附色素檢測。
辣椒色素提取精制工藝概述 :
天然植物色素作為著色劑的重要組成部分,廣泛應用於食品加工、醫藥和化妝品等與人體健康緊密相關的行業。天然植物色素與人工合成色素相比,原料來源充足,對人體無毒副作用,並且天然色素大多具有壹定的生理功能,如天然β-胡蘿蔔素在防癌、抗癌和預防心血管疾病等方面有明顯作用。隨著生物技術的發展,天然植物色素的研究與開發日益受到人們的重視,其應用有著廣泛的發展前景。辣椒色素是天然色素研究的熱點之壹,是含有多種色素成分的混合色素,包括辣椒紅素(Capsanthin)、辣椒玉紅素(Capsorubiu)、隱黃素(Crgtoxabthin)等紅色系色素和紫黃質、黃靈等黃色系色素。
目前的辣椒色素產品主要是辣椒紅色素,它屬於類胡蘿蔔素中的復烯酮類,為辣椒紅素、辣椒玉紅素和β-胡蘿蔔素的混合物,它安全無毒,能夠被人體消化吸收,並在人體內轉化為維生素A。辣椒紅色素外觀為深紅色粘性油狀液體,可任意溶於植物油、丙酮、己醚、三氯甲烷、正己烷,易溶於乙醇,稍難溶於丙三醇,不溶於水,對酸對堿穩定(在偏酸性環境中穩定性更好),在加熱條件下不易被破壞,並且具有較強的著色力和良好的分散性,但耐光性、耐氧化性較差,波長210～440nm特別是285nm紫外光可使其褪色,添加L-抗壞血酸可提高其光穩定性,添加類黃酮和多元酚等物質可作為抗氧化劑。辣椒紅色澤鮮艷,色價高,其顯色強度為其它色素的10倍。
基於辣椒色素的上述特點,國內外學者對其進行了大量的研究,現已形成了幾種較為成熟的提取、分離方法。筆者對辣椒色素提取精制技術等方面的研究成果作簡單介紹,同時展望未來辣椒色素的研究動向。
1 幾種典型的辣椒色素提取精制方法
1.1 有機溶劑萃取法
根據辣椒色素的理化性質,工業上多采取以下方法進行提取:將茄科植物辣椒的成熟幹燥果實之果皮粉碎後,用乙醇、丙酮、異丙醇或正己烷等抽提。考慮到天然紅辣椒中含有辣椒紅、辣椒素、辣椒油脂等成分,其中辣椒素即辣椒堿有辣味,高溫下產生刺激性蒸氣,因此在辣椒色素的精制過程中必須將其去除。從結構上看辣椒素含有酰胺鍵,分子中含有壹個羥基,是壹個極性化合物,其晶體呈現為單斜棱柱體或矩形,熔點61℃,溶於稀乙醇、己醚、丙酮、乙酸乙酯等溶劑及堿性水溶液中。考慮到辣椒紅混合物和辣椒素在不同溶劑中溶解度不同,可以利用兩者的溶解度差異進行脫辣處理。賀文智等[5]基於此原理采用正己烷萃取法,利用辣椒紅色素易於溶於正己烷而辣椒素較難溶於正己烷的性質將兩者進行分離,操作步驟如下:稱取經去蒂、去籽、粉碎處理後的紅辣椒粉末,以丙酮為萃取劑進行常壓萃取操作,提取液在溫度為90℃、真空度為0.09MPa的條件下進行減壓蒸餾濃縮,同時回收丙酮。用丙酮提取辣椒紅的過程實質上是液固之間通過相際接觸表面進行的傳質過程,傳質速率的快慢決定著傳質設備的尺寸及操作時間。該方法為了提高傳質速率,采用索氏提取器對粉末狀的幹紅辣椒進行提取。稱取壹定量的經濃縮的辣椒紅粗產品用壹定量的正己烷進行萃取脫辣,試驗結果見表1。
色價定義為單位質量原料的提取物的吸光度。
該方法操作簡單,色素回收率較大,產品得率高,但產品色價較小。由於色價值與辣度呈負相關性,說明該方法脫辣不夠徹底,對於以辣椒紅為主要產品且對辣椒素含量要求不是十分苛刻的情況,可以采用此方法。張宗恩等以丙酮為溶劑提取制備辣椒油樹脂,油樹脂得率高、色價大、辣素含量低,便於分離。采用pH值大於10.37的丙酮(50%)溶液進行5次以上脫辣萃取可得到口嘗無辣味的紅色素。該方法工藝簡單、操作方便,所得色素的各項質量指標均符合FAO/WHO標準。
