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(1.湖南工业大学 生命科学与化学学院，湖南 株洲 412007；2.许昌学院 化学化工学院，河南 许昌 461000)

辣椒素类物质是一类含香草酰胺结构的生物碱。其中主要成分为辣椒素和二氢辣椒素，是辣椒中最辛辣、影响辣度的主要成分，二者约占辣椒素类物质总含量的90%[1-3]。辣椒素，又名辣椒碱，化学名称为8-甲基-N-香兰基-6-壬烯酰胺(其结构如图1)，在辣椒素类物质中含量居于首位。二氢辣椒素(其结构如图2)与之区别在于辣椒素中不饱和的双键被氢化。

图1 辣椒素

图2 二氢辣椒素

无论是辣椒素还是其他辣椒素类物质，当人类的皮肤接触到它们时都会产生强烈灼烧感，致使人类痛苦难忍。眼睛接触大剂量辣椒素类物质会不停的流泪，甚至引起短暂失明，但不会对眼睛造成危害。基于这种特性，辣椒素类物质可用于制作防卫武器，例如配置“防狼喷雾”、“催泪弹”等[4]。适量辣椒素类物质添加到食品中，可用于制备健胃消食剂，增加人们的食欲[5]。人类食用辣素之后，交感神经被刺激而兴奋，从而促进汗腺分泌大量汗液，排出人体湿气，起到祛湿作用。另外，辣椒素类物质具有止痛、消炎[6-8]的作用，在医药方面有着广泛的用途。辣椒素类物质也可作为生化农药[9-10]用于农业，实现驱虫避害的目的。

天然辣椒素类物质使用安全、健康，用途广泛[11]，因此其分离、提纯、获取单体成为研究的热点之一。目前天然辣椒素类物质的提取方法[8,12]主要有微波提取法、超声波提取法、超临界提出法、溶剂提取法。前三种提取方法的仪器成本较高，很难适用于规模生产，而最后一种提取方法的浸取能力大、能源节约，适用于大量生产。目前文献报道的辣椒素和二氢辣椒素单体的制备文献较少。姚金平等[13]选取超临界CO2提取法对辣椒粗品进行提取、纯化，利用C18色谱柱分离提纯，最大上样量只有10 mg。董新荣等[14]利用制备型高效液相，以甲醇∶水=70∶30作为流动相，等梯洗脱，得到的3种化合物单体，即：降二氢辣椒素，辣椒素，二氢辣椒素。尽管化合物的纯度较高，但最大上样量只有180 mg。以上两种方法均不适合克级或大量生产。

因此本文采取溶剂提取法对辣椒素类物质进行粗提，用结晶法进一步纯化。使用自填充柱，利用中压液相色谱获取单体。

1 实验材料与方法

1.1 仪器与试剂

干辣椒粉，云南；95%乙醇，AR，天津科密欧化学试剂有限公司；乙酸乙酯，AR，天津科密欧化学试剂有限公司；正己烷，AR，天津科密欧化学试剂有限公司；石油醚60～90℃，AR，天津科密欧化学试剂有限公司；紫外-可见分光光度计，TU-1950，北京普析通用仪器有限责任公司；中压液相制备色谱仪，MP200，天津博纳艾杰尔科技有限公司；高压液相色谱仪，ThermoFisher Ultimate 3000，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；核磁共振波谱仪，AVANCE III HD，400 MH，瑞士布鲁克公司；傅里叶变换红外光谱仪，FTIR-650，天津港东科技发展股份有限公司。

1.2 色谱条件

分析型HPLC：C18色谱柱(150 mm×4.6 mm，5 μm)，流动相为乙腈-水(体积比为50∶50)，流速1 mL/min，紫外检测波长210 nm，柱温30℃，进样体积为5 μL。

1.3 实验方法

1.3.1 辣椒素类物质粗品的提取

称量辣椒粉(40～60目)200 g，加到1 L的三口瓶中，70℃搅拌下正己烷浸渍4 h，抽滤得滤饼，60℃真空干燥2 h。在50℃搅拌下，滤饼用95%乙醇(料液比1∶5)浸提2 h，抽滤，滤液减压浓缩，得到辣椒素含量为50%～60%的辣椒油树脂。

