CN101665446B - 辣椒素和辣椒红色素的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及辣椒素和辣椒红色素的提取方法，属于分离提取领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种成本较低的从辣椒中提取辣椒素和辣椒红色素的方法。本发明辣椒素和辣椒红色素的提取方法，包括辣椒经溶剂提取步骤，辣椒在溶剂提取前先经过木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液处理，然后再进行溶剂提取。本发明方法提高了辣椒素和辣椒红色素的收率，降低了生产成本，为辣椒素和辣椒红色素的提取提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及辣椒素和辣椒红色素的提取方法，属于分离提取领域。
背景技术
辣椒素是辣椒中的主要辣味物质，其英文名称为Capsaicinoids。辣椒素由14种辣椒碱类化合物组成，其中主要有辣椒碱和二氢辣椒碱。辣椒碱的化学名称为：(反式)8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，英文名称为：Capsaicin]。二氢辣椒碱的化学名称为：8-甲基-N-香草基壬酰胺，英文名称为：Dihydrocapsaicin。
辣椒碱的分子式为：
二氢辣椒碱的分子式为：
辣椒色素是存在于成熟辣椒中的一类橙红色色素，主要包括极性较强的辣椒红素、辣椒玉红素和极性较小的胡罗卜素和玉米黄质。
辣椒红素的分子式为：
辣椒玉红素的分子式为：
辣椒素和辣椒红色素主要用作调味料和医药原料，其主要从辣椒中提取制得。目前辣椒素和辣椒红色素一般采用溶剂提取法提取，具体提取方法为：采用乙醇等溶剂直接浸提干辣椒，经过多步不同溶剂的萃取除杂，获得辣椒素粗品，含量一般40％左右；辣椒红色素一般采用非极性溶剂浸提后，除去蛋白质等杂质，获得辣椒红色素粗品。上述方法的提取效率较低，化学试剂消耗量大，成本较高，产物含量不高，需要经过层析分离后才能提高含量。此外，也有采用二氧化碳超临界萃取法提取辣椒素与辣椒红色素的报道，但该方法成本太高，目前只停留在实验室应用阶段，难以大规模推广应用，同时该方法的辣椒素与辣椒红色素需要进一步柱层析才能分离，生产工艺较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低的从辣椒中提取辣椒素和辣椒红色素的方法。
本发明辣椒素和辣椒红色素的提取方法，包括辣椒经溶剂提取步骤，辣椒在溶剂提取前先经过木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液处理，然后再进行溶剂提取。
本发明方法通过降解辣椒中的木质素，使得辣椒中的辣椒素和辣椒红色素充分暴露，提高了溶剂提取效率。辣椒素收率可提高至75％以上，比现有普通方法的收率提高20％左右；辣椒红色素收率可高达65％以上，比现有普通方法的收率提高5～10％左右。由于收率的提高，大幅降低了生产成本。
其中，上述可产生木质素降解酶的细菌可以是白腐菌Phanerochaete chrysosporium，如：黄孢原毛平革菌、变色栓菌、灰管层孔菌和/或木质层孔菌等常用的产生木质素降解酶的细菌。
其中，为了得到纯度更高的辣椒素和辣椒红色素，采用下述步骤提取：
a、辣椒粉碎；
b、辣椒中加入木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液降解木质素；
c、木质素降解后的辣椒用浓度≥90wt％的乙醇或用氯仿浸提(由于氯仿毒性较大，优选采用浓度≥90wt％的乙醇浸提)；浸提液回收乙醇或氯仿后得到相应的辣椒乙醇提取物或辣椒氯仿提取物；
d、辣椒乙醇提取物或辣椒氯仿提取物加入乙酸乙酯进行抽提，然后分离乙酸乙酯层并滤去不溶物；