1.2 柱層析法據報道,辣椒中的辣椒素即使稀釋1:100000仍能感覺到辣味,這在很大程度上限制了辣椒色素的應用。因此,去掉辣味成分就成為提取分離辣椒紅色素工藝的關鍵步驟。用矽膠柱層析分離辣椒色素屬分配層析法,是根據色素和辣素的結構差異,在束縛於矽膠上的固定相和洗脫液中的溶解度不同,因此在固定相和洗脫液之間的分配系數不同而達到分離效果。袁慶雲研究了用矽膠柱層析分離辣椒紅色素,總結出以下工藝流程:
辣椒→挑選→粉碎→加酶→過濾→濃縮→乙醇石油醚提取→過濾→濃縮→上矽膠柱→洗脫→濃縮→得深紅色粘稠液體。
操作要領有:
1)加酶:加酶水解使細胞中與蛋白質、脂肪、糖類等結合的色素遊離出來,便於用溶劑提取。
2)提取:以90%乙醇和石油醚(1∶1)的提取液在室溫下攪拌過夜提取,經過濾後減壓濃縮。3)通過薄層層析尋找洗脫條件,當石油醚和食用級90%乙醇體積比=2∶1時展層效果最好。
4)將提取的濃縮液上矽膠柱,柱直徑10cm,高100cm,用洗脫液洗脫,收集紅色洗脫部分
5)將收集的洗脫部分減壓濃縮。
實驗所得紅色粘稠液經檢驗水分含量0.37%,脂肪含量90.68%,色素∶色階E1%1cm(475nm)=143,不含辣椒素。賀文智、索全伶等[5]也探討了辣椒紅色素的柱層析提取精制方法:用丙酮作萃取劑從紅辣椒幹粉中提取出辣椒紅粗品,粗品經減壓蒸餾濃縮處理後進行柱層析脫辣精制操作。該試驗鑒於柱層析法的優點,采用尺寸規格較大的玻璃柱進行柱層析分離,選用粒徑74～152μm矽膠作填料,石油醚與丙酮的復配混合液(10:1)為展開劑進行柱層析。辣椒紅粗品上柱淋洗分離,首先流出的是橙黃色液體(量少),其次是辣椒紅色素,最後是較難洗脫的淡黃色且具有較濃辣味的液體。收集紅色素產品進行減壓蒸餾濃縮,用751分光光度計測定其色價E1%1cm(460nm)=56.5,色素回收率可達平均67.2%。
針對現有文獻中大多介紹以紅辣椒為原料提取無辣味混合色素的方法但未對混合色素作進壹步分離分析的問題,提出了采用柱層析對辣椒色素中的黃色素進行分離。該方法以矽膠為固定相,丙酮、95%乙醇分別作為辣紅素和辣黃素的洗脫劑,每次分離的色素量為矽膠質量的4%～2%,分離後的液體經減壓蒸餾得濃縮產物。通過此過程,不但可得到辣椒色素中的主要副產品－－－黃色素,而且相應地提高了主要成分的純度,得到純度較高的紅色素。
采用柱層析分離技術,選用吸附劑X和混合洗脫液用於中試,將辣椒色素中紅、橙、黃進壹步分離,可以使低質量辣椒紅色素的色價和色調得到較大的提高。吳明光等采用柱層析分離技術,從辣椒果皮中分離出了遊離型結晶辣椒紅色素單體,其含量大於95%,這是我國辣椒紅色素在劑型上的突破。
1.3 超臨界CO2流體萃取技術
由於辣椒紅素的油狀特性使得采用有機溶劑萃取分離得到的辣椒色素產品中有較高的溶劑殘留,采取壹般的洗脫劑方法產品很難達到聯合國糧農組織和世界衛生組織(FAO/WHO,1984)規定的最新標準,極大地影響了辣椒色素的實用和出口創匯。超臨界流體萃取是壹種新型的化工分離技術。該技術的關鍵是了解超臨界流體的溶解能力及隨諸多因素影響的變化規律。超臨界CO2流體萃取(SCFE-CO2)就是使用高於臨界溫度、臨界壓力的CO2流體作為溶媒的萃取過程。處於臨界點附近的流體不僅對物質具有極高的溶解能力,而且物質的溶解度會隨體系的壓力或溫度的變化而變化,從而通過調節體系的壓力或溫度就可以方便地進行選擇性地萃取分離不同物質。