戴雄澤，張可欣，弓志青，王文亮

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與營(yíng)養(yǎng)研究所，山東 濟(jì)南 250100；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018）

辣椒油樹(shù)脂（Capsicum oleoresin）是一種從辣椒中提取、濃縮制得的具有強(qiáng)烈辛辣味的油狀液體，主要用于生產(chǎn)食品添加劑、調(diào)味料等。其主要成分是辣椒素，該物質(zhì)具有抗氧化、抑菌和抗腫瘤等重要作用［1］；此外，還含有少量的蛋白質(zhì)、果膠、脂肪酸、多糖等活性成分［2］。Kim等［3］研究發(fā)現(xiàn)辣椒提取物中含有豐富的辣椒紅素和β-胡蘿卜素，有助于降低氧化應(yīng)激引起的疾病風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)辣椒資源豐富，其深加工產(chǎn)品辣椒油樹(shù)脂具有良好的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Γ?］。但目前我國(guó)市場(chǎng)上的辣椒油樹(shù)脂由于存在過(guò)多雜質(zhì)而顏色較深［5］、質(zhì)地粘稠、流動(dòng)性和分散性差且?guī)в挟愇叮檬秤糜拖♂尯蟪霈F(xiàn)較多沉淀，限制了其應(yīng)用。因此，辣椒油樹(shù)脂精制、純化研究對(duì)擴(kuò)大其應(yīng)用和滿足市場(chǎng)需求具有重要意義。

針對(duì)上述問(wèn)題，本試驗(yàn)選取辣度較高的辣椒品種為原料，用95%食用乙醇超聲提取辣椒油樹(shù)脂粗品，然后以得率和辣椒素含量為指標(biāo)，利用單因素和正交試驗(yàn)考察95%食用乙醇用量、萃取次數(shù)、萃取溫度對(duì)辣椒油樹(shù)脂純化的影響，確定最佳純化工藝。油脂的脂肪酸成分及理化性質(zhì)與其功能、加工和貯藏聯(lián)系密切，是評(píng)定油脂質(zhì)量的重要指標(biāo)［6］。因此，本試驗(yàn)利用GC-MS技術(shù)比較分析了純化前后辣椒油樹(shù)脂的脂肪酸種類(lèi)、含量及相關(guān)理化指標(biāo)，進(jìn)一步驗(yàn)證最佳純化工藝的純化效果，以期為辣椒及辣椒油樹(shù)脂的利用提供技術(shù)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

辣椒品種H21，湖南省疏菜研究所提供；食用油（市售大豆色拉油）；95%食用乙醇、丙酮、乙醚（優(yōu)級(jí)純）、石油醚（優(yōu)級(jí)純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品（色譜純），Sigma公司；無(wú)水乙醇（色譜純）、甲醇（色譜純）、正己烷（色譜純），上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

恒溫水浴加熱裝置，江蘇金怡儀器科技有限公司；Thermo Trace 1310 ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 辣椒油樹(shù)脂粗品制備 參考范三紅等［7］的方法。干辣椒經(jīng)過(guò)清洗、挑選、去蒂后置于烘干箱中70℃烘干至恒重，粉碎后過(guò)40目篩，放入密封袋備用。取一定質(zhì)量的辣椒粉末，按1∶10料液比加入相應(yīng)體積的95%食用乙醇，45℃超聲提取35 min，經(jīng)4000 r/min離心10 min后收集上清液，90℃旋蒸至溶劑揮發(fā)完全，得辣椒油樹(shù)脂粗品。

1.2.2 辣椒油樹(shù)脂純化及工藝優(yōu)化 參照何志芳等［8］的方法并進(jìn)行改進(jìn)。稱取一定質(zhì)量的辣椒油樹(shù)脂粗品，以1∶10料液比加入食用油，在一定溫度下攪拌并靜置使其分層，棄去下層雜質(zhì)，在油層中加入95%食用乙醇萃取，一定溫度下攪拌并靜置使其分層，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮處理上層有機(jī)溶劑相，得到純化后的辣椒油樹(shù)脂，計(jì)算其得率及辣椒素含量。

