CN109111758A - 一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法 - Google Patents

一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于天然产物提取分离领域，提供了一种利用脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，能够有效去除辣椒红中的植物油类成分从而提高辣椒红色价，经济效益良好，产品质量稳定，具体实施如下：1）将辣椒细粉溶于乙醇水溶液中，调节PH值，加入脂肪酶，控制适宜温度，酶解，升温继续提取一定时间后，过滤，滤饼用乙醇水溶液洗涤，过滤后烘干；2）一次浸提，提取器中加入烘干品与提取溶剂，浸提数小时后，过滤，滤液萃取后浓缩，得产品1；3）二次浸提，滤饼用提取溶剂再次提取，过滤浓缩，得产品2。本发明的三步操作法在于通过酶法去除难分离的辣椒油类组分，提取过程简便，除杂充分，步骤一的滤液可用来提取辣椒碱，产品1、2可满足不同市场的需求，并且制得的辣椒红产品色价高，辣度低，品质高。

Description

一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法
技术领域
本发明属于天然产物提取分离技术领域，涉及天然红色素辣椒红的获取，具体涉及如何进一步提高辣椒红色素（辣椒红，3,3'-Dihydroxy-beta,kappa-caroten-6'one，CAS：465-42-9）的色价。
背景技术
辣椒红色素是一种优质天然植物色素，作为天然着色剂，不仅色泽鲜艳，着色力强，而且具有药理作用。辣椒红色素可调配不同色价，从而呈现出淡黄、深黄、橘红、深红等颜色梯度，广泛应用于食品、化妆品和制药行业中。
辣椒红色素是四萜类衍生物，按色素化学结构分类为异戊二烯类，分子式为C40H56O3，分子量584.87，含有11个共轭双键，6位有1个共轭酮基和1个环戊烷环，共轭酮基是辣椒红色素分子中的发色基团，化学结构式为：
纯的辣椒红素为深胭脂红色针状结晶，熔点175-176℃，在辣椒生长过程中，随着辣椒色素生物合成的进行，脂肪酸与辣椒中叶黄素的酯化反应也同时发生，到成熟时红辣椒中游离色素、单酯化色素和全酯化色素分别以20%-30%、20%-30%、40%-50%，约70%-80%的色素是以酯的形式存在于辣椒中。
辣椒中的油酸、亚油酸，酯类组分由于极性与辣椒红接近，在提取的过程中会一起提取出来，且后期分离困难。采用蒸馏等提取挥发油的方法去除，由于温度过高，辣椒红会变质较快。
公开号为CN 106634037A的专利中，辣椒红提取液采用升膜蒸发器、降膜蒸发器，旋转膜蒸发器对辣椒红提取物进行连续的蒸发分离，这对于热敏性的辣椒红有严重影响，产品会随着连续蒸发而色值下降，且能耗较高。公开号为CN107022202A的专利中，辣椒红采用超临界二氧化碳流体萃取，尽管提取率高，无污染，但存在处理量小，设备投入大，辣椒红的生产成本高等劣势。
专利与文献中有采用调酸或调碱去除杂质的方法：如CN1067520072A(调碱)、CN106893345A(调酸）、辣椒红色素的纯化实验研究（中国食品添加剂，2018年第7期:122-126），但这类方法在碱性或酸性条件下会对色素产生严重影响，而且涉及碱液或酸液废水处理，因次寻找一种低温适宜的提取方法十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，能使辣椒中的植物油酯解离出来，温和分离，又不至使色素降解退色。产品采用气相色谱-质谱方法检测，分析其中主要油脂类成分的变化，直接提取出来的辣椒色素中（亚油酸乙酯36%，棕榈酸10.8%，邻苯二甲酸二乙基己基酯1.21%），经脂肪酶解酯后产品1中（亚油酸乙酯8.2%，棕榈酸3.8%，邻苯二甲酸二乙基己基酯0.23%），产品2中（亚油酸乙酯7%，棕榈酸3.4%，邻苯二甲酸二乙基己基酯0.17%），脱脂率可达75%～80%（相对于直接提取）。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，包括以下步骤：
1）除杂：辣椒筛选粉碎后，乙醇水为溶媒，浸泡并搅拌，调节pH值至7.4～8，加入脂肪酶酶解，酶解后体系升温，控制温度60℃～70℃，继续搅拌浸提，过滤，滤渣烘干备用；
2）第一次浸提：烘干料投入浸提容器中，加入提取溶媒，控制温度50℃～70℃，浸提1～3小时，过滤，滤液中加入乙醇水溶液，萃取，取上层色素溶液浓缩，得产品1，呈现暗红色；
3）第二次浸提：一次提取滤渣，继续投入浸提容器中，加入提取溶媒，控制温度60℃～80℃，浸提2～4小时，滤液浓缩，得产品2，呈现暗红色或红褐色。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤1）中乙醇水溶液质量浓度为60%～80%，辣椒粉与乙醇水溶液的加入质量比为1:3～1:6。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤1）中若脂肪酶活性单位3万U/g，其用量应为辣椒质量的1%-5%。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤1）中酶解时间为1～3小时。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤1）中用碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾调节pH值。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤1）中脂肪酶为微生物源性脂肪酶或动物源性脂肪酶。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤2）中加入的提取溶媒为乙醇、异丙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的任一种。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤2）中浸提的时间为1～3小时。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤2）中乙醇水溶液质量浓度为60%～80%。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤3）中第二次浸提时间为2～4小时。
