天然辣椒红色素的研究进展

天然辣椒红色素的研究进展 ----------------------- Page 1----------------------- 中国食物与营养 2010年第04期 Food and Nutrition in China No(04，2010 天然辣椒红色素的研究进展水 韩晓岚1，胡云峰1，赵学志2，何洪巨2 (1天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457;2国家蔬菜工程技术研究中心，北京 1 00097) 摘要:辣椒红色素是一种优质天然类胡萝卜素，广泛应用于食品、医药、保健品、化妆品及嗜好品工业 中。本文综述了辣椒红色素的理化特性，提取、分离纯化、分析测定等及应用前景。 关键词:辣椒红色素;稳定性;提取;分离;分析;应用 良好的食品应当是色、香、味俱全，其中“色” 辣椒的成分非常复杂，其显色物质主要是辣椒色 是第一感观，良好的色泽不仅能使人们感观享受到真 素。辣椒果皮含有0(2,-0(5,的胡萝卜色烯类色素， 正的愉快，而且直接影响食品的消化吸收，增加食 其中辣椒红素和辣椒玉红素占总量的50,,60,。辣 欲。食品中的色泽大部分是由添加色素来实现的。食 椒红素的分子式为c40H，。O。，辣椒玉红素的分子式为 用色素的组成和含量，不仅与食品质量有关，也与人 C40H56040 们的营养和健康有关。色素分为合成色素和天然色素 纯的辣椒红色素为深红色粘性油状液体或深胭脂 两大类。 红色针状结晶，熔点175?左右，易溶于极性大的有 辣椒红素是天然红色素的一种，可从成熟的茄科 机溶剂，如:丙酮、三氯甲烷、植物油、乙醚，溶于 红辣尖椒中提取。辣椒红素是属于类胡萝卜素中的复 乙醇，不溶于甘油 和水。与浓无机酸作用显蓝色。具 烯酮类，是维生素A的前体。辣椒红素不仅色价高， 有较好的分散性，在pH为3,12，温度在25,70?较 安全无毒，而且具有抗癌美容的功效，因此被广泛应 为稳定，在糖类溶液中稳定性较好，耐还原性好，耐 用于食品、医药、化妆品和儿童玩具等领域。我国辣 氧化性差，金属离子K+、Ca“、Na+、Mg“、Zn2+对其 椒资源丰富，种类繁多，从红辣椒中提取辣椒红素有 无影响，可以与这些添加剂一起使用，而A13+、Fe3+ 广泛的前景， “七五”期间被列为国家食品添加剂重 对其影响不大，Cu2+、Fe2+对其有显著影响，使用时 点攻关项目。 应注意避免。辣椒红素耐光性差，暴露于室外强光下 易褪色。 1辣椒的种类及其组成 2辣椒红素提取分离方法 辣椒(Capsicum annuum L，syn(e五futescens) 是茄科辣椒属植物，又名番椒、海椒、棒椒、红辣 根据干红辣椒中所含的辣椒红与辣椒素的性质不 椒、辣子、辣茄等。原产于中美洲和南美洲，在我 同，已有多种辣椒红色素提取分离方法。 国是一种普遍种植的经济作物，在出口农产品中也 2(1 油溶法 占一定的比例。辣椒富含辣椒碱、二氢辣椒碱、 油溶法是指在常温下用呈液状的食用油如棉籽 辣椒红素、辣椒玉红素、0一胡萝卜素、碳水化合 油、豆油、菜籽油等浸渍辣椒果皮或干辣椒粉，使辣 物、大量维生素C以及钙、磷等。辣椒红素、辣椒 椒红色素溶解在食用油中，然后通过一定的工艺流程 玉红素已被FAO、英国、日本、EEC和wH0等审 从食用油中提出辣椒红色 素。但是由于油与色素分离 定为无限性使用的天然食品添加剂，其国际市场十 较困难，使得辣椒红色素提取率低，难以得到色价高 分紧俏。 的产品。 +基金项目:云南科技合作项目(2006FYll0708(2)( 作者简介:韩晓岚(1984-- )，女，硕士研究生，研究方向为农产品加工及贮藏。 通讯作者:何洪巨 万方数据 ----------------------- Page 2----------------------- 韩晓岚等:天然辣椒红色素的研究进展 2l 2(2超临界CO:流体萃取法 但辣椒的辣味成分一辣椒碱也溶于有机溶剂，另外一 超临界流体萃取法是食品工业新兴的一项萃取和 些脂肪类物质也被提取出来，因此得到的辣椒油树脂 分离技术，与传统的化学溶剂萃取法相比，其优越性 有辣味，杂质较多，需要采用多种改进方法以消除其 是无化学溶剂消耗和残留，无污染，避免萃取物在高 杂质和辣味。