辣椒色素的提取和精制工艺是怎样的？

根据辣椒色素的理化性质，工业上采用以下方法提取。将成熟干燥的辣椒果实的果皮粉碎，用乙醇、丙酮、异丙醇或正己烷提取。考虑到天然红辣椒中含有辣椒红色素、辣椒素、辣椒油等成分，辣椒素即辣椒碱具有辣味，在高温下会产生刺激性蒸气，因此在辣椒色素的精制过程中必须将其除去。在结构上，辣椒素是一种极性化合物，分子中带有酰胺键和羟基。其晶体为单斜棱柱或长方形，熔点为665438±0℃，溶于稀乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等溶剂和碱性水溶液。考虑到辣椒红色素混合物和辣椒素在不同溶剂中的溶解度不同，可以利用辣椒红色素混合物和辣椒素的溶解度差异来除臭。

基于这一原理，何等采用正己烷萃取法，利用辣椒红色素易溶于正己烷的特性，从辣椒红色素中分离出辣椒红色素。操作步骤如下:取去蒂、去籽、粉碎后的红辣椒粉，以丙酮为提取剂，在常压下提取，提取液在90℃、真空度0.09 MPa下减压蒸馏浓缩，同时回收丙酮。丙酮提取辣椒红色素的过程本质上是液固之间通过相间接触面的传质过程，传质速度决定了传质设备的大小和操作时间。为了提高传质速率，采用索氏提取器提取干辣椒粉。称取一定量的浓缩辣椒粉粗品，用一定量的正己烷萃取。色值定义为每单位质量原料提取物的吸光度。

该方法操作简单，色素回收率高，产品收率高，但产品色价小。由于色值与辣度呈负相关，说明这种方法去辣不够彻底，这种方法可以用在以辣椒红色素为主要产品，对辣椒素含量要求不是很严格的情况下。张宗恩等人用丙酮作溶剂提取辣椒油树脂。该含油树脂得率高，色价高，辣椒素含量低，易于分离。使用pH大于10.37的丙酮(50%)溶液5次以上去除辣味，可得到无辣味的红色素。该方法简单易行，所得色素的各项质量指标均符合FAO/世卫组织标准。

(2)柱层析

据报道，辣椒中的辣椒素即使稀释到1: 100000仍能感受到辣味，这大大限制了辣椒色素的应用。因此，辣椒红色素提取分离过程中，辣味成分的去除成为关键步骤。硅胶柱色谱法分离辣椒色素属于分配色谱法，是基于色素和辣椒素的结构差异，在硅胶结合的固定相和洗脱液中的溶解度不同，固定相和洗脱液之间的分配系数不同而达到分离效果。袁庆云研究了硅胶柱色谱法分离辣椒红色素，总结出以下工艺流程:

花椒→精选→粉碎→加酶→过滤→浓缩→乙醇-石油醚萃取→过滤→浓缩→硅胶柱→洗脱→浓缩→深红色粘稠液体。

操作要领:①加酶:酶解可使细胞内与蛋白质、脂肪、糖类结合的色素游离出来，便于溶剂提取。②提取:将90%乙醇和石油醚(1: 1)的提取液室温搅拌过夜提取，过滤，减压浓缩。③薄层色谱法确定了洗脱条件。当石油醚与食品级90%乙醇的体积比为2 ∶ 1时，洗脱效果最好。④将提取的浓缩液上直径为10cm，高度为100cm的硅胶柱，用洗脱液洗脱，收集红色洗脱液。⑤减压浓缩收集的洗脱部分。

实验得到的红色粘稠液体水分含量为0.37%，脂肪含量为90.68%，色素∶色标e 1% 1cm(475nm)= 143，不含辣椒素。何和索全玲还探讨了柱层析法提取和精制辣椒红色素的方法:以丙酮为提取剂，从干辣椒粉中提取辣椒红色素粗品，将辣椒红色素粗品减压蒸馏浓缩，再用柱层析法精制。鉴于柱层析的优点，采用大口径玻璃柱进行柱层析分离，以粒径为74 ~ 152微米的硅胶为填充剂，以石油醚和丙酮的混合溶液(10∶1)为展开剂进行柱层析。粗辣椒粉经柱洗脱分离，先流出橙色液体(少量)，再流出辣椒红色素，最后流出难以洗脱的带有强烈辣味的淡黄色液体。收集红色素产品，真空蒸馏浓缩，用751分光光度计测定其色值，其色值为E 1%1cm(460nm)=56.5。色素平均回收率为67.2%。

针对现有文献大多介绍了从红辣椒中提取无辣混合色素的方法，但没有对混合色素进行进一步分离分析的问题，提出了一种柱层析法分离黄色素和辣椒色素。该方法以硅胶为固定相，分别以丙酮和95%乙醇为辣椒红色素和辣椒红色素的洗脱剂，每次分离的色素量为硅胶质量的4% ~ 2%，分离出的液体经减压蒸馏得到浓缩产品。通过该工艺，不仅可以得到辣椒色素的主要副产物黄色素，而且可以相应提高主要成分的纯度，得到纯度较高的红色素。

利用柱层析分离技术，采用吸附剂X和混合洗脱剂进行中试，进一步分离辣椒色素中的红色、橙色和黄色，可大大改善低品质辣椒红色素的色价和色相。吴明光等用柱层析法从辣椒皮中分离出游离结晶辣椒红色素单体，其含量达95%以上，是我国辣椒红色素剂型的突破。

(3)超临界CO2流体萃取技术

由于辣椒红色素的油性，用有机溶剂提取分离的辣椒红色素产品中有较高的溶剂残留。用一般的洗脱剂方法很难使产品达到FAO和世卫组织(FAO/世卫组织，1984)规定的最新标准，这极大地影响了辣椒红色素的实用性和出口。超临界流体萃取是一种新型的化学分离技术。这项技术的关键是了解超临界流体的溶解度及其受多种因素影响的变化规律。超临界CO2流体萃取(SCFE-CO2)是以温度高于临界压力的CO2流体为溶剂的萃取过程。临界点附近的流体不仅对物质具有极高的溶解度，而且物质的溶解度会随着体系的压力或温度而变化，因此通过调节体系的压力或温度，可以方便地选择性萃取分离不同的物质。超临界分离技术具有工艺简单、能耗低、萃取溶剂无毒、易于回收等优点。所得产品纯度极高，残留溶剂符合FAO/世卫组织的要求。赵雅萍等人利用自行设计的超临界CO2流体萃取设备提取辣椒色素。该设备主要由供气系统、超临界CO2流体生成系统、萃取分离系统和计量系统四部分组成，所有部件均为国产。实验表明，最佳萃取条件为粒度< 65438±0.2mm，萃取压力65438±0.5 MPa，萃取温度50℃，流量6 m3/h。在提取过程中，根据UV3000紫外-可见分光光度计测得的200 ~ 600 nm吸光度曲线判断辣椒红色素和辣椒素的分离效果。用颜料的丙酮溶液在449 nm处测量吸光度，所得值即为颜料的色值。该方法提取的辣椒色素质量指标均超过国家标准。

采用瑞士NOVA公司生产的超临界萃取装置分离纯化辣椒红色素。使产品符合FAO/世卫组织残留溶剂标准(己烷含量≤ 25mg/kg)的最佳工艺参数为:萃取压力65438±08 MPa，萃取温度25℃，萃取剂流速2.0l/min，萃取时间3h。在最佳工艺条件下，产品的色价可达342。韩等采用超临界CO2流体萃取技术精制辣椒红色素，色价为100 ~ 180，溶剂残留量为30×10-6 ~ 150×10-6。实验结果表明，当萃取压力控制在20 MPa以下时，使用助溶剂，如1%乙醇或丙酮，或者提高萃取压力，可以提高辣椒红色素的得率。低压下分离出的辣椒红色素几乎都是β-胡萝卜素，而高压下获得了大比例的红色类胡萝卜素如辣椒红色素、辣椒红色素、玉米黄质、β-隐黄素和少量β-胡萝卜素。在两步提取工艺中，第一阶段采用分离红辣椒油和β-胡萝卜素的技术，保证了第二阶段辣椒色素的富集，红辣椒与黄色素的比值达到1.8。在自主研发的多功能超临界CO2流体萃取分馏装置上，对辣椒色素的脱除和精制技术进行了研究。结果表明，在小于65438±00.0 MPa的压力下，可以提取黄色和辣味成分，并保留红色素。当压力大于12.0 MPa时，红色组分可以被完全提取出来。超临界流体萃取天然色素虽然有很多优点，但由于超临界设备一次性投入大，在国内还没有在该领域得到广泛应用。

(4)其他

采用两步萃取法分离红辣椒，即先用有机溶剂浸出法从干尖辣椒中提取含有红色素、辣椒素和焦油气味的辣椒提取液，再用超临界CO2萃取法去除焦油气味，得到不含有机溶剂的红色素和辣椒素。收率比单独超临界萃取高5-7倍，质量远高于FAO/世卫组织(1984)。