亚临界CO2萃取辣椒中的有效成分(共6页)

1、亚临界(ln ji)CO2萃取(cuq)辣椒中的有效成分陈禹 郭蓓 梁嘉敏 梁文昌 曾泳艇 霍巨垣（中山大学(zhn shn d xu)化学与化学工程学院，2001级，广州 510275 ）指导老师：陈六平摘要：介绍了亚临界萃取技术原理，以绿色溶剂CO2为萃取剂提取辣椒中的有效成分。在差不多相同的实验条件下，从不同产地辣椒中提取有效成分的含量，考察了夹带剂对亚临界CO2萃取辣椒中有效成分的影响。对实验结果作了分析和讨论。关键词：亚临界CO2萃取 ，辣椒，夹带剂，绿色溶剂。1 前言红辣椒中有效组分主要有油溶性的辣红色素和辣素1,2，经典法采用丙酮等有机溶剂萃取，获得复杂混合物辣椒油树脂，欲从中提

2、取无辣或低辣的红色素需经化学方法进一步加工，工艺复杂，辣素难以回收，色素率低，成本高。应用亚临界技术萃取，其萃取压力比超临界萃取的低，实验条件温和，能有选择性地分离红辣椒的有效成分，得到绿色产品添加剂，具有发展潜力。辣椒果皮中含有辣椒素、辣椒红色素、多种维生素及矿物质。辣椒在食品工业中除起到调味调色和具有一定营养价值的作用外，还对食品具有一定的抑菌防腐作用，与化学合成防腐剂相比，天然防腐剂更安全。辣椒所含的辛辣成分为辣椒碱、二氢辣椒碱、高辣椒碱、高二氢辣椒碱，另外还有辣椒素、辣椒色素和胡萝卜素等。其中比较有价值的活性成分主要是辣椒色素和辣椒碱类化合物。辣椒色素是熟辣椒中所含的一种天然色素，其主

3、要成分是-胡罗卜和属于叶黄素类的辣椒红素、辣椒玉红素。辣椒粉的萃取物经烘烤后制成粉末色素，它可广泛用于食品、医药、化妆品生产。从辣椒中提取并生产的辣椒色素产品的主要指标有色泽及形态、气味与滋味。辣椒色素易溶于水、耐热、耐盐、耐酸、耐金属、耐微生物，具有较强的着色能力，分散度和遮盖性均较好，是一种优质的天然食用色素，与一般天然色素相比，不仅色价高，而且生产成本较低，目前一些发达国家已将其大量用于食品行业，并由此取代了人工合成的药色色素3,4。辣椒红色素，别名为辣椒红、辣椒色素等，其英文名是 Paprika red、Red chilli color 等5， 是从辣椒果皮中提取的深红色粘性油状液体色

4、素，是天然食用红色色素。辣椒红素(Cap san thin)，又名椒红素、辣椒红, 分子式为C40H56O3。纯的辣椒红素为深胭脂红色针状晶体(石油醚中结晶) ，m. p. 181182 ，Acd = + 36(氯仿中) ，易溶于极性大的有机溶剂，与浓无机酸作用显兰色，其分散性、耐热、耐酸性、耐碱性均很好，但其耐光性稍差 5,6。辣椒红素的分子结构如下5： 另外，辣椒玉红素的分子结构(fn z ji u)如下6：辣椒(ljio)碱类化合物（capsaicinoids）：是辣椒(ljio)中产生“辣味”的物质，其成分有十四种，它们的结构中含有共同的母核4羟基3甲氧基苄酰基，其结构如下：不同之处在

5、R基，其中R=（CH3 ）CHCH=CH（CH2）4 2, 7的组分为辣椒素（Capsaicin,简称C），它的含量一般占辣味物质总量的60%-70%，它属于胺类化合物，其分子式C18H27O3，纯净的辣椒素为单斜棱柱体或矩形的晶体，熔点为61，在高温下产生刺激性蒸汽，辣椒素溶于稀乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等溶剂及碱性水溶液中5。NR=(CH3)2CH(CH2)5的组分为二氢辣椒素（Dihydrocapsaicin，简称DC），它的含量占辣味物质总量的20%-25%。辣味物质对消化系统、心血管系统、呼吸系统和感觉系统等都有作用，尤其对感觉系统的作用有潜在的广泛的用途7。 本文用液态CO2提取不

6、同产地的辣椒中的有效成分，考察了夹带剂对提取效果的影响，获得了有意义的实验结果。2 实验部分2.1 亚临界液体萃取原理8,9与常压下的液体一样，处于高饱和压力下的液体也可作为溶剂，在亚临界状态下把亚临界液体与待分离物质相接触，使其有选择性地依次按极性大小、沸点高低、分子量大小把成分萃取出来。当需要与溶质分离时，只要将液化气体蒸出即可。亚临界液体的使用比超临界流体更方便，特别是在实验室内更具优势，因为在一个容器内就能进行萃取。同时，以液化气体作萃取剂与以超临界气体作萃取剂所得结果相近，只是在萃取物回收率或质量方面存在差别，有时可相差一个数量级。CO2具有较温和(wnh)的临界条件（Tc=304.

