rèn)為是最常用的萃取劑。SC-CO2中常用壓力為12.7～50.7 MPa，溫度為40～90 ℃，助溶劑為5%～15%的乙醇[24]。

目前研究人員通過(guò)優(yōu)化助溶劑的類型和濃度、提取溫度、壓力、CO2流速、樣品粒徑、樣品的水分含量等工藝參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最大的辣椒紅色素回收率。RICHINS 等[25]用20%乙醇作為助溶劑，可以從高刺激性的辣椒油樹(shù)脂中得到低刺激性的辣椒紅色素。JAREN 等[26]發(fā)現(xiàn)隨著提取壓力的增加，辣椒紅色素中紅色組分（辣椒紅素、辣椒玉紅素）的比例也隨之增加。

SFE 法消除了濃縮步驟，大大提高了萃取效率，被認(rèn)為是萃取辣椒紅色素的理想方法。但該方法的設(shè)備屬于三類壓力容器，易損且處理量受限。

2.2.5 亞臨界水萃取

亞臨界水萃?。⊿ub-critical fluid extraction）指通過(guò)控制亞臨界水的溫度和壓力，改變水的極性、表面張力和黏度，從而實(shí)現(xiàn)選擇性萃取或連續(xù)性萃取[1]。王洪等[27]以辣椒紅色素提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化了亞臨界水萃取法提取辣椒紅色素的工藝參數(shù)：當(dāng)料液比10:1（mL/g），水溶液pH 為5，亞臨界水溫度為120 ℃時(shí)，控制設(shè)備的萃取壓力為0.8 MPa，萃取2 h 后得到的辣椒紅色素的提取率約為2.46%。

與有機(jī)溶劑浸提法、UAE 相比，亞臨界水萃取法耗時(shí)短、提取率高，明顯優(yōu)于其他兩種提取方法。但國(guó)內(nèi)目前關(guān)于該萃取方法的研究較少，還有待進(jìn)一步研究。

2.2.6 超高壓輔助提取

超高壓輔助提?。║ltra-high pressure assisted extraction，PAE）是一種新型提取技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)對(duì)液體或氣體溶劑加壓（100 MPa 以上），使溶劑在原料的內(nèi)外濃度達(dá)到平衡，隨后通過(guò)迅速卸壓使細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，壓力差能夠促使目標(biāo)提取物進(jìn)入溶劑中。PAE 法具有高效高產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，已被運(yùn)用于天然產(chǎn)物的提取。馬燕等[28]以色素辣椒（新疆紅安52 號(hào)甜椒）為原料，探究了提取溫度、提取壓力、提取時(shí)間以及料液比對(duì)產(chǎn)品色價(jià)和得率的影響，優(yōu)化了PAE 法提取辣椒紅色素的工藝參數(shù)；與傳統(tǒng)的溶劑提取法相比，得率和色價(jià)都提高了約4%，可考慮在工業(yè)生產(chǎn)中推廣。

2.2.7 聯(lián)合提取

近幾年，一些研究人員將超聲輔助提取法與鹽析萃取或微波輔助提取結(jié)合提取辣椒原料及其制品中的辣椒紅色素。如范三紅等[29]利用超聲輔助石油醚/乙腈/磷酸氫二鉀三相鹽析萃取體系，可從鮮辣椒中同時(shí)萃取分離得到辣椒紅色素和辣椒堿，優(yōu)化體系參數(shù)后，辣椒紅色素和辣椒堿的得率分別為0.263、1.412 mg/g。PANG 等[30]以正己烷為提取溶劑，通過(guò)超聲協(xié)同微波提取辣椒粉中的辣椒紅色素。研究表明，當(dāng)辣椒粉目數(shù)為60 目，超聲功率為50 W，微波功率為240 W，料液比為1:25（g/mL），微波時(shí)間為10 min 時(shí)，辣椒紅色素的色價(jià)可高達(dá)147。

與常規(guī)溶劑提取法相比，超聲波的空穴作用結(jié)合微波的高能作用[31]，能更快破壞辣椒的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)固體樣品中有效成分的釋放。

