專利名稱：辣椒素和色素的微波一次提取法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然活性物質(zhì)浸取法，特別涉及在成熟辣椒中用微波堿水連續(xù)取得辣椒素和食用色素的方法。
現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)如中國(guó)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(xiàn)《辣椒素提取方法篩選》西北藥學(xué)雜志1996.11(2)所用的都是先用乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑抽提。在我們模擬試驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)后處理分離工序復(fù)雜且不易分凈。本發(fā)明改進(jìn)了第一步抽提，利用辣椒素可溶于堿水中而色素不溶于水性質(zhì)，首先用含NaOH或KOH堿水提出辣素。分離完全且不帶色、在抽提時(shí)放在微波場(chǎng)中處理，抽提速度加快了幾十倍。過濾的渣子再按文獻(xiàn)方法的公知技術(shù)取得色素。分離的辣椒仔外賣或加工油類等物質(zhì)，已不在本專利范圍內(nèi)了。
辣椒素，又名辣椒堿，英名(Capsaicin)。是辣椒中主要產(chǎn)生辣味的成份。它的分子結(jié)構(gòu)是一個(gè)端二甲基九碳鏈甲氧基對(duì)酚，第八位上一個(gè)酰胺基，是一種植物酰胺。熔點(diǎn)65℃，可溶于有機(jī)溶劑和堿水中?，F(xiàn)代的研究表明它有很有價(jià)值的生理活性。有強(qiáng)而持久的消炎鎮(zhèn)痛作用，制成敷料對(duì)慢性風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、帶狀皰疹、神經(jīng)痛有顯著療效，對(duì)牛皮癬、禿發(fā)亦有治療作用，且又是制造催淚性防衛(wèi)武器的主要成份。國(guó)際上目前售價(jià)每公斤在五千美元以上。這就很有開發(fā)價(jià)值。
辣椒中的另一類物質(zhì)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(fù)烯酮類的油溶性無(wú)毒害色素。國(guó)內(nèi)有好些廠家生產(chǎn)，其價(jià)也可達(dá)數(shù)千元一公斤。但在不少?gòu)S家以生產(chǎn)色素為主的廠大都將辣椒素作為廢物或副產(chǎn)品來提，收率低且質(zhì)量也不能達(dá)出口標(biāo)準(zhǔn)。這也是我們要研究改進(jìn)工藝、以取得更大的綜合效益的發(fā)明原因。
我們綜合抽提的工藝方法是先將選好的干燥成熟紅辣椒在旋轉(zhuǎn)刀式打碎機(jī)中破碎成＜3mm的碎塊、篩選出仔粒另作其它成份開發(fā)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溶液浸泡透后放在微波幅射場(chǎng)中接受微波幅射處理。計(jì)算好體系總質(zhì)量和微波能量以0.5～5瓦/毫升的功率處理。測(cè)控方法用控制溫升使體系溫度升溫不大于50℃，處理完畢后將溶液過濾，濾液用來進(jìn)一步提取辣椒素，濾渣繼續(xù)加工用常規(guī)有機(jī)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。
以上過濾后的溶液，先用酸(Hcl，H2SO4，HCOOH和醋酸)調(diào)PH11～8之間，然后通過極性大孔吸附樹脂(具體型號(hào)是XAD-7，NKA-9，D145，D160，S-8，NKA-II，HPD-800等)柱，使辣椒素充分吸附于樹脂上，至流出液出現(xiàn)辣味時(shí)再上新柱。待柱吸附辣椒素飽和后用純水洗凈柱后用有機(jī)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(jìn)行減壓蒸留，除去溶劑后即得較純的辣椒素。如還達(dá)不到要求，再將產(chǎn)物溶于乙醇或丙酮中，過濾并用活性炭脫色、再結(jié)晶得精品。
本方法堿水看來用的較多，但從吸附柱上下來的堿水，可用強(qiáng)堿性離子交換樹脂除去酸根，調(diào)整PH＞12之后又可繼續(xù)應(yīng)用，這就大為減輕了堿水的環(huán)境污染。后續(xù)工藝有機(jī)溶劑又是要回收的，由此看本發(fā)明的工藝方法對(duì)保護(hù)環(huán)境也是較為有利而可行的。
我們作試驗(yàn)前，先建立測(cè)試方法，我們依經(jīng)典文獻(xiàn)上的亞硝酸鈉——鉬酸鈉比色法。在420nm波長(zhǎng)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)曲線A＝2.880m(mg)+0.0076，r＝0.999。建立方法后分別測(cè)試購(gòu)買的不同地點(diǎn)干紅辣椒中辣椒素含量％河南柘城四川南陽(yáng)0.551.390.87取南陽(yáng)產(chǎn)紅辣椒放在刀式旋轉(zhuǎn)打粉器中打碎至3mm以下。大約得260克，篩除辣椒仔，備用。
