一種從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方法
【專利摘要】本發明提供一種從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方法，包括下述步驟：以體積分數為50％乙醇為萃取劑，對辣椒精進行萃取，收集萃取液，并除去所述萃取液中的萃取劑，得到濃縮物；將濃縮物用50％乙醇溶解并稀釋得到上樣液，將上樣液上樣至離子交換柱，以pH值為2～5且體積分數為70％的乙醇溶液進行洗脫，收集含辣椒堿類化合物的洗脫液；將得到的洗脫液除去所述洗脫劑制成濃縮物，以pH值為10～12的NaOH水溶液對所述濃縮物進行重結晶，得到所述辣椒堿類化合物。整個工藝流程中僅使用一種食品級有機溶劑－乙醇，且工藝過程簡單、成本低，產品萃取率高、純度高、綠色安全，辣椒堿類化合物產品可直接應用于食品行業。
【專利說明】一種從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工領域，具體涉及一種從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方 法。

【背景技術】
[0002] 辣椒精是辣椒紅素生產過程中產生的殘渣。調查顯示，每生產6t辣椒紅素就產生 含有It辣椒堿類化合物的辣椒精56t。辣椒精產量大、含有豐富的辣椒堿類化合物，但雜質 多、異味重、直接應用價值不大。
[0003] 辣椒堿類化合物是引起辣椒辛辣味的主要化學物質，是由多種結構相近的化學物 質組成的一類物質。研究表明辣椒堿類化合物具有抑菌、抗氧化、抗腫瘤、鎮痛消炎、促進食 欲、減肥、催淚等多種生物活性和生物學功能，在醫學、農藥、軍事、食品、涂料及減肥保健等 多領域有廣泛的應用。
[0004] 天然辣椒堿類化合物的提取原料為干紅辣椒和辣椒精。其中以干紅辣椒為原料 進行的研究較多，而以辣椒精為原料的研究則相對較少。目前報道以干紅辣椒為原料提取 純化辣椒堿類化合物的方法包括有機溶劑萃取法、柱層析法、重結晶法、超臨界co 2流體萃 取法、分子蒸餾法和高效逆流色譜法等，每種方法各有優缺點，工藝流程及工藝參數研究詳 盡。辣椒精是辣椒紅素提取后的副產物，性質與辣椒存在較大差異。辣椒精中含有大量的 辣椒堿類化合物、辣椒醇、蛋白質、果膠、多糖、辣椒紅素等百余種復雜的化合物，與干紅辣 椒原料相比各物質含量及性質發生變化。同時，在辣椒紅素提取過程中，辣椒精中還可能帶 入了乙醇、丙酮、石油醚等有機溶劑。因此以辣椒精為原料提取純化辣椒堿類化合物的方法 和工藝應不同于以干紅辣椒為原料的提取純化方法和工藝。
[0005] 目前報道的關于以辣椒精為原料進行的辣椒堿類化合物的提取純化方法研究很 少，且已報道的方法中仍存在不足，需進一步改進。如中文專利文獻"從辣椒精中提取辣椒 堿晶體的方法"(CN101914033A)公開的方法，使用正己烷溶解辣椒精粗品后過大孔樹脂柱， 分別以正己烷和乙醇為洗脫劑洗脫辣椒紅素和辣椒堿類化合物，最后以石油醚為結晶溶劑 重結晶獲得辣椒堿類化合物晶體，工藝繁瑣、有機試劑使用量大、產品安全性較低；趙愛云 等采用20%堿液萃取法從辣椒精中萃取辣椒堿，堿液用量大、濃度高，易造成環境污染，且 萃取量約為〇. 08?0. 09g辣椒喊/10g辣椒精、萃取率低；羅春_等、艾秀珍等的提取純化 方法中都使用了石油醚、丙酮、乙醚等有機溶劑，產品不能直接應用于食品行業。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種工藝簡單、有機溶劑使用量少、產品純度高且綠色安全 的從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方法。
[0007] 本發明所提供的從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方法，包括下述步驟：
[0008] 1)萃取：以乙醇水溶液為萃取劑，對辣椒精進行萃取，收集萃取液，并除去所述萃 取液中的萃取劑，得到濃縮物；
