辣椒红色素提取新工艺

    人们发现，人工合成色素用于食品、饮料，长期食用会严重危害人类的健康，食用天然色素则成为当今时尚。近几年来，我国食用天然色素有较大发展，其品种已从9种增加至20种左右，年产量也有大幅度提高，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，为暗红色膏状物，不溶于水，溶于乙醇和油脂中，在pH值3一12使用时色调不变。由于具有良好的乳化分散性，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。 辣椒红色素中主要含类胡萝卜素、β—胡萝卜素和多种维生素，本身具有丰富的营养含量，对人体无毒，有一定的防癌治癌功效，因此，深受消费者喜爱。资料表明，日本、美国以及欧洲一些国家每年都需大量进口辣椒红色素。 l.辣椒红色素生产现状 目前，国内外提取辣椒红色素的生产方法主要有油溶法、溶剂法和超临界萃取法3种。油溶法中，油和色素的分离困难，难以得到浓稠的色素；超临界萃取法的设备投资较大，操作技术要求高，不易推广。故目前国内外厂家绝大多数都采用溶剂法提取。 溶剂法按操作方式又可分为浸渍法、渗漉法、回流提取法及索氏提取法。以上各种方法在提取前，均需将辣椒粉碎成粉末，操作费用较高。此外，提取后的残渣中还残留有相当量红色素，所得粗品的杂质含量高，精制费用昂贵，残渣的可利用性差，给生产带来困难。 2．新工艺的优越性 对溶剂提取法进行试验研究，提出一套利用热逆流法提取辣椒红色素的新工艺。经试验，所提色素纯度较好，得率较高，不需要将辣椒果粉碎成粉末，故所得残渣的可利用性强。本文着重讨论这一新工艺，并与传统的提取方法进行比较。 3．新工艺实验 (1)设备和材料 切碎机、电热套、超级恒温器、逆流冲洗器、索氏提取器、热逆流提取器(自制)、真空干燥箱、真空泵、ZFQ85A型旋转蒸发器、72l型分光光度计、岛律IR—440光谱仪； 四川产尖牛角椒，去籽切碎，粒度小于15毫米即可，测得原料含水量为12．0％左右；氢氧化钠(化学纯)，95％食用乙醇。 (2)工艺流程 辣椒干—去籽切碎—提取辣味素—除辣—提取红色素—减压浓缩—真空干燥—红色素 (3)实验方法 ①除辣 将经过提取辣味素后的辣椒果品置于一容器内，加入浓度为2％的氢氧化钠溶液，碱液用量为辣椒果品原重的10一15倍。将容器放入超级恒温器内，在55℃下恒温2小时左右，然后过滤，并将辣椒果皮置于逆流冲洗器中冲洗至pH值为7左右，取出果皮，晾干备用。 ②提取红色素 A．热逆流提取法 将原重为30克并经过除辣处理后的辣椒果皮装入自制的热逆流提取器中，向底部的三颈烧瓶中加入95％的食用乙醇150毫升，向分馏头中通入冷却水，然后开始提取操作。 提取时先关闭支管控制旋塞，让加热溶剂所产生的蒸汽经旋塞进入主管，通过筛板和辣椒填充层后进入分馏头被冷却，冷凝液全部回流至主管内由下而上流人辣椒填充层中。当逆流而上的蒸汽速率足够大时，辣椒填充层的底部将有液泛现象发生，为使溶质能有充分时间溶出，可控制在液泛条件下操作，当液面高度接近辣椒填充高度时，立即开启支管旋塞，让蒸汽由支管直接进入分馏头中冷凝，提取液则流人三颈瓶内。 重复上述操作，直至提取达到要求为止。 提取完毕后，用电磁铁吸引摆动漏斗，开启支管旋塞，并关闭主管旋塞，向夹套中通入加热介质，以回收残渣中的溶剂和浓缩提取液时产生的溶剂蒸汽，回收的溶剂存于接液瓶中，以供重复使用。 B．索氏提取法 将原重为30克并经过除辣处理后的辣椒果皮装入索氏提取器中，加入95％的食用乙醇200毫升，加热提取240分钟，然后对提取液进行初浓缩。 C．回流提取法 将原重为30克并经过除辣处理后的辣椒果皮干燥，并粉碎至粉末状。然后将其装入接有回流冷凝器的圆底烧瓶中，加入95％的食用乙醇300毫升，力口热回流提取120分钟。滤出提取液，向残渣中再加入300毫升溶剂，重复提取一次，滤出提取液。两次提取液合并进行初浓缩。 (3)浓缩及干燥 将各法所提红色素的初浓缩物分别上旋转蒸发器浓缩至粘稠状，然后移至真空干燥箱内，在80℃、l 300帕下真空干燥120分钟，即得红色素产品。 4．结果与讨论 (1)与传统方法的比较 利用热逆流法从辣椒果皮中提取红色素，其色值明显高于传统的索氏法和回流提取法，收率大大高于索氏提取法。这主要是由于热逆流法充分利用了加热溶剂时所产生的蒸汽，增加了液相的湍动程度，提高了溶质的扩散速率，同时，因为不断有新鲜溶剂(冷凝液)加入，从而使辣椒果皮与溶剂间保持较高的浓度梯度，明显提高了相际间的传质推动力，使提取收率得到提高。 热逆流法与回流提取法的收率相近，但残渣颜色不同。这主要是由于回流提取法在提取过程中需要把物料粉碎成粉末，难免在提取过程中把一些大分子量物质和超细粉末带入色素中，而热逆流法不需将原料粉碎成粉末，因此避免了由于过分破坏植物细胞壁，而造成一些分子量较大的组分被浸取出来的缺点。 (2)与有关文献的对照 利用热逆流法提取红色素的各项指标均符合有关标准，其色价超过超临界萃取法。 此外，热逆流法所提取的红色素其红外光谱与国外有关文献提供的辣椒红色素纯样的红外光谱对比，其主要特征吸收峰基本吻合，吸收强度也很接近，而且热逆流法提取物的红色素纯度较高，因而具有较高的色值。 (3)结论 经对比，热逆流法具有以下优势： ①提取时间短，溶剂用量少，收率高、色价高。 ②原料在提取前不需要粉碎成末，操作费用低，残渣的利用价值大。并可开发出附加值高的系列产品。 ③本工艺集过滤、提取、浓缩于一体，因而设备投资和操作费用相对降低。 ④利用本工艺提取红色素可一次得到成品，产品无须精制，各项指标均符合有关标准。