辣椒粉为片状凹凸不平的纤维组织结 温下的热劣化，保护生理活性物质的活性及保持萃取 构，色素及其它脂溶性成分存在于纤维组织之内。提 物的天然风味等。该技术是利用超临界CO:作为萃取 取时，在有机溶剂的作用下，脂溶成分通过溶解、内 剂，从液体或固体物料中萃取，分离和纯化物料。 扩散，到达液固表面，再通过外扩散溶入提取液中。 国内外的研究表明，用超临界CO:流体萃取法脱除辣 随着过程的进行，溶剂逐渐向内层渗透，脂溶成分则 椒色素中的残留溶剂，制备高浓度辣椒红色素是成功 在浓度差的推动下，从内层向外扩散。由于分子扩散 的、可行的。 速率较慢，内扩散的速率控制提取过程的速率。因此 2(3超声波法 减少内扩散的影响，如减小颗粒尺寸、升高提取温度 辣椒粉是片状凹凸不平的纤维组织结构，辣椒 等均可达到加快提取速率的目的。 素及其他脂溶性成分存在于纤维组织之内，采用传 在我国，辣椒红素的常规生产方法是:用有机 统的有机溶剂提取法需要耗费大量有机溶剂和时间才 溶剂从红辣椒干粉中提取出含有辣味的辣椒红素粗 能提取完全。超声提取过程产生强烈的振动、空化、 品，经水蒸气蒸馏、碱处理后，再用溶剂提取红色 搅拌，与传统提取方式比较，具有收率高、生产周期 素，提取液通过减压蒸馏回收溶剂，浓缩后的产品 短、无需加热、有效成分不被破坏等优点。 便为符合要求的辣椒红素精品。另外，生产过程也 2(4微波法 可对红辣椒粉先进行碱水溶液处理，去除大部分辣 微波提取技术应用于中药有效成分的提取，可以 素，然后用有机溶剂进行萃取操作，萃取后再经水 克服传统提取方法本身固有的种种缺陷，表现出良 蒸气蒸馏得到符合要求的辣椒红产品。有的生产过 好的发展前景和巨大的应用潜力。与传统提取方法相 程不使用水蒸气蒸馏，其工艺流程为首先用有机溶 比，微波提取可以缩短生产时间，降低能源溶剂的消 剂萃取红辣椒干粉，得到辣椒红粗品，然后再用溶 耗，同时可以提高收率和提取物纯度。它的优越性不 剂萃取、柱层析、碱溶液洗涤等方法进行脱辣处 仅在于降低设备投资和运行费用，而且也符合环境保 理，进而得到辣椒 红精品。现把国内提取辣椒红素 护的要求。 的方法综述如附表。 2(5酶法 附表辣椒红素生产工艺 周旭章等研究提出醇提辣一酶脱脂二步法精制辣 椒红色素粗制品的新工艺， 脱辣最佳工艺条件为室 温，脱辣剂乙醇浓度70,，投料比1:2(5,1:3，萃 取次数3,4次。脱脂最佳工艺条件为pH8，室温，脱 脂剂酶浓度10—15mg,L，反应时间50min。邵学军等 研究不同浓度溶液浸泡辣椒粉脱辣效果，试验结果表 明，用NaOH溶液浸泡辣椒粉脱除辣素的最佳操作条 件为辣椒粉(g)与15,NaOH溶液之比1:9，90"C浸泡 1(5h。 2(6溶剂法 目前，国内外研究最多的方法是溶剂法。溶剂法 按操作方式又可分为浸渍法、渗漉法、回流提取法、 索式提取法及热逆流法等。溶剂法是将去除坏椒杂质 的干辣椒磨成粉后，用有机溶剂如乙醇、己烷、丙 酮等进行浸提，将浸提液减压蒸馏得深红棕色膏状物 质，一般称为辣椒油树脂。辣椒红素本身不含辣味， 万方数据 ----------------------- Page 3----------------------- 中国食物与营养 采用上述方法提取出的辣椒碱往往纯度不高，一 3辣椒红素的提纯方法 般作为调味品，或代替辣椒生产各种风味食品。医药 有机溶剂浸提出来的辣椒红色素粗品中，含有辣 上用的辣椒碱要求纯度非常高，因此，还需要进一步 椒素、蛋白质、脂肪、单宁酸、恶臭物质等，因此， 分离、结晶。 必须对粗品进行精制，特别是要去除辣昧和臭味。在 4辣椒红素检测方法的进展 工业生产辣椒红素的同时往往副产辣椒碱。通常辣椒 碱与辣椒红素的提纯分离方法有以下5种。 4(1分光光度法 方法一:利用辣椒红素和辣椒碱在浓度不同的乙 辣椒红色素的组分分子结构中所有的发色团 醇溶液中溶解度不同的特性，只用乙醇溶液作溶剂， (Chromophore)使其紫外可见光区有着独特的吸光 分别提取二素。辣椒红素是脂溶性强的物质，只在高 区，因而其深液或结晶在可见光下具有十分绚丽的 浓度酒精中溶解，而在低浓度酒精中难溶。