辣椒中类胡萝卜素的提取工艺及研究进展

辣椒中类胡萝卜素的提取工艺及研究进展

青椒是茄子科的一种蔬菜果实。它也被称为番椒、生姜、胡椒、茴香、番角和秦青椒。它是一种具有相同药物特性的食品，主要用于蔬菜和饮料。它通常是三角形或长形的。当成熟时，它会变绿，成熟后会变成鲜红色、黄色或紫色，这是红色最常见的原因。辣椒植物的种植遍布世界各地,可在不同的土壤和气候下生长,一般每年7~10月果实成熟时采收,因各地气候、地理位置、土壤类型及栽培方式的不同形成了形状、辣度、口感各异的多品种辣椒。辣椒原本并不是中国本土的蔬菜种,哥伦布航行美洲时把它带回欧洲。1493年,辣椒传入西班牙。明代后期(16世纪末)辣椒开始传入我国。现在,我国辣椒种植面积广,辣椒制品开始多元化,辣椒的保健作用逐渐显现,因此,研究辣椒的保健功能以及辣椒食品的开发有着重大意义。1素、维生素及理化成分辣椒中含有多种有效成分,特别是提取意义较大的红色尖辣椒,其果实中含有色素(包括辣椒红色素、辣椒玉红素、β-胡萝卜素和隐黄素等)、辣椒碱(包括辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱等)、维生素(包括VA、VB、VC、VP等)、有机酸(亚油酸、油酸、棕榈酸等)、蛋白质、糖和矿物质等多种成分。1.1辣椒干加工中的胡萝卜素辣椒中含类胡萝卜素非常丰富,每百克成熟的干椒中可高达3211mg。现在已经对辣椒中的类胡萝卜素组成进行了深入、细致的研究,已从辣椒中分离出50多种类胡萝卜素,其中已鉴别出30多种类胡萝卜素。胡萝卜素不溶于水,不会随水流失;热稳定性较高,一般加工后的保存率可达80%~90%。但是,胡萝卜素具有高不饱和的结构,易氧化。在辣椒干制和炒制过程中,胡萝卜素氧化造成褪色。辣椒红色素是以辣椒的果实为原料提取而得到的食用天然色素,属类胡萝卜素,成品多为暗红色油膏状物。辣椒红色素主要是叶黄素类的辣椒红素(Capsanthin,分子式C40H56O3)和辣椒玉红素(Capsorubin,分子式C40H56O4)的混合物。姜菲等对辣椒红色素的提取工艺进行概述,辣椒红色素的提取方法有油溶法、溶剂法、超临界CO2流体萃取法等,精制方法有大孔吸附树脂法、硅胶柱层析法、结晶法等。1.2果实类化合物辣椒碱又称辣椒素(Capsaicin,分子式C18H27O3N),是茄科植物辣椒果实中的主要呈辣物质,是一种香草酰胺类生物碱,主要存在于果实的胎座组织及果皮和籽中。高纯度辣椒碱具有许多生理活性,长期被当作优质的调味品和理想的镇痛药物在食品行业和临床医药上使用。孙永华,王日勇等论述了辣椒碱的提取方法有乙醇法、超临界流体萃取法、酸碱法、苯法等。1.3vc含量在蔬菜中的应用维生素是维持人体正常生理代谢不可缺少的一类有机化合物,它们中的大部分在人体内不能合成或合成量不足,必须从食物中摄取。蔬菜是膳食中维生素A、维生素C和维生素B2的主要来源。辣椒中含有多种维生素,包括脂溶性维生素VA、VD、VE、VK等,水溶性维生素VC、VB1、VB2、VB3、VB5、VB6、VB7、VB9、VB11、VB12等。辣椒中VC的含量在蔬菜中占首位,每千克辣椒中含VC,相当于茄子的36倍、西红柿的9倍、白菜的3倍、白萝卜的2倍,每人每天只要吃上60g鲜辣椒,就可以满足身体对VC的需求了。辣椒贮藏加工中,维生素C是最易被破坏的营养素,它易溶于水,在中性和碱性水溶液下对热不稳定,清洗、切碎、水烫、炖炒等工序都会引起损失。辣椒中含有的VB2和VB1分别是苹果的3倍和4倍,VP含量较一般蔬菜多5~6倍。