辣椒红色素的提取与应用

邢泽农，苏 娟，东莎莎，王春燕*

（1.宝鸡市农业科学研究院，陕西宝鸡 721006；2.中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014）

我国辣椒资源丰富，数据显示，2018年我国辣椒产量达1 820万t，同比增长2.1%[1-2]。辣椒红色素又名辣椒红、辣椒油树脂等，是在成熟的红辣椒中提取的一种色素物质。基于实践验证和成分分析得出，辣椒红色素性状稳定，色泽鲜艳，着色性好，属于天然色素，安全无毒，同时还具有一定的医疗价值，如镇痛、止痒、抗炎、抑菌、调节脂质过氧化、保护心肌、减肥等生理功能[3-4]。因此，辣椒红色素是公认的安全色素，WHO已将辣椒红色素列为A类色素。目前辣椒红色素已被广泛应用于加工、食品餐饮、医药工业、饲料等领域。本文从辣椒红色素的成分、提取方法和应用领域等几个方面综述了辣椒红色素的研究与应用进展。

1 辣椒红色素的营养成分

辣椒红色素是存在于辣椒中的类胡萝卜素类色素，是辣椒的主要显色物质，其质量占辣椒果皮的0.2%～0.5%[4-5]。辣椒红色素的性状、特点、用途与其成分密不可分，研究表明，辣椒红色素最主要的成分是辣椒红素、辣椒玉红素。一般来说，辣椒红色素中含有脂肪酸80%～85%、维生素E 0.6%～1.0%、维生素C 0.2%～1.1%、蛋白质（总氮）140～170 mg/100 g样品、类胡萝卜素11.2%～15.5%[4-6]。

由于辣椒品种和成熟度的差异，辣椒红色素含量及占比存在一定的差异。不同的辣椒品种所含的辣椒红色素成分不同，一般成熟度好的辣椒中辣椒红色素的品质较高。不同辣椒品种成熟果实中类胡萝卜素的含量相差很大，不同成熟期辣椒果实中类胡萝卜素总量、红色类胡萝卜素含量以及叶绿素的含量也有很大不同。从结果初期到果实完全成熟，类胡萝卜素总量和红色类胡萝卜素量分别增加66、124倍，红色与黄色的比例也从0.22增加到1.34，而叶绿素含量到成熟时接近零，因而常用成熟红辣椒果实来提取辣椒红色素[6]。

2 辣椒红色素的提取

在辣椒红色素的研究和应用过程中，提取始终是一个十分重要的环节。从当前辣椒红色素的提取方法来看，常见的主要有溶剂提取法、超声波提取法、微波辅助提取法、超临界流体萃取法和酶提取法。

2.1 溶剂提取法

溶剂提取法是提取辣椒红色素较为常用的方法，是利用辣椒红色素溶于有机溶剂的特点。具体的提取过程是将成熟的干辣椒打成粉末，之后与有机溶剂如乙醇、丙酮等物质混合，制备成辣椒油树脂，然后通过一系列的程序，如蒸馏、分离等，最终获得辣椒红色素。溶剂提取法的显著优点是成本低，不需要昂贵精密的设备即可实施；缺点是提取的辣椒红色素纯度不够，有机试剂残留较多。目前国内外生产辣椒红色素的厂家绝大多数采用此法提取，但也已呈现出逐渐被淘汰的趋势[6-7]。侯维[8]发明了一种提高辣椒红色素提取率的工艺，是使用有机溶剂浸提辣椒颗粒原料，然后进行沉降、过滤及蒸发溶剂，获得初级辣椒油树脂；通过添加适量的甲基环戊烷以增强溶剂中正己烷对辣椒红色素的提取性能，使辣椒红色素产品的提取率提高，试验证明该方法中甲基环戊烷的添加对辣椒红色素产品的生产成本影响甚微。张晔等[9]用乙醇作溶剂，搅拌辅助粗提得辣椒红色素，试验证明该方法所得产品成本低、产率较高，提取率增加，同时副产品也可以被利用。方樟彩等[10]重点考察了乙醇溶液的浓度、原料液和乙醇溶液比值、萃取次数等对萃取过程的影响，建立了一条提取辣椒红色素的工艺路线。萃取过程合适的工艺条件为常温下，选用60%（V/V）乙醇水溶液作萃取剂，原料液和萃取剂的体积比值为4∶1，萃取1次。在上述条件下，得到的辣椒红色素含量为0.16%。