上述脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，所述步骤3）中所用的提取溶媒为乙醇、异丙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的任一种。
本发明具有的优势为：采用酶解分步提取法，能够以较低温度提取，保证了辣椒红的不变性，并使辣椒经处理后辣椒红含量最大化，再以此高红辣椒粉为原料提取，免去了后续植物油类及酯类物质分离的烦恼，通过合理选用提取溶媒与提取环境，对处理料浸提，使辣椒红色价达到吸光度 QUOTE 200以上，提取更充分，全过程无冗繁步骤，精确有效针对各目标组分，环保，高效，另外第一步提取出来的物质可以作为提取辣椒碱的原料。
具体实施方式
一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，包括以下步骤：
1）除杂：将辣椒粉碎筛选后，以乙醇水为溶媒，其中乙醇水溶液质量浓度为60%～80%，辣椒粉与乙醇水溶液的加入质量比为1:3～1:6，浸泡并搅拌，调节pH值至7.4～8，优选pH值为7.6，加入脂肪酶酶解，脂肪酶用量为辣椒质量的1%～5%，酶解时间为1～3小时，酶解后体系升温度至60℃～70℃，优选70℃，继续搅拌浸提，过滤，滤渣烘干备用；
2）第一次浸提：烘干料投入浸提容器中，加入提取溶媒，控制温度50℃～70℃，浸提1～3小时，过滤，滤液中加入60%～80%的乙醇水溶液，萃取分液，取上层色素溶液浓缩，得产品1，呈现暗红色，油酸类总含量应≤15%，按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE 200～230，为高色价辣椒红。
3）第二次浸提：一次提取滤渣，继续投入浸提容器中，加入提取溶媒，控制温度60℃～80℃，浸提2～4小时，滤液浓缩，得产品2，呈现暗红色或红褐色，油酸类总含量应≤12%，按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE 约150～200，为色价较高的辣椒红。
本发明步骤1）中当采用活性单位3万U/g的脂肪酶酶解时，辣椒粉与乙醇水溶液的加入质量比为1:3～1:5；用碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾调节pH值，pH值调到合适值时（根据酶的活性选定），控制温度在35℃-40℃加入脂肪酶，优选37℃，脂肪酶为微生物源性脂肪酶或动物源性脂肪酶，酶解后体系升温到要求值后继续搅拌浸提0.5-2小时，优选1小时。
本发明步骤2）中加入的提取溶媒为乙醇、异丙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的任一种，优选正己烷，辣椒粉与溶媒质量比为1:3～1:6。
本发明步骤3）中所用的提取溶媒为乙醇、异丙醇、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、正己烷中的任一种，优选乙酸乙酯，辣椒粉与溶媒质量比为1:3～1:6。
实施例1：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入70%乙醇水溶液200kg，加入碳酸氢钠调节PH值为7.6，控温37℃，加入0.5kg脂肪酶(类型为Lipase),进行酶解，酶解2小时后，升温至70℃，搅拌1小时，甩滤，滤饼转入干燥箱，烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入第一步所得烘干料，加入200kg正己烷，控制温度为60℃，浸提2小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg70%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层正己烷层浓缩，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为13.4%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =223。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入200kg乙酸乙酯，控制温度为70℃，浸提3小时，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为11.2%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =180。
实施例2
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入70%乙醇水溶液200kg，加入碳酸氢钠调节PH值为7.6，控温37℃，加入0.5kg脂肪酶（类型为Novozy435）,进行酶解，酶解2小时，然后升温至70℃，搅拌1小时，甩滤，滤饼转入干燥箱烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入烘干料，加入200kg乙酸乙酯，开启搅拌，控制温度70℃，浸提1小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg 65%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层乙酸乙酯层浓缩，得辣辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为13.8%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =220。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入200kg正己烷，加热回流提取，温度为正己烷沸点69℃，浸提3小时后，放至室温，过滤，滤液浓缩，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为10.6%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =190。
实施例3
