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1、辣椒红色素的分离提取一、 综述辣椒红色素别名辣椒红、辣椒色素、椒红素、辣红素，是一种存在于成熟红辣椒果实中的四萜类橙红色色素，属类胡萝卜素类色素。辣椒红色素是辣椒的重要显色物质，其中重要含辣椒红素和辣椒玉红素，具有辣椒香气味的深红色粘性油状液体，色泽鲜艳，着色力强，耐光、热、酸、碱，且不受金属离子影响；溶于油脂和乙醇。1.辣椒红色素构造及理化性质纯的辣椒红色素是有光泽的深红色针状结晶，呈橙红、橙黄色调，属类胡萝卜素类色素，重要成分及含量为：辣椒红素约50 ，辣椒玉红素约8.3，玉米黄质约14，-胡萝卜素约13.9，隐辣椒质约5.5，此外尚有辣椒黄素、辣椒色素脂肪酸酯、辣椒红素乙二酸酯、辣椒红素
2、二软脂酸酯等，可用作食用红色色素，未酯化辣椒红素的生物运用率高于酯化辣椒红素。辣椒果实在成熟过程的不同步期，多种类胡萝卜素（-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质、辣椒红素）含量不同，其中在其生长过程的第9周时（自开花起计算），辣椒红素的含量为19 000 g100 g，占总类胡萝卜素的60%。纯的辣椒红色素熔点为175 左右，易溶于极性大的有机溶剂，如：丙酮、三氯甲烷、植物油、乙醚，溶于乙醇，不溶于甘油和水。与浓无机酸作用显蓝色。具有较好的分散性，在p H为312，温度在2570较为稳定，在糖类溶液中稳定性较好，耐还原性好，耐氧化性差，金属离子K+、C a2+、N a+、M g2+、Z n2+对其无影
3、响，可以与这些添加剂一起使用，而A l3+、F e3+对其影响不大，C u2+、F e2+对其有明显影响，使用时应注意避免。辣椒红素耐光性差，暴露于室外强光下易褪色。辣椒红色素各成分的分子构造如下:辣椒红素( capsan thin) (C40H56O3 = 584.85)辣椒玉红素( capsorubin) (C40H56O4 = 600.85)玉米黄质( zeaxan thin) - 胡萝卜素(- carotenone2.辣椒红色素的应用及前景辣椒红素是天然红色素的一种，可从成熟的茄科红辣尖椒中提取。作为一种天然着色剂,辣椒红色素不仅色泽鲜艳,色价高,着色力强,保色效果好,安全无毒，并且具
4、有抗癌美容的功能，因此被广泛应用于水产品、肉类、糕点、色拉罐头、饮料等各类食品的着色,还可以有效地延长仿真食品的货架期;并且安全性高,具有营养保健作用,并被现代科学证明有抗癌、抗辐射等功能,还应用于化妆品和小朋友玩具等领域。现已成为国内外食品和食品添加剂行业开发研究和消费关注的热点之一。由于市场前景较好,需求量逐年上升,各国竞相开发生产。国内是一种辣椒资源相称丰富的国家,几乎全国各地均有种植,特别是山东、河北、四川、山西、河南、云南、广西等省区均有大面积种植,年总产量也难以精确记录。由此可知国内辣椒产量丰富、价格低廉，因此开发应用辣椒红色素具有很大的经济效益和广阔的国内外市场前景。3.既有的辣
5、椒红色素提取措施目前辣椒红色素的提取措施大体可归为油溶法, 溶剂提取法, 超临界CO2流体萃取法, 超声波溶剂提取法, 溶剂微波提取法和酶法提取六类。其中,前两种为常规措施。（1） 油溶法油溶法是在常温下呈液状的食用油如棉籽油、豆油、菜籽油等浸渍辣椒果皮或干辣椒粉，使辣椒红素溶解在食用油中, 然后通过一定措施从油中提取出辣椒红素的一种措施。用油溶法提取辣椒红色素存在油与色素分离困难的缺陷, 难以得到浓稠的色素, 现已基本停止使用。（2） 溶剂法溶剂法是将清除坏椒杂质的干辣椒磨成粉后, 用有机溶剂如丙酮、乙醇、乙醚、氯仿、二氯乙烷、正己烷等进行浸提, 将浸提液浓缩得到粗辣椒油树脂,减压蒸馏得产品