e、往滤液中加入适量pH值8.5～11.5的碱液，如：加入与滤液体积比为0.9～1.1∶0.9～1.1的pH值为8.5～11.5的碳酸钠溶液，静置分层，分离得到碱水层1和乙酸乙酯层1；
f、乙酸乙酯层1中加入适量pH值12～14的碱液，如：加入与乙酸乙酯层1体积比为0.9～1.1∶0.9～1.1的pH值为12～14的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，振摇，静置分层，分离得到碱水层2和乙酸乙酯层2；
g、乙酸乙酯层2中加入30～40wt％的C2H5OK或C2H5ONa的乙醇溶液，混合，静置1～2h，回收乙酸乙酯，即得辣椒红色素浸膏；
碱水层2经酸化处理至pH值为3～5，然后加入乙酸乙酯，振摇，静置分层，分离得到酸水层和乙酸乙酯层3；乙酸乙酯层3脱水，然后回收乙酸乙酯，回收乙酸乙酯后所得物用bp30～60℃的石油醚结晶，即得辣椒素。
其中，e、f步骤先加碱性较弱的碱液，后加碱性较强的碱液是为了利用碱性的差异逐渐提高以去除杂质。
其中，上述b步骤中木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液的用量以使辣椒中木质素能基本降解完毕即可。如：辣椒中加入白腐菌Phanerochaete chrysosporium发酵液，发酵液加入重量为辣椒干重的2～5％，发酵至发酵液的pH值降低2～3，然后进入c步骤处理。
进一步的，为了使除杂效果更好，上述e步骤加入的碱液的pH值优选为10，上述f步骤加入的碱液的pH值优选为13.5。
进一步的，为了得到纯度更高的辣椒红色素，上述g步骤所得辣椒红色素浸膏还经过柱层析分离得到各种辣椒红色素。为了得到纯度更高的辣椒素，上述g步骤所得辣椒素还经过柱层析精制，精制后的辣椒素的纯度可高达95％以上。
本发明方法通过首先采用木质素降解酶对辣椒中的木质素类成分进行降解处理，降解处理后使得辣椒中的其它成分充分暴露，使下一步的提取效率提高。本发明利用辣椒碱的极性较高和辣椒红色素类物质非极性较强的不同性质，通过调整特定的酸碱度除杂，并控制溶剂，最终使辣椒碱在极性高的溶液中被分离而辣椒红色素类在非极性(极性较弱的)溶剂中被分离得到。
本发明方法具有如下有益效果：
1、本发明方法通过对辣椒中的木质素进行降解，使辣椒素和辣椒红色素充分释放，提高了辣椒素和辣椒红色素的收率(辣椒素收率可提高至75％以上，比现有普通方法的收率提高20％左右；辣椒红色素收率可高达65％以上)，降低了生产成本。
2、本发明方法可制得纯度较高的辣椒素和辣椒红色素，辣椒素经过柱层析精制后的纯度可高达95％以上。
3、本发明方法可以制得高纯度的辣椒素和辣椒红色素，工艺简单，设备要求不高，投资较小。
4、本发明方法为辣椒素和辣椒红色素的提取提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是采用本发明方法提取的辣椒素的高效液相色谱图。
图2是采用本发明方法提取的辣椒红色素的薄层色谱图，图中a为辣椒黄色素，b为辣椒红色素。
具体实施方式
本发明辣椒素和辣椒红色素的提取方法，包括辣椒经溶剂提取步骤，辣椒在溶剂提取前先经过木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液处理，然后再进行溶剂提取。
本发明方法通过降解辣椒中的木质素，使得辣椒中的辣椒素和辣椒红色素充分暴露，提高了溶剂提取效率。辣椒素收率可提高至75％以上，比现有普通方法的收率提高20％左右；辣椒红色素收率可高达65％以上，比现有普通方法的收率提高5～10％左右。由于收率的提高，大幅降低了生产成本。
其中，上述可产生木质素降解酶的细菌可以是白腐菌Phanerochaete chrysosporium，如：黄孢原毛平革菌、变色栓菌、灰管层孔菌和/或木质层孔菌等常用的产生木质素降解酶的细菌。
其中，为了得到纯度更高的辣椒素和辣椒红色素，采用下述步骤提取：
a、辣椒粉碎；
