3辣椒紅色素的純化方法

目前國內(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)濟效益。國內(nèi)外尤其是美、日、韓等發(fā)達國家對于高品質(zhì)辣椒紅色素有很強的需求，因此建立簡便、廉價、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、大孔樹脂吸附法，可通過比較純化前后色價或測定產(chǎn)品中不溶物含量來評價純化效果。

3.1皂化去酯脫辣

皂化去酯脫辣法指通過針對性加入酸或醇溶液（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32脫辣液，在脫辣攪拌過程中，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12h后除去含有辣椒堿的水相和磷脂層，以此達到純化目的。脫辣除酯溫度和攪拌時間是關(guān)鍵工藝參數(shù)。試驗結(jié)果表明，將脫辣溫度控制在（45±1）℃，攪拌40min，辣椒紅色素吸光比從1.000增長到1.005，產(chǎn)品的流動性也顯著得到改善。史曉博等為解決產(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40g，加酸量為2.5g，加鹽量為3g，此時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《GB1886.34—2015》，具有較好的流動性和光澤，著色能力強。

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，實現(xiàn)磷脂資源的開發(fā)再利用。該工藝通過磷酸酸化洗脫低色價辣椒紅色素中的磷脂后，再加入堿溶液（如NaOH溶液）進行堿煉，后經(jīng)丙酮萃取和蒸發(fā)濃縮可得到高色價的辣椒紅色素。李濤等使用該方法純化辣椒紅色素，成功將色價由177提高到300。

3.3分子蒸餾法

分子蒸餾法（Moleculardistillation，MD）又稱短程蒸餾（Shonpathdistillation），是近年來迅速發(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、受熱時間長的缺點，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。國內(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，通過比較純化后辣椒紅色素的色價來比較兩種技術(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)勢主要體現(xiàn)在大大縮短了純化時間。進料溫度、蒸餾溫度、蒸餾壓力、刮膜器轉(zhuǎn)速、進料速率等因素都會影響分子蒸餾的純化效果。陶紅等通過Box-Behnken試驗設(shè)計，考察了蒸餾溫度、蒸餾壓力、刮膜器轉(zhuǎn)速對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9.5Pa、刮膜器轉(zhuǎn)速313r/min時，純化效果最好，辣椒紅色素的色價可達到19.84。張煜等通過在降膜蒸餾器內(nèi)增加了一個刮膜器來調(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，同時還能控制物料停留時間，減小熱分解。分子蒸餾技術(shù)低溫加熱的優(yōu)點，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（Silicagelcolumnchromatography，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。龐敏等先用乙醇皂化去除辣椒粗提物中的脂肪酸，再通過硅膠柱層析去除樣品中的辣椒堿。實驗結(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1BV/h。尚雪波先用堿溶液脫辣（回收），利用硅膠層析柱分離，再用堿溶液進行水解（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)過硅膠柱層析純化的粗產(chǎn)品色價有大幅度提高，最高可達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單、設(shè)備要求低、純化效果好的優(yōu)點，但其較低的產(chǎn)率限制了生產(chǎn)的規(guī)模。

3.5大孔吸附樹脂

大孔吸附樹脂具有良好的大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，可以有選擇地通過物理吸附水溶液中的有機物，是天然產(chǎn)物純化中常用的手段。張艷等填柱后分別用無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，通過重力法過柱。之后比較了FPA90CL、FPA53、XAD16、FPC3500和XAD4這5種樹脂的吸附效果，結(jié)果顯示這5種樹脂均不能吸附氯仿溶解的辣椒紅色素，僅XAD16樹脂可吸附用無水乙醇溶解的辣椒紅色素，每1g樹脂可吸附0.017g辣椒紅色素；比較了1%NaOH溶液、50%乙醇溶液、無水乙醇及氯仿的洗脫能力，結(jié)果顯示1%NaOH溶液和50%乙醇溶液沒有洗脫效果，無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，需要考慮產(chǎn)率、純度、客戶需求、應(yīng)用等多方面的問題。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。如果對色彩效果有精細要求，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，進一步合理開發(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脂這種在純化過程中需要借助較強毒性有機試劑（如丙酮、石油醚、氯仿等）的方法進行純化，可考慮皂化去酯除辣法和分子蒸餾法，同時可以得到較多附加值高的辣椒堿。

4展望

我國是辣椒種植大國，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、純化的過程中加入回收的工藝流程，充分利用加工過程中的副產(chǎn)物（如辣椒堿、膠類物質(zhì)、磷脂等）進行再加工，加強對辣椒加工副產(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，由于目前我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB2760—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，強化產(chǎn)品著色、穩(wěn)定性等方面的研究。檢測環(huán)節(jié)上，在2020年1月，河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《DB13/T5159—2019辣椒紅中反式辣椒紅素含量的測定》開始實施，還沒有檢測辣椒原料及其制品中辣椒紅色素的國標(biāo)方法。

我國應(yīng)加快研發(fā)先進檢測技術(shù)的腳步，實現(xiàn)全國辣椒紅色素檢測手段的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化。同時，目前國內(nèi)針對著色劑的使用并沒有關(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。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國果菜》2020年9月，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

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