2.2 超声波提取法

超声波提取法的原理是利用超声波对辣椒进行更精细的粉碎，使辣椒中的成分在提取溶剂中更好地融合，最终得到纯度较高的辣椒红色素。超声波提取法与溶剂提取法有相似之处，但比溶剂提取法更加快捷高效、成本低，最重要的是它天然、环保，因此更受欢迎[11-12]。

邓祥元等[13]采用响应面分析法确定了辣椒红色素超声提取的理想工艺条件，即以无水乙醇为溶剂，料液比为1∶12（w/V），超声时间为30 min，超声波功率为700 W，此时辣椒红色素提取率为0.13%。与传统方法比较，该方法具有得率高、产品纯度高、污染小、生产周期短、有效成分不被破坏等优点。王芳芳[14]在辣椒红色素分离纯化技术的研究中得出，超声波辅助萃取法提取的最优条件为料液比1∶25（g/mL），超声波功率120W，75℃提取37 min，此条件下所得辣椒红色素提取率为0.132%。李瑞丽等[15]研究了超声提取辣椒红色素的工艺，通过正交试验得出超声提取辣椒红色素的最佳条件，即以无水乙醇为提取溶剂，超声功率为240 W，料液比1∶15，超声时间20 min，此条件下辣椒红色素提取率可高达1.646 g/100 g。陈煜等[16]实验结果表明最佳的提取工艺条件是以乙酸乙酯为溶剂，温度50 ℃，固液比为1∶15，在400 W的超声波功率下超声处理45 min，该实验还对12份来自贵州不同区域产红辣椒进行了辣椒红色素的提取，通过吸光度的比较发现凯里市剑河县线椒中辣椒红色素含量最高。

2.3 微波辅助提取法

微波辅助萃取又称微波萃取，是微波和传统的溶剂萃取法相结合而形成的一种新型技术。利用微波辅助提取辣椒红色素低碳环保，且提取效率高。王芳芳[14]通过试验得到，微波辅助提取法的最佳工艺条件是料液比1∶10（g/mL），微波功率130 W，提取时间6 min，实验测得辣椒红色素的提取率为0.14%。陈小全等[17]在微波作用下从辣椒中提取辣椒红色素，以辣椒红色素的提取率为指标，运用正交法确定了乙醇超声提取辣椒红色素的最佳条件，并分析了该方法与浸提法的区别。他得出，微波辅助提取极大地缩短了提取时间，而且可使提取率明显提高。邓祥元等[13]以红辣椒为原料，丙酮为提取剂，利用微波辅助有机溶剂法提取辣椒红色素，进而通过单因素试验和响应面试验分析微波功率、微波温度、微波时间等工艺参数对提取效率的影响，并优化了提取工艺。

2.4 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法是利用压力调控、温度调控的方法来增强CO2对辣椒的溶解效果，最终选择性地提取辣椒红色素。这一方法看似复杂，实则对环境和操作要求不高，在常温下即可实施，且该方法不存在溶剂残留，提取的辣椒红色素纯度较高，是目前较为理想的辣椒红色素提取方法[18]。魏雅雯等[19]分析得出超临界流体萃取法技术工艺简单，能耗低，萃取溶剂无毒、易回收，所得产品纯度高。宿光平[20]也通过比较试验得出，超临界萃取法制得的色素多为混合色素，方法简便，成本相对较低，色价高，已成为国内外通用的辣椒红色素制备工艺。

2.5 酶提取法

酶提取法是借助于纤维素酶、果胶酶等物质来改变辣椒的细胞壁，从而提取其中的辣椒红色素。王超超等[21]研究提出醇提辣-酶脱脂二步法精制辣椒红色素粗制品的新工艺。通过试验得出，脱辣最佳工艺条件为室温、乙醇浓度70%、料液比（1∶2.5）～（1∶3）、萃取次数3～4次。洪海龙等[18]研究得出，可以用NaOH溶液浸泡辣椒粉提取辣椒红色素，并进一步得出最佳工艺条件为辣椒粉与15%NaOH溶液之比为1∶9（g/mL），90 ℃浸泡1.5 h，得出辣椒红色素的提取率为0.803%。

