[科普中國(guó)]-辣椒紅素二乙酸酯

辣椒色素

辣椒色素由多種類胡蘿卜素組成，色澤鮮艷，著色力強(qiáng)且效果好，可以用于多種食品如肉類、色拉、罐頭與飲料、糕點(diǎn)、水產(chǎn)品等的著色，另外還具有防治心血管系統(tǒng)疾病、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)活性、抗癌美容、抗氧化等生理作用。辣椒紅素二酯的結(jié)構(gòu)包括11個(gè)共軛雙鍵，其中6位的共軛酮基是辣椒紅素分子的特殊基團(tuán)，使辣椒紅素具有較強(qiáng)的生理功能和氧化穩(wěn)定性。印度研究者發(fā)現(xiàn)，辣椒紅素具有顯著預(yù)防輻射的功效。目前，辣椒紅素、辣椒玉紅素已被WHO、EEC、美國(guó)FAO、日本和英國(guó)等認(rèn)定為無(wú)限性使用的天然食品添加劑，其國(guó)際市場(chǎng)非常廣闊。玉米黃素可預(yù)防老年性眼球視網(wǎng)膜黃斑退化（AMD）引起的視力下降和失明，同時(shí)，也被廣泛應(yīng)用于食品、保健品、化妝品、醫(yī)藥及飼料等行業(yè)。近年來(lái)，有關(guān)β－胡蘿卜素的研究比較活躍，已有研究證明β－胡蘿卜素是人體內(nèi)有效的抗氧化劑，能有效消除人體內(nèi)的活性氧和自由基，在預(yù)防心血管疾病、增強(qiáng)免疫力功能、防癌、抗癌等方面作用顯著。β－胡蘿卜素是合成維生素A的前體，被人們稱為第一防癌維生素，同時(shí)又是FAO和WHO所認(rèn)定的A類營(yíng)養(yǎng)色素之一。

目前，中國(guó)β－胡蘿卜素產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口，所以，利用β－胡蘿卜素資源，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)β－胡蘿卜素產(chǎn)品的研究具有重要的意義。辣椒色素作為類胡蘿卜素物質(zhì)的主要來(lái)源，由于其重要性和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的嚴(yán)重缺乏，使得辣椒色素單體的功能性質(zhì)及其對(duì)照品制備的研究引起了國(guó)內(nèi)外科學(xué)工作者的極大興趣，其中美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家對(duì)辣椒紅素的提取、分離純化技術(shù)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究已形成國(guó)際科技界的研究熱點(diǎn)。但目前國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在辣椒總色素的提取技術(shù)方面，而對(duì)辣椒色素單體的分離純化研究卻較少。文章綜述辣椒色素中各單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)及應(yīng)用，概括辣椒色素單體分離純化技術(shù)的研究進(jìn)展，以期為辣椒色素單體的分離純化研究提供參考。

辣椒色素單體結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)純的辣椒紅素為有光澤的深紅色針狀結(jié)晶。作為一般的辣椒色素，為具有特殊氣味的深紅色黏性油狀液體。其中包含有:辣椒紅素(約50%)、辣椒玉紅素(約8．3%)、玉米黃質(zhì)(約14%)、β胡蘿卜素(約13．9%)、隱辣椒質(zhì)(cryplocapsin，約5．5%)，此外，還有辣椒黃素(cryptoxanthin)、堇菜黃素(violaxanthin)、辣椒色素脂肪酸脂(capsicumrot aliphaticester)、辣椒紅素乙二酸酯(capsanthin diacetate)、辣椒紅素二軟脂酸酯(capsanthin dipalmitate)等。它幾乎不溶于水，溶于大多數(shù)非揮發(fā)性油，部分溶于乙醇，不溶于甘油。耐熱性較好。遇Fe3+、Cu2+、Co2+等可促使褪色，遇Pb3+形成沉淀。當(dāng)辣椒紅色素貯存在細(xì)胞內(nèi)時(shí)會(huì)形成酯類并得到保護(hù)，對(duì)光、熱等具有較高的穩(wěn)定性。然而當(dāng)辣椒果皮破碎以后，便失去了細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)對(duì)它可保護(hù)，在有氧狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生自氧化反應(yīng)。光照、高溫和助氧化劑會(huì)加快其氧化分解而褪色。為增強(qiáng)辣椒紅色素的穩(wěn)定性，目前采用的方法有:把液態(tài)辣椒紅色素固體化、微膠囊化、利用葡聚糖成膜增加其穩(wěn)定性、添加抗氧化物等1。

辣椒紅色組分辣椒紅色組分主要包括辣椒紅素和辣椒玉紅素，統(tǒng)稱為辣椒紅色素。辣椒紅色素是一種存在于成熟紅辣椒果實(shí)中的四萜類橙紅色色素，它們?cè)谥参矬w內(nèi)與脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)以單酯或二酯的形式存在，包括辣椒紅素脂肪酸酯、辣椒紅素乙二酸酯和辣椒紅素二軟脂酸酯等多種成分。