在辣椒采后加工和贮藏过程中,不可避免地会发生程度不同的维生素损失。干制辣椒过程中,维生素损失程度因干制方法不同而异,真空冷冻干燥法的营养损失最小。辣椒腌制要经过反复的洗或热烫,其水溶性维生素损失严重。罐藏辣椒酱加工过程中的热排气和灭菌等工艺后,水溶性维生素可能受热降解,采用高温瞬时(HTST)工艺与采用常规热处理相比,可使维生素降解减少。1.4脂肪酸的氧化辣椒蛋白质质量较佳,据分析检测,辣椒籽中含有大量的必需氨基酸,其含量超过鸡蛋中必需氨基酸含量。通过气相色谱-质谱联用法(GC-MS)分析,辣椒果实和辣椒籽中含有大量的脂肪酸,其中包括棕榈酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸、花生酸等。辣椒中的脂肪含量低,属于低能量食品,但脂肪中不饱和脂肪酸含量高,其中亚油酸、亚麻酸等必需脂肪酸占很大比例。这些多不饱和脂肪酸有降低血浆胆固醇及甘油三酯的作用,也有降低血栓形成和血小板粘结的作用,此外,还可保持皮肤微血管的正常通透性及保护皮肤免遭射线照射所引起的损害。在加工过程中,氨基酸和脂肪酸不稳定,也会因为光、热、氧化剂等多种因素,造成不可避免的损失。1.5热烫时间的影响矿物质的主要作用是以一种平衡和生物可利用的形式提供可靠的必需营养素。矿物质在食品中起重要的功能作用,某些矿物质能显著改变食品的颜色、质构、风味和稳定性。辣椒中含有多种矿物质,如Cu、K、Ca、Fe、P、Mg、Mn、Na、Zn、Sr等。据张晶,佟全胜等分析,每100g鲜辣椒含Ca12mg、P40mg、Fe0.8mg。与维生素和氨基酸不同,许多矿物质元素不会被热、光、氧化剂、极端pH或其他能影响有机营养素的因素所破坏。本质上,矿物质不会被破坏,但会在沥滤或物理分离过程中丢失。辣椒在腌制过程中经过反复清洗、晒或热烫,矿物质损失严重。罐藏辣椒经过热排气和热杀菌等工艺后,矿物质会随水流失。所以在加工过程中,应该尽量避免切分较碎、热烫水量大、时间长、冷却慢。此外,辣椒中还含有可溶性糖、膳食纤维等营养物质。2青椒的健康功能2.1辣椒素的临床使用效果辣椒素对消化系统、心血管系统、呼吸系统和神经系统具有抗病菌、抗肿瘤和镇痛消炎作用,还可作为健胃剂,促进食欲、改善消化等生物学功能。能促进胃液分泌、增强食欲,促进血液循环,提高机体的抗病能力,缓解胃肠胀气和胃寒、腹泻及酒精引起的消化不良等消化道疾患,还有驱虫、发汗等功效。应用辣椒素局部治疗抑制或延缓鼻息肉术后复发。对心血管系统的作用为扩张血管、促进血液循环,降低血脂,减少血栓栓塞的危险性。并可用于治疗风寒、鼻塞、虚寒水肿等症。此外,辣椒素还有抑菌、减肥、治疗冻疮、抗癌、防辐射等作用。董英伟探讨了辣椒辣素的临床镇痛作用及其安全性,进一步表明了辣椒碱可作为一种作用较温和、副作用较少的较理想的超长效止痛剂。张丽华、丁继固等的研究表明辣椒素的镇痛作用与其剂量、浓度、作用时间及间歇期有关。据曹晓、朱显峰等研究,辣椒的乙醇提取液对细菌、霉菌和酵母菌均表现出一定的抑菌作用,对葡萄假丝酵母的抑菌效果最明显。辣椒素具有保护人和动物胃黏膜的作用。徐晶华认为辣椒辣素感受性知觉神经通过介于黏膜血流,胃蠕动等胃机能的调节过程对黏膜防御机构发生重要作用,不仅对胃黏膜损伤时起保护作用,也有利于损伤的治愈。徐兵、李昕等认为辣椒素进入人体后,能促进神经传导物质乙酰胆碱和去甲肾上腺素的分泌,而肾上腺素通过发汗、燃烧脂肪可起到较有效的减肥作用。辣椒痛可贴对预防性治疗冻疮获得较满意疗效。孙越、韩箐等通过试用辣椒痛可贴预防性治疗30例冻疮患者获得较满意疗效,疗效观察得出治疗后各种症状与体征较往年有明显好转,且差异有统计学意义。