何志芳，王林玉*

邯鄲學(xué)院化學(xué)化工與材料學(xué)院，河北省雜環(huán)化合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（邯鄲 056005）

辣椒為茄科植物辣椒的果實(shí)，是一種藥食同源的蔬菜，含有生物堿、色素、維生素、有機(jī)酸、礦物質(zhì)等成分[1-2]。其中生物堿類物質(zhì)作為辣椒中辣味的有效成分，統(tǒng)一被稱作辣椒素[3]，具有鎮(zhèn)痛、消炎、促進(jìn)食欲、改善消化及對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的選擇性等藥理作用[4]。

辣椒油樹(shù)脂又稱辣椒精，是從辣椒中提取分離得到的含有辣味物質(zhì)的油狀液體，其作為辣椒紅色素提取過(guò)程中的重要中間產(chǎn)物[5]，除了含有辣椒素成分外，還含有辣椒醇，蛋白、果膠、多糖、辣椒色素等其他化學(xué)物質(zhì)[6]。辣椒油樹(shù)脂作為天然提取物，被廣泛用于復(fù)合調(diào)味料、膨化食品、腌漬的蔬菜中[7]。在國(guó)際市場(chǎng)，淡色的含量高的辣椒油樹(shù)脂受到歡迎，而目前我國(guó)市場(chǎng)上的辣椒精顏色暗黑，質(zhì)地黏稠，流動(dòng)性及分散性較差[8]，有異味，用色拉油稀釋后放置有沉淀，大大限制了它的應(yīng)用。究其主要原因是我國(guó)生產(chǎn)高質(zhì)量的辣椒油樹(shù)脂技術(shù)比較落后，主要有溶劑提取法[9-11]、柱層析法[12-13]、超臨界CO2萃取法[5-14]等，但卻沒(méi)能從根本上解決規(guī)?；a(chǎn)辣椒精的技術(shù)問(wèn)題。因此，辣椒油樹(shù)脂精制純化的研究，對(duì)于拓展其應(yīng)用、滿足市場(chǎng)需求具有重大意義。

針對(duì)目前的存在的問(wèn)題，采用食用油洗，除去其中的油難溶雜質(zhì)，然后采用甲醇萃取，經(jīng)濃縮、脫味處理后，制備出含量高、流動(dòng)性好、食用油稀釋后無(wú)沉淀、可直接使用的辣椒油樹(shù)脂。工藝操作和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，無(wú)污染，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

辣椒油樹(shù)脂（辣椒素含量14.72%），河北東之星生物科技股份有限公司；食用油（大豆色拉油），河北鼎康糧油有限公司；甲醇，氫氧化鈉，鹽酸均為分析純。

BSA224S-CW型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；TD10002C型電子天平，天津天馬衡基儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋，北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠；JJ-1增力攪拌機(jī)，上海梅香儀器有限公司；HY-2型調(diào)速多用振蕩器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；DHG-9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；UV-2550紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本島津公司；RE-522A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；722型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；常用的玻璃儀器等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 辣椒油樹(shù)脂純化工藝

稱取一定量辣椒油樹(shù)脂粗品，加入食用油在一定溫度下攪拌并靜置、分層，棄去下層雜質(zhì)后，將上層食用油層加入甲醇萃取，一定溫度下攪拌并靜置、分層，將上層溶劑相利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮處理，得到純化后的辣椒油樹(shù)脂，測(cè)其辣椒素含量。

1.2.2 辣椒油樹(shù)脂中辣椒素含量測(cè)定

試驗(yàn)采用GB 28314—2012《食品添加劑辣椒油樹(shù)脂》中辣椒素含量的測(cè)定方法：準(zhǔn)確稱取適量試樣于250 mL具塞磨口錐形瓶中（試樣流動(dòng)性差時(shí)可提前在50 ℃水浴中加熱1 min），準(zhǔn)確加入100 mL甲醇水溶液，蓋上瓶塞，振搖20 min，靜置5 min后過(guò)濾，過(guò)濾時(shí)蓋住漏斗，防止溶劑揮發(fā)。棄去25 mL初濾液，其余濾液混勻后，按表1要求制備試樣液。

表1 試樣液制備要求

2個(gè)瓶中的試樣液分別用甲醇定容至100 mL并搖勻，置于1 cm比色皿中，以甲醇做空白對(duì)照，分別在248和296 nm處測(cè)定吸光度A1，A2，A1'和A2'。

辣椒素含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)w計(jì)，數(shù)值以%表示，按式（1）和（2）計(jì)算：

式中：m為試樣質(zhì)量的數(shù)值，g；2 500為試樣的稀釋倍數(shù)；314為波長(zhǎng)248 nm處辣椒素的百分吸光系數(shù)；127為波長(zhǎng)296 nm處辣椒素的百分吸光系數(shù)。

式（1）和式（2）計(jì)算結(jié)果相差不得超過(guò)算術(shù)平均值的 5%，否則需重做。

1.3 辣椒油樹(shù)脂提純?cè)囼?yàn)研究

1.3.1 食用油用量的影響

辣椒油樹(shù)脂與食用油質(zhì)量比分別為1︰1，1︰2，1︰3，1︰4和1︰5作為探究純化過(guò)程中去除雜質(zhì)的單因素條件，攪拌和靜置溫度固定在45 ℃，觀察分層狀況及去除雜質(zhì)的量。