6、。但此法所得产品含杂质多, 同步还带有辣椒特有的异味, 使其应用范畴大大减小, 为此,需采用多种改善措施以消除其杂质和异味。（3） 超临界CO2 流体萃取法目前,国内外已经开始研究应用超临界CO2 流体技术萃取辣椒红色素。超临界流体萃取技术是以超临界状态下的流体作为溶剂,运用该状态下流体所具有的高渗入能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。超临界流体的溶解能力随体系参数(温度和压力)而发生持续性变化,因此通过变化操作条件(稍微提高温度或减少压力)便可以便地调节组分的溶解度和萃取的选择性。此措施生产的辣椒红色素,色价达到220。（4）超声波溶剂提取法辣椒粉是片状凹凸不平的纤维组织构造,辣椒素及其她
7、脂溶性成分存在于纤维组织之内,采用老式的有机溶剂提取法需要耗费大量有机溶剂和时间才干提取完全。超声提取过程产生强烈的振动、空化、搅拌,与老式提取方式比较具有收率高、生产周期短、无需加热、有效成分不被破坏等长处。（5） 溶剂微波提取法微波是电磁波的一种，其波长为1mm1m,其波长介于短波和远红外之间，故称微波。将微波应用于提取，其对物质的作用表目前：当被提取物溶媒共同处在微波场下时，目的组分分子受到高频电磁波的作用，产生剧烈振荡，分子自身获得了巨大的能量以挣脱周边环境的束缚，当环境存在一定的浓度差时，可以在非常短的时间内实现分子自内向外的迁移达到一种平衡点，这就是微波可以短时间内实现提取色素的因
8、素。（6） 酶法提取周旭章等研究提出醇-酶脱脂二步法精制辣椒红色素粗制品的新工艺,脱辣最佳工艺条件:温度为室温;脱辣剂(乙醇)浓度70% ,投料比121513,萃取次数34次。脱脂剂(Mix酶)浓度1015mg/L,反映时间50min。邵学军等实验成果,用NaOH溶液浸泡辣椒粉脱出辣素的最佳操作条件为:辣椒粉( g) 与15% NaOH 溶液(mL ) 之比为1 9, 90浸泡1.5h。4. 影响辣椒红色素稳定性的因素辣椒红色素在被提取前是贮存在辣椒果实的完整细胞组织中,由于受到细胞膜及细胞内某些成分的保护并形成脂类,对光热等具有较高的稳定性。但当辣椒红色素被提取出来后来,由于失去了细胞膜等的
9、生物保护机制,多种外部条件对其均可产生不同的影响,破坏其稳定性。辣椒红色素稳定性是指其在多种也许的环境中与否保持原有的色泽，即与否褪色或变色。近年来，国内外的多种研究表白影响辣椒红色素稳定性的因素大体有如下几类。（1） 光对辣椒红色素稳定性的影响国内外的多种研究表白辣椒红色素的耐光性较差在油性介质中避光保存的辣椒红色素是比较稳定的。配制浓度为01005%的丙酮色素溶液,溶液呈橙红色,在色素在370530nm之间有强烈的吸取峰,最大吸取波长为470nm。根据张志强的实验成果,暗室和室内光线下,色素无褪色现象,且损失较小, 6天后仍有96%以上保存,在日光下不到半天的时间,色素几乎损失殆尽,几乎为
10、无色,紫外光对色素有明显的影响, 3天左右几乎都损失。（2） 温度对辣椒红色素稳定性的影响 据周国海的研究成果,温度对辣椒红色素有一定影响。温度越高，辣椒红色素损失越多。重要在70以上加热损失较明显。辣椒红色素在2580时稳定性较好, 色素变化不大，当温度升高到80100时,稳定性下降,当超过100时,色素极不稳定,因此提取过程中应避免长时间处在80以上的高温。（3） 金属离子对辣椒红色素稳定性的影响 铜离子、亚铁离子对辣椒红色素有明显的破坏作用,而铝离子在浓度较高,即不小于400mg/ kg时,对色素的色价有影响,而铁离子、钾离子、钠离子、镁离子等对色素的影响均可以忽视。（4） 氧化剂对辣椒
11、红色素稳定性的影响张志强等将不同浓度(0.0、0.1、0.2、0.3、0.5mol /L )体积分数为30%的H2O2 加到已配好的色素溶液中,定容至10mL,摇匀470nm 处测定其吸光度,静置2h后,再次测定其吸光度。比较两次色素的损失率发现,辣椒红素对氧化剂不稳定,浓度越高稳定性越差。因此在辣椒红色素提取过程中要避免与氧化剂接触。（5）空气中的氧对辣椒红色素稳定性的影响夏枫耿等分别向液体及固体辣椒红色素中以2.33mL / s的速度通入空气2h,测定吸光度,发现:液体辣椒红色素对空气中氧比较敏感,接触氧气褪色较快,而固体红色素由于受到包埋保护,对氧气不太敏感。二、 实验1. 实验原理辣椒
