胡椒活性成分的提取和无定形态固体分散体制备研究

房一明，李恒，初众，吴桂苹，张彦军，谷风林*

(1.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南 万宁 571533；2.国家重要热带作物工程技术研究中心，海南 万宁 571533；3.农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室，海南 万宁 571533)

胡椒活性成分的提取和无定形态固体分散体制备研究

房一明1,2,3，李恒1,2,3，初众1，2，3，吴桂苹1,2,3，张彦军1,2,3，谷风林1,2,3*

(1.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南 万宁 571533；2.国家重要热带作物工程技术研究中心，海南 万宁 571533；3.农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室，海南 万宁 571533)

以胡椒鲜果为原料，采用热回流提取方法测定不同处理的黑胡椒中胡椒碱和油树脂含量，利用无定形态糖包埋技术制备含油树脂的固体分散体，通过DSC检测固体分散体稳定性，SEM观察微观结构与形态。研究表明：轻度成熟胡椒采后日晒1天至基本干燥，移至室内避光存放2天再日晒至干燥，该方法下制备的黑胡椒中胡椒碱含量较高，可达6.18 g/100 g；中度成熟胡椒经热烫方法制备的黑胡椒油树脂得率最高，为12.56%；DSC分析结果显示无定形态α-乳糖包埋效果优于蔗糖，峰值温度为214.05 ℃，吸热量为136.21 J/g，分散体呈球状结构，表面形态完整，有良好的包埋效果。

胡椒；活性成分；无定形态；固体分散体

胡椒为藤本植物，属胡椒科[1]，是一种经济价值很高的热带香料作物，世界著名的调味香料[2]。胡椒中的活性成分有抗炎、降血脂、抗癌、镇痛、保鲜、抑菌等活性，在医药、食品及化妆品等行业具有广泛应用[3]。

谷风林(1976-)，男，副研究员，研究方向：食品化学。

国际贸易上以黑胡椒产品为主[4]，黑胡椒是以胡椒鲜果为原料制干后果皮皱缩变黑而成[5]。黑胡椒在贮藏过程中易因贮藏条件不当而发生霉变，若将其加工制成油树脂，则可提高其使用范围，此外，胡椒油树脂的风味和香气相当于50倍重量的纯胡椒原粉，可直接代替胡椒用于食品中[6]。胡椒油树脂主要通过溶剂把原料中的活性成分萃取出来，既包含胡椒挥发油、胡椒碱，又含有大量不易挥发的呈味和色素等成分，胡椒碱为胡椒中的主要活性成分，目前已发现其具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等作用[7]。

固体分散体，在20世纪60年代由著名的药剂学家 Sekiguchi等首先提出[8]。固体分散技术是使药物或活性物质达到高度分散，从而提高药物制剂等生物利用度的技术[9,10]，该技术在解决难溶性药物制剂的困难方面受到了人们的特别关注，在难溶性药物与适宜的载体形成的固体分散物中，药物以微晶态、无定形态、胶体分散态或分子分散态存在，当与胃肠液接触后，药物的溶出速度加快，促进药物的吸收[11]，可以改善难溶性药物的溶解性能，提高溶出速率[12]。Tomo Satoh等利用该技术制备了无表面活性剂的脂溶性风味物质固体分散体[13]，Srinarong等用喷雾干燥法制备了一系列难溶性药物的固体分散体，显著地增加了药物的溶解度及溶出速率，稳定性良好[14]。Sinha等研究制得利托那韦固体分散体，有效增加了药物的溶出度[15]。韩刚等对大黄素固体分散体进行了制备，并对其溶出度进行了测定[16]。

目前我国胡椒多以原料形式出口，销售市场单一，胡椒油树脂、胡椒碱、胡椒油等高级产品的生产厂家较少，胡椒制品的附加值不高，因此本实验对不同加工方法下胡椒中胡椒碱和胡椒油树脂含量差异进行了研究，并制备了含胡椒油树脂的固体分散体，为胡椒的深加工提供了实验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

胡椒果(由中国热带农业科学院香料饮料研究所提供)、95%乙醇(分析级)、甲醇(色谱级，美国Fisher)、α-乳糖(西陇)、蔗糖(西陇)、胡椒碱对照品(阿拉丁)。

1.2 仪器与设备

扫描电子显微镜(Hitachi S-4800) 日本日立；差示扫描量热仪(DSC 1) 瑞士梅特勒-托利多；低温冷冻离心浓缩机(Centrivap) 美国Labconco公司；冷冻干燥机(FD-2A) 北京博医康；实验室专用超纯水机(Master-s-plus UVF) 中国和泰；电子天平(AL104) 美国Mettler Toledo；水浴恒温振荡器(SHZ-C) 上海博迅。

