辣椒堿的生產工藝有哪些？

標題：辣椒堿的生產工藝有哪些？

　　【背景及概況】 [1][2][3]

　　辣椒為茄科植物辣椒的果實。辣椒由明朝時引進我國，《藥性考》稱其溫中散寒，除風發汗去冷癖，行痰逐濕，用于治療胃病、風濕病、神經痛等。辣椒堿是直接從紅辣椒中提取出來的一種含有14種互溶的辣味組分的混合 物，這種混合物早在1816年就已被提取出來，各組分的基本結構直到1898年才被確定，證明基本為香草胺基。由于脂肪側鏈的不同，共有 14種之多。其中辣椒堿約占46%～77%，二氫辣椒堿約占21%～40%，二者占90%以上，此外還含有少量的降二氫辣椒堿、高辣椒堿、高二氫辣椒堿等，目前發現有些辣椒品種中二氫辣椒堿同系物占主要成分。辣椒堿類物質因辣椒的品種、成熟程度、氣候條件和土壤性質等不同，其含量和組成也有所差異。辣椒堿在果實不同部位的含量也不同，胎座及隔膜組織中含量最高，果肉次之，種子最低。

　　辣椒堿具有止痛、抗癌、調節血脂、抗菌消炎、減肥、抗疲勞等作用，還可導致皮膚血管擴張、改善微循環，又能利用其刺激性辣味對人和動物產生一系列生理反應和驅避作用。辣椒堿還可作為功能性食品添加劑，能祛風行血、散寒解郁、導滯止痛、止癖擦癬，能促進人體能量代謝作用與亢進作用，增強血管的擴縮機能，有較強的抗氧化能力，可用作食品添加劑、國防及公安用制劑、外用藥劑等。但辣椒堿粗品中的酚類物質能拮抗辣椒堿對神經肽的作用，這種粗品在臨床上不能誘導神經肽活性，反而會加劇疼痛和炎癥，因此提取分離高純度的辣椒堿，對于提高辣椒的應用價值，促進我國辣椒產業的發展意義重大。

　　【組成】 [4]

　　辣椒堿是辣椒中辛辣味的主要化學成分，其主要分布在辣椒籽及果品內表面之中。特萊施第一個從辣椒果實中分離出辣椒堿，后來將其稱為辣椒堿、辣椒辣素等。之后用核磁共振等方法發現辣椒堿是由一系列辣椒堿同系物或異構體組成?，F在已經知道，天然辣椒堿是一種混合生物堿，辣椒原辣味是各種辣椒素的總稱，其中辣椒堿占69%，二氫辣椒堿占22%，降二氫辣椒堿占 7%，高辣椒堿占 1%。辣椒堿是香草基胺的酰胺衍生物，其化學式為C 18 H 27 NO 3 ，結構為：

　　【特性】 [4]

　　高純度的辣椒堿為白色片狀或針狀結晶或白色粉末，無毒性，高溫下易產生較強的刺激性氣味；通常熔點為62~65℃，沸點為210~220℃；化學穩定性高，易溶于乙醇、石油醚、丙酮、氯仿、苯等有機溶劑，利用此性質，可將辣椒堿粗提取物溶解其中并結晶，以制得高純度的辣椒堿；由于酚羥基呈出弱酸性，因而也能溶于強堿，微溶于二硫化碳，難溶于冷水；易水解，水解后呈弱酸性，利用與菲林試劑的顯色反應，可測定其含量。

　　【生產工藝】 [4]

　　1. 氫氧化鈉法

　　利用辣椒堿的酚羥基具有弱酸性，能與強堿發生反應的原理，以氫氧化鈉溶液為溶劑，與辣椒精進行反應，并對不同的堿液用量、浸泡時間以及浸泡溫度等進行對比研究，得出最優工藝條件為辣椒精：質量分數 20% Na OH 溶液=1 g:9 m L，80℃下浸泡 2 h。此方法簡單易行，但操作費時，得率不高，在最優條件下的提取率僅為0.84%。

　　2. 離子交換法

　　以辣素為原料，經氫氧化鈉溶解、硫酸酸化、正己烷萃取制得粗品辣椒堿類化合物，再將粗品溶于氫氧化鈉進行離子交換，以乙醇-乙酸乙酯洗脫、濃縮、結晶，進而得到純度大于 98.5%的辣椒堿晶體，產率為 0.6%。