陈蕙芳研究表明,辣椒属植物与十字花科植物分离精制的化学成分合用,如莱菔硫烷和辣椒素类合用可抑制体内与肿瘤有关的NADH氧化酶,对肝癌、前列腺癌细胞生长有选择性抑制作用,最终导致癌细胞凋亡。朱翔综述研究得出降钙素基因相关肽(Calcitoningenerelatedpeptide,CGRP)是由辣椒素敏感的感觉神经末梢释放的肽类物质,与心血管疾病相关,特别是与高血压密切相关。姜杰研究表明,香辛料能保护细胞的DNA不受辐射线的破坏,尤其是γ-射线的伤害,其中辣椒红素预防辐射的功效最为显著。郑燕岚、吴明光等认为辣椒碱对痤疮的治疗也有较好疗效。辣椒中含有大量的辣椒素,因此,辣椒食品具有很多保健功能,辣椒素在食品领域具有较高的应用价值。研究和开发辣椒食品,具有深远的意义。2.2在其他方面的作用辣椒富含的VA、VC、β-胡萝卜素以及Ca、Fe等矿物质,可以防治坏血病,对牙龈出血、贫血、血管脆弱有辅助治疗作用。现代医学临床研究显示,辣椒能缓解胸腹冷痛、痢疾,降低心脏病及冠状动脉硬化的发生率;还能刺激口腔粘膜,引起胃的蠕动,促进唾液分泌,增强食欲,促进消化。在治疗银屑病,性病微循环等方面的作用,以及用于辅助戒毒等方面已被证实。有学者认为辣椒能防治癌症,这是由于辣椒中富含VC和微量元素钴,前者有抗癌防痛的功能,后者能活跃体内新陈代谢,提高造血系统活力。此外,钴还参与体内VB12的合成,并可抑制机体中的恶性肿瘤细胞的生长。辣椒中的辣椒素进入血液循环到达肝脏后,转变成一种特殊化合物,能够吸收致癌物质。3青椒食品及其精致产品3.1青椒食品3.1.1其他酸辣椒加工泡菜是我国传统的发酵蔬菜制品之一,泡菜中含有乳酸菌,是一种存在于人体中的益生菌,乳酸菌能够将碳水化合物发酵生成乳酸,对人体的健康十分有益。乳酸菌有许多生理功能:它能维持肠道菌群的微生物平衡,改善胃肠道功能,调节和增强机体免疫,防癌和抗癌,此外,还有延缓机体衰老、抗菌、抑制内毒素、降低胆固醇等作用。酸辣椒虽然是人们喜欢的一个泡菜品种,但是我国市场上还较少见。一般用果肉厚的菜椒加工成泡辣椒直接佐餐,用线椒和朝天椒加工成的泡辣椒做调料很普遍。谢建华,叶文武等研究指出,泡辣椒的工艺流程:新鲜辣椒→洗净→沥干→切分→硬化处理→厌氧发酵→配料→分装(真空包装)→成品。蒋华、王忠义等人对泡椒加工进行了研究,认为其加工原理为:利用食盐的高渗透压和较强的降水分活性作用,达到防腐、脱水、变脆等作用;利用微生物的发酵作用,主要利用正型乳酸发酵和微弱的酒精发酵、醋酸发酵将产品中的糖类转化为乳酸及少量酒精、醋酸;利用蛋白质的分解作用及其产物氨基酸的变化来增强产品的色、香、味;利用中药、香辛料和调味料的调味、防腐杀菌作用。3.1.2杀菌、冷却和风味辣椒酱是最普遍的辣椒制品,种类繁多。常见的种类有豆瓣辣椒酱、甜酱辣椒、肉类辣椒酱、海鲜辣椒酱等。我国著名辣椒酱品牌有老干妈、花桥·桂林、饭扫光、阿香婆、李锦记、辣妹子等。辣椒酱工艺流程为:原料→浸泡→清洗→粉碎→拌料炒制→装罐→排气→封口→灭菌→冷却→保温→检查→成品。肖枫、康怀彬等研究了牛肉香菇辣椒酱加工工艺,认为加工过程中的炒制是影响产品风味的一个重要因素,因此,应特别注意炒制过程中火候和时间的把握。加入辣椒后需要炒出辣椒特有的香味,这是影响产品风味的关键步骤。同时加入其它辅料后,都要经过充分的炒制,以使其风味物质充分产生和混匀。某些辣椒酱需要经过发酵,发酵过程对产品的质量也有影响。韦玉、芳蔡立等人研究草菇姜味辣椒酱加工工艺,认为应该营造成厌氧发酵条件,若酱品长时间暴露在空气中,会发生或促进氧化变色,使酱品变黑。