超临界CO2萃取辣椒红色素的研究

China Food Additives l996 No．2 超临界 co2萃取辣 红色素的研究 f一 ＼ f 韩玉谦 刘玉申 ，-——————————一 (青岛大学 青岛，266071) 丁 -7 萃取效率高等优点。 、 氧 彼 腭 1’l C， 惫兰 关 ．苎竺竺堕遂 co 像 ． 奄 压 、j曼蘑 ————一————一 J 『J 月． ‘， J f ，／、 ， 一 、 前言 食用色素包括合成色素和天然色素，是 一 类主要的食品添加剂，受到 了越来越广泛 的应用。但是 ，随着 科学技术 的发展，人类 对 自身健康的重视和检测能力的提高，人们 已经发现合成色 素有 很多不安全 的因素 ，长 期使用会严重危害人类的健康，所以，食用 天然色素越来越受到人们的青睐。 近几年来，我国食用天然色素也有很大 的发展 ，全国生产天然 色素的企业 已达数十 家 “ ，年产量和使 用量也有大 幅度提高， 而其中辣椒红色素的发展尤为迅速。 辣椒 红色素是从成熟 的辣椒果皮 中提 取 的一种天然红色素，为暗红色液体，它不溶 于水，溶于乙醇和油脂中，在 pH3～ l2使 用时色调不变 。由于其 良好的乳化分散 性及耐 光 、耐 热、耐 酸 碱 和 耐 氧 化 性 ， 因 而被 广泛应用于食 品、医药 、肥皂 以及化妆 品等 工业产 品的着 色过程 。 目前 ，国 内的辣 椒红 色素产 品主要 用于 出口，但是 ，由于一 直采用传统的溶剂法生产工艺，产 品收率 低、纯度差、有异味和溶剂残留高，使大多 数厂家的产品积压无销路。尽管有少数厂家 产 品出 口，但大多 以半 成品方式 (如辣 椒油 树脂)廉价供给外商，然后在国外利用先进 的 分 离 工 艺 去 除杂 质 和 异 味， 再 高 价 售 出 。 。因此，急待我们开发先进的分 离工 艺，使产品上档次，多创汇。 超临界 CO，萃取是近年来发展很快 的、 很有特色 的新 一代分离技 术。具有低温 、无 毒、萃取效率高等独特的优点，尤其在分离 精制难挥发性和热敏性天然物质方面，是传 统的溶剂萃取法所不可比拟的。 目前，国际 上对超临界萃取技术的基础理论和应用开发 进行 了大量 的研究 ，并且在 啤酒 花萃取 、咖 啡豆和红茶脱 咖啡 因等领域已实现 了工业 化 (4-9)。我 国近几年有很 多单位也开展 了超 临界流体萃取的研究，侧重于应用开发方 面 ，取得 了一定 的成果 ，发 了一些研 究论 文 “。 ”。我们用辣椒油树脂做 原料研 究了 用超临界 C0 萃取辣椒红色素的工艺和方 法，成功地得到了高纯度、脱辣完全、无异 味、低溶残 的高质量 的辣椒 红色素 。 二、试验装置与 试验装置 如图 l所示 ，该装置有 一个 萃 取 器 (5000m1)， 两 个 分 离 器 (3000ml、 1000n~)和一个预热器 (~000rra)，外部 均 有 夹套，可通热水 以供加热 和恒温用。 试验时，用常规溶剂萃取方法萃取的辣 椒油树脂做原料，装入萃取器，用循环水加 一 1 一 剂 加 添 品 食 、 ， 国 维普资讯 http://www.cqvip.com ． ． 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1996 No．2 图 1 超临界 CO 萃取辣椒 红色素 图 1．(302钢瓶 2．携带剂贮罐 3．冷阱 4．5．高压计量泵 6．混合器 7．热交换器 8．萃取器 9．一级分离器 10．二级分离器 T．精密温度计 P精密压力表 A．B．流量计 C．D．单向阀 a—h．高压阀门 热预热器、萃取器、分离器至萃取温度，液 化器内的 Co，经泵加压进入预热器成超临界 状态，然后进入萃取器。