辣椒色素的分離純化方法辣椒色素中組分多，而且成分復(fù)雜，一般只是從整體對(duì)其進(jìn)行研究，只有在比較各組分的功能性質(zhì)或者對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定時(shí)才將各色素單體分離。國(guó)內(nèi)外有關(guān)食品中辣椒色素分離純化的方法包括薄層層析法、紙層析法、硅膠柱層析法、超臨界CO2萃取法、大孔吸附樹(shù)脂法、制備型液相色譜法等，現(xiàn)分述如下。

薄層色譜法薄層色譜法（TLC）是快速分離和定性分析少量物質(zhì)的一種很重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，DanChen用薄層層析法對(duì)辣椒紅色素進(jìn)行洗脫純化，綜合考慮了石油醚、乙酸乙酯、乙醇和正己烷等溶劑的溶解度、親和力、分辨率和洗脫曲線等因素，結(jié)果表明：用石油醚和90%乙醇（體積比2∶1）為展開(kāi)劑時(shí)得到的展層效果最好。辣椒紅素紅外光譜特征吸收峰數(shù)據(jù)如下：在環(huán)戊烷和環(huán)己烷中的特征吸收頻率為2950～2800cm-1，其羰基（C═O）伸縮振動(dòng)吸收頻率為1720～1710cm-1，亞甲基（－CH2－）振動(dòng)吸收頻率和甲基（CH3－）的反對(duì)稱變形吸收頻率為（1465±20）cm-1，甲氧基（CH3O－）的伸縮振動(dòng)吸收頻率為1170～1150cm-1。陳連之等用20×20硅膠板，在石油醚∶丙酮=10∶1的展開(kāi)劑中，上行15min，得TLC色譜圖，Rf（黃）為0.86，Rf（紅）為0.46。丁筑紅等將涂布好的薄層板風(fēng)干后在110℃活化0.5h，用微量毛細(xì)管將辣椒色素在薄層板上進(jìn)行點(diǎn)樣，用展開(kāi)劑（石油醚∶丙酮=10∶1）中充分地展開(kāi)。取出展開(kāi)后的玻璃板，在暗處揮發(fā)干燥完全后，測(cè)定樣點(diǎn)處的Rf值，挖下樣點(diǎn)，洗脫，通過(guò)分光光度測(cè)定，確定各色素單體的組分。結(jié)果表明：利用TLC法分離出了辣椒玉紅素（紅，Rf=0.24）；辣椒紅素二酯（深紅，Rf=0.40）；玉米黃素二酯（黃，Rf=0.69）；β－胡蘿卜素（黃，Rf=0.99）。綜上所述，薄層色譜法能有效分離辣椒色素各組分，且分離迅速，效率高，是辣椒色素定性和定量分析的良好方法，但薄層色譜法每次處理的樣品量小，不適于大批量辣椒色素的分離。

紙層析法紙層析法以濾紙纖維的結(jié)合水為固定相，以有機(jī)溶劑作為流動(dòng)相。由于樣品中各物質(zhì)分配系數(shù)不同，擴(kuò)散速度不同，從而達(dá)到分離的目的。孫福璋等將辣椒紅素混合物在定性濾紙上點(diǎn)樣，用乙酸乙酯展開(kāi)，結(jié)果有3條明顯的帶，把3條帶分別取下并分別放在乙醇、正己烷、苯中浸提，然后測(cè)其浸提液最大吸收峰。第1條帶在乙醇、正己烷、苯中的洗脫液最大吸收峰分別為450，425，475nm；第2條帶在乙醇、正己烷、苯中的洗脫液最大吸收峰分別為458～460，472～505，460和480nm；第3條帶用乙醇洗脫其最大的吸收峰在476nm，用正己烷洗脫其最大吸收峰為476nm，504nm處有一個(gè)肩峰，用苯洗脫其在460，484，518nm均有最大吸收峰。通過(guò)分析比較得知，第1條為β-胡蘿卜素，第2條為辣椒玉紅素，第3條為辣椒紅素。

硅膠柱層析法硅膠柱層析分離屬分配層析法，其原理是根據(jù)辣椒紅色素的結(jié)構(gòu)差異，在束縛于硅膠固定相和洗脫液中的溶解差異，達(dá)到分離的目的。吳明光等利用柱層析分離技術(shù)從辣椒果皮中分離的游離結(jié)晶辣椒紅色素單體含量大于95%。鄧叢蕊將溶劑（石油醚∶丙酮為5∶1.5）提取的辣椒色素混合物，通過(guò)柱層析分離，得到辣椒色素各組分后再經(jīng)加熱濃縮、干燥，并稱重，得到各組分在干辣椒中分別占：橙色素3.06%，紅色素3.46%，黃色素2.27%，辣椒素4.87%2。