超臨界分離技術工藝簡單,能耗低,萃取溶劑無毒、易回收,所得產品具有極高的純度,殘留溶劑符合FAO/WHO要求。趙亞平等采用自行設計的超臨界CO2流體萃取設備進行辣椒色素提取。該設備主要由供氣系統、超臨界CO2流體發生系統、萃取分離系統、計量系統4部分組成,所有部件都國產化。實驗表明,最佳萃取條件為粒度<1.2mm,萃取壓力15MPa,萃取溫度50℃,流量6m3/h。在萃取過程中,根據UV3000紫外可見分光光度計測定200～600nm的吸光度曲線判斷辣椒色素與辣椒素的分離效果。用色素的丙酮溶液在449nm處測定吸光度,所得值即為色素的色價。從表2可以看出,用該方法萃取的辣椒色素各項質量指標均超過國家標準。
采用瑞士NOVA公司制造的超臨界萃取裝置對辣椒色素進行分離、提純。使產品符合FAO/WHO殘留溶劑標準要求(己烷含量≤25mg/kg)的最佳工藝參數是:萃取壓力18MPa,萃取溫度25℃,萃取劑流量2.0L/min,萃取時間3h。在最佳工藝條件下產品色價可達到342。韓玉謙等采用超臨界CO2流體萃取技術對色價100～180,溶劑殘留30×10-6～150×10-6的辣椒紅色素進行精制,實驗結果表明:當萃取壓力控制在20MPa以下時,辣椒紅色素的色價和色調幾乎不受損失,有機溶劑的殘留可以降低到2.7×10-6左右,但辣椒色素中的紅色系色素和黃色系色素未達到完全分離。研究發現,在超臨界CO2流體萃取辣椒色素的過程中使用助溶劑如1%的乙醇或丙酮或升高提取壓力能提高辣椒色素得率。在較低壓力下分離得到的辣椒色素幾乎都是β-胡蘿蔔素,而在較高壓力下得到較大比例的紅色類胡蘿蔔素如辣椒紅色素、辣椒玉紅素、玉米黃質、β-隱黃質等和少量的β-胡蘿蔔素。在兩步分段提取過程中,第壹階段采用分離紅辣椒油和β-胡蘿蔔素的技術保證了第二階段辣椒色素提取的富集,並使辣椒紅、黃色素比率達到1.8。在自行開發的多功能超臨界CO2流體萃取分餾裝置上對辣椒色素脫辣精制技術進行了研究,結果表明:在小於10.0MPa壓力下可萃取出黃色和辣味成分,保留紅色素;當壓力大於12.0MPa時可將紅色組分萃取完全。盡管超臨界流體萃取天然色素具有很多的優點,但由於超臨界設備壹次性投資較大,目前我國在這壹領域還未得到廣泛的應用。
1.4 其它
采用兩步法萃取分離紅辣椒,即先用有機溶劑浸取法從幹尖辣椒中萃取出含有紅色素、辣椒素和焦油味臭味的辣椒浸膏,然後再用超臨界CO2萃取的方法去除焦油味臭味並把紅色素和辣椒素分開,從而得到不含有機溶劑的紅色素和辣椒素,產量較單純用超臨界萃取方法提高5～7倍,且質量遠超過FAO/WHO(1984)標準。姚祖鳳、姜洪傑等以6種分離、提取方法進行了54次實驗,通過這些實驗了解到:辣椒紅色素的得率和質量與生產技術和工藝條件有著密切的關系。通過對比分析,可以比較這6種生產技術的先進性和實用性。6種工藝的基本情況見表3。
從表4可知:6種生產技術中,技術Ⅰ生產的辣椒紅色素質量最好;技術Ⅱ、Ⅲ生產的辣椒紅色素各項指標符合標準,但色價較低;顯然,技術Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ只能提取色價較低、純度不高的粗品,尚需進壹步精制。
2 討論