3 辣椒红色素的应用

辣椒红色素不仅色泽鲜艳、色价高、着色力强、保色效果好，可能有效延长食品的货架期，而且还具有一定的营养和生理功用，被誉为“最安全的A类色素”，目前已被应用于食品、饲料、化妆品及医疗等领域。

3.1 食品工业领域

辣椒红色素性状稳定、着色效果好，而且不存在毒副作用，能够补充人体的类胡萝卜素类化合物。因此食品工业生产领域中对辣椒红色素有着较强的依赖性。调味品、油脂产品、饮品、糕饼、肉制品等食品加工生产过程中都用到辣椒红色素。魏雅雯等[19]研究了辣椒红色素在食品中的上色效果，结果发现，用辣椒红色素处理的食品放置3个月后，表面几乎无漂浮分层等现象发生。也有学者提出，辣椒红色素稳定性好，着色效果显著，且制造方便，可在饮料上推广应用[7]。

3.2 仿真食品领域

辣椒红色素可用在仿真食品中。辣椒红色素色泽鲜亮，易上色，安全无毒，且成本较低，因此在仿真食品（如仿真面包、仿真水果、仿真蔬菜等）中的应用普遍，有研究者得出，将辣椒红色素添加到仿真食品中能有效延长仿真食品的货架期，改善食品的着色效果及贮藏过程中的特性[19]。杨钰钦等[22]得出，辣椒红色素的稳定性、耐光、耐热、耐酸碱等特性能够较好地解决仿真食品加工过程中退色问题，且辣椒红色素来源广泛，价格低，是仿真食品中较为理想的一种食用天然色素。

3.3 医学领域

辣椒红色素在医学领域用途广泛。由于辣椒红色素具有稳定的着色效果，而且具有一定的干燥作用，因此在药物的糖衣、胶囊颗粒中常被使用。尤其是儿童用药，鲜艳的辣椒红色素能够降低幼儿对药物的恐惧，提高儿童的服用兴趣。另外近年来发现辣椒红色素中的类胡萝卜素具有治疗动脉硬化的效果，这一发现提高了辣椒红色素在医学领域的应用价值。

杨钰钦等[22]将辣椒红色素作为药品糖衣着色剂应用，结果发现，辣椒红色素在糖浆中分散均匀，可用于小儿药品的推广。也有些学者认为，许多嗜辣的民族，如东南亚和印度等地的人，患癌症的概率低于西方国家，可能是因为辣椒红色素中含有较高浓度的胡萝卜素，在人体内可以转变为维生素A，经常食用能减少患病的危险性[3-4]。

3.4 动物饲料领域

动物饲料制作同样离不开辣椒红色素。辣椒红色素之所以可以用在动物饲料中，主要有两个方面的原因：一是辣椒红色素属于纯天然的色素，安全且着色稳定，二是动物自身无法合成色素，因此饲料成为它们补充色素的必要途径，辣椒红色素能够提高猪牛羊、鱼类、虾类的皮肤着色等，帮助合成色素，增强动物的健康，提高卖相，因此在动物饲料中，辣椒红色素备受青睐[23]。李化强[24]对辣椒红色素的改性及在饲料中的应用进行了研究，结果表明，将辣椒红色素改性后更容易被动物吸收，性状也更稳定。同时，辣椒红色素制品与叶黄素制品配合使用，效果更明显。

4 小结

以上各种提取方法无论采用哪种生产，在提取前均需将辣椒粉碾成粉末，操作费用较高。此外，由于提取后的残渣中还残留相当量的辣椒红色素，使产品的杂质含量提高，精制费用昂贵，残渣的可利用性差，给生产带来困难。因此亟需探索出一种流程简单、得率较高且安全环保的辣椒红色素提取方法。鉴于辣椒红色素广泛的应用价值，因此在工业生产与生活中应加强深入研究，提高辣椒红色素的应用范围和应用水平。