辣椒碱则 红、橙或黄色。到目前为止，辣椒红色素最大的吸收 易溶于极性有机溶剂中，如低浓度乙醇。因些，使用 峰的波长为460,475nm，所以人们经常将样品溶解 不同浓度的乙醇溶液可将二者分开，而且辣椒红素收 在乙醇(95,)、丙酮或正己烷中，在最大吸收波长 率较高。 下，用分光光度计测定溶液的吸光度，以此来确定辣 方法二:用有机溶剂提取红辣椒干粉中的红色素 椒红色素的色价及浓度。 和辣椒碱，通过大孔吸附树脂柱，流出液中含大量辣 辣椒红素的含量是辣椒红色素的重要质量指标， 椒红素，回收溶剂，提纯得辣椒红素;吸附柱解吸， 一般通过分光光度法测定色价，色价越高则意味着辣 回收解吸液，纯化得辣椒碱。 椒红素含量越高。FAO,WHO和中国都分别为辣椒红 方法三:硅胶柱层析分离辣椒色素属分配层析 素的色价了指标。 法，是根据色素和辣素的结构差异在束缚与硅胶上的 Af 1 固定相和洗脱液中的溶解度不同，因此在固定相和洗 EA60nm=百×而 脱液之间的分配系数不同而达到分离效果。这个操作 式中:E460nm——被测试样为1,，1cm比色 简单，设备条件要求不高，分离效果很好，去除辣味 皿，在最大吸收峰460nto处的吸光度，即为色价; 完全。此柱层柱洗脱液为石油醚:乙醇(90,)=2: A——实测试样的吸光度; 1混合溶剂。内蒙古工业大学也有研究，其柱层析法 fL一稀释倍数， 采用100,200目硅胶为填料，石油醚与丙酮(体积比 m——试样质量，g。 为10:1)复合液为洗脱液，色素回收率为67(2,，而 辣椒红素无直接含量测定法。丁来欣等采用两次 且色价较高为65，可以形成橙黄、红色与淡黄色三条 薄层层析分离出辣椒红索，将其作紫外光谱和红外光 带，有利于红辣椒中有效成分的精细分离。 谱测定，确定为辣椒红素纯物质。用其自制的品 方法四:薄层色谱法分离迅速，效率高，灵敏度 作标准曲线，对样品进行测定，此检测方法平均回收 高，而且可用于制备和定量分析，许多天然色素都可 率为99(16,，并证明辣椒红素含量的多少与色价的高 用薄层色谱进行分析。陈连之等用硅胶(上海海洋化 低是一致的。 工研究所)自制板，在石油醚:丙酮=10:1的展开剂 4(2色谱法 中，上行15min，得TLC色谱图。主要黄色素成分集中 目前应用最广也最适用于天然色素分析的是高 在黄1,黄3，主要红色素成分集中在红1,红3，并得 效液相色谱(HPLC)，它具有分离效能高，分析速 Rf(黄1)为0(86，Rf(红1)为0(46。 度快，样品用量少等优点，同时又不象气相色谱受样 方法五:溶剂法是指将去除次品杂质的干辣椒磨 品的沸点和热稳定性的限制，固可用于辣椒红色素的 成粉后，在一定温度条件下用有机溶剂如丙酮、乙 分析测定。目前已研究以反相C18材料为固定相来测 醇、乙醚、氯仿、三氯乙烷、‘正己烷等进行浸提，将 定辣椒红色素的高效液相色谱条件如下:色谱柱: 浸提液浓缩得到粗辣椒油树脂，减压蒸馏得粗制品。 NoVa(Pak C18(4pin，巾3(9×300mm)，流动相: 但这种粗制品含杂质多，同时还带有辣椒特有的辣 A:乙腈和水(9:1，V,V)，B:乙酸乙酯;洗脱条 味，为此需采用多种改进方法，以消除杂质及异味。 件:二元线形梯度，流动相B在20min内由o,上升到 万方数据 ----------------------- Page 4----------------------- 韩晓岚等:天然辣椒红色素的研究进展 23 100,流量:1(Oml,min，柱温:25?#检测波长范 5。5辣椒红色素在饲料上的应用 围:250,600nm。用高效液相色谱分析检测辣椒红 李晓双对辣椒红色素的改性及在饲料中的应用研 色素必须有辣椒红色素的标准品，确定它在某一流 究表明，辣椒红色 素的物理改性与皂化改性二者比 动相的保留时间，绘出浓度与峰面积的标准曲线， 较，皂化改性生产的产品更容易被动物吸收，也比物 根据保留时间和标准曲线得出样品中辣椒红色素的 理改性的辣椒红色素稳定。同时，辣椒红素制品与叶 含量。 黄素制品二者配合使用，效果更明显。? 5辣椒红素的应用 参考文献 辣椒红色素是一种很有发展前途的天然色素，不 【l】王丽霞，庞杰(辣椒红色素的检测方法(产品加工， 仅颜色鲜艳，色调多样，而且具有营养保健作用，广 2003。