及展望現已形成了多種辣椒色素分離提純工藝,常規生產方法有有機溶劑萃取法,水蒸氣蒸餾法等,但是這些方法都不能徹底地除掉辣味,辣椒素難以回收,色素得率低,而且應用有機溶劑萃取法往往使產品中殘留的有機溶劑如丙酮、二氯甲烷、丙酮、正己烷等超標,縮小了產品的適用範圍。采用超臨界CO2流體萃取技術能夠極大地提高辣椒色素產品的質量,產品色價高,有機溶劑殘留量小,沒有熱加工環節而保證天然物質中的原有成分不被破壞,可在室溫附近實現SCFE-CO2技術操作,節省能耗,並且能夠去掉辣椒產品中的異味,但是該方法操作較復雜,且設備昂貴。矽膠柱層析法操作簡單,設備條件要求不高,分離效果較好,去除辣味完全,適合小規模研制和生產。另據資料提供,二元溶劑提取分離辣椒紅色素和辣味素技術有很好的提取精制效果。國外有較新研究顯示,在較溫和的條件下,亞臨界丙烷在類胡蘿蔔素提取方面優於超臨界CO2。紫外可見光譜分析、薄層色譜分析、氣相色譜法、高效液相色譜法等分析分離技術也被應用於指導選擇辣椒紅色素的生產工藝參數。
國內目前在辣椒色素產品的深度開發方面差距還很大,技術進步慢,以有機溶劑萃取分離為主要手段,由於溶劑法自身的局限性,產品質量很難提高,降低了產品的經濟價值。因此辣椒色素產品的深加工研究有著極高的價值和廣闊的前景。避免或減少色素成分在初加工與貯存中的損失至關重要。提高辣椒色素的耐光性、抗氧化性與適用性,希望將脂溶性色素轉變為水溶性色素,開發制劑化技術和乳化技術,這些色素制劑與加工技術的配合發展,符合開發領域與市場發展的需要。單壹組分的超臨界溶劑萃取有壹定的局限性,如某些物質在萃取劑中溶解度很低,或選擇性不高,導致分離效果不好。應用適當的助溶劑(或夾帶劑)可強烈影響超臨界流體的溶解能力、選擇性及P-V-T性質。因此,在對辣椒色素進行超臨界流體萃取的研究過程中開發研制適當的助溶劑可實現更有效的分離。改善脫辣技術的同時引入脫臭技術,將有利於辣椒色素更為廣泛的應用。基於現有辣椒色素精制工藝的研究成果,研制與開發投資小、操作簡單、產品質量高的辣椒色素提取技術有著及其重要的意義。
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辣椒紅素
辣椒紅素是類胡蘿蔔素的壹種，也是目前熱門的抗氧化劑。
辣椒為茄科辣椒屬，能結辣味漿果的壹年或多年生草本植物，別名還有番椒、海椒、秦椒、辣茄、甜椒、菜椒、尖椒等。每100g鮮辣椒含水份70-93g、澱粉4.2g，蛋白質1.2－2.0g，維生素C73-342mg；幹辣椒主要含維生素A。辣椒的辣味是辣椒素（C16H27no3），辣椒素主要分布在胎座周圍隔膜及皮表細胞之中。
辣椒原生長於中南美洲熱帶地區，1493年傳入歐洲，1583年－1598年傳入日本，傳入中國未見具體時間，中國最早關於辣椒的記載參見明代高濂撰《遵生八箋》（1591年），有：“番椒叢生，白花，果儼似禿筆頭，味辣色紅，甚可觀”的描述。辣椒傳入中國有兩條路徑，壹是聲明遠揚的絲綢之路，從西亞進入甘肅、陜西等地，率遠在西北栽培；壹是經過馬六甲海峽進入南中國，在南方的雲南、廣西和廣東等地栽培。
據稱，最早的辣椒生長於智利的叢林，經采集在墨西哥馴化栽培成為蔬菜，然後再傳入世界各國。現在，智利還有傳統的吃辣椒比賽。但是，植物學家在上個世界的70年代考察，從雲南西雙版納的原始森林中發現了野生型的小米椒，引起科植物界廣泛關註。這將可能引發壹場辣椒的外來和本土產生的爭論，如果從大陸板塊漂移說討論，太平洋東海岸與西海岸原來是壹個整體的，南中國卻也是與中美洲相近呢。
辣椒的醫療作用
壹、辣椒能燃燒脂肪
辣椒中含有辣椒素，加速脂肪的新陳代謝，促進能量的消耗，從而防止體內脂肪的聚集。對於不擅嗜辣的人來說，采用辣椒減肥不能太心急，規律地進食，讓腸胃刺激感慢慢適應。