[0009] 2)離子交換柱純化：將所述濃縮物用乙醇水溶液溶解并稀釋，得到上樣液；再將 所述上樣液上樣至離子交換柱，以pH值為2?5的乙醇水溶液為洗脫劑進行洗脫，收集含 辣椒堿類化合物的洗脫液；
[0010] 3)重結晶：將所述含辣椒堿類化合物的洗脫液濃縮，并對得到的濃縮物進行重結 晶，即得所述辣椒堿類化合物。
[0011] 上述方法步驟1)中，所述乙醇水溶液為體積分數為40?60%的乙醇水溶液。
[0012] 所述萃取至少進行一次，具體可進行兩次。每次萃取的溫度均為20?30°C，優選 為30°C ;時間為20?30min，優選為30min。每次萃取時，所述辣椒精與乙醇水溶液的料液 比為 lg : 20 ?40mL。
[0013] 當所述萃取進行兩次或兩次以上時，所述步驟1)中還包括合并萃取液的步驟。
[0014] 步驟1)中，所述萃取液中所含的萃取劑可通過減壓濃縮的方法去除。
[0015] 上述方法步驟2)中，所述乙醇水溶液為體積分數為40?60%的乙醇水溶液。
[0016] 為了在后續的離子交換樹脂純化中，最大限度地增加上樣量，同時為減少上樣 過程中辣椒堿類化合物的浪費，將所述上樣液中辣椒堿類化合物的濃度控制在7. 25? 9. 36mg/mL。其中，所述上樣液中辣椒堿類化合物的濃度通過以辣椒堿的標準品作為對照采 用福林-酚法測定得到。
[0017] 所述上樣液上樣至離子交換柱時，所述上樣液的流速為1?2BV/h，所述上樣液的 上樣量為4BV，其中BV為柱體積，即所述離子交換柱內裝載樹脂的體積。
[0018] 所述離子交換柱的長徑比為5?20 : 1。所述離子交換柱的填料為強堿性陰離子 交換樹脂，所述強堿性陰離子交換樹脂具體可為D201樹脂、D101樹脂或717型樹脂等。
[0019] 步驟2)中，所述洗脫劑為pH值為2?5且體積分數為60?80 %的乙醇水溶液， 具體可為pH值為2?4且體積分數為70%的乙醇水溶液。
[0020] 所述洗脫劑的流速為2. 5?3. 5BV/h，優選為3BV/h，所述洗脫劑的用量為20? 30BV，具體可為 20BV、25BV 或 30BV。
[0021 ] 上述方法步驟2)中，所述上樣結束后，用乙醇水溶液進行洗脫前，還包括用水沖 洗所述離子交換柱至流出液為澄清無色的步驟。
[0022] 上述方法步驟3)中，所述濃縮的方法為減壓濃縮。
[0023] 所述重結晶的方法為：將得到的濃縮物用pH值為10?12的NaOH水溶液溶解，并 在17?23°C下靜置1?2h。
[0024] 所述濃縮物與pH值為10?12的NaOH水溶液的質量比為1 : 20?30。
[0025] 上述重結晶至少進行一次，優選進行兩次。
[0026] 對上述方法提取得到的辣椒堿類化合物的成分采用氣相色譜一質譜聯用（GC-MS) 的方法進行鑒定。結果顯示，所得產品所含物質為辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿、高辣 椒堿和高二氫辣椒堿，其中辣椒堿的相對含量為57. 89 %?58. 05%，二氫辣椒堿的相對含 量為34. 74%?35. 26%，辣椒堿類化合物總相對含量約95%。
[0027] 本發明以辣椒精為原料，采用低濃度乙醇萃取法、離子交換柱純化法和重結晶法 相結合制備高純度辣椒堿類化合物。整個工藝流程中僅使用一種食品級有機溶劑一乙醇， 且工藝過程簡單、成本低，產品萃取率高、純度高、綠色安全，辣椒堿類化合物產品可直接應 用于食品行業。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發明中辣椒堿類化合物的提取純化工藝流程圖。
[0029] 圖2為本發明實施例1制備得到的辣椒堿類化合物的GC-MS譜圖，其中，1是 2, 2'-亞甲基雙（6-叔丁基-4甲基）苯酚；2是壬酰香莢蘭胺；3是降二氫辣椒堿；4是辣 椒堿；5是二氫辣椒堿；6是高辣椒堿；7是高二氫辣椒堿。

【具體實施方式】
[0030] 下面通過具體實施例對本發明進行說明，但本發明并不局限于此。