超临界 Co 气体 具有很强的渗透能力和溶解能力，当通过料 层时，辣味成分便溶解在 CO 气体中，当 压力达到所需值时，缓慢打开出口阀门保持 萃取压力，使溶有辣味成分的超 临界 CO2 气体进入一级分离器，由于压力降低，流体 的密度减小，溶解于气体中的部分组分就会 从气流中凝析出来 待一级分离器达到设定 分离压力后，缓慢打开出 口阀门使 Co 气 流进入二级分离器，同样道理，溶解于气流 中的其余组分又会从气流中凝析出来。待二 级分离器达到设定压力后，缓慢打开出口阀 门使 CO 气流汇入冷阱进行循环萃取。 三、结果与讨论 1．萃取压力的影 响 在 一定 的 温度 下， 超 临界 CO 的 密 度 随着 压 力 的增 大 而 增 大 。Stahl的 研 究 表 明 “ ， 当超临界 Coz的压力在 8～ 20MPa 的范围内，CO 中溶解物质的浓度与其密 度成比例关系，也就是说，与萃取压力成正 比关系。从图 2可以看出，辣椒油树脂经超 临界 CO 萃取脱 辣时，随着压力 的升 高， 超临界 co 密度增大，其溶解物质的能力 一 2 一 也随之增大，完全脱辣所需的萃取时间就随 之减少。可见，提高萃取压力，可以大大提 高萃取效率。但是，当萃取压力升高到一定 程度后，继续升高萃取压力，萃取效率的提 高趋于缓慢。同时，试验结果还表明，辣椒 油树脂经超临界 Co 脱辣提取色素时，当 萃取压力升高到一定程度后，色素成分的损 失 会 急剧 增 大， 造成 生 产成 本 的 提 高 。 因 此，从萃取效率和产品效益两方 面综合考 虑，萃取压力应控制在一个最佳范围之内。 图2 萃取压力与辣椒油树脂完全脱辣所 需萃取时间的关系 萃取温度 40℃ 分离 I压力 8MPa 分离 Ⅱ压力 6MPa 溶剂流lit 201(液体 )／h 2．萃取 温度的影响 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives l996 No．2 萃取温度足超临界萃取的另一个重要 因 素，温度对超临界流体溶解能力的影响比较 复杂。在一定压力下，升高温度被萃取物的 挥发性增加，这样就增加了被萃取物在超临 界流体中的浓度，从而使萃取效率增大；另 一 方面，温度升高，超临界流体 的密度降 低 ，其溶解能力 相应下降 ，导致萃取效率的 减小。因此温度对超临界流体萃取的影响要 综合这两个方面来考虑。对于辣椒红色素来 说，由于其热稳定性相对较差，因此，萃取 温度越低对色素的内在品质的不利影响就越 小。实验表明，当萃取温度高于 55℃ 时， 虽然所用 的原料辣椒油树脂的吸光度 比在 1．000以上 ，但 萃 取后 得 到 的色 素 的 吸光度 比却下降至 0．988。因此，综合考虑到 Co 的临界温度 (31．2℃ )以及萃取装置 的控 制精度，萃取温度控制在 4O℃ 为宜 3．CO 流量 的影 响 影响辣椒油树脂萃取脱辣的因素除前面 讨论的压力和温度外，另一个重要因素就是 萃取剂 Co!的流量，它主要影响萃取时间。 C 星 曾 3 完全脱辣所需萃取时 与CO 流量的关系 Co，流 量 对脱 辣 效 果 的 影 响 如 图 3所 示 ，从 图 3可 以 看 出，增 大 Co 流量 可 以 大大缩短萃取时间，同时可以看出，在 C0 流量及其它条件均相同时，提高萃取压力， 也可以提高萃取效率，缩短萃取时间。但当 流量增大到一定程度后，不再能明显地提高 萃取效率，因此，CO 流量应控 制在 一定 的范围内，以降低生产成本。 4．携带 剂 的影 响 表 l 携带剂对脱辣效果的影响结果 萃取 萃取 CO2 携带剂 脱辣 序 号 温 度 压力 流 量 浓度 时间 (℃ ) (MPa) (I／h) (％) (rain) 6 40 l5 20 0．0 2l0 7 40 15 20 0．5 210 8 40 l5 20 1．5 2l0 用超临界 Co：从辣椒油树脂萃取色素 耗时较长，成本较高，为 了提高萃取效率， 降低生产成本，我们用乙醇作携带剂，研究 了其对萃取效率的影 响，结果如表 l所示。 从表 l可知，所加的携带剂对脱辣效果基本 没有影 响。 四 、结论 1．用超临界 Co 萃取方法从辣椒 油树 脂提取辣椒红色素是一种行之有效的最新方 法 ，提取 效率高，产 品质量好 。 