超临界CO2流体提取辣椒精细成分的研究（Ⅰ）：从干辣椒中提取辣椒色素

． 一 ，窜 ’ 《食品工业科技》 Sci e¨ c and Technology of Food I"du 5try |996．No．4 超临界CO 流体提取辣椒精细 成分的研究(I) — — 从干辣椒 中提取辣椒色素 赵亚平 舅鹰二 琳茂福 周 峰 (江苏理工大学，镇江212013) (中科院地化所，贵阳550002) 镶 量‘首次用超临界COt流体从辣椒中萃取 分离出辣椒红色素。研究了温虚、压力、流 量 、原 料粒度对苹取 分离过程的影响，获得了直接从辣搬中提取辣椒色素的工艺参数。 _ 垫 堂垡 食用色毒 1前 言 1．1超临界流体萃取技术简介 一 ／ 超临界流体萃取就是使用高于临界温度、临界压力的流体作为溶媒的革取过程。处于临界点附近的 流体不仅对物质具有极高的溶解能力，而且物质的溶解度会随体系的压力或温度的变化而变化，从而通 过调节体系的压力或温虚就可方便地进行选择性地萃取分离不同物质。近二十年来，该技术发展迅速， 世界先进工业国都在竞相研究开发。目前，在歇美国家，从咖啡豆和茶叶申脱除咖啡因、从烟叶中脱除 尼古T、从啤酒花中提取有效成分均已工业化生产。在13本，特种油脂也已工业化生产，在食品工业、 医药工业、化妆品、香料工业的超临界萃取技术申，尤P]COt为溶媒的超临界流体萃取显示了独特的优 点。这是因为它具有如下特点， (1)COt临界温度 (31‘C)、临界压力 (7．39oMPa)较低，革 取可 在近室温下进行．这对热敏性物质特别有利I (2)CO z化学稳定性好，不燃烧．不腐蚀设备，操 作 安 垒。(3)COt无毒、无味、无色，不污染产品 (4 J CO埔日取费用低．易得高纯度气体I (5)CO,容 易与萃取物分离，无残留，产品质量高。综上所述，超临界CO,流体对天然生物精细物质的 萃 取可 谓 活性一萃取。因而特别受到食品工业、医药工业、化妆品工业的青晾。 1。2辣椒色素的组成及性质 一” 移夺书夺夺夺夺夸夺夺书夸书专书夺夺串旁夺串夺夺书夸夺书夺争夺夺争夺夺书夺书夸夺 鲜巴梨，贮存期可达120天以上，而在巍们的实验中却运运迭不到此贮存期，这可能与巴梨的成熟 度 有 关，需作进一步的研究。 4 结 论 4．1壳聚糖保鲜剂存在最适宜的壳聚糖浓度。 4．2尧聚糖粘度越大，适宜的壳聚糖浓度越小，且壳聚糖浓度对保鲜效果的影响越大a 4．3壳聚糖常温保鲜巴梨，其贮藏期略长于0‘C玲藏保鲜法。 参考文献 1 ．L。Leuba and P．Stosse1．Chitosan and other polyaminest antifungal activity and interaction with biological membrene。Chitin in Nature and Technolo gY。 New York Plemell press．1986I 279 2 Chaouth Ahmed．Chitosan coating to extend the storage life of tomotoes Hort Science．1992I (9) ‘1018 3乐培思，徐茂军．甲壳素膜对果蔬保鲜效果的研究．食品科学，1991I (12J ：57 4刘福岭．藏行钧．食品物理与化学分析方法．北京，轻工出版社。1987I 577，51 15 “==_ 维普资讯 http://www.cqvip.com 摊材翌是_J、们 I一‘ 熟 墨的植物，点全国各地都有栽培，辣桃邑素是从辣椒中提取的一种贵 碹 然 色 素，其主要或舟山讳墩红 fCapsa~thi n)、豫墩毛红素锋红色系邑素，及紫黄蕨 黄灵、叶黄紊等黄 色系色素 及类胡萝 卜素、胡萝 I、素，外观为橙红邑油状维 扛。