亞臨界CO2萃取辣椒中的有效成分(共6頁(yè))

1、亞臨界(ln ji)CO2萃取(cuq)辣椒中的有效成分陳禹 郭蓓 梁嘉敏 梁文昌 曾泳艇 霍巨垣（中山大學(xué)(zhn shn d xu)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，2001級(jí)，廣州 510275 ）指導(dǎo)老師：陳六平摘要：介紹了亞臨界萃取技術(shù)原理，以綠色溶劑CO2為萃取劑提取辣椒中的有效成分。在差不多相同的實(shí)驗(yàn)條件下，從不同產(chǎn)地辣椒中提取有效成分的含量，考察了夾帶劑對(duì)亞臨界CO2萃取辣椒中有效成分的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了分析和討論。關(guān)鍵詞：亞臨界CO2萃取 ，辣椒，夾帶劑，綠色溶劑。1 前言紅辣椒中有效組分主要有油溶性的辣紅色素和辣素1,2，經(jīng)典法采用丙酮等有機(jī)溶劑萃取，獲得復(fù)雜混合物辣椒油樹脂，欲從中提

2、取無(wú)辣或低辣的紅色素需經(jīng)化學(xué)方法進(jìn)一步加工，工藝復(fù)雜，辣素難以回收，色素率低，成本高。應(yīng)用亞臨界技術(shù)萃取，其萃取壓力比超臨界萃取的低，實(shí)驗(yàn)條件溫和，能有選擇性地分離紅辣椒的有效成分，得到綠色產(chǎn)品添加劑，具有發(fā)展?jié)摿?。辣椒果皮中含有辣椒素、辣椒紅色素、多種維生素及礦物質(zhì)。辣椒在食品工業(yè)中除起到調(diào)味調(diào)色和具有一定營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用外，還對(duì)食品具有一定的抑菌防腐作用，與化學(xué)合成防腐劑相比，天然防腐劑更安全。辣椒所含的辛辣成分為辣椒堿、二氫辣椒堿、高辣椒堿、高二氫辣椒堿，另外還有辣椒素、辣椒色素和胡蘿卜素等。其中比較有價(jià)值的活性成分主要是辣椒色素和辣椒堿類化合物。辣椒色素是熟辣椒中所含的一種天然色素，其主

3、要成分是-胡羅卜和屬于葉黃素類的辣椒紅素、辣椒玉紅素。辣椒粉的萃取物經(jīng)烘烤后制成粉末色素，它可廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品生產(chǎn)。從辣椒中提取并生產(chǎn)的辣椒色素產(chǎn)品的主要指標(biāo)有色澤及形態(tài)、氣味與滋味。辣椒色素易溶于水、耐熱、耐鹽、耐酸、耐金屬、耐微生物，具有較強(qiáng)的著色能力，分散度和遮蓋性均較好，是一種優(yōu)質(zhì)的天然食用色素，與一般天然色素相比，不僅色價(jià)高，而且生產(chǎn)成本較低，目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將其大量用于食品行業(yè)，并由此取代了人工合成的藥色色素3,4。辣椒紅色素，別名為辣椒紅、辣椒色素等，其英文名是 Paprika red、Red chilli color 等5， 是從辣椒果皮中提取的深紅色粘性油狀液體色

4、素，是天然食用紅色色素。辣椒紅素(Cap san thin)，又名椒紅素、辣椒紅, 分子式為C40H56O3。純的辣椒紅素為深胭脂紅色針狀晶體(石油醚中結(jié)晶) ，m. p. 181182 ，Acd = + 36(氯仿中) ，易溶于極性大的有機(jī)溶劑，與濃無(wú)機(jī)酸作用顯蘭色，其分散性、耐熱、耐酸性、耐堿性均很好，但其耐光性稍差 5,6。辣椒紅素的分子結(jié)構(gòu)如下5： 另外，辣椒玉紅素的分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)如下6：辣椒(ljio)堿類化合物（capsaicinoids）：是辣椒(ljio)中產(chǎn)生“辣味”的物質(zhì)，其成分有十四種，它們的結(jié)構(gòu)中含有共同的母核4羥基3甲氧基芐?；浣Y(jié)構(gòu)如下：不同之處在