2.2.8 酶提取法

酶提取法是利用了酶的專一性，通過(guò)使用合適的酶將細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)水解或破壞，以加速細(xì)胞內(nèi)活性物質(zhì)的釋放，從而提高目標(biāo)產(chǎn)物提取率[32]。常用的酶制劑有酶的青貯劑、MX 酶[33]、脂肪酶、蛋白酶（胰凝乳蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶和木瓜蛋白酶）[34]、纖維素酶、果膠酶、半纖維素酶等生物復(fù)合酶。SANKHARAK 等[35]將枯草芽孢桿菌和熱帶假絲酵母中的脂肪酶用于提取辣椒紅色素。結(jié)果顯示，相比于枯草芽孢桿菌，熱帶假絲酵母中的脂肪酶提取的辣椒紅色素含量增加了1.56 倍。張衛(wèi)明等[36]比較了有機(jī)溶劑、非連續(xù)酶法和連續(xù)酶法提取辣椒紅素的提取效果。結(jié)果顯示，有機(jī)溶劑提取法得到的辣椒紅色素色價(jià)最高，但非連續(xù)酶法提取法在加工過(guò)程中可以得到更多的副產(chǎn)物——辣椒堿。

雖然酶提取法具有專一性強(qiáng)、易控制、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但該方法得到的辣椒紅色素產(chǎn)品質(zhì)量較低，生物酶易失活，生產(chǎn)成本過(guò)高，這些缺點(diǎn)大大限制了酶輔助提取法的發(fā)展。

3 辣椒紅色素的純化方法

目前國(guó)內(nèi)的辣椒紅色素粗產(chǎn)品普遍存在辣味物質(zhì)、酯類物質(zhì)、膠狀物含量較多，以及其他辣椒色素未分離徹底的現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了辣椒紅色素的品質(zhì)、大大限制了其應(yīng)用范圍，影響了經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)外尤其是美、日、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于高品質(zhì)辣椒紅色素有很強(qiáng)的需求，因此建立簡(jiǎn)便、廉價(jià)、高效的提純方法顯得尤為重要。目前，常用的純化方法有皂化去酯脫辣法、酸洗-堿煉-離心法、分子蒸餾法、硅膠柱層析法、大孔樹(shù)脂吸附法，可通過(guò)比較純化前后色價(jià)或測(cè)定產(chǎn)品中不溶物含量來(lái)評(píng)價(jià)純化效果。

3.1 皂化去酯脫辣

皂化去酯脫辣法指通過(guò)針對(duì)性加入酸或醇溶液（脫辣液），以除去粗產(chǎn)品中的辣味物質(zhì)（辣椒堿）、膠溶性雜質(zhì)、磷脂等物質(zhì)。常用的脫辣液為75%的乙醇水溶液，常加入微量的電解質(zhì)（如食鹽、磷酸）來(lái)加快分離速度。

宿光平[9]將辣椒紅色素粗品濃縮至溶劑<1%后加入脫辣液，在脫辣攪拌過(guò)程中，粗產(chǎn)品中的膠溶性雜質(zhì)、磷脂等雜質(zhì)發(fā)生分層反應(yīng)，靜置12 h 后除去含有辣椒堿的水相和磷脂層，以此達(dá)到純化目的。脫辣除酯溫度和攪拌時(shí)間是關(guān)鍵工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，將脫辣溫度控制在（45±1）℃，攪拌40 min，辣椒紅色素吸光比從1.000 增長(zhǎng)到1.005，產(chǎn)品的流動(dòng)性也顯著得到改善。史曉博等[37]為解決產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中辣椒紅色素產(chǎn)品中果膠、糖類等物質(zhì)含量較高的問(wèn)題，研發(fā)了一種辣椒紅色素脫膠的方法，并在車間生產(chǎn)中取得了良好的效果。該方法主要通過(guò)調(diào)節(jié)辣椒紅色素脫膠溶液中的加水量、加酸量、加鹽量，計(jì)算辣椒紅色素中丙酮不溶物的含量，確定了最佳脫膠劑配比，即加水量為40 g，加酸量為2.5 g，加鹽量為3 g，此時(shí)辣椒紅色素不溶物含量可降至0.38%，純化后的辣椒紅色素產(chǎn)品感官品質(zhì)符合《GB 1886.34—2015》，具有較好的流動(dòng)性和光澤，著色能力強(qiáng)。

