辣椒红色素的提取与分离
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主要显色物质，其中主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.辣椒红色素结构及理化性质
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，主要成分及含量为：辣椒红素约50％ ，辣椒玉红素约8.3％，玉米黄质约14％，β-胡萝卜素约13.9％，隐辣椒质约5.5％，此外还有辣椒黄素、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利用率高于酯化辣椒红素。辣椒果实在成熟过程的不同时期，各种类胡萝卜素（β-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 μg／100 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3～12，温度在25～70℃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+对其有显著影响，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结构如下:
辣椒红素( capsan thin) (C40H56O3 = 584.85)
辣椒玉红素( capsorubin) (C40H56O4 = 600.85)
玉米黄质( zeaxan thin)
辣椒红色素的提取与分离
β - 胡萝卜素(β- carotenone
2.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，而且具有抗癌美容的功效，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;而且安全性高,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,还应用于化妆品和儿童玩具等领域。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。我国是一个辣椒资源相当丰富的国家,几乎全国各地都有种植,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统计。由此可知我国辣椒产量丰富、价格低廉，所以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.现有的辣椒红色素提取方法
目前辣椒红色素的提取方法大致可归为油溶法, 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,前两种为常规方法。
（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, 然后通过一定方法从油中提取出辣椒红素的一种方法。用油溶法提取辣椒红色素存在油与色素分离困难的缺点, 难以得到浓稠的色素, 现已基本停止使用。
（2） 溶剂法
溶剂法是将去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
辣椒红色素的提取与分离
蒸馏得产品。但此法所得产品含杂质多, 同时还带有辣椒特有的异味, 使其应用范围大大减小, 为此,需采用多种改进方法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,利用该状态下流体所具有的高渗透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)而发生连续性变化,因此通过改变操作条件(稍微提高温度或降低压力)便可方便地调节组分的溶解度和萃取的选择性。此方法生产的辣椒红色素,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结构,辣椒素及其他脂溶性成分存在于纤维组织之内,采用传统的有机溶剂提取法需要耗费大量有机溶剂和时间才能提取完全。超声提取过程产生强烈的振动、空化、搅拌,与传统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优点。
（5） 溶剂微波提取法
微波是电磁波的一种，其波长为1mm～1m,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，其对物质的作用表现在：当被提取物溶媒共同处于微波场下时，目标组分分子受到高频电磁波的作用，产生剧烈振荡，分子本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个平衡点，这就是微波可以短时间内实现提取色素的原因。
（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1∶215～1∶3,萃取次数3～4次。脱脂剂(Mix酶)浓度10～15mg/L,反应时间50min。邵学军等实验结果,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以后,由于失去了细胞膜等的生物保护机制,各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各种可能的环境中是否保持原有的色泽，即是否褪色或变色。近年来，国内外的各种研究表明影响辣椒红色素稳定性的因素大致有以下几类。
（1） 光对辣椒红色素稳定性的影响
国内外的各种研究表明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,