1:44—47( 泛应用于医药、食品、饮料及高级化妆品等行业或产 【2】杨博智，谢达平，张竹青(辣椒红色素的提取方法和应 品中。 用(加工利用，2007，2:26-29( 5(1辣椒红色素在食品工业中的应用 [3】黄巍，邹学校，马艳青(辣椒红色素的研究进展(辣椒 根据我国食品卫生法，辣椒红色素是国家 杂志(季刊)，2008，2:56—60( GB2760—86标准可以使用的食用红色色素，可用于油 【4】刘思杨，贺稚非，贾洪峰(辣椒红色素的研究进展(四 性食品、调味汁、水产品、蔬菜制品、果冻、冰淇 川食品与发酵，2005，3:45-48( 淋、奶油、人造奶油、千酪、色拉、调味酱、米制 【5】张甫生，庞杰，徐秋兰，等(辣椒红色素的研究进展( 品、烘烤食品等食品加工中。 产品加工，2003，2:52-56( 5(2辣椒红色素在仿真食品中的应用 【6】刘蓉，刘志敏(辣椒红色索提取方法研究(上海蔬菜， 辣椒红色素不仅色泽鲜艳，色价高，着色力强， 2006，3:90-92( V RB，et 安全无毒，具有较高的稳定性、耐光、耐热、耐酸 [7】GIUSEPPE A， LUIGIAL，LEONARDO a1(Innovative C02extraction of 碱，可以有效地延长仿真食品的货架期，而且其来源 supercritical lycopene 广泛，价格便宜，因此是仿真食品中较为理想的一种 fromtomato in the presence of vegetable oil as eosolvent( 天然食用色素。 Journal of Supercritical FIuids，2004，29:87-96( 5(3辣椒红色素在预防辐射方面的应用 [8】KisgyorgyZ， Ochoa—AReview ofthe Useand Extractive 研究指出，香辛料能够保护细胞的DNA Technique of Capsanthin(Plant cell Rep(2006，8(10): 不受辐射线的破坏，尤其是对于伽玛射线的伤害， 617-620( 香辛料的保护最为彻底。辣椒红色素是香辛料的一 [9】D(J(Bennet， G，W，Kirby(CarotenoidContent and 种。印度研究人员针对各种香辛料进行比较，以了 Vitamin Activity of Some Common Cultivars ofMe(can 解红辣椒、黑胡椒、咖喱、姜黄素等各种香辛料预 Pepper(Capsicum annuum)as Determiner by HPLC( 防辐射的保护功效，结果发现辣椒红色素的保护功 J(Chem(Soc(1998(C):442-446( 效最为显著。 [10】Suzuki，K(，Mori， M(Carotenoidcomposition of new 5(4辣椒红色素在化妆品中的应用 cultivar of Capsicum annum during maturation and its 近年来，化妆品“天然化”和“保健化”已成热 high capsanthin content(Journal of the Japanese Society 门，其中亦涉及到色素的使用。化妆品中如口红、胭 for Food Science&Technology-Nippon Shokuhin 脂等的颜色有重要地位，并对人体有直接影响，特别 KagakuKogaku Kaishi，2003，50(7):324—326( 是对经常使用者诸如文艺工作者影响较大。可喜的是 【ll】Dellj，Matus Z，Molnar P，Toth G(Separation and 这方面现已有少量天然色素的试制品。因此，为美化 identification of carotenoids from different coloured 人民的生活，并有利于人民的健康，应大力开发天然 paprika by reversed——phase high——performance liquid 化妆品，将天然食用色素(辣椒红色索等)应用于化 chromatography Eur Food Res Technol，2001，213: 妆品中。 