辣椒紅色素的提取與應用

邢澤農，蘇 娟，東莎莎，王春燕*

（1.寶雞市農業科學研究院，陜西寶雞 721006；2.中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014）

我國辣椒資源豐富，數據顯示，2018年我國辣椒產量達1 820萬t，同比增長2.1%[1-2]。辣椒紅色素又名辣椒紅、辣椒油樹脂等，是在成熟的紅辣椒中提取的一種色素物質?；趯嵺`驗證和成分分析得出，辣椒紅色素性狀穩定，色澤鮮艷，著色性好，屬于天然色素，安全無毒，同時還具有一定的醫療價值，如鎮痛、止癢、抗炎、抑菌、調節脂質過氧化、保護心肌、減肥等生理功能[3-4]。因此，辣椒紅色素是公認的安全色素，WHO已將辣椒紅色素列為A類色素。目前辣椒紅色素已被廣泛應用于加工、食品餐飲、醫藥工業、飼料等領域。本文從辣椒紅色素的成分、提取方法和應用領域等幾個方面綜述了辣椒紅色素的研究與應用進展。

1 辣椒紅色素的營養成分

辣椒紅色素是存在于辣椒中的類胡蘿卜素類色素，是辣椒的主要顯色物質，其質量占辣椒果皮的0.2%～0.5%[4-5]。辣椒紅色素的性狀、特點、用途與其成分密不可分，研究表明，辣椒紅色素最主要的成分是辣椒紅素、辣椒玉紅素。一般來說，辣椒紅色素中含有脂肪酸80%～85%、維生素E 0.6%～1.0%、維生素C 0.2%～1.1%、蛋白質（總氮）140～170 mg/100 g樣品、類胡蘿卜素11.2%～15.5%[4-6]。

由于辣椒品種和成熟度的差異，辣椒紅色素含量及占比存在一定的差異。不同的辣椒品種所含的辣椒紅色素成分不同，一般成熟度好的辣椒中辣椒紅色素的品質較高。不同辣椒品種成熟果實中類胡蘿卜素的含量相差很大，不同成熟期辣椒果實中類胡蘿卜素總量、紅色類胡蘿卜素含量以及葉綠素的含量也有很大不同。從結果初期到果實完全成熟，類胡蘿卜素總量和紅色類胡蘿卜素量分別增加66、124倍，紅色與黃色的比例也從0.22增加到1.34，而葉綠素含量到成熟時接近零，因而常用成熟紅辣椒果實來提取辣椒紅色素[6]。

2 辣椒紅色素的提取

在辣椒紅色素的研究和應用過程中，提取始終是一個十分重要的環節。從當前辣椒紅色素的提取方法來看，常見的主要有溶劑提取法、超聲波提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法和酶提取法。

2.1 溶劑提取法

溶劑提取法是提取辣椒紅色素較為常用的方法，是利用辣椒紅色素溶于有機溶劑的特點。具體的提取過程是將成熟的干辣椒打成粉末，之后與有機溶劑如乙醇、丙酮等物質混合，制備成辣椒油樹脂，然后通過一系列的程序，如蒸餾、分離等，最終獲得辣椒紅色素。溶劑提取法的顯著優點是成本低，不需要昂貴精密的設備即可實施；缺點是提取的辣椒紅色素純度不夠，有機試劑殘留較多。目前國內外生產辣椒紅色素的廠家絕大多數采用此法提取，但也已呈現出逐漸被淘汰的趨勢[6-7]。侯維[8]發明了一種提高辣椒紅色素提取率的工藝，是使用有機溶劑浸提辣椒顆粒原料，然后進行沉降、過濾及蒸發溶劑，獲得初級辣椒油樹脂；通過添加適量的甲基環戊烷以增強溶劑中正己烷對辣椒紅色素的提取性能，使辣椒紅色素產品的提取率提高，試驗證明該方法中甲基環戊烷的添加對辣椒紅色素產品的生產成本影響甚微。張曄等[9]用乙醇作溶劑，攪拌輔助粗提得辣椒紅色素，試驗證明該方法所得產品成本低、產率較高，提取率增加，同時副產品也可以被利用。方樟彩等[10]重點考察了乙醇溶液的濃度、原料液和乙醇溶液比值、萃取次數等對萃取過程的影響，建立了一條提取辣椒紅色素的工藝路線。萃取過程合適的工藝條件為常溫下，選用60%（V/V）乙醇水溶液作萃取劑，原料液和萃取劑的體積比值為4∶1，萃取1次。在上述條件下，得到的辣椒紅色素含量為0.16%。