1.3.2 辣椒素类物质的纯化

取10 g辣椒油树脂，加入4倍量10%的乙醇，加热至50℃。搅拌至全溶，再加入2倍量的乙酸乙酯，萃取，分液。乙酸乙酯层过滤去除不溶性杂质，减压浓缩后加入正己烷∶乙酸乙酯 = 6∶1的混合溶剂(料液比1∶4)，搅拌加热回流，至样品全溶。-7℃搅拌冷却直至辣椒素类物质固体析出，抽滤，40℃真空干燥，得到固态辣椒素类物质，含量大于90%。

1.3.3 辣椒素、二氢辣椒素单体的制备

取5 g固态辣椒素类物质，用甲醇配置成10 mL溶液，按照色谱方法填充色谱柱，设置流速20 mL/min。用注射器进样，按表1条件进行梯度分离，得到2.9 g辣椒素单体和1.58 g二氢辣椒素单体。

表1 洗脱梯度条件

1.3.4 样品的纯度检测

准确称量10 mg固态辣椒素类物质，用乙腈稀释至50 mL，作为储备液备用。移取储备液1 mL用乙腈定容至10 mL，经0.45 μm滤膜过滤，待检测。辣椒素、二氢辣椒素单体待检测液配制方法同上，按照分析型液相色谱条件分别进行色谱分析。

2 结果与讨论

2.1 样品的纯度

正如图3所示，固态辣椒素类物质的分析型高效液相色谱图。从图中可以看出，在保留时间为1.432、2.438处存在极性较大且有紫外吸收的杂质，7.27与8.142处有吸收极弱的杂质峰，不易提纯与分离，目标产物辣椒素与二氢辣椒素的保留时间分别为8.782、11.917，基本实现基线分离。结合文献[14]报道的色谱图，保留时间为8.142处应为降二氢辣椒素的紫外吸收峰，说明得到的固态辣椒素类物质中含有极少量的降二氢辣椒素。

图3 固体辣椒素类物质

固态辣椒素类物质通过中压制备液相的自填充柱，进行色谱分离，可得到辣椒素与二氢辣椒素单体。首先，作者对洗脱剂的分离条件进行筛选，优选取出最佳梯度条件(如表1)。起始溶剂比甲醇∶水(体积比为50∶50)，分离出前面极性较大的杂质后，逐渐增大甲醇含量的百分比-增大洗脱能力。在缩短时间的同时，使辣椒素与二氢辣椒素充分分离。辣椒素与二氢辣椒素均以辣椒素峰面积外标法计算含量[14-15]。

图4 辣椒素单体

正如图4所示，分离出的辣椒素单体的分析型高效液相色谱图。从中可以看出，辣椒素单体的保留时间为8.80。得到的单体含有极少量的二氢辣椒素和降二氢辣椒素。辣椒素含量达到96.78%。

图5 二氢辣椒素单体

正如图5所示，分离出的二氢辣椒素单体的分析型高效液相色谱图。从中可以看出，二氢辣椒素单体的保留时间为11.968，二氢辣椒素与降二氢辣椒素以及辣椒素实现完全分离，单体中含有少量的杂质，色谱图中保留时间为1.348、11.86处出现微弱的紫外吸收。二氢辣椒素含量达到96.64%。

2.2 辣椒素与二氢辣椒素单体的结构确证

2.2.1 辣椒素NMR与IR分析

正如图1所示，从1H-NMR 可以看出：化学位移6.86、6.80、6.76可被指认为苯环上的氢。6.86与6.76两处的氢均为d峰，且偶常数相等，说明这两个氢为苯环16、17号碳上的氢，没有裂分的6.80处的氢为苯环13号碳上的氢。化学位移5.66为与苯环相连亚甲基(18号碳)上的氢，3.87为19号碳上的甲基氢，0.94为10、13号碳上的两个甲基氢，5.39～5.27多重峰为碳碳双键上的氢。从13C-NMR可以看出：化学位移为172.77为1号羰基碳，146.70，145.13，分别为苯环上连接甲氧基的14号碳和苯环上连接羟基的15号碳，138.09，130.39分别为支链上碳碳双键的7号、8号碳，55.93为19号甲氧基碳，43.53为连接苯环与酰胺的18号碳，22.63为两个甲基碳10、11号碳。