3.2 酸洗-堿煉-離心法

酸洗-堿煉-離心法是一種新型的純化方法，在原先堿液處理法的基礎(chǔ)上加入酸洗和離心的步驟，不僅能純化辣椒紅色素，還能回收雜質(zhì)，生產(chǎn)皂角，實(shí)現(xiàn)磷脂資源的開(kāi)發(fā)再利用。該工藝通過(guò)磷酸酸化洗脫低色價(jià)辣椒紅色素中的磷脂后，再加入堿溶液（如NaOH 溶液）進(jìn)行堿煉，后經(jīng)丙酮萃取和蒸發(fā)濃縮可得到高色價(jià)的辣椒紅色素[38]。李濤等[39]使用該方法純化辣椒紅色素，成功將色價(jià)由177 提高到300。

3.3 分子蒸餾法

分子蒸餾法（Molecular distillation，MD）又稱短程蒸餾（Shonpathdistillation），是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種新型液-液分離技術(shù)，該技術(shù)克服了傳統(tǒng)蒸餾操作溫度高、受熱時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，能有效去除液體中的低分子物質(zhì)，選擇性地蒸出目的產(chǎn)物[40]。國(guó)內(nèi)利用分子蒸餾技術(shù)純化辣椒紅色素的研究已比較成熟。如王芳芳等[41]應(yīng)用超臨界CO2技術(shù)和刮膜式分子蒸餾裝置分別純化辣椒紅色素粗品，通過(guò)比較純化后辣椒紅色素的色價(jià)來(lái)比較兩種技術(shù)的純化效果。結(jié)果顯示，分子蒸餾技術(shù)的效果略優(yōu)于超臨界CO2，優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在大大縮短了純化時(shí)間。

進(jìn)料溫度、蒸餾溫度、蒸餾壓力、刮膜器轉(zhuǎn)速、進(jìn)料速率等因素都會(huì)影響分子蒸餾的純化效果。陶紅等[42]通過(guò)Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察了蒸餾溫度、蒸餾壓力、刮膜器轉(zhuǎn)速對(duì)辣椒類胡蘿卜素純化的影響。結(jié)果顯示當(dāng)蒸餾溫度144 ℃、蒸餾壓力9.5 Pa、刮膜器轉(zhuǎn)速313 r/min時(shí)，純化效果最好，辣椒紅色素的色價(jià)可達(dá)到19.84。張煜等[22]通過(guò)在降膜蒸餾器內(nèi)增加了一個(gè)刮膜器來(lái)調(diào)節(jié)刮膜器的轉(zhuǎn)速，這樣能更好地保持液膜的厚度和均勻性，同時(shí)還能控制物料停留時(shí)間，減小熱分解。分子蒸餾技術(shù)低溫加熱的優(yōu)點(diǎn)，能大大降低辣椒紅色素?zé)岱纸鈸p失的可能性，可應(yīng)用在辣椒紅色素工業(yè)上。

3.4 硅膠柱層析

硅膠柱層析法（Silica gel column chromatography，SGCC）根據(jù)物質(zhì)在硅膠上的吸附力不同而得到分離的方法。龐敏等[43]先用乙醇皂化去除辣椒粗提物中的脂肪酸，再通過(guò)硅膠柱層析去除樣品中的辣椒堿。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示最佳的硅膠柱層析條件為上樣量（樣品質(zhì)量:硅膠質(zhì)量）1:40、徑高比1:10、洗脫流速1 BV/h。尚雪波[44]先用堿溶液脫辣（回收），利用硅膠層析柱分離，再用堿溶液進(jìn)行水解（分離得到的辣椒紅色素產(chǎn)品中含有大量脂肪酸酯），用水洗滌至中性。最后再次利用硅膠層析柱提純，除去其他鹽類物質(zhì)和殘留溶劑，得到純度高的辣椒紅色素產(chǎn)品。用紅外光譜法分析檢測(cè)提取物，可確定其為辣椒紅色素。張曄等[19]以產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)率為考察標(biāo)準(zhǔn)，比較了硅膠層析柱和皂化去酯除辣法純化辣椒紅色素的效果。純化結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)硅膠柱層析純化的粗產(chǎn)品色價(jià)有大幅度提高，最高可達(dá)551.1，顯著優(yōu)于皂化去酯除辣法，但產(chǎn)率極低，僅為柱層析產(chǎn)率的十分之一。因此，盡管硅膠柱層析法具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低、純化效果好的優(yōu)點(diǎn)，但其較低的產(chǎn)率限制了生產(chǎn)的規(guī)模。