2.2 超聲波提取法

超聲波提取法的原理是利用超聲波對辣椒進行更精細的粉碎，使辣椒中的成分在提取溶劑中更好地融合，最終得到純度較高的辣椒紅色素。超聲波提取法與溶劑提取法有相似之處，但比溶劑提取法更加快捷高效、成本低，最重要的是它天然、環保，因此更受歡迎[11-12]。

鄧祥元等[13]采用響應面分析法確定了辣椒紅色素超聲提取的理想工藝條件，即以無水乙醇為溶劑，料液比為1∶12（w/V），超聲時間為30 min，超聲波功率為700 W，此時辣椒紅色素提取率為0.13%。與傳統方法比較，該方法具有得率高、產品純度高、污染小、生產周期短、有效成分不被破壞等優點。王芳芳[14]在辣椒紅色素分離純化技術的研究中得出，超聲波輔助萃取法提取的最優條件為料液比1∶25（g/mL），超聲波功率120W，75℃提取37 min，此條件下所得辣椒紅色素提取率為0.132%。李瑞麗等[15]研究了超聲提取辣椒紅色素的工藝，通過正交試驗得出超聲提取辣椒紅色素的最佳條件，即以無水乙醇為提取溶劑，超聲功率為240 W，料液比1∶15，超聲時間20 min，此條件下辣椒紅色素提取率可高達1.646 g/100 g。陳煜等[16]實驗結果表明最佳的提取工藝條件是以乙酸乙酯為溶劑，溫度50 ℃，固液比為1∶15，在400 W的超聲波功率下超聲處理45 min，該實驗還對12份來自貴州不同區域產紅辣椒進行了辣椒紅色素的提取，通過吸光度的比較發現凱里市劍河縣線椒中辣椒紅色素含量最高。

2.3 微波輔助提取法

微波輔助萃取又稱微波萃取，是微波和傳統的溶劑萃取法相結合而形成的一種新型技術。利用微波輔助提取辣椒紅色素低碳環保，且提取效率高。王芳芳[14]通過試驗得到，微波輔助提取法的最佳工藝條件是料液比1∶10（g/mL），微波功率130 W，提取時間6 min，實驗測得辣椒紅色素的提取率為0.14%。陳小全等[17]在微波作用下從辣椒中提取辣椒紅色素，以辣椒紅色素的提取率為指標，運用正交法確定了乙醇超聲提取辣椒紅色素的最佳條件，并分析了該方法與浸提法的區別。他得出，微波輔助提取極大地縮短了提取時間，而且可使提取率明顯提高。鄧祥元等[13]以紅辣椒為原料，丙酮為提取劑，利用微波輔助有機溶劑法提取辣椒紅色素，進而通過單因素試驗和響應面試驗分析微波功率、微波溫度、微波時間等工藝參數對提取效率的影響，并優化了提取工藝。

2.4 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法是利用壓力調控、溫度調控的方法來增強CO2對辣椒的溶解效果，最終選擇性地提取辣椒紅色素。這一方法看似復雜，實則對環境和操作要求不高，在常溫下即可實施，且該方法不存在溶劑殘留，提取的辣椒紅色素純度較高，是目前較為理想的辣椒紅色素提取方法[18]。魏雅雯等[19]分析得出超臨界流體萃取法技術工藝簡單，能耗低，萃取溶劑無毒、易回收，所得產品純度高。宿光平[20]也通過比較試驗得出，超臨界萃取法制得的色素多為混合色素，方法簡便，成本相對較低，色價高，已成為國內外通用的辣椒紅色素制備工藝。

2.5 酶提取法

酶提取法是借助于纖維素酶、果膠酶等物質來改變辣椒的細胞壁，從而提取其中的辣椒紅色素。王超超等[21]研究提出醇提辣-酶脫脂二步法精制辣椒紅色素粗制品的新工藝。通過試驗得出，脫辣最佳工藝條件為室溫、乙醇濃度70%、料液比（1∶2.5）～（1∶3）、萃取次數3～4次。洪海龍等[18]研究得出，可以用NaOH溶液浸泡辣椒粉提取辣椒紅色素，并進一步得出最佳工藝條件為辣椒粉與15%NaOH溶液之比為1∶9（g/mL），90 ℃浸泡1.5 h，得出辣椒紅色素的提取率為0.803%。

