杨建霞 朱亚玲

摘 要：以甘肃庆阳的朝天椒为材料，采用超声波辅助法通过单因素和正交试验设计，以辣椒红素提取率为指标，确定辣椒红素最佳提取工艺为：浸提温度40℃、浸提时间30min、超声波功率400W、料液比1∶ 12，在该工艺条件下辣椒红素的提取率可达6.65%。

关键词：辣椒红素;超声辅助提取工艺;正交试验

辣椒是一种药食同源的蔬菜[1-2]，传入我国后主要产区在河南、云南、河北、山西、四川、贵州等省，其中河南、河北栽培面积较大，尤其在云南、四川、贵州等地已成为一种优势经济作物，同时在我国农产品出口贸易中也占有一定的比例[3]。辣椒的活性成分主要有辣椒素、辣椒碱及粗纤维等物质。辣椒素可刺激大脑释放内啡肽，缓解疼痛感;可降低胆固醇、低密度脂蛋白、甘油三酸酯含量，促进血液循环，预防心脏病和中风等病症。此外，辣椒素对预防感冒、动脉硬化、夜盲症和坏血病有显著作用，也具有祛风散寒、舒筋活络、杀虫、止痒之功效。辣椒红素具有色泽鲜艳、着色力强、保色效果好等特点，在辣椒中含量一般为干重的0.2%～0.5%[4]。辣椒红素不溶于水，易溶于乙醇、丙酮、石油醚等有机溶剂[3]。由于辣椒红素无毒副作用，安全性高，并具有较高的营养保健作用，越来越受消费者的喜爱，已被广泛应用于食品、医药、化妆品、饮料和儿童玩具等领域[5-6]。我国辣椒资源丰富，而且辣椒红素消费市场存在较大的潜力，但是，目前我国辣椒红素的生产工艺多数落后，一般以不合格的粗品形式出口，售价较低，加之目前辣椒红素生产成本高，加工深度不够，尚缺乏市场竞争力，难以满足国内外市场的需求[11-12]。因此，本试验对辣椒红素的提取工艺进行优化，旨在为高效、合理开发辣椒红素的研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及主要仪器

市售红辣椒（产于甘肃庆阳，名为朝天椒）去籽，60℃过夜烘干，粉碎，40目过筛，分装于棕色试剂瓶中备用。辣椒红素标准品，购自上海极威生物科技有限公司。

RE-2000E型旋转蒸发仪，上海玛尼仪器设备有限公司;KQ-300DE型超声振荡仪，昆山市超声仪器有限公司;SHB-B型循环水式多用真空泵，北京华乐达科技有限公司;UV-2100型紫外分光光度计，上海棱光技术有限公司。

1.2 提取方法

参照崔荣健等[12]的提取方法，准确称取4份粉碎的辣椒粉，每份5.0g，分装于4个100mL容量瓶，加入无水乙醇定容至刻度，振荡、摇匀后，放置于超声波振荡仪中提取，减压浓缩，回收乙醇，最后将辣椒粉浓缩物置于鼓风干燥箱中烘干至恒重，得辣椒红素粗品，测定光吸收值并计算辣椒红素的提取率[12]。

1.3 分析方法

按照李美粉等[11]方法进行适当修改。准确称取0.1g辣椒红素标准品，精确至0.000 1g，用丙酮稀释定容在100mL容量瓶中，配成浓度为1mg/mL的辣椒红素标准品溶液。精密吸取上述标准溶液 0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0mL分别置于25mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度，摇匀，放置10min，以0号管（丙酮）为参照，于460nm处测定其光吸收值。以光吸收值为纵坐标、辣椒红素浓度为横坐标，绘制标准曲线[4]。取干燥辣椒红素粗品约0.1g，精密称量（精确到0.000 1g），用丙酮稀释定容于100mL容量瓶中，定容后不断振荡约10min。精确吸取定容好的辣椒红素粗品溶液10mL置于100mL的容量瓶中定容，摇匀。用紫外分光光度计于460nm处测定吸光值，丙酮作参比液，根据标准曲线得出粗制辣椒红素的浓度，用式（1）计算供试样品中辣椒红素的提取率[4，7，9]。

辣椒红素提取率（%）=粗制辣椒红素的质量原料辣椒粉的质量×100（1）

2 结果与分析

2.1 不同提取溶剂对辣椒红素提取率的影响

由表1可知，在浸提时间、温度、超声功率、料液比等因素相同的条件下，采用无水乙醇作为提取溶剂明显比其他三者的效果好，所以选择最佳的提取溶剂为无水乙醇，这与李美粉等[11]的结果一致。

2.2 不同提取时间对辣椒红素提取率的影响

由表2可知，在提取溶剂浓度、提取温度、超声功率及料液比等因素相同的条件下，研究提取时间对辣椒红素产率的影响，结果发现，在10～30min内，随着时间的增加，辣椒红素的提取率不断增大;但当提取时间大于30min时，辣椒红素的提取率反而有降低的趋势。表明一定时间的超声处理加快了细胞壁的破坏，使辣椒红素不断地快速溶出;但长时间的超声处理可能导致细胞内的辣椒红素凝集成团，不利于溶出。因此，最佳的超声处理时间应为30min左右。