5、R基，其中R=（CH3 ）CHCH=CH（CH2）4 2, 7的組分為辣椒素（Capsaicin,簡(jiǎn)稱C），它的含量一般占辣味物質(zhì)總量的60%-70%，它屬于胺類化合物，其分子式C18H27O3，純凈的辣椒素為單斜棱柱體或矩形的晶體，熔點(diǎn)為61，在高溫下產(chǎn)生刺激性蒸汽，辣椒素溶于稀乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等溶劑及堿性水溶液中5。NR=(CH3)2CH(CH2)5的組分為二氫辣椒素（Dihydrocapsaicin，簡(jiǎn)稱DC），它的含量占辣味物質(zhì)總量的20%-25%。辣味物質(zhì)對(duì)消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)等都有作用，尤其對(duì)感覺系統(tǒng)的作用有潛在的廣泛的用途7。 本文用液態(tài)CO2提取不

6、同產(chǎn)地的辣椒中的有效成分，考察了夾帶劑對(duì)提取效果的影響，獲得了有意義的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 亞臨界液體萃取原理8,9與常壓下的液體一樣，處于高飽和壓力下的液體也可作為溶劑，在亞臨界狀態(tài)下把亞臨界液體與待分離物質(zhì)相接觸，使其有選擇性地依次按極性大小、沸點(diǎn)高低、分子量大小把成分萃取出來(lái)。當(dāng)需要與溶質(zhì)分離時(shí)，只要將液化氣體蒸出即可。亞臨界液體的使用比超臨界流體更方便，特別是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谝粋€(gè)容器內(nèi)就能進(jìn)行萃取。同時(shí)，以液化氣體作萃取劑與以超臨界氣體作萃取劑所得結(jié)果相近，只是在萃取物回收率或質(zhì)量方面存在差別，有時(shí)可相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。CO2具有較溫和(wnh)的臨界條件（Tc=304.

7、21K，pc=7.38Mpa），具有化學(xué)惰性，產(chǎn)品易純化，無(wú)殘留等特點(diǎn)(tdin)，適合于作為亞（超）臨界萃取實(shí)驗(yàn)的綠色溶劑。2.2 原料(yunlio)和試劑不同產(chǎn)地的干辣椒，食用級(jí)CO2（廣州氣體廠），無(wú)水乙醇。2.3 實(shí)驗(yàn)儀器 高壓索氏萃取器（容積：0.75 L，最大承受壓力：200 bar），二氧化碳儲(chǔ)氣瓶，導(dǎo)氣裝置（不銹鋼管及減壓閥），85-2型恒溫磁力攪拌器，HS-4精密恒溫浴槽（-15+95）（含循環(huán)水冷卻裝置），012型電子天平（最大量程：12 kg，準(zhǔn)確度：1g），BS210S型電子天平（最大量程：210 g, 準(zhǔn)確度：0.0001 g），粉碎機(jī)，冰箱，烘箱及樣品管等。圖1是

8、高壓索氏萃取器的示意圖。1 閥門2 燈3 視窗4 冷凝器5 壓力表6 上杯7 下杯8 高壓釜9 接觸溫度計(jì)10 水浴11 攪拌子12 加熱磁力攪拌器13 樣品圖1 高壓索氏萃取器2.4 實(shí)驗(yàn)步驟92.4.1 預(yù)處理將辣椒去籽，粉碎至一定細(xì)度（顆粒半徑2-3 mm）。2.4.2 裝樣準(zhǔn)確稱量已干燥的空下杯，上杯和萃取套的質(zhì)量，準(zhǔn)確稱取一定量的樣品（6-7 g）置于萃取套內(nèi)，再蓋上一層玻璃棉；把下上杯和裝有樣品的萃取套裝進(jìn)高壓釜，高壓釜蓋子要平放壓緊后慢慢旋緊，蓋好高壓釜，充入CO2 250克左右。2.4.3 操作高壓索氏萃取器必須在低于臨界溫度下的兩相區(qū)工作。對(duì)于二氧化碳流體：T304.21K,