同时在有氧存在的条件下,会出现有害微生物如丁酸菌、有害酵母菌、腐败细菌的活动,这些有害微生物不但消耗制品中的营养成分,还会生成吲哚,产生臭气,使产品发粘、变软、从而降低酱品的品质,乃至失去食用价值。3.1.3新鲜辣椒的特点辣椒脆片是用新鲜辣椒经真空低温油炸脱水而制成的,具有以下特点:保留了新鲜辣椒的风味和营养物质,富含天然色素、辣椒素、维生素,具有低糖、低盐、低脂、低热量等新鲜辣椒的特点。辣椒脆片不仅保留了新鲜辣椒的营养成分,而且还通过不同的预处理方法,生产不同辣味的产品,以适合不同地区、不同消费者的要求。梁文珍研究了辣椒脆片的加工,认为浸糖后进行炸制,炸制时应注意火候,并且需不断翻动。待椒片表面的泡沫全部消失后捞出。如有真空油炸机,那么在真空条件下油炸和脱油,成品质量更佳。工艺流程:原料→去筋、籽→切片→浸渍→沥干→真空油炸→脱油→冷却→包装。3.1.4香辛料的特点辣椒蜜饯呈辣椒原状,外表面呈红色,挂白色糖衣。其口味纯甜、清香,微有辣味。因辣椒蜜饯风味独特,市场前景都很广阔。杨金花浅述辣椒制品的加工中指出辣椒脯的工艺流程:原料选择→清洗→去瓤、籽→切片→护色硬化→热烫→糖制→烘干→整理、包装→成品。3.1.5加工工艺对水平的影响试验辣椒油有辣椒独特的辛辣风味,是调味佳品。辣椒油的制作一般采用基料(主要为植物油)和辣椒在特定工艺条件下制作而成。蒋立文、王燕等研究认为,辣椒油的品质除了与辣椒本身的品质有密切的关系外,辣椒油的色泽、香味、口感的综合评价均受加工工艺的影响较大。工艺流程:植物油→熬熟→加入捣碎辣椒熬制→自然降温浸提→装瓶。尹敏研究了影响辣椒油品质的因素,认为应使用香味蔬菜和香辛料对食用油进行增香处理。食用油最好用菜籽油、精炼油为主,添加少许花生油、芝麻油,可以达到增香效果。辣椒的品种及比例也可进行组合,辣椒碎粒加工方法和成形大小也对辣椒油品质有影响。油温对辣椒油影响较大,最好采用两次浸提方法。朱晓兰,刘百战等用气相色谱-质谱分析辣椒油化学成分,结果表明主要成分为辣椒碱、亚麻酸乙酯、棕榈酸、二氢辣椒碱和硬脂酸等,还有很多挥发性香味物质。3.1.6虾椒红素的保护作用高翔对国内外辣椒保健食品进行了研究,认为辣椒可用于开发减肥保健食品,由于辣椒碱能加速脂肪组织的代谢与分解,促进能量消耗,从而防止体内脂肪过多积聚。辣椒还能用于开发抗辐射保健食品,印度研究人员针对各种香辛料进行比较,以了解红辣椒、黑胡椒、咖噢、姜黄素等各种香辛料预防辐射的保护功效,结果发现,辣椒红素预防辐射的保护功效最为显著。此外,辣椒还可用于开发心血管病人保健食品,辣椒碱可降低胆固醇,预防心脏病。3.1.7保障辣椒的配方此外,现在的辣椒制品还有辣椒粉、盐白辣椒、青椒干、香辣椒、剁辣椒、糟辣椒等调味品。其中有一些只是地方风味辣椒制品,没有大规模投入工业化生产。3.2青椒加工厂3.2.1辣椒红素的应用辣椒红色素是一种优质天然类胡萝卜素。辣椒果实在成熟过程中不同时期类胡萝卜素种类(β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质、辣椒红素)含量不同,其中辣椒红素在第九周时的含量为19000μg/100g,占总类胡萝卜素的60%。辣椒红素广泛应用于食品、医药、保健品、化妆品及嗜好品工业中。辣椒红色素在食品中的着色及稳定性较好,且是天然色素,无毒无害,按照需要可以适量添加于食品中。张志强,江英等在布丁冰激凌和酸奶中添加了辣椒红色素后研究其稳定性,发现食品中的辣椒红色素随时间变化不明显,颜色均无明显变化,说明该色素在这两种食品中的应用效果较好。3.2.