7、21K，pc=7.38Mpa），具有化学惰性，产品易纯化，无残留等特点(tdin)，适合于作为亚（超）临界萃取实验的绿色溶剂。2.2 原料(yunlio)和试剂不同产地的干辣椒，食用级CO2（广州气体厂），无水乙醇。2.3 实验仪器 高压索氏萃取器（容积：0.75 L，最大承受压力：200 bar），二氧化碳储气瓶，导气装置（不锈钢管及减压阀），85-2型恒温磁力搅拌器，HS-4精密恒温浴槽（-15+95）（含循环水冷却装置），012型电子天平（最大量程：12 kg，准确度：1g），BS210S型电子天平（最大量程：210 g, 准确度：0.0001 g），粉碎机，冰箱，烘箱及样品管等。图1是

8、高压索氏萃取器的示意图。1 阀门2 灯3 视窗4 冷凝器5 压力表6 上杯7 下杯8 高压釜9 接触温度计10 水浴11 搅拌子12 加热磁力搅拌器13 样品图1 高压索氏萃取器2.4 实验步骤92.4.1 预处理将辣椒去籽，粉碎至一定细度（颗粒半径2-3 mm）。2.4.2 装样准确称量已干燥的空下杯，上杯和萃取套的质量，准确称取一定量的样品（6-7 g）置于萃取套内，再盖上一层玻璃棉；把下上杯和装有样品的萃取套装进高压釜，高压釜盖子要平放压紧后慢慢旋紧，盖好高压釜，充入CO2 250克左右。2.4.3 操作高压索氏萃取器必须在低于临界温度下的两相区工作。对于二氧化碳流体：T304.21K,

9、 p7.38106Pa。把高压釜接上15 循环冷却水，底部置于34的恒温槽中，压力约65 bar。2.4.4 观察通过(tnggu)视窗观察冷凝器的液滴下落情况和虹吸现象，并确定周期数。每次萃取时间为10个循环。2.4.5 卸装(xi zhung)萃取完毕，关掉恒温器和循环冷凝水，然后将釜内的二氧化碳缓慢放出，以防固体物料的喷散和出现过冷现象，待釜内压力降到常压后，打开端盖，取出上下杯，收集下杯产品，观察(gunch)其颜色和状态，称重，计算产率。产品可用无水乙醇和无水乙醚溶解，收集，并可对萃取产品作进一步的成分分析。3 结果与讨论辣椒色素的多次萃取实验结果示于下表1，产品的化学组成有待进一步

10、用LC/GC-MS等方法分析、鉴定。表1不同产地干辣椒的亚临界CO2萃取实验结果序号样品产地是否加夹带剂循环次数萃取时间/h循环间隔/min产率1河南（含籽）否95.5362.402河南（去籽）否95.5364.793同上是57.66965.344贵州（去籽）否106.87415.575同上是78.27706.626湖南（去籽）否106368.727同上是55.12617.238四川（去籽）否75.95513.829同上是56.88835.6810河南辣椒籽是105.32311.01 从表1结果可知：3.1 不同产地的辣椒含辣椒色素量各不相同，结果显示湖南辣椒产率最高。3.2 夹带剂的影响：辣

11、椒色素的分子式中含有极性基团，根据“相似相溶”原理，加乙醇夹带剂能提高产率，实验结果也证明了这一点。实际操作上，若乙醇加在上杯，会使首次萃取液黏度加大，造成虹吸管堵塞和使循环时间加长，若乙醇加在下杯，则不会发生堵塞，而且循环间隔也不会加长。3.3 辣椒不同部分中色素的含量：对辣椒籽做的萃取实验产率很低，因此色素大部分来源于辣椒皮。3.4 产品一般有不溶的油状物，这些为憎水性化合物，故可推断其为长链状的辣椒素，而辣椒色素分子式中含有极性基团，憎水性并不强，故这些油状物不是所需要的辣椒色素，估计大部分来源于辣椒籽。3.5 产品粒度的影响：样品粒度越小，则其与萃取剂的接触面积越大，更有利于提高产率；

12、但是另一方面，样品粒度越小，越容易造成出气口堵塞，而且样品颗粒容易被萃取剂带到下杯的产品中，从而增加了分离提纯的难度。4 结论(jiln)用亚临界(ln ji)CO2萃取技术(jsh)来提取辣椒中的辣椒色素，是一种既经济又有效的方法，它打破了传统方法的界限，这种绿色分离提取技术亦可应用于其他天然产品的制取过程。由于辣椒色素是亲水性物质，而杂质辣椒素是憎水性物质，适当选取夹带剂将是很重要的环节。致谢：本文工作得到“中山大学实验室开放基金”的资助，在此表示感谢。在研究过程中，陈六平老师给我们以精心指导和热情帮助，在此向他表示诚挚的感激之情。参考文献1 施产甫，唐兴国，李新岗，祁铁流，施翼麟. 辣椒

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15、ng Wenchang, Zeng Yongting, Huo Juyuan(Class 2001, School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)Abstract：The principles of subcritical extraction using carbon dioxide as green solvent is introduced, the Red Pepper is as raw materials. Under the simila

16、r experimental conditions, the valuable components of different weight are obtained from Red Peppers produced in Provinces such as Henan, Hunan, Guizhou and Sichuan by using the above mentioned method. The influence of modifier entrainer like ethanol on the extraction yield is studied. The experimental results are analyzed and discusse