辣椒红色素两种提取方法的比较研究

第２５卷第４期

河南科学

Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４Ａｕｇ．２００７

２００７年８月

文章编号：１００４－３９１８（２００７）０４－０５６３－０５

ＨＥＮＡＮＳＣＩＥＮＣＥ

辣椒红色素两种提取方法的比较研究

孙

摘

政

（上海交通大学环境科学与工程学院，上海２００２４０）

要：以红辣椒为原料，采用索氏提取＋超临界萃取和二次超临界萃取法，对两种方法得到的辣椒油树脂、辣椒红

色素进行了色价、产率、辣椒素含量的分析比对，并对色素的质量进行检测．结果表明，生产辣椒红色素，索氏提取＋超临界萃取是比较好的方法，成本低，所得色素质量也不错；二次超临界萃取的方法，中间产物辣椒油树脂的色价和辣椒素含量比较高．

关键词：辣椒；辣椒油树脂；辣椒红色素；索氏提取；超临界萃取中图分类号：Ｏ６５７．３２

文献标识码：Ａ

辣椒（ＣａｐｓｉｃｕｍａｎｎｕｕｍＬｉｎｎ．）属茄科植物．目前其品种有几十种，在我国南北广泛栽种，产量居世界第一位．辣椒含有多种有效成分，其果实中含有辣椒素、色素、维生素、有机酸、蛋白质、糖类和矿物质等多种成分．辣椒红色素作为绿色环保食品除在食品行业应用外，在化妆品、饮料、糖果、医药、饲料等行业都有着十为其工业应用提供有价值的参考．分广泛的应用．本实验采用索氏提取和超临界萃取法提取辣椒中红色素，

１

１．１

材料和方法

原料

红辣椒为市售红辣椒，去梗除杂后，进行烘干，然后进行粉碎，过筛后贮存待用．提取剂为丙酮．实验所用丙酮、甲醇、氢氧化钠、盐酸均为国产分析纯．１．２仪器

ＨＡ１２０－５０－０１型超临界萃取设备（江苏南通华安超临界萃取有限公司）；家用万能粉碎机（上海淀久中药机械制造有限公司）；ＦＡ１６０４Ｓ型电子天平；ＤＫ－Ｓ２４型恒温水浴箱（上海精宏实验设备有限公司）；索氏提取器；减压蒸馏装置；７２２分光光度计；ＵＶ－２０００紫外分光光度计；电子天平．

２实验方法

２．１辣椒红色素的提取

２．１．１索氏提取法制备辣椒油树脂

２．１．１．１工艺流程实验采用索氏提取器提取辣椒素和辣椒红色素，由于辣椒素、辣椒红色素等有效成分均溶于所用有机溶剂，故先用有机溶剂浸取辣椒粉，辣椒素和辣椒红色素溶于混合液中，再减压蒸馏回收混合溶液中的有机溶剂，浓缩后得到深红色的辣椒油树脂．利用索氏提取法进行辣椒油树脂中间产品制备的工艺流程如下：

丙酮

浓缩

辣椒粉索氏提取浸取液辣椒油树脂

２．１．１．２溶剂选择根据文献［１］，可用的有机溶剂有乙醇、丙酮、正己烷、二氯乙烷、甲醇、氯仿等．其中二氯乙烷、甲醇和氯仿毒性较大，无法使用；正己烷提取率最低，也不适用；乙醇进行索氏提取所需的温度过高超过了色素的稳定温度，预实验中用乙醇进行了索氏提取，发现提取液较粘稠，说明果胶等无效成分量比较大，因而也不适用．以丙酮索氏提取后的色价最高，浸出率最大，因而选用丙酮作为索氏提取的溶剂．２．１．１．３辣椒粉细度范围选择

收稿日期：２００７－０４－１０

基金项目：国家自然科学资助项目（２０６７２０３０）作者简介：孙

根据文献［２］，大于２０目的辣椒粉提取效果不佳，小于２０目的辣椒粉即可满

政（１９８５－），男，河南濮阳人，实习研究员，主要从事环境化学研究．

－５６４－

河南科学

第２５卷第４期

足索氏提取法的需要．辣椒粉细度在２０～４０目范围时，浸出率不断升高，过４０目后，浸出率变化不大且过细的粉末会阻塞滤纸．因而，选用４０目的筛子筛选辣椒粉．２．１．１．４