2．萃取压力足影响超临界 CO 脱辣效 率的最关键因素，但应控制在一个最佳的范 围内。萃取温度宜控制在 40℃ 。 3．携带剂的加入对超临界 CO 脱辣效 果基本无影 响。 参 考 文 献 刘志皋，天然产物研究 与开发，2(1)，93(1990) 张声，化．上商品科技情报， (2)，20(1992) 安 间哲男 ，食 晶 上 业， (7)，45(1987) Huberi P．，et a1．，Angew．Chem．Int．Ed．Eng1．，(17)，17，710 — 3 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1996 No．2 5 Bott T．R．，Chem．1nd．，March，1980，228 6 Masamichi Kamihira，et a1．，J．of Fermentation Techno1．，1987，65，71 7 小 林猛 ．上 正道 等 ，食 品加 上技 术 ，9(7)，1(1989) 8 Masamichi Kamihira，et a1．，Aai．and Bio1．Chem．，5l(34)，27(1987) 9 M asamichi Kamihira．et a1．、J．of Ferm en tation Techno1．，1988，66，347 l0 刘崇义、钟民、沈忠耀， 食 品科学， (3)， 14 0994) l1 高德永 、林春绵， 食品 与发酵工业 (3)， l6(1995) l2 Stahl E．，Food Chem．，l980，28，l153 Study on the Extraction of Red Chilli Colour by Supereritieal Carbon Dioxide Han Yuqian, Sui Xiao， Liu Yushen (Qingdao University Qingdao，266071) ABSTRACT： In this study the red chilli colour has been extracted by supercritical carbon dioxide from capsicum oleoresin．The optimum technological parameters were determined by changing the pressure，temperature and the flow of C02．The results show that the extracting technology with high extraction yield and better products is very simple and safe． 、 KEY W ORDS： red chilli colour，supercritical extraction，carbon dioxide ’ ～ ] ～ f’ f 栀子黄色素的分离与提纯 f (南开大学高分子化学研究所 天津，300071) ． 宋 正 纪 、 (南开大学吸附分离功能高分子 国家重点实验 室 天津，300071) 摘要：本文报道了用树脂吸附法纯化从栀子果实中提取 出藏花素类色素的方法 。用大孔吸附剂对栀子黄 栀子黄色素是从栀子的果实中用热水或 乙醇提取，再经精制而得到的混合色素。栀子 的水提取 物成分相 当复 杂，除含有 多种色素 成分外，还含有鞣质、多糖等杂质。色素成 葛吸 ； ， 分包括 栀子素类 、藏花素类 枥 (栀子 黄素)和 栀子甙类 (环烯醚配糖体类)，其中藏花素 是 非常好的黄色成分 ，具有较 高的热稳定性 和耐光性。栀子黄色素的品质取决于栀子提 苎 、 函旧 的 人刀 较 一 度 甙一 纯 子一 ～ ， 子一 离 栀一 分 ．．． 析 词 层 键 柱 关 维普资讯 http://www.cqvip.com