3辣椒紅色素的純化方法

目前國(guó)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(jì)效益。國(guó)內(nèi)外尤其是美、日、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于高品質(zhì)辣椒紅色素有很強(qiáng)的需求，因此建立簡(jiǎn)便、廉價(jià)、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(guò)比較純化前后色價(jià)或測(cè)定產(chǎn)品中不溶物含量來(lái)評(píng)價(jià)純化效果。

3.1皂化去酯脫辣

皂化去酯脫辣法指通過(guò)針對(duì)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(lái)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(guò)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(dá)到純化目的。脫辣除酯溫度和攪拌時(shí)間是關(guān)鍵工藝參數(shù)。試驗(yàn)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(zhǎng)到1.005，產(chǎn)品的流動(dòng)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(wèn)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(guò)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(jì)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(shí)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(dòng)性和光澤，著色能力強(qiáng)。

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(shí)現(xiàn)磷脂資源的開發(fā)再利用。該工藝通過(guò)磷酸酸化洗脫低色價(jià)辣椒紅色素中的磷脂后，再加入堿溶液（如NaOH溶液）進(jìn)行堿煉，后經(jīng)丙酮萃取和蒸發(fā)濃縮可得到高色價(jià)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(jià)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(lái)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(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，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(guó)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(guò)比較純化后辣椒紅色素的色價(jià)來(lái)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(shì)主要體現(xiàn)在大大縮短了純化時(shí)間。進(jìn)料溫度、蒸餾溫度、蒸餾壓力、刮膜器轉(zhuǎn)速、進(jìn)料速率等因素都會(huì)影響分子蒸餾的純化效果。陶紅等通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察了蒸餾溫度、蒸餾壓力、刮膜器轉(zhuǎn)速對(duì)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(shí)，純化效果最好，辣椒紅色素的色價(jià)可達(dá)到19.84。張煜等通過(guò)在降膜蒸餾器內(nèi)增加了一個(gè)刮膜器來(lái)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(shí)還能控制物料停留時(shí)間，減小熱分解。分子蒸餾技術(shù)低溫加熱的優(yōu)點(diǎn)，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(guò)硅膠柱層析去除樣品中的辣椒堿。實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(cè)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(guò)硅膠柱層析純化的粗產(chǎn)品色價(jià)有大幅度提高，最高可達(dá)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(jiǎn)單、設(shè)備要求低、純化效果好的優(yōu)點(diǎn)，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(guò)物理吸附水溶液中的有機(jī)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(wú)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(guò)重力法過(guò)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(wú)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(wú)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(méi)有洗脫效果，無(wú)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(shí)，需要考慮產(chǎn)率、純度、客戶需求、應(yīng)用等多方面的問(wèn)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(duì)色彩效果有精細(xì)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(jìn)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(guò)程中需要借助較強(qiáng)毒性有機(jī)試劑（如丙酮、石油醚、氯仿等）的方法進(jìn)行純化，可考慮皂化去酯除辣法和分子蒸餾法，同時(shí)可以得到較多附加值高的辣椒堿。

4展望

我國(guó)是辣椒種植大國(guó)，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(shí)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(guò)程中加入回收的工藝流程，充分利用加工過(guò)程中的副產(chǎn)物（如辣椒堿、膠類物質(zhì)、磷脂等）進(jìn)行再加工，加強(qiáng)對(duì)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(shí)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(guó)食品安全國(guó)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(qiáng)化產(chǎn)品著色、穩(wěn)定性等方面的研究。檢測(cè)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(cè)定》開始實(shí)施，還沒(méi)有檢測(cè)辣椒原料及其制品中辣椒紅色素的國(guó)標(biāo)方法。

我國(guó)應(yīng)加快研發(fā)先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的腳步，實(shí)現(xiàn)全國(guó)辣椒紅色素檢測(cè)手段的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)著色劑的使用并沒(méi)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(guò)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。

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