b、辣椒中加入木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液降解木质素；
c、木质素降解后的辣椒用浓度≥90wt％的乙醇或用氯仿浸提(由于氯仿毒性较大，优选采用浓度≥90wt％的乙醇浸提)；浸提液回收乙醇或氯仿后得到相应的辣椒乙醇提取物或辣椒氯仿提取物；
d、辣椒乙醇提取物或辣椒氯仿提取物加入乙酸乙酯进行抽提，然后分离乙酸乙酯层并滤去不溶物；
e、往滤液中加入适量pH值8.5～11.5的碱液，如：加入与滤液体积比为0.9～1.1∶0.9～1.1的pH值为8.5～11.5的碳酸钠溶液，静置分层，分离得到碱水层1和乙酸乙酯层1；
f、乙酸乙酯层1中加入适量pH值12～14的碱液，如：加入与乙酸乙酯层1体积比为0.9～1.1∶0.9～1.1的pH值为12～14的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，振摇，静置分层，分离得到碱水层2和乙酸乙酯层2；
g、乙酸乙酯层2中加入30～40wt％的C2H5OK或C2H5ONa的乙醇溶液，混合，静置1～2h，回收乙酸乙酯，即得辣椒红色素浸膏；
碱水层2经酸化处理至pH值为3～5，然后加入乙酸乙酯，振摇，静置分层，分离得到酸水层和乙酸乙酯层3；乙酸乙酯层3脱水，然后回收乙酸乙酯，回收乙酸乙酯后所得物用bp30～60℃的石油醚结晶，即得辣椒素。
其中，e、f步骤先加碱性较弱的碱液，后加碱性较强的碱液是为了利用碱性的差异逐渐提高以去除杂质。
其中，上述b步骤中木质素降解酶、可产生木质素降解酶的细菌和/或可产生木质素降解酶的细菌的发酵液的用量以使辣椒中木质素能基本降解完毕即可。如：辣椒中加入白腐菌Phanerochaete chrysosporium发酵液，发酵液加入重量为辣椒干重的2～5％，发酵至发酵液的pH值降低2～3，然后进入c步骤处理。
进一步的，为了使除杂效果更好，上述e步骤加入的碱液的pH值优选为10，上述f步骤加入的碱液的pH值优选为13.5。
进一步的，为了得到纯度更高的辣椒红色素，上述g步骤所得辣椒红色素浸膏还经过柱层析分离得到各种辣椒红色素。为了得到纯度更高的辣椒素，上述g步骤所得辣椒素还经过柱层析精制，精制后的辣椒素的纯度可高达95％以上。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例采用本发明方法提取辣椒素和辣椒红色素
1、白腐菌发酵液的制备
发酵产酶培养基(马铃薯培养基：土豆20％，蔗糖2％，121℃灭菌30min，冷却至28℃接种白腐菌，28～30℃搅拌45r/min。通气培养，发酵时间为76h。)
所用白腐菌Phanerochaete chrysosporium购自中国工业为微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为CICC 40299。
2、辣椒预处理
将干辣椒重量2.5％的发酵液与干辣椒混合，自然发酵48h，待pH值较混合前降低2～3时即停止自然发酵。
3、辣椒素的溶剂提取：
①向上述预处理后的干辣椒中加入2倍体积的95％乙醇提取48h，减压回收乙醇；②总提取物中加入1.5倍体积的乙酸乙酯溶解，滤去不溶物；③滤液用体积为1∶1的5wt％碳酸钠水溶液振摇，静置分层，收集乙酸乙酯层(即乙酸乙酯层1)加入5wt％的氢氧化钠水溶液振摇，静置分层，得到碱水层2和乙酸乙酯层2；④碱水层2酸化后用1倍体积的乙酸乙酯处理去掉酸水液浓缩用石油醚(bp 30～60℃)结晶3次获得高纯度辣椒素。高效液相色谱法：C18柱，柱温：室温25～28℃流动相：甲醇-0.1％磷酸水(85∶15)流速：0.8ml/min，检测辣椒素含量为84.9％(见附图1)，产品收率为76.3％。
4、辣椒红色素提取
上述③步分层的乙酸乙酯层2用等体积30wt％C2H5OK乙醇溶液，混合搅拌8h，静置1.5h，回收乙酸乙酯获得辣椒红色素粗品。