溶剂用量（液固比／ｍｌ・ｇ－１）选择根据文献［２］，选择的液固比为３ｍｌ／ｇ．

根据文献［３］，温度对辣椒红色素有一定影响．温度越高，色价损失越明显．图１为

２．１．１．５提取温度选择

提取时间４ｈ，１００ｍｌ丙酮和５ｇ辣椒粉原料，温度从６５℃变化到８０℃，所得的辣椒红色素色价图．从图１可知，６５℃时色价最高，随温度的升高有明显的递减趋势，原因是过高的温度会使辣椒色素分解而变得不稳定．进行丙酮索氏提取的预实验时发现，６５℃回流过慢，提取率不高，兼顾到提取时间与效率，最终实验选择温度为６７℃．

［３］，索氏提取２．１．１．６提取时间选择据文献

时间对辣椒红色素色价也有影响．图２为６５℃下，１００ｍｌ丙酮和５ｇ辣椒粉为原料，不同提取时间对色价的关系图．由图分析可知，４ｈ以内，吸光值不断增大；超过４ｈ，吸光值的下降反映了色价有下降趋势．因为随着提取时间的延长，色素被破坏的量增加．另外，浸出率在超过４ｈ后也基本不再增加．因而综合考虑色价和浸出率，提取时间选择４ｈ．

综上所述，索氏提取法制备辣椒油树脂中间产品的工艺条件为：采用丙酮作为浸取溶剂，辣椒粉粒度为４０目，辣椒粉与丙酮的液固比为

３ｍｌ／ｇ，提取时间４ｈ．

２．１．２超临界ＣＯ２萃取法制备辣椒油树脂

２．１．２．１工艺流程实验直接用辣椒粉进行超

临界萃取得到辣椒油树脂．具体萃取工艺流程见图３．

实验开始前，检查钢瓶内ＣＯ２气体压力，实验条件要求钢瓶内压力必须在４ＭＰａ以上．原料加入开机后，钢瓶中的ＣＯ２气体经过滤器后进入冷却系统，然后由泵加压至所需压力成为超临界ＣＯ２，依次进入净化器和预热器，再从萃取釜底部进入并通过萃取釜内的物料层．溶解有部分溶质的ＣＯ２流体由萃取釜顶部流出，经调节阀进入分离釜顶部并深入分离釜内进行气液相分离，萃取产品经分离釜Ⅰ和分离釜Ⅱ底部采样阀采集．气相经分离釜顶部出来，经调节阀，再进入二级分离釜，而后ＣＯ２气体经过流量测量后，重新进入系统，循环利用．萃取完后停机并关闭所有阀门，泄压后通过料筒取出萃取釜内的产品．

图４

辣椒粉细度对萃取率的影响

ｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

Ｆｉｇ．４Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｆｉｎｅｏｆｃａｐｓｉｃｕｍ

２００７年８月孙政：辣椒红色素两种提取方法的比较研究

－５６５－

２．１．２．２辣椒粉细度范围选择由图４可知，当颗粒度分别为２０，３０，５０，５０～６０目范围时，萃取率对应为２．７３％，３．２２％，３．７５％，３．８３％．因此，推荐采用３０～５０目粒度范围．本实验原料粉碎粒度５０目，含水量低于５％．２．１．２．３

最佳萃取条件的选择

由图５可知，萃取压力对萃取率的影响相当显著，在２８ＭＰａ的萃取压力下，

萃取速率相当快，较短时间内（４ｈ），可得到较高的萃取率，分别为３．９６％，４．５０％，４．１６％．

由图６可知，萃取温度对萃取率曲线比较平缓，只有在萃取压力为１６ＭＰａ时，萃取温度的影响稍微增强，最高萃取率与最低萃取率的相对偏差为５１．９０％，而萃取压力为２２，２８ＭＰａ时最高萃取率与最低萃取率的相对偏差分别为２２．１０％，１６．２０％．且当萃取压力低于２２ＭＰａ时，萃取温度对萃取效果的影响较大，随着萃取压力的提高，萃取温度的影响有下降趋势．