辣椒素的红外光谱数据中，3550～3150 cm-1为O-H、N-H伸缩振动吸收，2959、2929、2868 cm-1为甲基和亚甲基C-H伸缩振动吸收，1647 cm-1为酰胺的羰基伸缩振动吸收，1559 cm-1为酰胺的C-N-H弯曲振动吸收，1630 cm-1为碳碳双键的伸缩振动吸收，1601、1516、1460 cm-1为苯环骨架振动吸收。辣椒素：1H NMR (400 MHz,CDCl3) δ = 6.86 (d,J = 8.0 Hz,1H),6.80 (s,1H),6.76 (d,J = 8.0 Hz,1H),5.66 (s,2H),5.39～5.27 (m,2H),4.35 (d,J = 5.64 Hz,2H),3.87 (s,3H),2.23～2.18 (m,2H),2.01～1.95 (m,2H),1.69～1.61 (m,2H),1.42～1.34 (m,2H),0.94 (d,J = 6.76 Hz,6H)。13C NMR (100 MHz,CDCl3) δ = 172.77,146.70,145.13,138.09,130.39,126.46,120.79,114.36,110.68,55.93,43.53,36.71,32.20,30.95,29.27,25.25,22.63 ppm.FTIR(KBr)ν = 3314,2959,2929,2868,1647,1630,1601,1559,1516,1460,1451,1429,1280,1242,1207,1156,1124,1038,970,802,642 cm-1。

2.2.2 二氢辣椒素NMR与IR分析

正如图2所示，从1H-NMR 可以看出：化学位移6.85、6.79、6.74可被指认为苯环上的氢。6.85与6.74两处的氢均为d峰，且偶常数相等，说明这两个氢为苯环16、17号碳上的氢，没有裂分的6.79处的氢为苯环13号碳上的氢。化学位移5.78为与苯环相连亚甲基(18号碳)上的氢，3.86为19号碳上的甲基氢，0.85为10、13号碳上的两个甲基氢。核磁碳谱数据中：化学位移为172.94为1号羰基碳，146.71,145.12,130.35,120.75,114.37,110.70为苯环上六个碳，其中146.71，145.12，分别表示苯环上连接甲氧基的14号碳和连接羟基的15号碳，55.90为甲氧基碳上19号碳，43.49为连接苯环与酰胺的18号碳，22.58为两个甲基碳10、11号碳。

样品的红外光谱数据中，3485-3317 cm-1为O-H、N-H伸缩振动吸收，2951、2929、2854 cm-1为甲基和亚甲基C-H伸缩振动吸收，1649 cm-1为酰胺的羰基伸缩振动吸收，1550 cm-1为酰胺的C-N-H弯曲振动吸收，1635、1520、1464 cm-1为苯环骨架振动吸收。

二氢辣椒素：1H NMR (400 MHz,CDCl3) δ = 6.85 (d,J = 8.0 Hz,1H),6.79 (s,1H),6.74 (d,J = 8.0 Hz,1H),5.78 (s,2H),4.33 (d,J = 5.6 Hz,2H),3.86 (s,3H),2.21～2.17 (m,2H),1.67～1.60 (m,2H),1.54～1.44 (m,1H),1.30～1.25 (m,5H),1.15～1.12 (m,2H),0.85 (d,J = 6.6 Hz,6H)。13C NMR (100 MHz,CDCl3) δ = 172.94,146.71,145.12,130.35,120.75,114.37,110.70,55.90,43.49,38.91,36.83,29.59,29.33,27.90,27.20,25.77,22.58 ppm.FTIR(KBr)ν = 3317,2951,2929,2854,1649,1635,1550,1520,1464,1281,1238,1200,1155,1122,1039,1020,800,719,636 cm-1。

3 结论

以天然辣椒粉为原料，使用95%乙醇作为提取液，经提取，纯化得到固态辣椒类物质。以C18为填料，制备自填充柱。固态辣椒类物质经过中压制备液相的进行单次色谱分离，得到克级以上的辣椒素单体和二氢辣椒素单体，核磁、红外确证结构正确，且纯度均在96%以上，大于GB/T 21266-2007中辣椒素与二氢辣椒素的标准品纯度。该制备方法获得辣椒素与二氢辣椒素的纯度高、可以克级及上规模生产，进一步放大生产研究正在进行当中。