辣椒油树脂的纯化试验

何志芳，王林玉*

邯郸学院化学化工与材料学院，河北省杂环化合物重点实验室（邯郸 056005）

辣椒为茄科植物辣椒的果实，是一种药食同源的蔬菜，含有生物碱、色素、维生素、有机酸、矿物质等成分[1-2]。其中生物碱类物质作为辣椒中辣味的有效成分，统一被称作辣椒素[3]，具有镇痛、消炎、促进食欲、改善消化及对神经递质的选择性等药理作用[4]。

辣椒油树脂又称辣椒精，是从辣椒中提取分离得到的含有辣味物质的油状液体，其作为辣椒红色素提取过程中的重要中间产物[5]，除了含有辣椒素成分外，还含有辣椒醇，蛋白、果胶、多糖、辣椒色素等其他化学物质[6]。辣椒油树脂作为天然提取物，被广泛用于复合调味料、膨化食品、腌渍的蔬菜中[7]。在国际市场，淡色的含量高的辣椒油树脂受到欢迎，而目前我国市场上的辣椒精颜色暗黑，质地黏稠，流动性及分散性较差[8]，有异味，用色拉油稀释后放置有沉淀，大大限制了它的应用。究其主要原因是我国生产高质量的辣椒油树脂技术比较落后，主要有溶剂提取法[9-11]、柱层析法[12-13]、超临界CO2萃取法[5-14]等，但却没能从根本上解决规模化生产辣椒精的技术问题。因此，辣椒油树脂精制纯化的研究，对于拓展其应用、满足市场需求具有重大意义。

针对目前的存在的问题，采用食用油洗，除去其中的油难溶杂质，然后采用甲醇萃取，经浓缩、脱味处理后，制备出含量高、流动性好、食用油稀释后无沉淀、可直接使用的辣椒油树脂。工艺操作和设备比较简单，无污染，能够实现工业上大规模生产。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与设备

辣椒油树脂（辣椒素含量14.72%），河北东之星生物科技股份有限公司；食用油（大豆色拉油），河北鼎康粮油有限公司；甲醇，氢氧化钠，盐酸均为分析纯。

BSA224S-CW型电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；TD10002C型电子天平，天津天马衡基仪器有限公司；电热恒温水浴锅，北京长安科学仪器厂；JJ-1增力搅拌机，上海梅香仪器有限公司；HY-2型调速多用振荡器，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；DHG-9140A电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；UV-2550紫外-可见分光光度计，日本岛津公司；RE-522A旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；722型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；常用的玻璃仪器等。

1.2 试验方法

1.2.1 辣椒油树脂纯化工艺

称取一定量辣椒油树脂粗品，加入食用油在一定温度下搅拌并静置、分层，弃去下层杂质后，将上层食用油层加入甲醇萃取，一定温度下搅拌并静置、分层，将上层溶剂相利用旋转蒸发器浓缩处理，得到纯化后的辣椒油树脂，测其辣椒素含量。

1.2.2 辣椒油树脂中辣椒素含量测定

试验采用GB 28314—2012《食品添加剂辣椒油树脂》中辣椒素含量的测定方法：准确称取适量试样于250 mL具塞磨口锥形瓶中（试样流动性差时可提前在50 ℃水浴中加热1 min），准确加入100 mL甲醇水溶液，盖上瓶塞，振摇20 min，静置5 min后过滤，过滤时盖住漏斗，防止溶剂挥发。弃去25 mL初滤液，其余滤液混匀后，按表1要求制备试样液。

表1 试样液制备要求

2个瓶中的试样液分别用甲醇定容至100 mL并摇匀，置于1 cm比色皿中，以甲醇做空白对照，分别在248和296 nm处测定吸光度A1，A2，A1'和A2'。

辣椒素含量以质量分数w计，数值以%表示，按式（1）和（2）计算：

式中：m为试样质量的数值，g；2 500为试样的稀释倍数；314为波长248 nm处辣椒素的百分吸光系数；127为波长296 nm处辣椒素的百分吸光系数。

式（1）和式（2）计算结果相差不得超过算术平均值的 5%，否则需重做。

1.3 辣椒油树脂提纯试验研究

1.3.1 食用油用量的影响

辣椒油树脂与食用油质量比分别为1︰1，1︰2，1︰3，1︰4和1︰5作为探究纯化过程中去除杂质的单因素条件，搅拌和静置温度固定在45 ℃，观察分层状况及去除杂质的量。

