辣椒油樹脂的純化試驗

何志芳，王林玉*

邯鄲學院化學化工與材料學院，河北省雜環化合物重點實驗室（邯鄲 056005）

辣椒為茄科植物辣椒的果實，是一種藥食同源的蔬菜，含有生物堿、色素、維生素、有機酸、礦物質等成分[1-2]。其中生物堿類物質作為辣椒中辣味的有效成分，統一被稱作辣椒素[3]，具有鎮痛、消炎、促進食欲、改善消化及對神經遞質的選擇性等藥理作用[4]。

辣椒油樹脂又稱辣椒精，是從辣椒中提取分離得到的含有辣味物質的油狀液體，其作為辣椒紅色素提取過程中的重要中間產物[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物質[6]。辣椒油樹脂作為天然提取物，被廣泛用于復合調味料、膨化食品、腌漬的蔬菜中[7]。在國際市場，淡色的含量高的辣椒油樹脂受到歡迎，而目前我國市場上的辣椒精顏色暗黑，質地黏稠，流動性及分散性較差[8]，有異味，用色拉油稀釋后放置有沉淀，大大限制了它的應用。究其主要原因是我國生產高質量的辣椒油樹脂技術比較落后，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，但卻沒能從根本上解決規模化生產辣椒精的技術問題。因此，辣椒油樹脂精制純化的研究，對于拓展其應用、滿足市場需求具有重大意義。

針對目前的存在的問題，采用食用油洗，除去其中的油難溶雜質，然后采用甲醇萃取，經濃縮、脫味處理后，制備出含量高、流動性好、食用油稀釋后無沉淀、可直接使用的辣椒油樹脂。工藝操作和設備比較簡單，無污染，能夠實現工業上大規模生產。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設備

辣椒油樹脂（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，北京長安科學儀器廠；JJ-1增力攪拌機，上海梅香儀器有限公司；HY-2型調速多用振蕩器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；DHG-9140A電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；UV-2550紫外-可見分光光度計，日本島津公司；RE-522A旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；722型循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司；常用的玻璃儀器等。

1.2 試驗方法

1.2.1 辣椒油樹脂純化工藝

稱取一定量辣椒油樹脂粗品，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蒸發器濃縮處理，得到純化后的辣椒油樹脂，測其辣椒素含量。

1.2.2 辣椒油樹脂中辣椒素含量測定

試驗采用GB 28314—2012《食品添加劑辣椒油樹脂》中辣椒素含量的測定方法：準確稱取適量試樣于250 mL具塞磨口錐形瓶中（試樣流動性差時可提前在50 ℃水浴中加熱1 min），準確加入100 mL甲醇水溶液，蓋上瓶塞，振搖20 min，靜置5 min后過濾，過濾時蓋住漏斗，防止溶劑揮發。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，以甲醇做空白對照，分別在248和296 nm處測定吸光度A1，A2，A1'和A2'。

辣椒素含量以質量分數w計，數值以%表示，按式（1）和（2）計算：

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

式（1）和式（2）計算結果相差不得超過算術平均值的 5%，否則需重做。

1.3 辣椒油樹脂提純試驗研究

1.3.1 食用油用量的影響

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

1.3.2 甲醇體積分數對辣椒素含量的影響

將除去雜質的使用食用油層，加入體積分數分別為70%，75%，80%，85%和90%的甲醇進行萃取，靜置分層后，將上層溶劑相進行濃縮，測其辣椒素含量。

1.3.3 甲醇用量對辣椒素含量的影響

將除去雜質的使用食用油層，加入體積分數為75%的甲醇，按照1︰2，1︰3，1︰4和1︰5（g/mL）的用量進行萃取，靜置分層后，將上層溶劑相進行濃縮，測其辣椒素含量，計算其得率。

1.3.4 萃取次數對辣椒素含量的影響

將除去雜質的使用食用油層，加入體積分數為75%的甲醇，按料液比1︰3（g/mL）進行萃取，萃取次數分別為1，2，3和4次，合并上層溶劑相后進行濃縮，測其辣椒素含量，計算其得率。

1.3.5 正交試驗設計確定最優條件組合

結合單因素分析，設計L9(34)正交試驗表，對影響辣椒素得率的三個影響因素（甲醇體積分數、甲醇用量和萃取次數）進行研究。正交試驗因素與水平見表2。

表2 正交試驗因素與水平

2 結果與討論

2.1 食用油用量的影響

準確稱取20 g辣椒油樹脂，分別加入不同量食用油進行除雜，攪拌和靜置溫度為45 ℃。從圖1數據可見，隨著食用油比例的增加，除去雜質的量不斷越多，越有利于辣椒油樹脂的純化。當辣椒油樹脂與食用油質量比為1︰1時，分層情況不明顯，除去雜質含量較少；當辣椒油樹脂與食用油質量比為1︰3時，除去雜質最多；繼續增加食用油用量，除去雜質的量變化不大，所以選擇用3倍質量的食用油作為最佳油洗用量。

圖1 辣椒油樹脂與食用油質量比對去除雜質量的影響

2.2 甲醇體積分數對辣椒素含量的影響

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

圖2 甲醇體積分數對辣椒素含量的影響

2.3 甲醇用量對辣椒素得率的影響

將除雜后的辣椒油樹脂食用油層，以75%甲醇為萃取劑，攪拌和靜置溫度為45 ℃，萃取時間為2 h，在萃取1次的條件下，分別加入不同量甲醇進行萃取研究。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，但當超過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 甲醇用量對辣椒素得率的影響

2.4 萃取次數對辣椒素得率的影響

將除雜后的辣椒油樹脂食用油層，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，濃縮處理后計算辣椒素得率。從圖4可以看出，當萃取次數超過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為3次。

圖4 不同萃取次數對辣椒素得率的影響

2.5 最佳工藝條件的確定

由表3中的各因素水平試驗指標平均值（k值）可以看出，辣椒油樹脂純化試驗最優水平組合為A2B2C3，即甲醇體積分數為75%、萃取次數為3次、甲醇用量為1︰3（g/mL）。

表3 正交試驗方案及結果分析

3 討論與結論

試驗首先采用食用油洗辣椒油樹脂粗品，去除其中油難溶雜質，初步解決了其存在的質地黏稠、流動性及分散性較差、用色拉油稀釋后放置有沉淀的問題，然后采用甲醇多次萃取食用油層，對辣椒油樹脂進一步純化，通過單因素和多因素的正交試驗，結果表明，純化辣椒油樹脂的最佳試驗條件為：在45 ℃下，甲醇體積分數75%、萃取次數3次、甲醇用量1︰3（g/mL）。作為辣椒紅色素提取過程中的重要中間產物，經過提純后的辣椒油樹脂可以直接作為食品添加劑應用到復合調味品及腌漬蔬菜等領域，且采用此方法有望實現工業化生產。