由图

７可知，在萃取时间段为

１～３ｈ范围内，萃取速率较大，随着时间的延长，萃取速率下降．在２２ＭＰａ下萃取６ｈ，萃取率达４．３０％．得到了与萃取压力为２８ＭＰａ萃取４ｈ时同样的萃取率．由图８可知，ＣＯ２流量为０．１０～０．４０ｍ３／ｈ过程中，萃取曲线的变化基本呈一条直线；ＣＯ２流量为０．４０～０．４５ｍ３／ｈ过程中，萃取曲线的变化相对平缓，萃取率变化为３．８６％～４．１０％；ＣＯ２流量从０．１０～０．４５ｍ３／ｈ的变化过程中，萃取率变化的相对偏差分别为５０．９０％，２７．８０％，１９．９０％，６．２０％；继续加大ＣＯ２流量，对萃取率的影响不再显著．这表明，在一定的萃取条件下，综合考虑ＣＯ２的利用效率与萃取效果，存在一个最佳流量．

综上讨论本实验萃取压力为３０ＭＰａ，温度３１５Ｋ，时间３．０ｈ，ＣＯ２流量为０．４０ｍ３／ｈ．

２．１．２．４１０Ｌ规模中试验条件萃取压力为２８～３０ＭＰａ，温度为３０５～３０８Ｋ；分离条件：一分为压力６．０ＭＰａ，温度为３２３～３２８Ｋ；二分压力为５．０ＭＰａ，３１６．９～３２３Ｋ．萃取时间为３．０ｈ，流量为０．０１ｍ３／ｈ．

综上所述超临界ＣＯ２萃取法制备辣椒油树脂工艺条件为：辣椒粉粒度为５０目；萃取压力３０ＭＰａ，萃取釜温度３０８Ｋ；分离釜Ⅰ压力６．０ＭＰａ，温度３２５．５Ｋ；分离釜Ⅱ压力为５．０ＭＰａ，温度３２０Ｋ；萃取时间３．０ｈ．２．１．３超临界ＣＯ２萃取法提取辣椒红色素，辣椒碱２．１．３．１工艺流程实验用辣椒油树脂作原料，利用超临界ＣＯ２萃取技术分离辣椒红色素和辣椒素．具体工艺流程同超临界ＣＯ２萃取法制备辣椒油树脂．萃取完后，萃取釜内为辣椒红色素，分离釜内为辣椒素．２．１．３．２实验方案设计根据文献［４－６］，实验条件为：

－５６６－

河南科学

第２５卷第４期

最佳萃取参数：萃取压力为１４ＭＰａ，温度为３０８Ｋ，时间２．０ｈ，流量为０．４０ｍ３／ｈ．１０Ｌ规模中试条件：萃取压力为１４～１６ＭＰａ，温度３０８～３１３Ｋ．分离条件：分离釜Ⅰ为压力１２～１３ＭＰａ，温度为３２３～３２５Ｋ；分离釜Ⅱ压力为５．０ＭＰａ，３１７～３２２Ｋ．萃取时间为２．０ｈ，流量为０．０１ｍ３／ｈ．

综上所述超临界ＣＯ２萃取法提取辣椒红色素工艺条件为：萃取压力１４ＭＰａ，萃取釜温度３１５Ｋ；分离釜Ⅰ压力１２．０ＭＰａ，温度３２４Ｋ；分离釜Ⅱ压力为５．０ＭＰａ，温度３１９Ｋ；萃取时间２．０ｈ．

辣椒碱的相关分析方法２．２辣椒红色素、２．２．１分析方法

辣椒红色素色价分析采用ＧＢ１０７８３－１９９６中辣椒红素色价的测定方法：可见分光光度计测量辣椒红

素最大吸收峰（４６０ｎｍ）处的吸光度，然后用下式计算出其色价：

Ａｆ１％

Ｅ１１ｃｍ４６０ｎｍ＝

ｍ１％

式中：Ｅ１—被测试样为１％，１ｃｍ比色皿，在最大吸收峰４６０ｎｍ处的吸光度，即为色价；ｃｍ４６０ｎｍ——

Ａ———实测试样的吸光度；ｆ———稀释倍数；ｍ———试样质量（ｇ）．

辣椒素分析方法采用ＧＢ１０７８３－１９９６法测定．在国家标准ＧＢ１０７８３－１９９６中规定测定辣椒红色素中

辣椒素的方法为紫外分光光度法，又名ＦＡＯ紫外双比色法．

具体方法为：准确称取试样约５ｇ，放入３００ｍｌ磨口烧瓶中，加入７０％甲醇１００ｍｌ，振摇３０ｍｉｎ，静置

沉淀５ｍｉｎ后过滤，过滤时应盖住漏斗以免蒸发，弃去

表１

辣椒素紫外分光光度法滤液配制表

１号瓶

２．０８．９０．５—Ｅ１

２号瓶２．０８．４—２．０Ｅ２

３号瓶—９．００．５—Ｅ３

４号瓶—９．０—２．０Ｅ４

Ｔａｂ．１ＴｈｅｐｒｅｐａｒｉｎｇｆｏｒｌｉｑｕｏｒｏｆｃａｐｓａｉｃｉｎｂｙｔｈｅＵＶ－ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ

滤液／ｍｌ初滤液２５ｍｌ，收集其余滤液并混匀．将收集的滤液

蒸馏水／ｍｌ

按下表的方法在４只５０ｍｌ容量瓶中制备滤液．结果１ｍｏｌ・Ｌ－１ＨＣｌ／ｍｌ

１ｍｏｌ・Ｌ－１ＮａＯＨ／ｍｌ见表１．

吸光值

溶液混匀后，用甲醇定容至５０ｍｌ（注：配制过程中甲醇的加入会引起放热，必须待溶液冷却后进行测定，否则会使读数不稳定）．

将定容后的溶液于２４８ｎｍ和２９６ｎｍ测定４种溶液的吸光度（用氘灯和石英比色皿），按下述方法计算辣椒素含量：

［（Ｅ２－Ｅ１）－（Ｅ４－Ｅ３）］×２５００

ａ．于２４８ｎｍ处：辣椒素（％）＝

３１４×样品重（ｇ）

［（Ｅ２－Ｅ１）－（Ｅ４－Ｅ３）］×２５００

辣椒素（％）＝

１２７×样品重（ｇ）

其中，２５００为稀释度；３１４和１２７为校准系数上述两式计算结果相差不得超过１０％，否则需重新测定．辣椒红色素与活性艳红染色牢度比较

将两种色素分别染在两种质地相同的布上，经水洗、日晒、烘烤后，比较布上的颜色．ｂ．于２９６ｎｍ处：

３

３．１

结果与讨论

索氏提取法与超临界萃取法制得辣椒油树脂

由１０次超临界萃取得到的７０ｍｌ左右辣椒油树脂，经过９次索氏提取法得到了１５０ｍｌ的辣椒油树脂．二者均采用国标法测定了相应的色价、辣椒素含量，结果见表２．

表２两种提取方法制备辣椒油树脂由上述实验结果可以看出，两种方法提取辣椒油

其色价、辣椒素含量分析

树脂的产率差不多，超临界萃取法制得的辣椒油树脂色价和辣椒素含量明显比索氏提取法高．色价高有利于得到更好的色素，辣椒素含量高说明辣椒粉得到了充分的利用，辣椒素与色素分离后，可得到比较多的价值很高的副产物辣椒素．所以，以超临界萃取法制得的辣椒油树脂更始用于辣椒的综合利用．

Ｔａｂ．２Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｌｏｒｖａｌｕｅａｎｄｃａｐｓａｉｃｉｎｏｉｄｓｃｏｎｔｅｎｔ

ｏｆｔｈｅｃａｐｓｉｃｕｍｏｌｅｏｒｅｓｉａｏｆｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓ

色价产率＊／％辣椒素含量／％

索氏提取法

１１５９．８０１．４０

超临界萃取法

２９２９．７９２．６０

＊注：产率＝辣椒油树脂质量／辣椒粉质量．

２００７年８月孙政：辣椒红色素两种提取方法的比较研究

－５６７－

３．２两种方法制得的辣椒油树脂精制辣椒红色素（表３）

布上颜色基本一致，所得色价２９９的辣椒红色素与活性艳红染色牢度相当．

实验过程中发现，采用文献所提供的用辣椒油树脂超临界萃取精制辣椒红色素的条件来进行试验并不能得到很理想的结果．采用索氏提取制得的辣椒油树脂进行超临界萃取，试验后分离釜内收集不到富含辣椒素的物质；而使用超临界萃取制得的辣椒油树脂进行试验，试验后仅能得到极少量富含辣椒素的物质．两种情况下萃取釜放气时，都会闻到含辣的刺激性气