1.3.2 甲醇体积分数对辣椒素含量的影响

将除去杂质的使用食用油层，加入体积分数分别为70%，75%，80%，85%和90%的甲醇进行萃取，静置分层后，将上层溶剂相进行浓缩，测其辣椒素含量。

1.3.3 甲醇用量对辣椒素含量的影响

将除去杂质的使用食用油层，加入体积分数为75%的甲醇，按照1︰2，1︰3，1︰4和1︰5（g/mL）的用量进行萃取，静置分层后，将上层溶剂相进行浓缩，测其辣椒素含量，计算其得率。

1.3.4 萃取次数对辣椒素含量的影响

将除去杂质的使用食用油层，加入体积分数为75%的甲醇，按料液比1︰3（g/mL）进行萃取，萃取次数分别为1，2，3和4次，合并上层溶剂相后进行浓缩，测其辣椒素含量，计算其得率。

1.3.5 正交试验设计确定最优条件组合

结合单因素分析，设计L9(34)正交试验表，对影响辣椒素得率的三个影响因素（甲醇体积分数、甲醇用量和萃取次数）进行研究。正交试验因素与水平见表2。

表2 正交试验因素与水平

2 结果与讨论

2.1 食用油用量的影响

准确称取20 g辣椒油树脂，分别加入不同量食用油进行除杂，搅拌和静置温度为45 ℃。从图1数据可见，随着食用油比例的增加，除去杂质的量不断越多，越有利于辣椒油树脂的纯化。当辣椒油树脂与食用油质量比为1︰1时，分层情况不明显，除去杂质含量较少；当辣椒油树脂与食用油质量比为1︰3时，除去杂质最多；继续增加食用油用量，除去杂质的量变化不大，所以选择用3倍质量的食用油作为最佳油洗用量。

图1 辣椒油树脂与食用油质量比对去除杂质量的影响

2.2 甲醇体积分数对辣椒素含量的影响

将除杂后的辣椒油树脂食用油层，加入3倍量的不同体积分数的甲醇进行萃取，搅拌和静置温度（萃取温度）为45 ℃，萃取时间为2 h，萃取1次。从图2可以看出，75%甲醇萃取的辣椒油树脂中辣椒素含量最高，故选择75%甲醇进行萃取。

图2 甲醇体积分数对辣椒素含量的影响

2.3 甲醇用量对辣椒素得率的影响

将除杂后的辣椒油树脂食用油层，以75%甲醇为萃取剂，搅拌和静置温度为45 ℃，萃取时间为2 h，在萃取1次的条件下，分别加入不同量甲醇进行萃取研究。从图3可以看出，随着甲醇用量的增加，辣椒素得率逐渐增加，但当超过1︰3（g/mL）后，其增加幅度不明显。因此，确定甲醇最佳用量为1︰3（g/mL）。

图3 甲醇用量对辣椒素得率的影响

2.4 萃取次数对辣椒素得率的影响

将除杂后的辣椒油树脂食用油层，以75%甲醇为萃取剂，食用油层与甲醇比例为1︰3（g/mL），搅拌和静置温度为45 ℃，在萃取时间2 h的条件下，分别萃取1，2，3和4次，合并溶剂相，浓缩处理后计算辣椒素得率。从图4可以看出，当萃取次数超过3次后，辣椒素得率增加幅度不再明显。因此确定最佳提取次数为3次。

图4 不同萃取次数对辣椒素得率的影响

2.5 最佳工艺条件的确定

由表3中的各因素水平试验指标平均值（k值）可以看出，辣椒油树脂纯化试验最优水平组合为A2B2C3，即甲醇体积分数为75%、萃取次数为3次、甲醇用量为1︰3（g/mL）。

表3 正交试验方案及结果分析

3 讨论与结论

试验首先采用食用油洗辣椒油树脂粗品，去除其中油难溶杂质，初步解决了其存在的质地黏稠、流动性及分散性较差、用色拉油稀释后放置有沉淀的问题，然后采用甲醇多次萃取食用油层，对辣椒油树脂进一步纯化，通过单因素和多因素的正交试验，结果表明，纯化辣椒油树脂的最佳试验条件为：在45 ℃下，甲醇体积分数75%、萃取次数3次、甲醇用量1︰3（g/mL）。作为辣椒红色素提取过程中的重要中间产物，经过提纯后的辣椒油树脂可以直接作为食品添加剂应用到复合调味品及腌渍蔬菜等领域，且采用此方法有望实现工业化生产。