單因素試驗(yàn)：稱取2.0 g辣椒油樹(shù)脂粗品，以辣椒素含量和純化辣椒油樹(shù)脂得率為指標(biāo)，固定部分試驗(yàn)條件，考察不同95%食用乙醇用量（料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6）、萃取次數(shù)（1、2、3、4、5）、萃取溫度（35、40、45、50、55℃）對(duì)兩種指標(biāo)的影響?？紤]到辣椒素為辣椒油樹(shù)脂的重要成分，以辣椒素含量為主要指標(biāo)，以得率為次要指標(biāo)。

正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1）確定最優(yōu)萃取溫度、95%食用乙醇用量和萃取次數(shù)。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 辣椒素含量 辣椒粉末中辣椒素含量：參考厲志偉［9］、韓曉嵐［10］等的方法。將辣椒在50℃下烘干至恒重，粉碎過(guò)篩，稱取2.5 g樣品（精確到0.0001 g）于50 mL離心管中，加入甲醇25 mL，超聲提取30 min，4000 r/min離心5 min，將上清液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中。濾渣中加入甲醇20 mL，超聲提取20 min，4000 r/min離心5 min。合并上清液，用甲醇定容至50 mL，經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾后進(jìn)行色譜分析。

辣椒油樹(shù)脂中辣椒素含量：精確稱取1.0 g辣椒油樹(shù)脂樣品（精確到0.0001 g）于25 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度線，充分搖勻，經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾后進(jìn)行色譜分析。

色譜條件：色譜柱為ZORBAX SB-C18（5 μm，4.6 mm×250 mm），流動(dòng)相為甲醇+水（V∶V=65∶35），流速為1 mL/min，柱溫為30℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為280 nm，進(jìn)樣量為10μL。以峰面積外標(biāo)法定量。

1.3.2 純化辣椒油樹(shù)脂得率 分別稱取辣椒油樹(shù)脂純化前后的質(zhì)量，根據(jù)以下公式計(jì)算得率：

1.3.3 脂肪酸種類(lèi)及含量 參考《GB 5009.168—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測(cè)定》并稍作修改。稱取適量樣品，加入約100 mg焦性沒(méi)食子酸和幾粒沸石，再加入2 mL 95%乙醇和10 mL鹽酸溶液，70～80℃水浴中水解40 min，水解后的試樣加入95%乙醇10 mL后轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，加入乙醚-石油醚混合液50 mL，將醚層提取液收集到燒瓶中，烘干后得到脂肪提取物。

在脂肪提取物中加入2%氫氧化鈉-甲醇溶液2 mL，85℃水浴30 min，加14%三氟化硼-甲醇溶液3 mL后再85℃水浴30 min。降至室溫，在離心管中加入正己烷1 mL，振蕩萃取2 min，靜置1 h，分層。取上層清液100μL，正己烷定容到1 mL。用0.45μm濾膜過(guò)濾后上機(jī)測(cè)試。

氣相色譜條件：色譜柱為HP-88 Agilent（100 m×0.25 mm×0.20μm），進(jìn)樣口溫度290℃，載氣為He，流速1.0 mL/min，不分流。

質(zhì)譜條件：離子源溫度280℃，傳輸線溫度280℃，溶劑延遲5 min，掃描范圍為30～400 amu；離子源為EI源，70 eV。

升溫程序：初始溫度100℃保持13 min，以10℃/min升溫至180℃保持6 min，以1.5℃/min升溫至192℃保持6 min，再以3.5℃/min升溫至240℃保持4 min。

1.3.4 色價(jià) 采用《GB 1886.34—2015食品添加劑辣椒紅》的方法。準(zhǔn)確稱取一定量的試樣（視試樣色價(jià)高低進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，精確至0.0002 g），用丙酮稀釋至100 mL容量瓶中，再精確吸取10 mL稀釋至100 mL，用分光光度計(jì)在460 nm波長(zhǎng)處、用丙酮作參比液、于1 cm比色皿中測(cè)定其吸光度。根據(jù)以下公式計(jì)算其色價(jià)。

式中：A為實(shí)測(cè)試樣溶液的吸光度；f為稀釋倍數(shù)；m為試樣質(zhì)量（g）；100為換算系數(shù)。試樣結(jié)果以平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值表示。