[0031] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法；下述實施例中所 用的原料、試劑、生物材料等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0032] 下述實施例中，所述原料辣椒精來自晨光生物科技集團股份有限公司，其中辣椒 堿類化合物的含量為31. 4%。
[0033] 實施例1 :
[0034] 取辣椒精0. 5g(其中辣椒堿類化合物的含量為0. 16g)，以50%乙醇水溶液為萃取 齊U，在料液比1 : 30、萃取溫度30°C、萃取時間20min條件下萃取兩次，合并萃取液，減壓濃 縮回收乙醇得濃縮物；
[0035] 將所述濃縮物用50mL的50 %乙醇水溶液定容至辣椒堿類化合物濃度為8. 92mg/ mL，以18. 75mL/h(l. 5BV/h)的流速上D201樹脂柱（規格為1. 0X20cm，柱填料體積為 12. 5mL)，上樣量為50mL(4BV);上樣結束后用水沖洗所述離子交換柱至流出液澄清無色， 用37511^(3(^)的？!1 = 2的70%乙醇水溶液以37.51111711(38￥/11)的流速進行洗脫，收集含 辣椒堿類化合物的洗脫液；
[0036] 將所得洗脫液減壓濃縮，用pH = 10. 5的NaOH水溶液溶解，在20°C下靜置2h，得 晶體；將所得晶體在相同條件下重結晶一次，得白色針狀晶體〇. 116g。
[0037] 辣椒堿類化合物的提取率為72. 5 %。
[0038] 圖2為制得的辣椒堿類化合物的GC-MS譜圖。
[0039] GC-MS法鑒定晶體中所含物質為辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿、高辣椒堿和 高二氫辣椒堿，其中辣椒堿相對含量為58. 05%，二氫辣椒堿相對含量為35. 20%，辣椒堿 類化合物總相對含量為94. 87%。
[0040] 實施例2 :
[0041] 取辣椒精5g(其中辣椒堿類化合物的含量為1. 57g)，以50%乙醇水溶液為萃取 齊U，在料液比1 : 30、萃取溫度30°C、萃取時間20min條件下萃取兩次，合并萃取液，減壓濃 縮回收乙醇得濃縮物；
[0042] 將所述濃縮物用500mL的50 %乙醇水溶液定容至辣椒堿類化合物濃度為9. Olmg/ mL，以187. 5mL/h(l. 5BV/h)的流速上D201樹脂柱（規格為2. 6X30cm，柱填料體積為 125mL)，上樣量為500mL(4BV);上樣結束后用水沖洗所述離子交換柱至流出液澄清無色， 用3125mL(25BV)的pH = 3的70%乙醇水溶液以375mL/h(3BV/h)的流速進行洗脫，收集含 辣椒堿類化合物的洗脫液；
[0043] 將所得洗脫液減壓濃縮，用pH = 11. 32的NaOH水溶液溶解，在20°C下靜置1. 5h， 得晶體；將所得晶體在相同條件下重結晶一次，得白色針狀晶體1. 12g。
[0044] 辣椒堿類化合物的提取率為71. 3%。
[0045] GC-MS法鑒定晶體中所含物質為辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿、高辣椒堿和 高二氫辣椒堿，其中辣椒堿相對含量為57. 89%，二氫辣椒堿相對含量為35. 26%，辣椒堿 類化合物總相對含量為94. 48%。
[0046] 實施例3 :
[0047] 取辣椒精50g (其中辣椒堿類化合物的含量為15. 70g)，以50%乙醇水溶液為萃取 齊U，在料液比1 : 30、萃取溫度30°C、萃取時間20min條件下萃取兩次，合并萃取液，減壓濃 縮回收乙醇得濃縮物；
[0048] 將所述濃縮物用5000mL的50%乙醇水溶液定容至辣椒堿類化合物濃度為 8. 19mg/mL，以1875mL/h(l. 5BV/h)的流速上D201樹脂柱（規格為7. 5X40cm，柱填料體積 為1250mL)，上樣量為5000mL(4BV);上樣結束后用水沖洗所述離子交換柱至流出液澄清無 色，用25000mL(20BV)的pH = 4的70%乙醇水溶液以3750mL/h(3BV/h)的流速進行洗脫， 收集含辣椒堿類化合物的洗脫液；