301-305( 万方数据 ----------------------- Page 5----------------------- 中国食物与营养 2010年第04期 Food and Nutrition in China No(04， 2010 中国小麦加工业现状及展望 钟永玲 (农业部信息中心，北京100125) 摘要:本文分析了中国小麦加工业的现状及存在的问，并对小麦加工业的发展前景和 方向做了展望。 关键词:小麦;加工;中国 小麦是我国仅次于稻谷的口粮作物，近几年产量 程。总体看，我国小 麦加工业具有以下几个特点。 都在1亿t以上。小麦近90,加工成各种面粉，如面包 1(1 小麦加工以 小规模企业居多 粉、饼干粉、面条粉、饺子粉，蛋糕粉、颗粒粉、营 我国的小麦粉加工业分布广泛，数量众多。据有 养强化粉、自发馒头粉、煎炸粉、预配粉等等。其他 关调查及推算，我国大大小小的小麦粉加工企业达2万 深加工产品还有小麦淀粉与谷朊粉、小麦蛋白制品、 多个，而有一定生产规模的企业比例相对较小。多年 变性淀粉等，广泛应用到食品、化工、酿造、医药， 来，小麦加工行业经过不断重组整合，企业单体规模 造纸、纺织等行业，产生高附加值，提高经济效益。 不断扩大，但整体仍以小规模企业居多。据中国粮食 近年来我国小麦加工业企业集中度提高，产品档次提 行业协会统计，2007年，全国人统(仅统计日加工能 升，但仍然存在企业数量多、规模小，行业利润率偏 力在50t以上企业)小麦粉加工企业3184个，年生产能 低等问题。未来我国小麦加工业将呈现精深加工程度 力10218万t，其中日加工能力lOOt以下企业1966个， 提高、区域布局更具特色、产业组织模式进一步优化 占61(7,，比1998年的7000多家减少5000多家，日加 的发展趋势。 工能力100,200t企业606个，占19(1,;日加工能力 200,400t企业414个，占13,1日加工能力400t以上 1 中国小麦加工业现状 的大中型企业198个，占6(2,，比1998年的75个增加 过去十多年来，随着城乡居民生活水平的提高， 了123个。 市场对面粉的需求量越来越大，极大地促进了我国面 1(2民营企业发展迅速 粉加工业的发展，小麦加工业经历了一个从小到大、 随着我国经济体制改革深入推进，小麦加工领域 从弱到强，期间还经过了产业的重组、兼并等发展过 民营成份日趋活 跃，企业数量逐年增加，外资也在加 作者简介:钟永铃(1971, )，女，青海民和人，高级经济师，硕士研究生，研究方向:农 产品市场分析。 Research Progress of Capsicum Red Pigment HAN Xiao—lanl，HU Yun—fen91，ZHAO Xue—zhi2，HEHong-ju2?+ (tCollegeofFoodEngineering and Biotechnology,死anjinUniversity ofScience andTechnology,lianjin 300457;2National Engineering Research Centerfor Vegetables,Beifing 100097) Abstract:Capsicum red pigment was regarded as a kind of very useful nature pigment which had been widely used in food additives，medicine，health protection products andcosmetics(In this paper，the main methodsof extraction，separation，analysis and application prosperity were presented( Keywords:Capsicum RedPigment;Stability;Extraction;Separation;Analysis; Application Prosperity 万方数据