1.3.5 相關(guān)理化指標(biāo) 對(duì)純化前后的辣椒油樹(shù)脂分別進(jìn)行相關(guān)理化指標(biāo)測(cè)定?？偡雍堪凑崭Ａ址臃y(cè)定；碘值按照《GB/T 5532—2008動(dòng)植物油脂碘值的測(cè)定》進(jìn)行；酸值按照《GB5009.229—2016食品中酸價(jià)的測(cè)定》進(jìn)行；皂化值按照國(guó)標(biāo)《GB/T 5534—2008動(dòng)植物油脂皂化值的測(cè)定》進(jìn)行；過(guò)氧化值按照國(guó)標(biāo)《GB5009.227—2016食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 95%食用乙醇用量的確定 如圖1所示，隨著95%食用乙醇用量增加，純化辣椒油樹(shù)脂得率呈先上升后下降趨勢(shì)，在95%食用乙醇用量（料液比）為1∶4時(shí)得率最高，為83.84%，這可能是因?yàn)槿軇┰龃罅藗髻|(zhì)效率而提高得率［11］，但過(guò)多溶劑會(huì)溶出更多雜質(zhì)而降低得率。辣椒素含量隨95%食用乙醇用量的增加也呈先升高后降低趨勢(shì)，在料液比為1∶3時(shí)含量最高，為36.36 g/kg。考慮到料液比為1∶3和1∶4時(shí)得率相差不大，且辣椒素含量為辣椒油樹(shù)脂的重要指標(biāo)，故選擇最佳95%食用乙醇用量（料液比）為1∶3。

圖1 95%食用乙醇用量對(duì)純化辣椒油樹(shù)脂得率 和辣椒素含量的影響

2.1.2 萃取次數(shù)的確定 如圖2所示，隨著萃取次數(shù)增加，純化辣椒油樹(shù)脂得率及辣椒素含量均呈先上升后下降趨勢(shì)，均在萃取4次時(shí)最高，分別為83.67%、37.15 g/kg。故選擇最佳萃取次數(shù)為4次。

圖2 萃取次數(shù)對(duì)純化辣椒油樹(shù)脂得率 和辣椒素含量的影響

2.1.3 萃取溫度的確定 如圖3所示，隨著萃取溫度升高，純化辣椒油樹(shù)脂得率呈先上升后降低趨勢(shì)，在45℃時(shí)最大，為84.68%，這可能是因?yàn)檩腿囟壬哂欣谠鰪?qiáng)油脂在流體中的溶解度，提高得率［12］。辣椒素含量也隨萃取溫度升高先升后降，45℃時(shí)最高，為37.77 g/kg，這可能是因?yàn)闇囟壬呒涌旆肿舆\(yùn)動(dòng)，而升溫到一定程度時(shí)分子運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡［13］。故選擇最佳萃取溫度為45℃。

圖3 萃取溫度對(duì)純化辣椒油樹(shù)脂得率 和辣椒素含量的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表2可知，各因素對(duì)純化辣椒油樹(shù)脂得率的影響為萃取溫度＞95%食用乙醇用量＞萃取次數(shù)，對(duì)辣椒素含量的影響為95%食用乙醇用量＞萃取溫度＞萃取次數(shù)。由方差分析（表3、表4）可知，萃取溫度對(duì)得率具有極顯著性影響（P＜0.01），95%食用乙醇用量對(duì)得率和辣椒素含量都具有顯著影響（P＜0.05）。由正交試驗(yàn)K值可知，得率和辣椒素含量的最優(yōu)組合都為A3B2C2，即選擇萃取溫度50℃，95%食用乙醇用量（料液比）1∶3，萃取4次，在此條件下驗(yàn)證試驗(yàn)，最終結(jié)果為：得率為85.89%，辣椒素含量為38.61 g/kg。但主要指標(biāo)辣椒素含量低于A3B2C1組合，因此最終選擇A3B2C1為最佳組合，即選擇萃取溫度50℃，95%食用乙醇用量1∶3，萃取3次。在此條件下，得率為85.75%，辣椒素含量為39.9147 g/kg。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 得率方差分析

表4 辣椒素方差分析

2.3 辣椒素含量對(duì)比

本試驗(yàn)選取的自培育辣椒品種H21辣椒素含量為16.81 g/kg，辣度高達(dá)259264.82 SHU（表5），遠(yuǎn)超常用加工辣椒品種，如小米椒（50000 SHU）、朝天椒（40000 SHU）、角椒（12000 SHU）、黃皮尖椒（12000 SHU）、線椒（10000 SHU）［14］、四川二荊條（6000 SHU）［15］等；辣椒油樹(shù)脂粗品辣度達(dá)到454294.79 SHU，經(jīng)純化后辣椒素含量和辣度均有所提高。