　　3. 溶劑提取法

　　溶劑法是指利用辣椒堿易溶于丙酮、乙醇、乙酸乙酯、正己烷、氯仿等有機溶劑的特點，將粉碎后的辣椒在此單一溶劑或混合溶劑中進行浸提，對得到的浸提液減壓蒸餾并進行重復萃取，從而得到辣椒堿粗制品的一種方法，是目前技術和設備最成熟、應用最廣泛的生物有效成分提取法?，F工業上多采用此法進行大規模生產，但所提取辣椒堿的純度低，得到的是辣椒堿含量為 6%~10%的辣椒精，不易精制，且生產成本高、損耗大。

　　4. 超臨界 CO 2 萃取法

　　超臨界CO 2 萃取法是利用二氧化碳在超臨界狀態下具有非極性液體溶劑的溶解能力，進行分離、萃取、精制有效成分的一種較新型的萃取分離技術。在辣椒粉小于 20 目、壓力為 20~30 MPa、溫度為 35~45℃、乙醇為溶劑等條件下進行超臨界CO 2 萃取，萃取 2~3 h，提高CO 2 流量可縮短萃取時間，最終可得到純度高、雜質少的辣椒堿。此法具有萃取率及純度相對較高、且無溶劑殘留等優點。

　　5. 酶法提取

　　辣椒堿存在于辣椒皮粉的纖維組織內，利用生物酶高度專一的反應特性，使用纖維素酶，分解細胞壁，將辣椒堿溶解出來。酶法提取已被廣泛應用于植物活性成分提取中，但其對溫度、pH 以及作用時間等試驗條件要求較高，因此有一定的局限性，適合于實驗室研究，不易大規模生產。

　　6. 超聲波提取法

　　利用超聲波產生的振動，迫使辣椒細胞壁破碎，加速辣椒細胞內物質的釋放、擴散及溶解，有利于辣椒堿的提取。以辣椒粉為原料，從中提取辣椒堿樹脂，并探討了溶劑類型、辣椒粉與溶劑體積的比例、溫度等條件對其影響，最終確定了最優提取條件。

　　7. 微波提取

　　微波提取是指利用高頻率的電磁波穿透技術，使細胞內部溫度升高、壓力增大以致細胞破裂，成功提取有效成分的一種方法。相對于常規技術，微波法可以在較低溫度下產生更高的提取效率，但此法只適合于實驗室研究，難以實現工業化。

　　8. 微切助互作技術輔助提取

　　微切助互作技術是機械化學領域一項新的應用，指利用機械化學效應，將植物原料與化學助劑共同研磨達到超粉碎狀態，作為提取的預處理，選用水或稀醇提取有效成分的一項技術。該技術基本原理是經過粉碎過程，植物細胞壁破碎，化學助劑與有效活性成分之間發生化學反應，從而提高了提取效率及有效活性成分的水溶性和利用度。此技術具有節能環保、降低成本、提高提取率等優點。

　　9. 生物法

　　生物法包括生物培養和生物合成兩種方法。將辣椒種子先進行無菌處理，再在贊氏培養皿中經 7 天左右培養發芽，然后取秧芽細胞與藻酸鈉混合，氮化鈣為強化劑進行包埋，可得到固定化細胞顆粒，最后放入含有營養成分的培養基中進行培養，辣椒堿的含量會提高到原含量的 13 倍。

　　10. 化學合成

　　從化學結構上分析，辣椒堿是由脂肪酸與香草基胺組成的酰胺化合物，因此可以采取逆合成法來合成， 以異丁鋅與1，6-己二酸單乙酯單酰氯為原料經五步反應合成辣椒堿的方法，成為了辣椒堿合成的經典。以三苯基磷與6-溴己酸為原料，經一系列的反應，得到類似于提取法制取的純辣椒堿樣品，總收率達到 26.6%。以6-溴己酸乙酯為起始原料，經Witting反應和亞硝酸異構化等六步反應合成辣椒素粗品。

【參考文獻】

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　　[4] 李延紅, 余順火. 辣椒堿的提取及其應用研究進展[J]. 農產品加工. 學刊, 2006 (10): 71-73.

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