3 辣椒紅色素的應用

辣椒紅色素不僅色澤鮮艷、色價高、著色力強、保色效果好，可能有效延長食品的貨架期，而且還具有一定的營養和生理功用，被譽為“最安全的A類色素”，目前已被應用于食品、飼料、化妝品及醫療等領域。

3.1 食品工業領域

辣椒紅色素性狀穩定、著色效果好，而且不存在毒副作用，能夠補充人體的類胡蘿卜素類化合物。因此食品工業生產領域中對辣椒紅色素有著較強的依賴性。調味品、油脂產品、飲品、糕餅、肉制品等食品加工生產過程中都用到辣椒紅色素。魏雅雯等[19]研究了辣椒紅色素在食品中的上色效果，結果發現，用辣椒紅色素處理的食品放置3個月后，表面幾乎無漂浮分層等現象發生。也有學者提出，辣椒紅色素穩定性好，著色效果顯著，且制造方便，可在飲料上推廣應用[7]。

3.2 仿真食品領域

辣椒紅色素可用在仿真食品中。辣椒紅色素色澤鮮亮，易上色，安全無毒，且成本較低，因此在仿真食品（如仿真面包、仿真水果、仿真蔬菜等）中的應用普遍，有研究者得出，將辣椒紅色素添加到仿真食品中能有效延長仿真食品的貨架期，改善食品的著色效果及貯藏過程中的特性[19]。楊鈺欽等[22]得出，辣椒紅色素的穩定性、耐光、耐熱、耐酸堿等特性能夠較好地解決仿真食品加工過程中退色問題，且辣椒紅色素來源廣泛，價格低，是仿真食品中較為理想的一種食用天然色素。

3.3 醫學領域

辣椒紅色素在醫學領域用途廣泛。由于辣椒紅色素具有穩定的著色效果，而且具有一定的干燥作用，因此在藥物的糖衣、膠囊顆粒中常被使用。尤其是兒童用藥，鮮艷的辣椒紅色素能夠降低幼兒對藥物的恐懼，提高兒童的服用興趣。另外近年來發現辣椒紅色素中的類胡蘿卜素具有治療動脈硬化的效果，這一發現提高了辣椒紅色素在醫學領域的應用價值。

楊鈺欽等[22]將辣椒紅色素作為藥品糖衣著色劑應用，結果發現，辣椒紅色素在糖漿中分散均勻，可用于小兒藥品的推廣。也有些學者認為，許多嗜辣的民族，如東南亞和印度等地的人，患癌癥的概率低于西方國家，可能是因為辣椒紅色素中含有較高濃度的胡蘿卜素，在人體內可以轉變為維生素A，經常食用能減少患病的危險性[3-4]。

3.4 動物飼料領域

動物飼料制作同樣離不開辣椒紅色素。辣椒紅色素之所以可以用在動物飼料中，主要有兩個方面的原因：一是辣椒紅色素屬于純天然的色素，安全且著色穩定，二是動物自身無法合成色素，因此飼料成為它們補充色素的必要途徑，辣椒紅色素能夠提高豬牛羊、魚類、蝦類的皮膚著色等，幫助合成色素，增強動物的健康，提高賣相，因此在動物飼料中，辣椒紅色素備受青睞[23]。李化強[24]對辣椒紅色素的改性及在飼料中的應用進行了研究，結果表明，將辣椒紅色素改性后更容易被動物吸收，性狀也更穩定。同時，辣椒紅色素制品與葉黃素制品配合使用，效果更明顯。

4 小結

以上各種提取方法無論采用哪種生產，在提取前均需將辣椒粉碾成粉末，操作費用較高。此外，由于提取后的殘渣中還殘留相當量的辣椒紅色素，使產品的雜質含量提高，精制費用昂貴，殘渣的可利用性差，給生產帶來困難。因此亟需探索出一種流程簡單、得率較高且安全環保的辣椒紅色素提取方法。鑒于辣椒紅色素廣泛的應用價值，因此在工業生產與生活中應加強深入研究，提高辣椒紅色素的應用范圍和應用水平。