表5 辣椒原料及辣椒油樹(shù)脂中辣椒素含量對(duì)比

2.4 脂肪酸含量對(duì)比

2.4.1 脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品的GC-MS分析 圖4顯示，混合標(biāo)準(zhǔn)品中各種脂肪酸甲酯分離良好，各組分之間相互不干擾，達(dá)到定量分析的要求［16］。

圖4 脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)總離子流GC-MS圖譜

2.4.2 樣品中脂肪酸GC-MS測(cè)定結(jié)果 如表6所示，純化前的辣椒油樹(shù)脂所含9種主要脂肪酸中亞油酸（C18∶2n6c）的含量最多，為56.973 g/kg，其次為棕櫚酸（C16∶0），為12.189 g/kg。純化后的辣椒油樹(shù)脂所含9種主要脂肪酸中亞油酸（C18∶2n6c）的含量最多，為221.948 g/kg；其次為油酸（C18∶1n9c），為69.752 g/kg。說(shuō)明純化后的辣椒油樹(shù)脂不飽和脂肪酸含量增多，包括單不飽和脂肪酸（MUFA）和多不飽和脂肪酸（PUFA）［17，18］，因此營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。

表6 純化前后的辣椒油樹(shù)脂中脂肪酸含量測(cè)定結(jié)果

2.5 理化指標(biāo)對(duì)比

由表7可知，純化后的辣椒油樹(shù)脂色價(jià)減小，總酚、過(guò)氧化值、皂化值、酸價(jià)和碘價(jià)升高，但均在《GB2716—2018食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)植物油》范圍內(nèi)。辣椒油樹(shù)脂經(jīng)過(guò)純化去雜后顏色變淺、澄清透亮，色價(jià)變小，這與邢學(xué)輝［19］的研究結(jié)果一致。酸價(jià)能間接表明油脂中游離脂肪酸含量高低，是評(píng)價(jià)油脂品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)［20］，也是后續(xù)油脂精煉脫酸中確定加堿量的主要依據(jù)。過(guò)氧化值是評(píng)價(jià)植物油脂氧化酸敗的重要指標(biāo)［21］，是油脂氧化初期常采用的評(píng)價(jià)手段，通常過(guò)氧化值越高，油脂氧化酸敗越嚴(yán)重，油脂品質(zhì)越差。本試驗(yàn)結(jié)果表明，純化前后辣椒油樹(shù)脂的酸價(jià)和過(guò)氧化值分別為1.37±0.08、1.81±0.04 mg/g和0.17、0.96 g/kg，均符合《GB2716—2018食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)植物油》的質(zhì)量要求。

表7 純化前后的辣椒油樹(shù)脂理化性質(zhì)對(duì)比

3 討論與結(jié)論

本研究選取辣度較高的辣椒品種提取辣椒油樹(shù)脂，利用食用油和95%食用乙醇萃取的方法進(jìn)行純化，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定最佳純化工藝為：95%食用乙醇用量（料液比）1∶3、萃取溫度50℃、萃取3次，純化辣椒油樹(shù)脂得率為85.75%，辣椒素含量為39.9147 g/kg。純化后的辣椒油樹(shù)脂產(chǎn)品色澤較淺、透亮，流動(dòng)性好，色價(jià)降低，辣椒素含量和辣度提高，總酚含量增多，過(guò)氧化值、皂化值等都在食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

純化后的辣椒油樹(shù)脂中不飽和脂肪酸尤其是油酸、亞油酸含量增多。亞油酸為必需脂肪酸［22］，可維持血脂的代謝平衡［23］，用于預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、心肌梗死等疾?。?4］，還具有降膽固醇［25］、提高人體免疫力等功能［26］，可調(diào)節(jié)心臟功能，增強(qiáng)記憶力和思維能力［27］，延緩衰老和免疫功能衰退等［28］。說(shuō)明純化后的辣椒油樹(shù)脂具有更好的保健作用和食用價(jià)值。但純化工藝對(duì)辣椒油樹(shù)脂中多不飽和脂肪酸的提升機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

本試驗(yàn)可為開(kāi)發(fā)辣椒及辣椒油樹(shù)脂功能性食品、食品添加劑、食品調(diào)味料等提供理論基礎(chǔ)，促進(jìn)辣椒資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用。