辣椒色素的提取加工工艺

辣椒色素是以辣椒为原料，提取出的高类胡萝卜素系统的橙红色的天然食用色素。该色素属于萜类色素，产品呈粘稠的液状，也可以经烘干呈粉末状。它不溶于水，具有较好的热稳定性、耐酸碱性、耐光性和乳化分散性。辣椒色素的溶液因浓度不同可以呈现深红、桔红、黄色、淡黄色等颜色；又因其含有胡萝卜素，β-胡萝卜素及多种维生素，本身具有丰富的营养价值，因此，辣椒色素可广泛用于食品、医药以及化妆品等工业产品的着色。辣椒色素的提取最早是用油溶法和溶剂法。油溶法，即用动、植物油类（如鱼油、棉籽油、豆油、菜油、椰子油、玉米油等）浸泡辣椒皮或辣椒粉，然后分离出溶解在油中的色素，这种方法的缺点是油与色素的分离比较困难，难以得到浓稠的色素。溶剂法，按操作方式又可分为浸渍法、渗漉法、回流提取法及索氏提取法等，即用烷基酮或烃提取出色素。这种方法得到的色素质量不稳定、纯度差、浓度低或难以除去辣味；亦可首先破坏辣味素以除去辣味，然后提取到无辣味的色素，这种方法提取后的残渣中还残留有相当的红色素，所得粗品的杂质含量高，精制费用昂贵，残渣的可利用性差，给规模化生产带来了难度。一、碱水溶液处理--溶剂提取--水蒸汽蒸馏法为消除上述提取法带来的弊端，多年来研究人员对国内外辣椒色素的提取方法进行了综合试验研究，认为利用碱水溶液处理--溶剂提取--水蒸汽蒸馏法可以生产出色泽好、纯度高、稳定性好的辣椒色素。现将具体方法介绍如下：1、工艺流程：辣椒→浸提→蒸馏→辣椒油树脂→水解→过滤→固形物→浸泡→减压过滤→提取液→减压蒸馏→色素→水蒸汽蒸馏→浓缩精制色素→烘干→粉末状辣椒色素2、提取方法⑴提取辣椒油树脂。将成熟的辣椒果实烘干粉碎后，投入提取罐内，在室温条件下，用有机溶剂（如乙醇、丙酮、2-丙醇、三氯乙烯、乙烷等）连续浸提，从提取液中蒸馏出有机溶剂，再用低级脂肪族醇类溶剂（如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等）萃取辣椒油树脂，添加量相当于辣椒油树脂的10倍左右，温度为室温至醇类的沸点，搅拌时间1-10小时。之后，静放，采取倾析或液-液离心分离出含辣椒色素相；然后，在常压或真空状态下，进行水蒸汽蒸馏，馏去残余的醇类，得到含辣椒色素的树脂。⑵碱水溶液处理。蒸馏后含辣椒色素的树脂，加入碱水溶液处理。碱水溶液的浓度为45%左右，添加量相当于蒸馏后树脂重量的3-5倍，温度为80℃，搅拌时间为3-10小时。然后调pH值在4-6.5之间，使含辣椒色素树脂中的脂肪酸类，从水溶性碱盐的形式一次转化成游离性的脂肪酸类；pH值调节剂为常用的无机或有机酸类。调酸后，缓缓加入沉淀剂，使游离脂肪酸类转化成难溶性或不溶性的盐，生成沉淀物；沉淀剂有氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化钙等，其用量相当于调酸后辣椒油树酯重量的2-8倍。沉淀后，通过离心或过滤的方法，得到皂碱状的固形物。⑶提取。将皂碱状固形物放在提取罐中，加入有机溶剂进行连续提取，有机溶剂有丙酮、丁酮、醋酸甲酯、甲醇、乙醇、丙醇、戊烷、苯、甲苯、二乙醚等石油醚类。有机溶剂的添加量相当于固形物重量的1-15倍，温度控制在室温，提取时间根据选用溶剂的不同在1-15小时左右。⑷蒸馏。提取液（去掉残渣）经常压或真空条件下蒸馏，馏去有机溶剂，得到色值为30-65万辣椒色素。如所得色素仍有辣椒特有的异味，再将色素在约26.7kPa下减压，水蒸汽蒸馏4小时，可脱去异味。滤掉水分后在真空干燥器中干燥，得到浓缩精制的色素；也可经低温烘干，得到粉末状的辣椒色素。二、CO2超临界萃取法除上述方法外，目前世界上流行的还有超临界萃取法。与传统方法相比，用CO2超临界萃取法避免了使用有机溶剂，省去了蒸馏等操作步骤，是一种十分有前途的提取方法。该法的萃取流程是：辣椒粉→提取槽→分离槽→粗色素→提取槽→分离槽→色素具体操作如下：将辣椒烘干粉碎，置于提取槽中，以5L/min的流量通入压力为12mPa的CO2，提取槽温度为40℃，保持上述CO2压力60min，含CO2进入分离槽，并减压至大气压，得到带辣味的提取物，其色素含量为8%左右。将此提取物再置入提取槽中，以5L/min的流量通入压力为45mPa的CO2，槽温为40℃，提取时间为40min，然后进入分离槽，减压至大气压，得到无辣味的辣椒色素。三、辣椒色素的分离辣椒色素随浓度的不同可以呈多种色调，如：食用乙醇以1:15溶解后，加量为1/5000时呈红色，1/8000时呈桔红色，1/12000时呈黄色。近年来，也有用柱色谱法直接将辣椒色素分离成黑、黄、红、橙等单一色素的，这些单一色素有良好的热稳定性，在100℃加热数小时后，色素的残存率都在95%左右，而且有很好的耐光性。具体方法如下：在装有硅胶的玻璃柱中，加入浓缩好的辣椒色素，硅胶与辣椒色素加量之比为5:1，然后用正已烷洗脱，洗脱液中馏出正已烷，首先可得到黑色素；接着用5%异丙醚和95%正已烷洗脱，洗脱液中馏出溶剂后得到黄色色素；再用25%异丙醚和75%正已烷洗脱，洗脱液中馏出溶剂后得到红色素，最后用丙酮洗脱，馏出丙酮后可得到橙色素。