如实施例1，在其步骤1中，脂肪酶Lipozyme RM IM可加入，第一次浸提辣椒红产品1中油酸类总含量约14.0%，吸光度 QUOTE =219，第二次浸提辣椒红产品2中油酸类总含量约11.1%，吸光度 QUOTE =183。
实施例4
如实施例1，在其步骤1中，乙醇水溶液浓度改为80%，第一次浸提辣椒红产品1中，油酸类总含量约13.0%，吸光度 QUOTE =225，第二次浸提辣椒红产品2中，油酸类总含量约11.0%，吸光度 QUOTE =182。
实施例5
如实施例1，在其步骤2中，第二次浸提溶媒仍为正己烷，第一次浸提辣椒红产品1中油酸类总含量约12.9%，吸光度 QUOTE =226，第二次浸提辣椒红产品2中油酸类总含量约10.9%，吸光度 QUOTE =186。
实施例6：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入80%乙醇水溶液150kg，加入碳酸氢钠调节pH值为7.4，控温35℃，加入2.5kg脂肪酶(类型为Lipozyme TLIM),进行酶解，酶解1小时后，升温至60℃，搅拌1小时，甩滤，滤饼转入干燥箱，烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入第一步所得烘干料，加入260kg乙醇，控制温度为65℃，浸提1.5小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg60%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层色素层浓缩，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为12.5%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =221。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入280kg异丙醇，控制温度为63℃，浸提2小时，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为11%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =185。
实施例7：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入60%乙醇水溶液290kg，加入碳酸钾调节pH值为8，控温36℃，加入2.4kg脂肪酶（类型为Novozy435）,进行酶解，酶解1.5小时，然后升温至62℃，搅拌0.5小时，甩滤，滤饼转入干燥箱烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入烘干料，加入280kg异丙醇，开启搅拌，控制温度63℃，浸提2小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg60%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层色素层浓缩，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为13.5%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =219。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入300kg二氯甲烷，加热回流提取，温度为69℃，浸提2.5小时后，放至室温，过滤，滤液浓缩，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为10.5%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =191。
实施例8：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入65%乙醇水溶液250kg，加入氢氧化钠调节pH值为7.5，控温37℃，加入2kg脂肪酶(类型为Lipozyme TL IM),进行酶解，酶解2小时后，升温至65℃，搅拌0.5小时，甩滤，滤饼转入干燥箱，烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入第一步所得烘干料，加入300kg二氯甲烷，控制温度为69℃，浸提2.5小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg80%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层二氯甲烷层浓缩，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为12.5%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =226。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入260kg95%乙醇，控制温度为65℃，浸提3.9小时，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为11%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =188。
实施例9：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入72%乙醇水溶液180kg，加入氢氧化钾调节pH值为7.9，控温38℃，加入1.5kg脂肪酶（类型为Novozy435）,进行酶解，酶解2.5小时，然后升温至67℃，搅拌1.5小时，甩滤，滤饼转入干燥箱烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入烘干料，加入150kg异丙醇，开启搅拌，控制温度67℃，浸提3小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg70%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层色素层浓缩，，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为13.2%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =216。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入180kg二氯甲烷，加热回流提取，温度为62℃，浸提3小时后，放至室温，过滤，滤液浓缩，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为11.2%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =188。