[0049] 將所得洗脫液減壓濃縮，用pH = 11. 69的NaOH水溶液溶解，在20°C下靜置lh，得 晶體；將所得晶體在相同條件下重結晶一次，得白色針狀晶體10. 74g。
[0050] 辣椒堿類化合物的提取率為68. 4%。
[0051] GC-MS法鑒定晶體中所含物質為辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿、高辣椒堿和 高二氫辣椒堿，其中辣椒堿相對含量為57. 89%，二氫辣椒堿相對含量為34. 74%，辣椒堿 類化合物總相對含量為93. 72%。
【權利要求】
1. 一種從辣椒精中提取純化辣椒堿類化合物的方法，包括下述步驟： 1) 萃取：以乙醇水溶液為萃取劑，對辣椒精進行萃取，收集萃取液，并除去所述萃取液 中的萃取劑，得到濃縮物； 2) 離子交換柱純化：將得到的濃縮物用乙醇水溶液溶解并稀釋，得到上樣液；將所述 上樣液上樣至離子交換柱，以pH值為2?5的乙醇水溶液為洗脫劑進行洗脫，收集含辣椒 堿類化合物的洗脫液； 3) 重結晶：將所述含辣椒堿類化合物的洗脫液濃縮，并對得到的濃縮物進行重結晶， 即得所述辣椒堿類化合物。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)中，所述乙醇水溶液為體積分 數為40?60%的乙醇水溶液；所述萃取進行兩次；每次萃取的溫度為20?30°C,時間為 20?30min ;每次萃取時，所述辣椒精與乙醇水溶液的料液比為lg:20?40mL。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述乙醇水溶液為體積 分數為40?60%的乙醇水溶液；所述上樣液中辣椒堿類化合物的濃度為7. 25?9. 36mg/ mL〇
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述上樣液上樣 至離子交換柱，所述上樣液的流速為1?2BV/h，所述上樣液的上樣量為4BV，其中BV為柱 體積。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述離子交換柱 的長徑比為5?20 : 1，所述離子交換柱的填料為強堿性陰離子交換樹脂，所述強堿性陰離 子交換樹脂為D201樹脂、D101樹脂或717型樹脂。
6. 根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述洗脫劑為pH 值為2?5且體積分數為60?80%的乙醇水溶液。
7. 根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述洗脫劑的流 速為2. 5?3. 5BV/h，所述洗脫劑的用量為20?30BV。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述上樣結束后， 用乙醇水溶液進行洗脫前，還包括用水沖洗所述離子交換柱至流出液為澄清無色的步驟。
9. 根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于：步驟3)中，所述濃縮的方法 為減壓濃縮。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的方法，其特征在于：步驟3)中，所述重結晶的方 法為：將得到的濃縮物用pH值為10?12的NaOH水溶液溶解，并在17?23°C下靜置1? 2h，所述濃縮物與pH值為10?12的NaOH水溶液的質量比為1 : 20?30,所述重結晶至 少進行一次，優選進行兩次。
【文檔編號】A23L1/221GK104187536SQ201410366208
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】周林燕, 畢金峰, 曹珍珍, 易建勇, 李淑榮, 吳昕燁 申請人:中國農業科學院農產品加工研究所