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(fā)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?jǐn)?shù)為50％乙醇為萃取劑，對辣椒精進(jìn)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?jǐn)?shù)為70％的乙醇溶液進(jìn)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(jìn)行重結(jié)晶，得到所述辣椒堿類化合物。整個(gè)工藝流程中僅使用一種食品級(jí)有機(jī)溶劑－乙醇，且工藝過程簡單、成本低，產(chǎn)品萃取率高、純度高、綠色安全，辣椒堿類化合物產(chǎn)品可直接應(yīng)用于食品行業(yè)。
【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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)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(shù)】
[0002] 辣椒精是辣椒紅素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘?jiān)?。調(diào)查顯示，每生產(chǎn)6t辣椒紅素就產(chǎn)生 含有It辣椒堿類化合物的辣椒精56t。辣椒精產(chǎn)量大、含有豐富的辣椒堿類化合物，但雜質(zhì) 多、異味重、直接應(yīng)用價(jià)值不大。
[0003] 辣椒堿類化合物是引起辣椒辛辣味的主要化學(xué)物質(zhì)，是由多種結(jié)構(gòu)相近的化學(xué)物 質(zhì)組成的一類物質(zhì)。研究表明辣椒堿類化合物具有抑菌、抗氧化、抗腫瘤、鎮(zhèn)痛消炎、促進(jìn)食 欲、減肥、催淚等多種生物活性和生物學(xué)功能，在醫(yī)學(xué)、農(nóng)藥、軍事、食品、涂料及減肥保健等 多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)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(jìn)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(bào)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(jī)溶劑萃取法、柱層析法、重結(jié)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(yōu)缺點(diǎn)，工藝流程及工藝參數(shù)研究詳 盡。辣椒精是辣椒紅素提取后的副產(chǎn)物，性質(zhì)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(zhì)、果膠、多糖、辣椒紅素等百余種復(fù)雜的化合物，與干紅辣 椒原料相比各物質(zhì)含量及性質(zhì)發(fā)生變化。同時(shí)，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(jī)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(yīng)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(bào)道的關(guān)于以辣椒精為原料進(jìn)行的辣椒堿類化合物的提取純化方法研究很 少，且已報(bào)道的方法中仍存在不足，需進(jìn)一步改進(jìn)。如中文專利文獻(xiàn)"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(jié)晶溶劑 重結(jié)晶獲得辣椒堿類化合物晶體，工藝繁瑣、有機(jī)試劑使用量大、產(chǎn)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(huán)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(jī)溶劑，產(chǎn)品不能直接應(yīng)用于食品行業(yè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、有機(jī)溶劑使用量少、產(chǎn)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(fā)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?。阂砸掖妓芤簽檩腿?，對辣椒精進(jìn)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(jìn)行洗脫，收集含 辣椒堿類化合物的洗脫液；
[0010] 3)重結(jié)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(jìn)行重結(jié) 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?jǐn)?shù)為40?60%的乙醇水溶液。
[0012] 所述萃取至少進(jìn)行一次，具體可進(jìn)行兩次。每次萃取的溫度均為20?30°C，優(yōu)選 為30°C ;時(shí)間為20?30min，優(yōu)選為30min。每次萃取時(shí)，所述辣椒精與乙醇水溶液的料液 比為 lg : 20 ?40mL。
[0013] 當(dāng)所述萃取進(jìn)行兩次或兩次以上時(shí)，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?jǐn)?shù)為40?60%的乙醇水溶液。
[0016] 為了在后續(xù)的離子交換樹脂純化中，最大限度地增加上樣量，同時(shí)為減少上樣 過程中辣椒堿類化合物的浪費(fèi)，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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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(nèi)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(qiáng)堿性陰離子 交換樹脂，所述強(qiáng)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?jǐn)?shù)為60?80 %的乙醇水溶液， 具體可為pH值為2?4且體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇水溶液。
[0020] 所述洗脫劑的流速為2. 5?3. 5BV/h，優(yōu)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(jié)束后，用乙醇水溶液進(jìn)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(jié)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(zhì)量比為1 : 20?30。
[0025] 上述重結(jié)晶至少進(jìn)行一次，優(yōu)選進(jìn)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(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS) 的方法進(jìn)行鑒定。結(jié)果顯示，所得產(chǎn)品所含物質(zhì)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(fā)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(jié)晶法 相結(jié)合制備高純度辣椒堿類化合物。整個(gè)工藝流程中僅使用一種食品級(jí)有機(jī)溶劑一乙醇， 且工藝過程簡單、成本低，產(chǎn)品萃取率高、純度高、綠色安全，辣椒堿類化合物產(chǎn)品可直接應(yīng) 用于食品行業(yè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)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(fā)明實(shí)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(shí)施方式】
[0030] 下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0031] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；下述實(shí)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(yè)途徑得到。
[0032] 下述實(shí)施例中，所述原料辣椒精來自晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司，其中辣椒 堿類化合物的含量為31. 4%。
[0033] 實(shí)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(shí)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(guī)格為1. 0X20cm，柱填料體積為 12. 5mL)，上樣量為50mL(4BV);上樣結(jié)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(jìn)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(jié)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(zhì)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(shí)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(shí)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(guī)格為2. 6X30cm，柱填料體積為 125mL)，上樣量為500mL(4BV);上樣結(jié)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(jìn)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(jié)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(zhì)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(shí)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(shí)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(guī)格為7. 5X40cm，柱填料體積 為1250mL)，上樣量為5000mL(4BV);上樣結(jié)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(jìn)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(jié)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(zhì)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(quán)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?。阂砸掖妓芤簽檩腿瑢苯肪M(jìn)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(jìn)行洗脫，收集含辣椒 堿類化合物的洗脫液； 3) 重結(jié)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(jìn)行重結(jié)晶， 即得所述辣椒堿類化合物。
2. 根據(jù)權(quán)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(shù)為40?60%的乙醇水溶液；所述萃取進(jìn)行兩次；每次萃取的溫度為20?30°C,時(shí)間為 20?30min ;每次萃取時(shí)，所述辣椒精與乙醇水溶液的料液比為lg:20?40mL。
3. 根據(jù)權(quán)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?jǐn)?shù)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(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)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(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，所述強(qiáng)堿性陰離 子交換樹脂為D201樹脂、D101樹脂或717型樹脂。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)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?jǐn)?shù)為60?80%的乙醇水溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述上樣結(jié)束后， 用乙醇水溶液進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：步驟3)中，所述重結(jié)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(zhì)量比為1 : 20?30,所述重結(jié)晶至 少進(jìn)行一次，優(yōu)選進(jìn)行兩次。
【文檔編號(hào)】A23L1/221GK104187536SQ201410366208
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)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(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所