2.3 超声波不同功率对辣椒红素提取率的影响

由表3可知，在提取溶剂浓度、提取时间、提取温度及料液比不变的条件下，当超声功率小于400W时，辣椒红素的提取率随着超声功率的增加而增大，表明100～400W这个功率范围有利于色素的溶出;但当超声功率大于400W时，辣椒红素的提取率反而有下降的趋势，表明较高功率的超声波会使溶剂形成类似团状的小球，使得色素无法从细胞中溶出。因此，最佳的浸提功率应在400W左右。

2.4 不同提取温度对辣椒红素提取率的影响

由表4可知，在提取溶劑浓度、提取时间、超声波功率及料液比不变的条件下，当提取温度低于40℃时，随着温度的升高，辣椒红素的提取率也随之增大，表明适当的升高温度有利于辣椒红素的溶解;但当温度高于40℃时，辣椒红素的提取率却反而下降，这是因为过高的提取温度使有机溶剂的挥发量增加，导致溶剂减少，因而溶质的溶出量也减少。因此，最佳提取温度为40℃。

2.5 料液比对辣椒红素提取率的影响

由表5可知，在提取溶剂浓度、提取时间、超声波功率及提取温度不变的条件下，料液比低于1∶ 12时，辣椒红素的提取率逐渐上升，表明色素溶出不完全;而当料液比高于1∶ 12时，辣椒红素的提取率趋于平缓不再增加。因此，最佳料液比应选择在1∶ 12左右。

2.6 正交试验优化提取条件

采用L9（34）正交表进行试验，并以辣椒红素提取率为考察指标，对提取温度、时间、超声功率和料液比4个因素在3个不同水平进行优化（表6）。由表7可知，提取温度、超声时间、超声功率及料液比等各因素对辣椒红素提取率影响的顺序依次是：超声功率>提取温度>料液比>提取时间。由此得出，辣椒红素提取的最佳工艺条件为超声时间30min、超声功率400W、提取温度40℃、料液比1∶ 12。按照此最优条件进行了3次验证试验，每次结果稳定，重现性较好，在此工艺条件下辣椒红素的提取率可以达到6.65%左右。

3 结论与讨论

（1）通过对超声波辅助法提取辣椒红素的初步研究表明，采用超声时间30min、超声功率400 W、超声温度40℃、料液比1∶ 12（g/mL）的提取条件时，辣椒红素的提取率可达6.65%。验证试验表明，该工艺条件操作稳定，有较好的重复性。（2）通过正交试验结果和极差分析得出影响辣椒红素提取最显著的因子是超声功率和提取温度;从均值对比选出最佳提取工艺条件为超声时间30min、超声功率400W、超声温度40℃、料液比1∶ 12（g/mL）。

综上所述，与传统的提取方法相比（通常在70℃下有机溶剂浸提），本试验采用超声波辅助有机溶剂法，可以在较低温度下（40℃）提取辣椒红素。相比而言，较高温度下虽可以使色素更好地溶解到溶剂中，但由于提取的溶剂均为易挥发的有机溶剂，因此较高温度下超声处理时溶剂就会不断挥发，导致溶剂量减少进而引起色素溶出量减少，最终影响辣椒红素的产率;而高温提取想要获得较高产率只能通过延长提取时间实现，但长时间高温提取对辣椒红素本身的破坏也会增大[8-10]。

参考文献

[1]张华，吕玉璋.辣椒红色素制取和应用研究概述[J].杂粮作物，2000，20（6）：38-43.

[2]高文涛.从辣椒中提取辣味剂和色素的研究[J].化工时刊，1995（l）：25-26.

[3]李巧玲.辣椒中有效成分的提取及应用[J].山西食品工业，2003（3）：30-32.

[4]邱建生，张彦雄，刘铁柱.中国辣椒深加工产业的现状及发展趋向[J].中国食品添加剂，1999（3）：39-48.

[5]陈小全，周秀艳，李保庆，等.微波辅助提取辣椒红色素[J].食品研究与开发，2006，27（10）：92-94.

[6]华景清，蔡健.辣椒的药用价值[J].中国食物与营养，2004（12）：52-53.

[7]马英，田凯，肖玉川，等.辣椒色素的最新制法的研究[J].河北化工，1992（l）：8-10.

[8]董剑钊.对我国辣椒工业发展前景的思考[J].市场经纬，2005（9）：60-61.

[9]周雯雯，李湘洲，张炎强.辣椒红色素的国内研究进展[J].云南化工，2005，32（5）：52-54.

[10]张甫生，庞杰，徐秋兰，等.辣椒红色素的研究进展[J].辣椒杂志，2003（3）：37-41.

[11]李美粉，王艳辉，乔五忠，等.辣椒红素超声波辅助提取工艺的研究与优化[J].食品工业，2005（4）：43-44.

[12]崔荣健，岳鹍.辣椒红素超声波辅助提取工艺的研究与优化[J].食品研究与开发，2010，31（12）：48-50.

Abstract：With paprika in Qingyang of Gansu as the material，by the single factor and orthogonal test，and the ultrasonic assisted extraction technology of capsanthins were studied by using its yeild as an index.The optimum extraction condition of ultrasonic assisted was determined as follows：the extraction temperature of capsanthins was 40℃，operating time of ultrasonic was 30min，ultrasonic power was 400 W，ratio of solid to solution was 1∶ 12（g/mL），and the capsanthins yield was 6.65% under these extraction conditions.

Keywords：capsanthins;Ultrasonic Assisted Extraction Technology;orthogonal test

（責任编辑 唐建敏）