表３

两种方法制得的辣椒油树脂精制辣椒红色素结果

ｃａｐｓｉｃｕｍｏｌｅｏｒｅｓｉｎｏｆｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓ

索氏提取＋超临界萃取超临界萃取＋超临界萃取

色价２９９３４２辣椒素含量／％０．５３０．８１

Ｔａｂ．３Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｐｓｉｃｕｍｒｅｄｐｉｇｍｅｎｔｐｕｒｉｆｉｅｄｆｒｏｍ

味（后一种情况下的气味比前一种情况下的气味重的

多）．说明被萃取出的辣椒素大多处于超临界状态，而没有在分离釜内成为液态．这直接影响了分离釜内辣椒红素中辣椒素的含量，处于循环状态中的ＣＯ２携带有大量辣椒素，必然会导致辣椒红色素与辣椒素无法完全分离，残留的辣椒素比较多．可设想改进实验条件，如进一步降低分离釜温度，使辣椒素由超临界状态变为液态，这样可得到更好的分离效果．

４

４．１

结论

用红辣椒制辣椒红色素，索氏提取与超临界萃取相结合是比较理想的方法．所得辣椒红色素符合国家

标准．

４．２用两次超临界萃取处理红辣椒为辣椒的综合利用提供了一个可行的方法．此法虽然成本比较高，但全过程中不使用有机溶剂，比较环保；且得到的辣椒素比辣椒红色素具有更高的价值，可弥补成本高的缺陷．４．３用辣椒油树脂分离辣椒红色素和辣椒素的超临界条件有待进一步研究完善．

致谢：本实验得到朱世云老师、金靓婕女士的帮助，一并表示感谢．参考文献：

［１］吴艳阳．辣椒素的提取工艺及分析方法研究［Ｄ］．西安：西北大学硕士学位论文，２００２．

［２］李美粉．辣椒中红色素与辣椒素的分离精制工艺研究［Ｄ］．西安：北京化工大学学位论文，２００５．［３］刘振华，丁卓平，董洛文．辣椒红色素的提取工艺研究［Ｊ］．西安：食品科学，２００６，２７（１２）：２９１－２９５．［４］王玉琪．辣椒红色素超临界流体技术提取和应用研究［Ｄ］．西安：西北大学硕士学位论文，２００２．［５］韩佳宾，陈

静，王静康．超临界二氧化碳萃取咖啡因的研究进展［Ｊ］．现代化工，２００３，２３（３）：２５－２７．

［６］于志云．超临界二氧化碳萃取技术在辣椒红色素精制工艺中的应用［Ｊ］．中国食品添加剂，２００１（５）：６３－６６．

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＴｗｏＭｅｔｈｏｄｓｏｆＥｘｔｒａｃｔｉｎｇＣａｐｓｉｃｕｍＲｅｄＰｉｇｍｅｎｔ

ＳＵＮＺｈｅｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｒｅｄｐｅｐｐｅｒｓａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｏｅｘｔｒａｃｔｃａｐｓａｉｃｉｎｏｉｄｓｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｏｘｈｌｅｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎａｎａｌｙｓｅｄａｎｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｃｏｍｐａｒｅｄｏｎｔｈｅｃｏｌｏｒｖａｌｕｅ，ｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｃａｐｓａｉｃｉｎｏｉｄｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｃａｐｓｉｃｕｍｏｌｅｏｒｅｓｉｎａｎｄｃａｐｓｉｃｕｍｒｅｄｐｉｇｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｍａｄｅｂｙｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｄｅｔｅｃｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｉｇｍｅｎｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｗｈｅｎｐｒｏｄｕｃｅｃａｐｓｉｃｕｍｒｅｄｐｉｇｍｅｎｔ，ｓｏｘｈｌｅｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｉｓａｇｏｏｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉｔｓｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｇｏｏｄｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｉｇｍｅｎｔ；ｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，Ｔｈｅｃｏｌｏｒｖａｌｕｅｏｆｃａｐｓｉｃｕｍｏｌｅｏｒｅｓｉｎａｎｄｔｈｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｃａｐｓａｉｃｉｎｏｉｄｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅａｒｅｈｉｇｈｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｐｓｉｃｕｍａｎｎｕｕｍＬｉｎｎ；ｃａｐｓｉｃｕｍｏｌｅｏｒｅｓｉｎ；ｃａｐｓｉｃｕｍｒｅｄｐｉｇｍｅｎｔ；ｓｏｘｈｌｅｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；

ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｅｘｔｒａ