辣椒堿的制取方法及在農業中的應用進展

曹建民，郭向群

（楚雄醫藥高等專科學校藥學系，云南楚雄 675000)

隨著科技的發展與社會的進步，人們對生活質量的要求日益增高。六六六、DDT、殺蟲脒、二溴氯丙烷、敵枯雙等一些毒性強，易在機體殘留，導致癌變，畸變，對人體和自然環境有害的農藥相繼被禁止使用。自三聚氰胺事件曝光以來，人們越加關注飼料添加劑成分的安全性和健康性。高效、低毒、低殘留的綠色農藥以及健康飼料添加劑成為了農業領域的研究熱點。辣椒堿這種既可作農藥又可作飼料添加劑的天然、無毒害的生物堿無疑成為了研究熱點。筆者就辣椒堿的制取方法和農業研究進展進行了綜述，以期為其今后更進一步的利用提供參考。

1 辣椒堿的理化性質

辣椒堿(Capsaicin)又稱辣椒素，是從茄科辣椒屬植物（Capsicum annuum.）的成熟果實中提取得到的天然植物堿，是一種極度辛辣的香草酰胺類生物堿，也是使辣椒產生辛辣味的主要成分。其分子式為C18H27NO3，含有酚羥基和酰胺鍵，為弱極性偏酸性化合物，化學名稱為反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯胺。純品呈長方形或單斜白色片狀晶體，熔點為65～66℃，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、苯、乙酸乙酯及乙醚中，也可以溶于堿性水溶液，微溶于二硫化碳，幾乎不溶于冷水，在乙醇和苯中的溶解度最大。可在高溫下產生刺激性氣體，能與斐林試劑(Folin)發生呈色反應。通過HPLC分析發現，辣椒堿占辣椒中總生物堿的69%，含量較高[1]，可通過多種方法進行制取，工藝簡單，價廉易得。

2 制取工藝

2.1 天然辣椒直接提取

現今，國內的辣椒堿直接提取法主要有4種，即超聲波輔助乙醇溶劑提取法、堿性乙醇提取法、離子交換法、CO2超臨界流體萃取法。朱妞[2]等用粒度為80目的辣椒為原料，70%乙醇作提取溶劑（料液比為 1∶15），在溫度 60 ℃，超聲頻率 28 kHz，功率120 W條件下，提取20 min，辣椒堿的產量可達2.8 mg/g，單次提取率為64.2%，3次提取率為89.4%。楊雅婷[3]等在常規溶劑浸提法的基礎上，在浸提之前加入微波預處理過程，顯著提高了辣椒堿提取速度以及提取效率，辣椒堿提取液對細菌、霉菌和酵母菌均表現出一定的抑菌作用。張郁松[4]通過試驗發現，用含0.5%Na2CO3濃度為50%的乙醇作提取溶劑，料液比為1∶20，溫度為70℃，浸提2 h，辣椒堿的提取率最高。張陽[5]等以陰離子交換纖維柱分離辣椒堿類物質，試驗發現當95%乙醇用量為60 mL，流速為3 BV/h時，辣椒堿類物質的吸附與解吸條件最優，該條件下離子交換柱可以將辣椒堿類化合物分離的質量分數由4.5%提高到92.0%，且收率可高達72.3%。阿依古麗·塔西等[6]采用超臨界CO2萃取技術提取新疆紅辣椒中的辣椒堿，當采用無水乙醇用作攜帶劑，料液比為1∶2，萃取溫度45℃，壓力12 MPa時，萃取40 min，辣椒堿的萃取率最高，為5.0 mg/g。

2.2 化學合成

化學合成法因操作方便、工藝簡單、價格低廉等原因成為了辣椒堿生產的主要途徑之一。陳思浩[7]等以香蘭素和和正-壬酸為起始原料，經鹵素置換反應、胺化還原反應、N-酰化反應等多步反應得到了辣椒堿。楊艷[8]等通過改進工藝，不使用劇毒的冠醚作催化劑，直接以6-溴己酸乙酯為起始原料，經6步反應得到目標產物辣椒堿，該試驗以碳酸鉀代替叔丁醇鉀作堿催化，操作簡單，收率高達56%。袁余斌[9]等采用香草醛為原料，通過鹽酸羥胺肟化、鋁-鎳合金/氫氧化鈉還原、酸化等步驟得到產物香草胺鹽酸鹽，產物再與正壬酰氯在堿性條件下進行反應，得到的粗產物經酸-堿法純化后即得較純的辣椒堿，總收率為48.5%。李艷[10]等以6-溴己酸和香草醛為原料，經wittig反應、鹵素交換反應、胺化還原反應及N-酰化反應等4步制備得到辣椒堿，該試驗減少了辣椒堿的合成步驟，使其合成更加方便。

2.3 生物合成

許多研究表明，辣椒堿主要是在辣椒果實胎座細胞的液泡中經一系列酶促反應而合成的。賈洪鋒[11]等報道了利用細胞懸浮、固定培養技術，將原茶兒醛和咖啡酸經生物轉化成辣椒堿；或通過將辣椒細胞包埋固定，懸浮培養后得到辣椒堿。高藍[12]報道了辣椒堿合成酶CYS及其基因cys1的相關研究，并指出該酶是辣椒堿生物合成的關鍵酶。

2.4 其他

除了以上幾種方法，羅倉學[13]等還利用纖維素酶(16 568 U/g)對辣椒堿進行了提取，試驗發現當酶解液的初始pH為5.2，酶加入量為7.0 mg/g，酶解溫度為40℃時，酶解3 h，辣椒堿產量最高，為3.1 mg/g。

3 辣椒堿在農業領域的應用

3.1 作農藥

3.1.1 作殺蟲劑。近年來，癌癥的發病率越來越高，且日趨年輕化，這在很大程度上與食用受污染蔬菜、水果有關。而中國自古以來就是農業大國，每年需要施用大量的農藥。隨著我國農藥工業的發展，早期使用的許多毒性強、易殘留的農藥逐漸被市場淘汰。植物性農藥因其具有殺蟲能力強、對人體無害、對環境傷害小、健康環保等優點逐漸成為了國內外備受關注的第3代農藥的藥源。辣椒堿作為天然植物農藥的主成分及增效劑而被廣泛用于農藥的制造。有報道表明以辣椒堿為活性成分的農藥可用于蚜蟲、菜青蟲、小菜蛾、銀紋夜蛾、葉蟬、薊馬、粉虱、線蟲等害蟲的防治[14]。李瑞昌[15]等用5種常用殺蟲劑對小菜蛾、菜蚜進行了藥效試驗，結果表明辣椒堿鹽·堿微乳劑對兩者有較好的防治效果。在小菜蛾和菜蚜的發生期用9%辣椒堿鹽·堿微乳劑2 000～3 000倍液，防效可達90%以上，持效期對小菜蛾7 d以上，菜蚜14 d以上，是防治小菜蛾和菜蚜較為理想的藥劑。李慕春[16]等的研究表明，用5%辣椒堿-茶皂素微乳劑對棉蚜進行防治具有速效性和持效性等優點，且二者合用具有增效作用，最高防效為57.4%。陳學文[17]研究了辣椒堿對枸杞蚜蟲的殺蟲活性，試驗結果表明，當辣椒堿濃度為62.5 mg/L時，試蟲全部死亡，說明辣椒堿具有良好的防除枸杞蚜蟲的作用，可代替有機磷、除蟲菊酯等化學農藥。

3.1.2 作抑菌劑。辣椒堿不僅可以殺滅田間有害昆蟲，對許多農田病原菌也有抑制其生長的作用。李芳[18]等采用5%辣椒堿-茶皂素微乳劑對棉花枯萎病菌進行了處理，處理后的棉花枯萎病菌菌絲短而分枝少，菌絲形成隔膜較早，老化快，細胞壁變薄，說明5%辣椒堿-茶皂素微乳劑對棉花枯萎病菌有抑制作用。郭麗[19]等研究表明辣椒堿具有較強的廣譜抗菌活性，其對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、對啤酒酵母菌、葡萄酒酵母菌、霉菌類皆有抑制作用。

3.1.3 作驅避劑。鼠類不僅會對農田造成巨大損壞，還會傳播疾病，危害人類的生命健康，以辣椒堿作為趨避劑可減少鼠類對農田的損害。陳渠玲[20]等研究發現，實倉使用0.2%的辣椒堿對害鼠防護期超過349 d，辣椒堿對害鼠具有良好的趨避作用。還有報道表明，辣椒堿能有效驅避鳥類、兔子、打地鼠、松鼠、鹿、熊等野生動物，不僅對農田具有保護作用，而且趨避能力強效、持久，對野生動物的傷害性也較小[14]。

3.2 作飼料添加劑

人類食用辣椒的歷史已有數千年，辣椒自明朝傳入我國以來，一直是許多地區備受人們喜愛的蔬菜和調味品。自三聚氰胺事件以來，許多人對飼料添加劑都談虎色變。但是，將辣椒堿這種辣椒的天然提取物添加到禽畜類的飼料中，不僅可以達到增加禽畜體重、提高其抗病能力、改善肉質質量等目的，而且無毒無害、環保健康。徐永平[21]報道了辣椒堿不僅可以提高雞抵抗腸道沙門氏菌侵入的能力，還可增加蛋黃及類胡蘿卜素在蛋黃中的沉積和改善雞肉味道。鐘金鳳[22]等還報道了辣椒堿作為飼料添加劑不僅起到了增加雞、豬、牛、魚、獺兔體重作用，增強了動物抗病能力，減少熱應激作用，還提高了飼料利用率，并能有效防止飼料霉變，是一種較好的純天然飼料添加劑。

4 展望

我國作為全球最大的辣椒生產國，首先對辣椒堿的生產擁有充足的原料來源保障。其次，隨著我國化工行業技術的飛速發展，提取和合成辣椒堿的方法及工藝也越來越簡單化、多樣化，辣椒堿純品也越來越價廉易得。在我國安全、高效、經濟的農藥產品已成為備受市場青睞的主流產品，綠色環保亦是農藥行業發展的要求。隨著人們生活水平及環境意識的提高，綠色農藥和健康飼料添加劑將成為市場的新寵。辣椒堿這類天然安全的植物提取物在未來中國的農業市場具有極為廣闊的發展空間。

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