1.3.2 甲醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)辣椒素含量的影響

將除去雜質(zhì)的使用食用油層，加入體積分?jǐn)?shù)分別為70%，75%，80%，85%和90%的甲醇進(jìn)行萃取，靜置分層后，將上層溶劑相進(jìn)行濃縮，測(cè)其辣椒素含量。

1.3.3 甲醇用量對(duì)辣椒素含量的影響

將除去雜質(zhì)的使用食用油層，加入體積分?jǐn)?shù)為75%的甲醇，按照1︰2，1︰3，1︰4和1︰5（g/mL）的用量進(jìn)行萃取，靜置分層后，將上層溶劑相進(jìn)行濃縮，測(cè)其辣椒素含量，計(jì)算其得率。

1.3.4 萃取次數(shù)對(duì)辣椒素含量的影響

將除去雜質(zhì)的使用食用油層，加入體積分?jǐn)?shù)為75%的甲醇，按料液比1︰3（g/mL）進(jìn)行萃取，萃取次數(shù)分別為1，2，3和4次，合并上層溶劑相后進(jìn)行濃縮，測(cè)其辣椒素含量，計(jì)算其得率。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定最優(yōu)條件組合

結(jié)合單因素分析，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)表，對(duì)影響辣椒素得率的三個(gè)影響因素（甲醇體積分?jǐn)?shù)、甲醇用量和萃取次數(shù)）進(jìn)行研究。正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)因素與水平

2 結(jié)果與討論

2.1 食用油用量的影響

準(zhǔn)確稱取20 g辣椒油樹(shù)脂，分別加入不同量食用油進(jìn)行除雜，攪拌和靜置溫度為45 ℃。從圖1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，隨著食用油比例的增加，除去雜質(zhì)的量不斷越多，越有利于辣椒油樹(shù)脂的純化。當(dāng)辣椒油樹(shù)脂與食用油質(zhì)量比為1︰1時(shí)，分層情況不明顯，除去雜質(zhì)含量較少；當(dāng)辣椒油樹(shù)脂與食用油質(zhì)量比為1︰3時(shí)，除去雜質(zhì)最多；繼續(xù)增加食用油用量，除去雜質(zhì)的量變化不大，所以選擇用3倍質(zhì)量的食用油作為最佳油洗用量。

圖1 辣椒油樹(shù)脂與食用油質(zhì)量比對(duì)去除雜質(zhì)量的影響

2.2 甲醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)辣椒素含量的影響

將除雜后的辣椒油樹(shù)脂食用油層，加入3倍量的不同體積分?jǐn)?shù)的甲醇進(jìn)行萃取，攪拌和靜置溫度（萃取溫度）為45 ℃，萃取時(shí)間為2 h，萃取1次。從圖2可以看出，75%甲醇萃取的辣椒油樹(shù)脂中辣椒素含量最高，故選擇75%甲醇進(jìn)行萃取。

圖2 甲醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)辣椒素含量的影響

2.3 甲醇用量對(duì)辣椒素得率的影響

將除雜后的辣椒油樹(shù)脂食用油層，以75%甲醇為萃取劑，攪拌和靜置溫度為45 ℃，萃取時(shí)間為2 h，在萃取1次的條件下，分別加入不同量甲醇進(jìn)行萃取研究。從圖3可以看出，隨著甲醇用量的增加，辣椒素得率逐漸增加，但當(dāng)超過(guò)1︰3（g/mL）后，其增加幅度不明顯。因此，確定甲醇最佳用量為1︰3（g/mL）。

圖3 甲醇用量對(duì)辣椒素得率的影響

2.4 萃取次數(shù)對(duì)辣椒素得率的影響

將除雜后的辣椒油樹(shù)脂食用油層，以75%甲醇為萃取劑，食用油層與甲醇比例為1︰3（g/mL），攪拌和靜置溫度為45 ℃，在萃取時(shí)間2 h的條件下，分別萃取1，2，3和4次，合并溶劑相，濃縮處理后計(jì)算辣椒素得率。從圖4可以看出，當(dāng)萃取次數(shù)超過(guò)3次后，辣椒素得率增加幅度不再明顯。因此確定最佳提取次數(shù)為3次。

圖4 不同萃取次數(shù)對(duì)辣椒素得率的影響

2.5 最佳工藝條件的確定

由表3中的各因素水平試驗(yàn)指標(biāo)平均值（k值）可以看出，辣椒油樹(shù)脂純化試驗(yàn)最優(yōu)水平組合為A2B2C3，即甲醇體積分?jǐn)?shù)為75%、萃取次數(shù)為3次、甲醇用量為1︰3（g/mL）。

表3 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果分析

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)首先采用食用油洗辣椒油樹(shù)脂粗品，去除其中油難溶雜質(zhì)，初步解決了其存在的質(zhì)地黏稠、流動(dòng)性及分散性較差、用色拉油稀釋后放置有沉淀的問(wèn)題，然后采用甲醇多次萃取食用油層，對(duì)辣椒油樹(shù)脂進(jìn)一步純化，通過(guò)單因素和多因素的正交試驗(yàn)，結(jié)果表明，純化辣椒油樹(shù)脂的最佳試驗(yàn)條件為：在45 ℃下，甲醇體積分?jǐn)?shù)75%、萃取次數(shù)3次、甲醇用量1︰3（g/mL）。作為辣椒紅色素提取過(guò)程中的重要中間產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)提純后的辣椒油樹(shù)脂可以直接作為食品添加劑應(yīng)用到復(fù)合調(diào)味品及腌漬蔬菜等領(lǐng)域，且采用此方法有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。