辣椒红色索主要由捧墩红的晤肪酸酯构 成。 构式为： ⋯ j 。 R． 勰 。 明3 辣椒色素的含量田辣椒的品种而异．一般在千辣椒中为2％～6％。辣椒红溶于丙酮 CHC1 s 辣椒色素色泽鲜艳，热稳定性好，着色力强，无毒，无副作用．广泛用于食品 医药品，化牧品等 工业 国内外需求量很大。目前．国内提取辣椒色素的各种方1法仍主要是用有机溶剂萃取分离。由于溶 剂法自身的局限性，产品质量很难提高，降低了产品的经济价值 为此，本文采用食品工业 尖端 技 术 一 一 超临界CO z流体世行萃取辣椒色素的赛验研究。 2 实验部分 2．1原料和试剂 选用去籽，去梗，水份低、无霉变的干红辣椒作为啄料。二氧化碳纯度大于09．5 。丙酮 甲醇均 为分析纯试剂。 2．2超临界CO z流体萃取注备 图l是 自行研制的超临界CO 流体革取设备流程图。该设备主要由供气系统 超 界CO z流体发 生 系统 苹取分离系统，计量系统四部分组成，所有部件部国产化。 啬搿 图1设备藏程图 1．CO 钢瓶， 2．过 滤器} 3．高压槽 4．液压泵； 5．缓冲瓶， 6．预热器I 7．萃取釜， 8．分离 器， 9．流量计 2．3工艺流程综述 CO 从钢瓶出来，经气体净化器进八液化槽液 化的CO：由高压柱塞泵经缓冲瓶，预热槽打八苹取 釜升压茔 预定的值，使之成为超临界流体。这时， 草取便在苹取釜中进行。当溶有萃取物的流体从萃 取釜进八分离系统碱压后，因CO 的溶解 能 力 下 降，萃取物与CO 分离。分离器可根据需要配置2 个或 2个以上实现多级分离 萃取物从分离器底部 放出，CO。 分离器上部经计量系统计量后放空或 循环使用 实验装置一般采用不循环的流程，但生产装置，CO z一定要循环。由上可看出，超临界CO 流体萃取过程是集萃取， “蒸馏”于一体一步完成的连续操作过程。 从2可看出，用超临界cO：萃取的辣椒色素各项质量指标均超过国家。 5 实验结果和讨论 3．1辣椒原料和粉粒宽度的选择 为了保证产品质量和提高回收率，选择无霉变，击籽，去梗的千红辣椒。一般地，在液回萃取时， 溶剂必须扩散到固体内部，将溶质溶解，然后再从固体中扩散出来。因此增加固液接触面积将提高传质 效率，从而提高萃取率。为了考察在超临界cO。流体革取体系中，原料粒度对莘取过程的影响。本文选 择两种不同粒度的啄料进行试验，结果见表1。从表1可以看出，尽管超临界CO z流体扩散速度比一般液 体快得多，但它与一般的溶剂萃取有相同的特性，即原料粒度对传质效率有较大的影响，选择适当的粒 柽将可显著提高辣椒色素回收率，但要注意，粒径也不能太小，在实验中笸现，过细的原料不但会严重 堵塞筛孔，而且在工艺上也会产生一些不剥因素。 16 维普资讯 http://www.cqvip.com 裳1 原 料 粒 度 对 传 质 效 率 的 髟 响 试 样 I 暑 (堆g积／寄m度1) 受l革 间 色 嚣 率 去粒千瓣椒 『 <1．2 去粒干辣杈 j >．10 45 j 4 1 >90 45 l 4 <1O 3．2压力对革取过程的影响 压力是超临界流体蕈取最重要的参数之一．对于不同物质，萃取压力有很大不同 对于踏氢化台物和 酯等弱极性物质的萃取可左鞍低压力下进行。对强被性的配槠体厦氨基酸、蛋白质类物质，革取压力要 高选50MPa 上，并要舔加夹带剂。图2为一定温度、一定时l 4下．