9、 p7.38106Pa。把高壓釜接上15 循環(huán)冷卻水，底部置于34的恒溫槽中，壓力約65 bar。2.4.4 觀察通過(guò)(tnggu)視窗觀察冷凝器的液滴下落情況和虹吸現(xiàn)象，并確定周期數(shù)。每次萃取時(shí)間為10個(gè)循環(huán)。2.4.5 卸裝(xi zhung)萃取完畢，關(guān)掉恒溫器和循環(huán)冷凝水，然后將釜內(nèi)的二氧化碳緩慢放出，以防固體物料的噴散和出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象，待釜內(nèi)壓力降到常壓后，打開端蓋，取出上下杯，收集下杯產(chǎn)品，觀察(gunch)其顏色和狀態(tài)，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。產(chǎn)品可用無(wú)水乙醇和無(wú)水乙醚溶解，收集，并可對(duì)萃取產(chǎn)品作進(jìn)一步的成分分析。3 結(jié)果與討論辣椒色素的多次萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于下表1，產(chǎn)品的化學(xué)組成有待進(jìn)一步

10、用LC/GC-MS等方法分析、鑒定。表1不同產(chǎn)地干辣椒的亞臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號(hào)樣品產(chǎn)地是否加夾帶劑循環(huán)次數(shù)萃取時(shí)間/h循環(huán)間隔/min產(chǎn)率1河南（含籽）否95.5362.402河南（去籽）否95.5364.793同上是57.66965.344貴州（去籽）否106.87415.575同上是78.27706.626湖南（去籽）否106368.727同上是55.12617.238四川（去籽）否75.95513.829同上是56.88835.6810河南辣椒籽是105.32311.01 從表1結(jié)果可知：3.1 不同產(chǎn)地的辣椒含辣椒色素量各不相同，結(jié)果顯示湖南辣椒產(chǎn)率最高。3.2 夾帶劑的影響：辣

11、椒色素的分子式中含有極性基團(tuán)，根據(jù)“相似相溶”原理，加乙醇夾帶劑能提高產(chǎn)率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。實(shí)際操作上，若乙醇加在上杯，會(huì)使首次萃取液黏度加大，造成虹吸管堵塞和使循環(huán)時(shí)間加長(zhǎng)，若乙醇加在下杯，則不會(huì)發(fā)生堵塞，而且循環(huán)間隔也不會(huì)加長(zhǎng)。3.3 辣椒不同部分中色素的含量：對(duì)辣椒籽做的萃取實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率很低，因此色素大部分來(lái)源于辣椒皮。3.4 產(chǎn)品一般有不溶的油狀物，這些為憎水性化合物，故可推斷其為長(zhǎng)鏈狀的辣椒素，而辣椒色素分子式中含有極性基團(tuán)，憎水性并不強(qiáng)，故這些油狀物不是所需要的辣椒色素，估計(jì)大部分來(lái)源于辣椒籽。3.5 產(chǎn)品粒度的影響：樣品粒度越小，則其與萃取劑的接觸面積越大，更有利于提高產(chǎn)率；

12、但是另一方面，樣品粒度越小，越容易造成出氣口堵塞，而且樣品顆粒容易被萃取劑帶到下杯的產(chǎn)品中，從而增加了分離提純的難度。4 結(jié)論(jiln)用亞臨界(ln ji)CO2萃取技術(shù)(jsh)來(lái)提取辣椒中的辣椒色素，是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法，它打破了傳統(tǒng)方法的界限，這種綠色分離提取技術(shù)亦可應(yīng)用于其他天然產(chǎn)品的制取過(guò)程。由于辣椒色素是親水性物質(zhì)，而雜質(zhì)辣椒素是憎水性物質(zhì)，適當(dāng)選取夾帶劑將是很重要的環(huán)節(jié)。致謝：本文工作得到“中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放基金”的資助，在此表示感謝。在研究過(guò)程中，陳六平老師給我們以精心指導(dǎo)和熱情幫助，在此向他表示誠(chéng)摯的感激之情。參考文獻(xiàn)1 施產(chǎn)甫，唐興國(guó)，李新崗，祁鐵流，施翼麟. 辣椒

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15、ng Wenchang, Zeng Yongting, Huo Juyuan(Class 2001, School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)Abstract：The principles of subcritical extraction using carbon dioxide as green solvent is introduced, the Red Pepper is as raw materials. Under the simila

16、r experimental conditions, the valuable components of different weight are obtained from Red Peppers produced in Provinces such as Henan, Hunan, Guizhou and Sichuan by using the above mentioned method. The influence of modifier entrainer like ethanol on the extraction yield is studied. The experimental results are analyzed and discusse