1.3 方法

1.3.1 实验材料制备

轻度成熟胡椒鲜果于80 ℃水中热烫杀青处理3 min，取出沥水，一份自然晒干；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放1天后日晒至完全干燥；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放2天后日晒至完全干燥，制备成黑胡椒，磨粉备用(文中标识为BC-MDⅠ，BC-MDⅡ，BC-MDⅢ)。

中度成熟胡椒鲜果于80 ℃水中热烫杀青处理3 min，取出沥水，一份自然晒干；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放1天后日晒至完全干燥；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放2天后日晒至完全干燥，制备成黑胡椒，磨粉备用(文中标识为BC-MRⅠ，BC-MRⅡ，BC-MRⅢ)。

完全成熟胡椒鲜果于80 ℃水中热烫杀青处理3 min，取出沥水，一份自然晒干；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放1天后日晒至完全干燥；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放2天后日晒至完全干燥，制备成黑胡椒，磨粉备用(文中标识为BC-ERⅠ，BC-ERⅡ，BC-ERⅢ)。

轻度成熟胡椒鲜果，不经热烫杀青，一份自然晒干；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放1天后日晒至完全干燥；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放2天后日晒至完全干燥，制备成黑胡椒，磨粉备用(文中标识为MDⅠ，MDⅡ，MDⅢ)。

中度成熟胡椒鲜果，不经热烫杀青，一份自然晒干；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放1天后日晒至完全干燥；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放2天后日晒至完全干燥，制备成黑胡椒，磨粉备用(文中标识为MRⅠ，MRⅡ，MRⅢ)。

完全成熟胡椒鲜果，不经热烫杀青，一份自然晒干；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放1天后日晒至完全干燥；一份日晒1天，胡椒达到半干状态，密封存放2天后日晒至完全干燥，制备成黑胡椒，磨粉备用(文中标识为ERⅠ，ERⅡ，ERⅢ)。

1.3.2 胡椒碱测定

胡椒粉中的胡椒碱参照GB/T 17528-2009方法测定，色谱柱为反相C18柱(15 mm×4.6 mm，5 μm)，流动相体积比为77∶23的甲醇和水溶液，柱温为30 ℃，检测波长为343 nm，流速为1.0 mL/min，进样量为10 μL，外标法定量分析。

1.3.3 胡椒油树脂制备

称取过80目筛的胡椒粉各20 g，分别加入95%乙醇，料液比为1∶20 (g/mL)，放置于水浴恒温振荡器中浸提，浸提温度为60 ℃，浸提时间为8 h。

1.3.4 无定形糖块的冷冻干燥制备

将α-乳糖配制成水溶液，浓度为100 mg/mL，2 mL等份的糖溶液经液氮瞬间冻结后，置于真空冷冻干燥机中冻干24 h，使糖块彻底脱水，取出备用。

1.3.5 含胡椒油树脂的固体分散体制备

按Tomo Satoh等的方法稍做修改：将胡椒油树脂溶解于甲醇溶液中，分散后得最终浓度为10 mg/mL的溶液，同时将200 mg冻干糖块加入2 mL含胡椒油树脂的甲醇溶液中，快速摇匀，150 μL等份的油树脂-糖-甲醇混合溶液置于低温冷冻离心浓缩机，浓缩时间为2 h，离心温度为25 ℃。

1.3.6 DSC测定方法

测试参数(常温)：称取样品2 mg，以10 ℃/min的速度从25 ℃升温至230 ℃，检测得焓变起始温度、峰值温度、终点温度和吸热焓值。

2 结果与分析

2.1 不同处理黑胡椒中胡椒碱含量的比较

按照GB/T 17528-2009建立胡椒碱标准品的标准曲线，胡椒碱含量(x)与峰面积(y)之间的关系式为：y=67.04167x+1.33986,相关系数为0.99999，通过不同处理方法制备的黑胡椒粉中胡椒碱含量，结果见图1。

图1 不同处理方式的胡椒粉中胡椒碱含量

由图1可知，不同处理方法所得胡椒粉提取液中胡椒碱的含量有一定差异。未经热烫制成的黑胡椒中胡椒碱含量比经过热烫的高，其中轻度成熟胡椒鲜果采摘后直接日晒1天至基本干燥，经室内避光存放2天再晒干的处理方式得到的胡椒粉中胡椒碱含量较高，可达6.18 g/100 g。这与胡椒成熟度有关，且胡椒碱不稳定，易受光、热等影响，见光易分解，通过避光存放阴干一段时间可能会防止日晒温度过热导致的胡椒碱损失。