采用薄层色谱定性测定辣椒红色素(展开剂石油醚-无水乙醇＝13∶1)，结果见附图2(附图2中的1、2均为辣椒红色素粗品)。从附图2可以看出，各种辣椒色素被分别分离出来。
辣椒红色素粗品采用硅胶干法色谱柱，二氯苯甲烷洗脱，分别收集得到附图2中的辣椒红色素和辣椒黄色素。
Claims (9)
1.辣椒素和辣椒红色素的提取方法，包括辣椒经溶剂提取步骤，其特征在于：辣椒在溶剂提取前先经过木质素降解酶、白腐菌Phanerochaete chrysosporium和/或白腐菌Phanerochaete chrysosporium的发酵液处理，然后再进行溶剂提取。
2.根据权利要求1所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：所述的白腐菌为黄孢原毛平革菌、变色栓菌、灰管层孔菌和/或木质层孔菌。
3.根据权利要求1或2所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、辣椒粉碎；
b、辣椒中加入木质素降解酶、白腐菌Phanerochaete chrysosporium和/或白腐菌Phanerochaete chrysosporium的发酵液降解木质素；
c、木质素降解后的辣椒用浓度≥90wt％的乙醇或用氯仿浸提，浸提液回收乙醇或氯仿后得到相应的辣椒乙醇提取物或辣椒氯仿提取物；
d、辣椒乙醇提取物或辣椒氯仿提取物加入乙酸乙酯进行抽提，然后分离乙酸乙酯层并滤去不溶物；
e、往滤液中加入适量pH值8.5～11.5的碱液，振摇，静置分层，分离得到碱水层1和乙酸乙酯层1；
f、乙酸乙酯层1中加入适量pH值12～14的碱液，振摇，静置分层，分离得到碱水层2和乙酸乙酯层2；
g、乙酸乙酯层2中加入30～40wt％的C2H5OK或C2H5ONa的乙醇溶液，混合，静置1～2h，回收乙酸乙酯，即得辣椒红色素浸膏；
碱水层2经酸化处理至pH值为3～5，然后加入乙酸乙酯，振摇，静置分层，分离得到酸水层和乙酸乙酯层3；乙酸乙酯层3脱水，然后回收乙酸乙酯，回收乙酸乙酯后所得物用bp30～60℃的石油醚结晶，即得辣椒素。
4.根据权利要求3所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：所述b步骤为：辣椒中加入白腐菌Phanerochaete chrysosporium发酵液，发酵液加入重量为辣椒干重的2～5％，发酵至发酵液的pH值降低2～3，然后进入c步骤处理。
5.根据权利要求3所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：e步骤中所述的pH值8.5～11.5的碱液为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液与滤液体积比为0.9～1.1∶0.9～1.1。
6.根据权利要求3所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：f步骤中所述的pH值12～14的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，氢氧化钠或氢氧化钾溶液与乙酸乙酯层1的体积比为0.9～1.1∶0.9～1.1。
7.根据权利要求3所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：e步骤加入的碱液的pH值为10，f步骤加入的碱液的pH值为13.5。
8.根据权利要求3所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：g步骤所得辣椒红色素浸膏还经过柱层析分离得到各种辣椒红色素。
9.根据权利要求3所述的辣椒素和辣椒红色素的提取方法，其特征在于：g步骤所得辣椒素还经过柱层析精制。
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