12、红色素为脂溶性色素，选用合适的措施提取后，可采用不同的分离技术进行色素的分离。上文已经提及国内外提取辣椒红色素的多种措施，由于辣椒粉是片状凹凸不平的纤维组织构造,辣椒素及其她脂溶性成分存在于纤维组织之内,采用老式的有机溶剂提取法需要耗费大量有机溶剂和时间才干提取完全。超声提取过程产生强烈的振动、空化、搅拌,与老式提取方式比较具有收率高、生产周期短、无需加热、有效成分不被破坏等长处。本实验以丙酮为提取溶剂，采用超声法对辣椒红色素进行提取。分离过程中，本实验采用硅胶为吸附剂，石油醚/丙酮为流动相的柱层析法。硅胶柱层析法的分离原理是根据物质在硅胶上的吸附力不同而使各组分分离。一般状况下极性较大的物质
13、易被硅胶吸附，极性较弱的物质不易被硅胶吸附。当采用溶剂洗脱时，发生一系列“吸附解吸再吸附再解吸”过程，吸附力较强的组分，移动的距离小，后出柱；吸附力较弱的组分，移动的距离大，先出柱。薄层层析又叫薄层色谱，是色谱法中的一种，是迅速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，是近年来发展起来的一种微量、迅速而简朴的色谱法，它兼备了柱色谱和纸色谱的长处。一方面合用于小量样品（几到几十微克，甚至0.01g）的分离；另一方面若在制作薄层板时，把吸附层加厚，将样品点成一条线，则可分离多达500mg的样品。因此又可用来精制样品。故此法特别合用于挥发性较小或在较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物资。此
14、外，在进行化学反映时，常运用薄层色谱观测原料斑点的逐渐消失来判断反映与否完毕。薄层色谱是在被洗涤干净的玻板（103cm左右）上均匀的涂一层吸附剂或支持剂，带干燥、活化后将样品溶液用管口平整的毛细管滴加于离薄层板一端约1cm处的起点线上，凉干或吹干后置薄层板于盛有展开剂的展开槽内，浸入深度为0.5cm。待展开剂前沿离顶端约1cm附近时，将色谱板取出，干燥后喷以显色剂，或在紫外灯下显色。2. 实验材料干红辣椒（去籽研磨备用）3. 实验试剂和仪器试剂：石油醚，丙酮，柱层析用硅胶，报层层析用硅胶，0.5%羟甲基纤维素钠等仪器：碎机，超声波清洗器，旋转蒸发仪，烘箱，柱层析，层析缸等4. 操作过程a) 色
15、素提取 （超声法）i. 超声精确称量1.00g辣椒粉，放入锥形瓶，加入50mL丙酮，充足摇匀混合。在瓶口蒙上膜，并在薄膜表面戳破几种洞，是锥形瓶通过小口与外界想通，然后放入超声波清洗器的水槽中，超声15min。ii. 过滤将通过15min超声的溶液通过漏斗进行常压过滤，收集滤液与圆底蒸馏瓶中。iii. 蒸发浓缩使用旋转蒸发仪将滤液蒸发浓缩，回收有机溶剂；向浓缩后的圆底蒸馏瓶中滴加微量石油醚，溶解浓缩物，成待分离原液。b) 色素的粗分离（柱层析）i. 制备硅胶柱取适量柱层析用硅胶，干法装柱，直至距离顶端2.5cm处停止（装填过程中需压实硅胶）。然后在硅胶柱上方放置一种圆形小滤纸片，并将填装好的硅胶柱固定在铁架台上。ii. 淋洗将流动相石油醚缓慢倾倒入柱，淋洗层析柱，同步打开活塞；当上方小滤纸片几乎快干又未干时（石油醚已淋洗整个柱子）关闭活塞。iii. 添加原液继续添加待分离原液（0.5-1mL），然后继续添加提前配好的提取液（石油醚/丙酮=1：10）。一段时间偶，可明显观测到硅胶柱自上而下分出几层不同颜色的区域，表白提起液中的多种色素已经被分离。iv. 收集分离液当第一部分有色液体即将流出层析柱的时候，立即换用离心管收集。第二部分可用此外一只离心管收集。c) 色素分离 （薄层层析）i. 薄层板的制备（倾注法）提前一天制备。称取10-15g薄层层析用硅胶，量取35-40m