2.2 不同处理黑胡椒中油树脂含量的比较

通过不同处理方法制备的黑胡椒粉中油树脂含量，结果见图2。

图2 不同处理方式的胡椒粉中胡椒油树脂含量

在不同处理方法、相同浸提条件下，对胡椒油树脂得率进行分析。由图 2 可知，处理方法对胡椒油树脂得率有一定影响，除了BC-MRⅠ处理方式，其他未经热烫制备的油树脂得率均比经过热烫的高，中度成熟胡椒鲜果经热烫制备的油树脂得率为12.56%，为提取率最大值，此结果可能与胡椒性质、成熟度等条件不同有关。

2.3 DSC特性测定

采用无定形态的α-乳糖和蔗糖糖块包埋胡椒油树脂制备的固体分散体，其DSC检测结果见图3。

图3 含胡椒油树脂的固体分散体DSC谱图

由图 3 可知，采用无定形态的α-乳糖和蔗糖包埋制备的含胡椒油树脂的固体分散体，图中均明显出现1个吸热峰。其中无定形态的α-乳糖包埋制备的含胡椒油树脂的固体分散体，起始温度为209.87 ℃，终点温度为216.58 ℃，峰值温度为214.05 ℃，吸热量为136.21 J/g。采用无定形态的蔗糖包埋制备的固体分散体，起始温度为163.99 ℃，终点温度为173.8 ℃，峰值温度为170.65 ℃，吸热量为106.31 J/g。DSC分析结果显示:α-乳糖和蔗糖包埋制备的含胡椒油树脂的固体分散体，其热变性程度存在差异，α-乳糖条件下制备的分散体变性焓优于蔗糖，说明其贮藏性更好。

2.4 含胡椒油树脂的固体分散体表观形态观察

无定形态α-乳糖包埋制备的含胡椒油树脂的固体分散体，在扫描电镜下观察，其表面超微形态见图4。

图4 胡椒油树脂固体分散体微观形态

由图4可知，编号A～D图像依次显示了样品局部形态、单一颗粒微观形态、两个及以上颗粒聚集状态下的整体微观组成结构与形态。观察得知：该固体分散体表面呈簇绒状，结构排列紧密，壁结构致密，利于挥发性芯材的保留，表面无凹陷，为完整的球状结构。

3 结论

通过热回流提取方法测定不同处理下黑胡椒的胡椒碱和油树脂含量，其中轻度成熟胡椒鲜果采摘后日晒1天至基本干燥，经室内避光存放2天再晒干的黑胡椒中胡椒碱含量较高，可达6.18 g/100 g；中度成熟胡椒鲜果经热烫后制备的黑胡椒中油树脂得率为12.56%，为提取率最大值。利用无定形态α-乳糖包埋制备的固体分散体，其变性峰值温度为214.05 ℃，吸热量为136.21 J/g，有较好的热稳定性，利于油树脂的贮藏。分散体表面呈簇绒状，结构完整，排列紧密，利于挥发性芯材的保留。胡椒油树脂较粘稠，溶解性和渗透性差，旨在为提高胡椒油树脂生物利用度及开发应用提供理论基础。

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Research on the Extraction of Active Ingredients of Pepper and Preparation of Amorphous Solid Dispersion

FANG Yi-ming1,2,3,LI Heng1,2,3,CHU Zhong1,2,3,WU Gui-ping1,2,3,ZHANG Yan-jun1,2,3,GU Feng-lin1,2,3*

(1.Spice and Beverage Research Institute, CATAS, Wanning 571533, China; 2.National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research, Wanning 571533, China;3.Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops, Ministry of Agriculture, Wanning 571533, China)

In order to study the effect of different treatments on active ingredients and content of piperine and oleoresin, fresh pepper is used as the raw material, pepper piperine and oleoresin are extracted by heat reflux and soak extraction of methods, use amorphous sugar embedding technology to prepare solid dispersion containing pepper oleoresins, detect the stability by DSC, observe the microstructure morphology by SEM. The results show that mild-mature pepper is dried substantially under the sun for one day, then move into the room to store for two days and place under the sun to dry completely, the content of piperine is the highest with this treatment, is 6.18 g/100 g; moderate-mature pepper is dried by blanching, the content of pepper oleoresin is the highest of 12.56%; DSC analysis shows that amorphous α-lactose has better embedding effect than sucrose, TP is 214.05 ℃, heat absorption is 136.21 J/g, dispersion shows spherical structure, surface morphology is intact and has a good embedding effect.

pepper; active ingredients; amorphous; solid dispersion

2016-07-10 *通讯作者

中国热带农业科学院院本级基本科研业务费专项(1630142016004)；中国热带农业科学院院本级基本科研业务费专项(1630142016007)

房一明(1987-)，女，助理研究员，研究方向：热带作物产品加工；

TS202.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.017

1000-9973(2017)01-0076-04