配制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(wú)氣泡放在微波爐中開在500W檔上，時(shí)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，過濾后合拼濾液，用Hcl調(diào)PH到11略低。上兩支φ2cm×20cm樹脂柱，一只裝NKA-9(南開大學(xué)產(chǎn))，一支裝市售XAD-7將上述含辣椒素的堿液分兩半滴加上柱。加完后觀察流出液已無(wú)辣味，再各用50ml冷蒸溜水過柱。洗完后改用95％乙醇滴加過柱解吸，合并兩組洗脫液放在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中加溫45℃左右，開抽氣泵至乙醇大量蒸出。一直到干、取下茄子瓶，用小匙細(xì)心刮凈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(jì)算收率為67％。
將以上得到的辣椒素在大量乙酸乙酯中重結(jié)晶得到細(xì)板狀晶體，在真空干燥器內(nèi)抽空烘干。拿去在紫外掃描儀上測(cè)得在210毫微米和254nm處有一大一小吸收峰，與文獻(xiàn)值基本一致。再取一些用溴化鉀壓片法在IR-FT儀上測(cè)得紅外光鐠吸收峰2890和1455對(duì)應(yīng)苯環(huán)上甲氧基，1651cm-1對(duì)應(yīng)仲酰胺基，1274對(duì)應(yīng)于芳基醚，1381對(duì)應(yīng)于端異丙基，1419對(duì)應(yīng)于亞甲基酮，2930對(duì)應(yīng)于鏈烷。以此確認(rèn)我們得到的是辣椒素。(參看附圖
)下面再通過另兩個(gè)實(shí)施例來說明例一取市售河南柘城產(chǎn)干紅辣椒300克，打碎去仔。稱25克椒粉放置于500ml燒瓶中，加0.25Mol(約1％)的NaOH溶液400毫升，浸至攪動(dòng)無(wú)氣泡，放在微波爐中以500瓦功率加以幅照160秒，放冷后過濾、濾渣再加100ml0.5MolKOH再次于微波爐中同功率幅照100秒，冷卻過濾，合并兩次濾液，加醋酸調(diào)PH到11，上AB-8樹脂柱吸附，后用95％乙醇洗脫，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上用250ml梨形燒瓶減壓蒸發(fā)至干，刮下產(chǎn)物，稱重得98.3mg，計(jì)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，合并濾液上D160樹脂柱吸附。用乙酸乙酯洗脫，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上減壓至45℃沸騰，于250ml梨型瓶中蒸干，刮取產(chǎn)物辣椒素稱重得265mg，計(jì)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。我們以為一是由于容器小，每次產(chǎn)量只零點(diǎn)幾克，很難收凈，且產(chǎn)品攤開面積大，是一薄層，會(huì)揮發(fā)一部分；二來我們的實(shí)驗(yàn)工藝尚有不完善處，如購(gòu)置的大孔吸附樹脂前處理的不夠理想。均會(huì)影響收率。推想放大中試到幾百克上公斤時(shí)，收率還會(huì)提高。
就目前的收率估算，每公斤產(chǎn)品需原料辣椒在100～250Kg，以最大計(jì)，加上溶劑損失、折舊等每公斤產(chǎn)品成本價(jià)也在二萬(wàn)元以下。也就是說，外賣以五千美元/公斤算，毛利率大于50％。何況回收的色素產(chǎn)品幾近凈利潤(rùn)了。因之這項(xiàng)工藝是有市場(chǎng)潛力的。
權(quán)利要求
1.一種自紅辣椒中提取辣椒素和色素的方法，其特征是先將辣椒粉碎，加入一定量的堿液，浸泡均勻后置于微波輻射場(chǎng)中以每升體系0.5～5瓦的功率幅照，控制溫升≯50℃，處理后過濾，濾液經(jīng)調(diào)酸度后上極性大孔樹脂柱進(jìn)行分離，再用有機(jī)溶劑洗脫，洗脫液減壓蒸干溶劑得到辣椒素；濾渣再用丙酮、己烷或乙醇提取，蒸去溶劑得色素。
2.如權(quán)利要求1所述的定量堿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(quán)利要求1所述的調(diào)酸度用的酸是鹽酸、硫酸甲酸和乙酸，PH值調(diào)整至8～11。
4.如權(quán)利要求1中所述的洗脫用有機(jī)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(fā)明公開了一種自干的紅辣椒中用堿液在微波輻射場(chǎng)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(xiàn)技術(shù)取得色素的方法。該法較有機(jī)溶劑法縮短了提取時(shí)間幾十倍、減少了設(shè)備投資和車間面積、能耗少、堿液又可回收重用，是環(huán)保型工藝方法，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)有明顯的效益。
文檔編號(hào)C07C231/00GK1445212SQ0213146
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者謝渭利, 陳丹云, 高景曦, 李 杰, 張春, 吉欣, 仇波 申請(qǐng)人:高景曦