压力对莘取过程曲影响 曲线 (1) 为色素回收率，曲线 (2j为辣椒素回收率。从图2中的曲线 (1)可看出，压力低于loMPa时，无 色 素 出来．随压力提高到15oMPa时．色素开始出来，但直 压力达到25MPa时，色素回收率才豆著增大， 这是由于温度一定时，c0 密度随压力升高而增大，CO 对色素的溶解能力随之增大．所以，色 素 的 回收率提高。另外， 图2中曲线 C2)迁可看出，在一定温盅下，当压力为loMPa时．辣岽开始出来。 当压力上升到15MPa时，辣素大量被萃取出来。因此，在一定温度下，通过调节萃取压力就可进行 选择性地草取辣素和色素。同时，在分离器中还可进行多级分离 从而得到无辣素的辣椒色素。 3．3温虚对革取过程的影响 温J皇=是超临界流体苹取的曲另一个重要参数。温度对溶解度的影咐包台矛盾的两个方面 一力由『， 升高温度对提高被革取物的挥发度有利，印增大被革职物在超临界流体中的浓度I另一力 面 ．温 度 升 禹·超临界流体的密度降低时．溶解能力随之下降，本文考察了在一定压力下，不 温度对色素萃取效 果的影响，结第图3。 8。 6 。 0 蔷 5 15 25 P(MPa) 图2压力对萆取色素和辣素的影响 g0 墓 0 0 20 40 6O T(c) 图3草取温度对回收率的影响 从圈3可看出，当温度低=i=5o。c时．随温度 高．回收率增加，但是，温度超过50。C时．回收 率 减少，这可能是由于温度影响的两个矛盾力面综合作用的结果s当温度小于5o。c时．在一定压力下，升 高温度有利于提高色素的挥发崖。因此，溶解度增大·但当温度大于50。C时．CQ 密度下降，其 络解 能力减小，因而溶解度降低。 ^ 20 盖 15 翥10 嚣 s 0 01 I 2 3 4 日j问∞ 图4 cO：流量对摹取速率的影响 3．4 CO 流基对萃取速率的影响 CO：流量的变化主要影响萃取时间。当CO 流 量增加时．它流经原料屠的速度增加。从而增大革 取过程的传藤推动力．使传质速率加快， 从而提高 超临界c9t流体的溶解能力．图4为不 流量对萃 取速率的影响结果。 当 量为6m。／b时，l小时后 ，萃取速率就达 到最大值。当流量为2m ／h耐 ，数小时后 ，革取 速率才达引最大值．所 ，增加流星可缩短莘取副 侧。不过，流量增大也尉时增大了能耗，使成本增 17 维普资讯 http://www.cqvip.com 加。所以，在实际生产中要综合考虑选取适当的流量。 3．5色素的分析结果 在萃取过程中，根据UV3oo0紫外可见分光光度计测定2oo～Boonm的吸光度曲线判断辣椒色素与辣 素的分离效果。用色素的丙酮溶澈在449丑m处测定吸光度，所得值即为色素的色价。结果如图5和表2所 示。由圈5可看出，因溶剂采用cn。C1¨ 色素最大吸收峰变为46o～490nm。辣秦吸收峰为280nm~i-" 右。 裹2 藏椒色素样昌的分靳培暴曩目素标准 项 目 国际GB1o783~89 产 品 指 标 E~l1 C ％ m - 一 - ·9nm > 20 8O^ 一14O 砷 (As)．mg／kg <1 5 g)未胀发精粉会造成饱胀不适感，本文经采用降低精柑粒度，多次少量饮用缓 解 饱 腹惑。此 外，由于精粉溶胀时间长．需与CMCbla协同作用，才能与粉末绿茶一起在短时间内形成均匀流质。制 成即冲即饮，方便快捷的全荼叶保健羹。 参 考文献 1 竣沁等．魔芋成分的定性和定量分析．垒国首届魔芋学术报告会，第一分册．3l 2 萝主编．茶叶品质理化分析．上诲科学技术出I；匣社，1 989，2 58． 维普资讯 http://www.cqvip.com