3.5 大孔吸附樹(shù)脂

大孔吸附樹(shù)脂具有良好的大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，可以有選擇地通過(guò)物理吸附水溶液中的有機(jī)物，是天然產(chǎn)物純化中常用的手段[45]。

張艷等[46]填柱后分別用無(wú)水乙醇和氯仿作為提取溶劑，將得到的辣椒提取物制備為上柱液，通過(guò)重力法過(guò)柱。之后比較了FPA90CL、FPA53、XAD16、FPC3500 和XAD4 這5 種樹(shù)脂的吸附效果，結(jié)果顯示這5 種樹(shù)脂均不能吸附氯仿溶解的辣椒紅色素，僅XAD16 樹(shù)脂可吸附用無(wú)水乙醇溶解的辣椒紅色素，每1 g 樹(shù)脂可吸附0.017 g辣椒紅色素；比較了1%NaOH 溶液、50%乙醇溶液、無(wú)水乙醇及氯仿的洗脫能力，結(jié)果顯示1%NaOH 溶液和50%乙醇溶液沒(méi)有洗脫效果，無(wú)水乙醇只能洗脫辣椒紅色素的紅色組分，氯仿則能完全洗脫。

綜上所述，在選擇純化方法時(shí)，需要考慮產(chǎn)率、純度、客戶需求、應(yīng)用等多方面的問(wèn)題。如硅膠柱層析在去除辣椒素和酯類物質(zhì)的基礎(chǔ)上，還能去除其他的非紅色成分。如果對(duì)色彩效果有精細(xì)要求，就應(yīng)該采取硅膠柱層析，這樣還可以得到其他顏色的色素，進(jìn)一步合理開(kāi)發(fā)利用。若純化所得的辣椒紅色素產(chǎn)品用于食品添加劑，就不適合用硅膠柱層析和大孔吸附樹(shù)脂這種在純化過(guò)程中需要借助較強(qiáng)毒性有機(jī)試劑（如丙酮、石油醚、氯仿等）的方法進(jìn)行純化，可考慮皂化去酯除辣法和分子蒸餾法，同時(shí)可以得到較多附加值高的辣椒堿。

4 展望

我國(guó)是辣椒種植大國(guó)，辣椒紅色素資源豐富，有關(guān)辣椒紅色素提取、純化的研究也較多，但相關(guān)技術(shù)仍需要轉(zhuǎn)型提升。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，應(yīng)更關(guān)注辣椒紅色素原料的“生態(tài)化”與其加工工藝“綠色化”。原料方面，除了可以考慮培育辣椒紅色素含量較高的辣椒新品種外，還可以從辣椒皮渣中提取辣椒紅色素，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)皮渣等辣椒醬副產(chǎn)物的綜合利用；工藝方面，在提取、純化的過(guò)程中加入回收的工藝流程，充分利用加工過(guò)程中的副產(chǎn)物（如辣椒堿、膠類物質(zhì)、磷脂等）進(jìn)行再加工，加強(qiáng)對(duì)辣椒加工副產(chǎn)物中其它類胡蘿卜素含量及提取工藝的研發(fā)，有效降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)辣椒加工產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)增值。

應(yīng)用環(huán)節(jié)上，由于目前我國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2760—2014 已批準(zhǔn)“辣椒紅”“辣椒橙”作為著色劑使用，應(yīng)繼續(xù)拓展“辣椒紅”與“辣椒橙”的應(yīng)用范圍、并加大“辣椒黃”類產(chǎn)品的挖掘，強(qiáng)化產(chǎn)品著色、穩(wěn)定性等方面的研究。

檢測(cè)環(huán)節(jié)上，在2020 年1 月，河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《DB 13/T 5159—2019 辣椒紅中反式辣椒紅素含量的測(cè)定》開(kāi)始實(shí)施，還沒(méi)有檢測(cè)辣椒原料及其制品中辣椒紅色素的國(guó)標(biāo)方法。我國(guó)應(yīng)加快研發(fā)先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的腳步，實(shí)現(xiàn)全國(guó)辣椒紅色素檢測(cè)手段的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)著色劑的使用并沒(méi)有關(guān)于清潔標(biāo)簽的要求，但原料是否是轉(zhuǎn)基因、提取天然色素過(guò)程中使用的添加劑和提取溶劑等因素都應(yīng)納入考慮的范圍。以辣椒色素加工原料、加工技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)的綜合為目標(biāo)，為辣椒紅色素產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。