最近日本對辣椒又有了新解釋。在日本，人們認為辣椒在某種程度上，是女性的"補品"，而非"天敵"。
因為他們認為，除了有殺菌作用外，其中更含有壹種叫 "capsaicin"的物質，可以促進荷爾蒙分泌，從而加速新陳代謝以達至燃燒體內脂肪的效果，從而起到減肥作用。
而且辣椒成分天然可靠，此外，他們還認為，在某些以辣食為主的地區，當地女性不但少有暗瘡問題，皮膚更大多滑溜溜。
二、辣椒能助顏
辣椒中的辣椒堿，能強新活血，擴張面部皮膚血管，改善面部血液循環，使面色紅潤。前提是適可而止，小心臉上痘痘爆發。
辣椒可促進血液循環 將辣椒素塗在皮膚上，會擴張微血管，促進循環，而使皮膚發紅、發熱。目前已有廠商利用這些原理，把辣椒素放入襪子裏，成為“辣椒襪”，供冬天保暖用。
辣椒可減輕感冒的不適癥狀千百年來，辛辣的食物常被認為可以發汗祛痰，現在發現好像也是如此。辛辣的食物可以稀釋分泌的黏液，並幫助痰被咳出，以免阻礙呼吸道。加州大學教授艾文奇曼甚至說：“許多在藥房出售的感冒藥、咳嗽藥的功效和辣椒完全壹樣，但我覺得吃辣椒更好，因為它完全沒有副作用。”
三、辣椒能止痛
辣椒中的辣椒素可以減少神經細胞的P物質，使疼痛信號的傳遞變得不靈敏。辣椒也可以用於治療風濕。
自古以來辣椒就常被用來解除疼痛，而科學家最近才知道，辣椒素可以耗盡神經傳導物質，而傳導物質可以將疼痛的訊息傳到神經系統。透過辣椒素的止痛原理，辣椒膏已經被用來緩解帶狀皰疹、三叉神經痛等疼痛。
在紅色、黃色的辣椒、甜椒中，存在另壹種成分是辣椒紅素 (capsanthin)。而辣椒紅素是類胡蘿蔔素的壹種，也是目前熱門的抗氧化劑。生辣椒的維生素C含量比橙或檸檬多，壹只鮮紅椒提供的維生素A幾乎達到營養專家建議的每日需要量的壹半。壹種含有辣椒素的油膏對減輕帶狀皰疹的痛苦很有效。
四、辣椒可以防癌
據研究，辣椒中的類胡蔔素不但可以有助於視力，而且也具有抗細胞突變的作用。
辣椒紅素預防癌癥從流行病學的研究來看，許多嗜辣的民族，如東南亞、印度等國罹患癌癥的幾率都比西方國家少。科學家推測，這些辛辣的食物中，還有許多抗氧化的物質，氧化和慢性病、癌癥及老化本來就有直接的關聯。
最近美國夏威夷大學研究指出，辣椒、胡蘿蔔等蔬菜中類胡蘿蔔素能刺激細胞間傳達訊息的基因 (因為器官癌變時，細胞間交換訊息的系統會發生故障)，這可能在預防癌癥上有重要的功用。
預防動脈硬化壹根紅辣椒中含有1日所需的β-胡蘿蔔素，而β-胡蘿蔔素是強抗氧化劑，可以抑制低密度膽固醇(LDL)被氧化成有害的型態。LDL壹旦被氧化，就像奶油沒放進冰箱壹樣，會變成壞的物質阻塞動脈。換句話說，就是β-胡蘿蔔素在動脈硬化的初始階段，就開始幹預。
哪些人不宜多吃辣椒？
如今含辣椒的菜肴越來越深入家庭。但從健康保健的角度講，並非人人都適合吃辣椒。
患熱性病、潰瘍病、慢性胃腸病、痔瘡、皮炎、結核、慢性支氣管炎及高血壓等疾病的人，不宜大量食用辣椒。
瘦人不宜多吃辣椒。從中醫角度講，瘦人多屬陰虛和熱性體質，所謂“瘦人多火”即指虛心。這壹類人常常表現為咽幹、口苦、眼部充血、頭重腳輕、煩躁易怒，如果多吃辣椒不僅會使上述癥狀加重，而且容易導致出血、過敏和炎癥，嚴重時還會發生瘡癰感染等。
甲亢患者不宜食辣椒。甲亢患者常常處在高度興奮狀態，故不宜吃辣椒等強烈刺激性食物。
腎炎患者不宜食用辣椒。研究證明，在人體代謝過程中，其辛辣成分常常要通過腎臟排泄，這對腎臟實質細胞均有不同程度的刺激作用。
這裏有辣椒紅素性質鑒定/khdt/khdt/200702/11153.html