辣椒素和色素的微波一次提取法的製作方法

2023-09-19 00:21:30

專利名稱：辣椒素和色素的微波一次提取法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種天然活性物質浸取法，特別涉及在成熟辣椒中用微波鹼水連續取得辣椒素和食用色素的方法。
現有的技術文獻如中國專利「自紅辣椒中提取辣椒紅色素和辣椒素的新工藝」和「辣椒色素和辣椒素的提取方法」以及文獻《辣椒素提取方法篩選》西北藥學雜誌1996.11(2)所用的都是先用乙醇或丙酮等有機溶劑抽提。在我們模擬試驗中均發現後處理分離工序複雜且不易分淨。本發明改進了第一步抽提，利用辣椒素可溶於鹼水中而色素不溶於水性質，首先用含NaOH或KOH鹼水提出辣素。分離完全且不帶色、在抽提時放在微波場中處理，抽提速度加快了幾十倍。過濾的渣子再按文獻方法的公知技術取得色素。分離的辣椒仔外賣或加工油類等物質，已不在本專利範圍內了。
辣椒素，又名辣椒鹼，英名(Capsaicin)。是辣椒中主要產生辣味的成份。它的分子結構是一個端二甲基九碳鏈甲氧基對酚，第八位上一個醯胺基，是一種植物醯胺。熔點65℃，可溶於有機溶劑和鹼水中。現代的研究表明它有很有價值的生理活性。有強而持久的消炎鎮痛作用，製成敷料對慢性風溼性關節炎、帶狀皰疹、神經痛有顯著療效，對牛皮癬、禿髮亦有治療作用，且又是製造催淚性防衛武器的主要成份。國際上目前售價每公斤在五千美元以上。這就很有開發價值。
辣椒中的另一類物質是天然食用色素辣椒紅素和辣椒黃素(Cap-sorubin和Capsanthin)，兩者都是復烯酮類的油溶性無毒害色素。國內有好些廠家生產，其價也可達數千元一公斤。但在不少廠家以生產色素為主的廠大都將辣椒素作為廢物或副產品來提，收率低且質量也不能達出口標準。這也是我們要研究改進工藝、以取得更大的綜合效益的發明原因。
我們綜合抽提的工藝方法是先將選好的乾燥成熟紅辣椒在旋轉刀式打碎機中破碎成＜3mm的碎塊、篩選出仔粒另作其它成份開發用或賣掉。再將破碎好的辣椒裝入玻璃容器中。加0.2～1.8Mol的NaOH或KOH溶液浸泡透後放在微波幅射場中接受微波幅射處理。計算好體系總質量和微波能量以0.5～5瓦/毫升的功率處理。測控方法用控制溫升使體系溫度升溫不大於50℃，處理完畢後將溶液過濾，濾液用來進一步提取辣椒素，濾渣繼續加工用常規有機溶劑(乙酸乙酯、巳烷、丙酮、乙醇等)提取色素、蒸去溶劑即可作為商品辣椒色素出售。
以上過濾後的溶液，先用酸(Hcl，H2SO4，HCOOH和醋酸)調PH11～8之間，然後通過極性大孔吸附樹脂(具體型號是XAD-7，NKA-9，D145，D160，S-8，NKA-II，HPD-800等)柱，使辣椒素充分吸附於樹脂上，至流出液出現辣味時再上新柱。待柱吸附辣椒素飽和後用純水洗淨柱後用有機溶劑如乙酸乙酯、乙醇、苯、己烷、乙醚、丙酮、三氯甲烷等予以洗脫。再將洗脫液進行減壓蒸留，除去溶劑後即得較純的辣椒素。如還達不到要求，再將產物溶於乙醇或丙酮中，過濾並用活性炭脫色、再結晶得精品。
本方法鹼水看來用的較多，但從吸附柱上下來的鹼水，可用強鹼性離子交換樹脂除去酸根，調整PH＞12之後又可繼續應用，這就大為減輕了鹼水的環境汙染。後續工藝有機溶劑又是要回收的，由此看本發明的工藝方法對保護環境也是較為有利而可行的。
我們作試驗前，先建立測試方法，我們依經典文獻上的亞硝酸鈉——鉬酸鈉比色法。在420nm波長測試，標準曲線A＝2.880m(mg)+0.0076，r＝0.999。建立方法後分別測試購買的不同地點幹紅辣椒中辣椒素含量％河南柘城四川南陽0.551.390.87取南陽產紅辣椒放在刀式旋轉打粉器中打碎至3mm以下。大約得260克，篩除辣椒仔，備用。