实施例10：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入75%乙醇水溶液260kg，加入碳酸钠调节pH值为7.7，控温39℃，加入1kg脂肪酶(类型为Lipozyme TL IM),进行酶解，酶解2.8小时后，升温至66℃，搅拌1.2小时，甩滤，滤饼转入干燥箱，烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入第一步所得烘干料，加入180kg二氯甲烷，控制温度为62℃，浸提2.6小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg80%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液离，上层二氯甲烷层浓缩，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为12.4%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =223。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入220kg正已烷，控制温度为69℃，浸提3.5小时，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为10.4%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =183。
实施例11：
1、前处理：在500L提取釜中，加入处理后的辣椒粉50kg，然后加入62%乙醇水溶液298kg，加入碳酸钾调节pH值为7.8，控温40℃，加入0.8kg脂肪酶（类型为Novozy435）,进行酶解，酶解1.7小时，然后升温至69℃，搅拌1.9小时，甩滤，滤饼转入干燥箱烘干。
2、第一次浸提：在浸提釜中加入烘干料，加入220kg正已烷，开启搅拌，控制温度69℃，浸提1.2小时，关闭加热，放至室温，过滤，滤液中加入100kg70%乙醇水溶液，搅拌30分钟，萃取分液，上层正己烷层浓缩，得辣椒红产品1，呈暗红色粘稠液体，几乎不流动，油酸类总含量约为13.1%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =217。
3、第二次浸提：滤饼继续投入浸提釜，加入150kg异丙醇，加热回流提取，温度为67℃，浸提2.2小时后，放至室温，过滤，滤液浓缩，得辣椒红产品2，呈暗红色粘稠液体，油酸类总含量约为10.2%，产品按GB1886.34-2015检测，吸光度 QUOTE =192。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）除杂：辣椒筛选粉碎后，以乙醇水为溶媒，浸泡并搅拌，调节pH值至7.4～8，加入脂肪酶酶解，酶解1～3小时后体系升温，控制温度60℃～70℃，继续搅拌浸提1小时，过滤，滤渣烘干备用；
2）第一次浸提：烘干料投入浸提容器中，加入提取溶媒，控制温度50℃～70℃，浸提1～3小时，过滤，滤液中再加入乙醇水溶液，萃取，取上层色素溶液浓缩，得产品1，呈暗红色或红褐色，按GB1886.34-2015检测，吸光度200～230，为高色价辣椒红；
3）第二次浸提：一次提取滤渣，继续投入浸提容器中，加入提取溶媒，控制温度60℃～80℃，浸提2～4小时，过滤，滤液浓缩，得产品2，呈现暗红色或红褐色，按GB1886.34-2015检测，吸光度约150～200，为色价较高的辣椒红。
2.根据权利要求1所述的脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于：所述步骤1）中乙醇水溶液质量浓度为60%～80%，辣椒粉与乙醇水溶液的加入质量比为1:3～1:6。
3.根据权利要求1所述的脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于：所述步骤1）中脂肪酶类型为微生物源性脂肪酶或动物源性脂肪酶，具体可以为Lipase、Novozym435、Lipozyme RM IM、Lipozyme TL IM中的任一种。
4.根据权利要求1所述的脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于：所述步骤1）中用碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠或氢氧化钾调节pH值。
5.根据权利要求1所述的脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于：所述步骤2）中加入的提取溶媒为乙醇、异丙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的任一种。
6.根据权利要求1所述的脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于：所述步骤2）
中加入乙醇水溶液，萃取，其中乙醇水溶液的浓度为60%～80%。
7.根据权利要求1所述的脂肪酶催化解酯提高辣椒红色价的方法，其特征在于：所述步骤3）中所用的提取溶媒为乙醇、异丙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的任一种。
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魏雅雯: "辣椒红色素的提取方法及应用的研究进展", 《中国调味品》 *

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