配製2％NaOH溶液(約0.5Mol)取400ml放在500ml平底燒瓶中，稱25克上述去仔辣椒粉放入，浸泡攪拌至無氣泡放在微波爐中開在500W檔上，時間約三分鐘，取出放冷過濾、收集濾液放入另一500毫升三角燒瓶中，濾渣再加少許0.5MolNaOH浸泡，過濾後合拼濾液，用Hcl調PH到11略低。上兩支φ2cm×20cm樹脂柱，一隻裝NKA-9(南開大學產)，一支裝市售XAD-7將上述含辣椒素的鹼液分兩半滴加上柱。加完後觀察流出液已無辣味，再各用50ml冷蒸溜水過柱。洗完後改用95％乙醇滴加過柱解吸，合併兩組洗脫液放在旋轉蒸發器中加溫45℃左右，開抽氣泵至乙醇大量蒸出。一直到幹、取下茄子瓶，用小匙細心刮淨粘在瓶壁上的辣椒素、顏色為白色或微黃。在分析天平上稱重得149mg，計算收率為67％。
將以上得到的辣椒素在大量乙酸乙酯中重結晶得到細板狀晶體，在真空乾燥器內抽空烘乾。拿去在紫外掃描儀上測得在210毫微米和254nm處有一大一小吸收峰，與文獻值基本一致。再取一些用溴化鉀壓片法在IR-FT儀上測得紅外光鐠吸收峰2890和1455對應苯環上甲氧基，1651cm-1對應仲醯胺基，1274對應於芳基醚，1381對應於端異丙基，1419對應於亞甲基酮，2930對應於鏈烷。以此確認我們得到的是辣椒素。(參看附圖
)下面再通過另兩個實施例來說明例一取市售河南柘城產幹紅辣椒300克，打碎去仔。稱25克椒粉放置於500ml燒瓶中，加0.25Mol(約1％)的NaOH溶液400毫升，浸至攪動無氣泡，放在微波爐中以500瓦功率加以幅照160秒，放冷後過濾、濾渣再加100ml0.5MolKOH再次於微波爐中同功率幅照100秒，冷卻過濾，合併兩次濾液，加醋酸調PH到11，上AB-8樹脂柱吸附，後用95％乙醇洗脫，在旋轉蒸發器上用250ml梨形燒瓶減壓蒸發至幹，刮下產物，稱重得98.3mg，計算收率≈72％。
例二取高含量的四川辣椒打粉去仔，取25克，照上法去做。浸出液改用1.2Mol KOH，二次浸出用同上量的1.8Mol NaOH，合併濾液上D160樹脂柱吸附。用乙酸乙酯洗脫，於旋轉蒸發器上減壓至45℃沸騰，於250ml梨型瓶中蒸乾，刮取產物辣椒素稱重得265mg，計算收率得76.2％。
綜上所述及兩例，其收率總的都在70％上下，究其原因。我們以為一是由於容器小，每次產量只零點幾克，很難收淨，且產品攤開面積大，是一薄層，會揮發一部分；二來我們的實驗工藝尚有不完善處，如購置的大孔吸附樹脂前處理的不夠理想。均會影響收率。推想放大中試到幾百克上公斤時，收率還會提高。
就目前的收率估算，每公斤產品需原料辣椒在100～250Kg，以最大計，加上溶劑損失、折舊等每公斤產品成本價也在二萬元以下。也就是說，外賣以五千美元/公斤算，毛利率大於50％。何況回收的色素產品幾近淨利潤了。因之這項工藝是有市場潛力的。
權利要求
1.一種自紅辣椒中提取辣椒素和色素的方法，其特徵是先將辣椒粉碎，加入一定量的鹼液，浸泡均勻後置於微波輻射場中以每升體系0.5～5瓦的功率幅照，控制溫升≯50℃，處理後過濾，濾液經調酸度後上極性大孔樹脂柱進行分離，再用有機溶劑洗脫，洗脫液減壓蒸乾溶劑得到辣椒素；濾渣再用丙酮、己烷或乙醇提取，蒸去溶劑得色素。
2.如權利要求1所述的定量鹼液指的是以辣椒粉重量的5～25倍的0.2～1.8摩爾濃度的NaOH或KOH。
3.如權利要求1所述的調酸度用的酸是鹽酸、硫酸甲酸和乙酸，PH值調整至8～11。
4.如權利要求1中所述的洗脫用有機溶劑是乙酸乙酯、乙醇、苯、乙醚和三氯甲烷及丙酮。
全文摘要
本發明公開了一種自幹的紅辣椒中用鹼液在微波輻射場中抽提辣椒素，再用極性大孔樹脂柱一次將其分離純化；濾渣再用丙酮、乙醇等依文獻技術取得色素的方法。該法較有機溶劑法縮短了提取時間幾十倍、減少了設備投資和車間面積、能耗少、鹼液又可回收重用，是環保型工藝方法，應用於工業生產有明顯的效益。
文檔編號C07C231/00GK1445212SQ0213146
公開日2003年10月1日 申請日期2002年10月16日 優先權日2002年10月16日
發明者謝渭利, 陳丹雲, 高景曦, 李 傑, 張春, 吉欣, 仇波 申請人:高景曦