全 文 ：文章编号:1004-5422(2009)03-0187-04
超声法提取朝天椒辣椒素工艺条件研究
孙雁霞 , 邬晓勇 , 王跃华 , 刘碧崇 , 苟小军 , 徐文俊 , 曹富强
(成都大学 生物产业学院 , 四川 成都　610106)
摘　要:采用超声法从辣椒中提取辣椒素 , 以辣椒素的提取量为评价指标 ,利用正交实验确定乙醇在超声功率
为 120 W时超声提取辣椒素的最佳条件为:液固比为 5∶1、超声时间为 40 min.对比试验结果显示 ,超声提取比
传统提取的提取率有明显提高.
关键词:辣椒素;超声提取;工艺设计
中图分类号:Q681　　　　　　　　　　文献标识码:A
0　引　言
辣椒素又名辣椒碱(Capsaicin),是一种含香草
酰胺的生物碱 ,通常其制取途径为天然辣椒素和合
成辣椒素.天然辣椒素是辣椒中辛辣味和具有药物
功能的主要来源[ 1 , 2] ,因其品种 、成熟程度等因素的
不同 ,其在辣椒中的含量为 0.1%～ 1%之间[ 2] .
天然辣椒素具有抗病菌 、抗肿瘤和镇痛消炎等
作用 ,并具有驱虫 、发汗 、镇痛等功效[ 3, 4] .此外 ,用其
作为高档特种防污涂料 ,可防止海洋水生生物对船
体的附着 ,在电缆材料中加入适量的天然辣椒素可
以有效地驱赶老鼠对电缆的咬啃[ 5, 6] .可见 ,天然辣
椒素在医药 、轻工 、食品添加剂等方面具有较高的应
用价值.目前 ,天然辣椒素的提取新工艺和高纯度纯
化研究已成为国内外此领域的研究热点 ,除从天然
辣椒中提取辣椒素外 ,人工方法制备辣椒素也得到
了大量研究 ,例如 ,生物细胞培养制取法 ,化学合成
法 、酶法提取等[ 7-10] .
我国是辣椒产量大国 ,高纯度天然辣椒素的提
取对辣椒产业的增值具有较大的现实意义.本实验
采用超声法从辣椒中提取辣椒素 ,拟提高辣椒素的
提取率 ,并通过正交试验确定最佳提取时间.
1　材料与方法
1.1　实验材料 、试剂与设备
实验所用材料包括:朝天椒(云南产),对所选辣
椒去梗 、去籽 、烘干 、粉碎 ,辣椒素标准品(由中国药
品生物制品检定所提供).
实验所用试剂包括:无水乙醇 ,甲醇 ,丙酮(均为
成都市科龙化工试剂厂生产分析纯试剂).
实验所用设备包括:KQ3200 40 Hz超声波细胞
粉碎机(昆山市超声仪器有限公司);SHB-111 双抽
头小型真空抽滤机(郑州长城科工贸有限公司);LC
-10AVP PLUS 液相色谱仪(苏)制;BP1215 0.1 mg
精密电子天平(Sartorius);CT15RT 高速冷冻离心机
(上海天美生化仪器设备工程有限公司).
1.2　色谱条件
标准溶液:称取2 mg辣椒素标准品 ,加入 20mL
甲醇 ,配制成 0.1 mg mL 的标准品溶液.
流动相:共计 500 mL ,甲醇∶水(65∶35),超声去气
泡 ,柱温 30 ℃,流速 0.8 mL/min ,每次进样量 20μL.
1.3　工艺流程
经反复实验确定 ,实验室辣椒素提取工艺流程
为:辣椒粉※加入有机溶剂※超声提取※真空抽滤
※取上层滤液离心※色谱仪测定含量.
1.4　实验方法
1.4.1　超声提取法.
准确称取 10.0 g 辣椒粉 ,放入带塞锥形瓶中 ,
加入对应体积的无水乙醇 ,按相应条件提取 ,真空抽
滤 ,将滤液静置一段时间后取上层滤液进行离心 ,将
所得澄清溶液通过色谱仪测定辣椒素含量.
1.4.2冷浸提法[ 9] .
准确称取 10.0 g 辣椒粉 ,乙醇常温浸提3次 ,每
次加入 50 mL 无水乙醇浸提 5 h ,真空抽滤 ,合并 3
次提取液 ,将滤液静置一段时间后取上层滤液进行
离心 ,将所得澄清溶液通过色谱仪测定辣椒素含量.
收稿日期:2009-06-09.
作者简介:孙雁霞(1976 — ), 女 , 博士研究生 , 讲师 , 从事植物生物技术研究.
1.5　分析方法
分别吸取标准液及样品提取液20μL注入色谱仪 ,
以1.2的色谱条件进行HPLC分析 ,用标准物色谱峰的
保留时间定性 ,并用外标多点校准法 ,以峰面积定量.
1.6　结果计算
辣椒素含量的计算公式为:
　X =S S标×C标×V
式中:X 为试样中辣椒素含量 ,单位为 mg/g;S 为样
品色谱峰面积;S标 为辣椒素标准品色谱峰面积;
C标=0.1 mg mL ,为辣椒素标准品溶液的浓度;V为
辣椒素超声提取后的样品的总体积(由于辣椒素超
声提取后溶液中绝大多数为有机溶剂 ,因此有机溶
剂体积可近似为样品的总体积),单位 mL.同时 ,测
定或重复测定辣椒素结果偏差绝对值≤10%.
2　结果与讨论
2.1　提取剂的选择
据文献报道 ,乙醇 、甲醇 、丙酮这 3 种溶剂提取
辣椒素的效果较好[ 8-10] .在实验中 ,我们选取以上 3
种溶剂作为提取剂 ,准确称取 10.0 g 辣椒粉 ,在液
固比为 5∶1 、超声功率为 120 W条件下 ,分别超声 40
min提取辣椒素 ,并比较不同溶剂对提取辣椒素效
果的影响 ,实验结果如表 1所示.
表 1　提取剂的筛选
组　　号 1 2 3
提取溶剂 乙醇 甲醇 丙酮
色谱峰面积 (mAU＊min) 6.523 6.728 5.316
辣椒素含量 (mg g) 0.6858 0.7074 0.5589
　　由表 1数据可知 ,甲醇提取辣椒素的效果最好 ,
乙醇次之 ,乙醇与甲醇的提取效果相差不是很大 ,又
因为提取的辣椒素主要用于医药和食品行业 ,而乙
醇是对人体无毒无害的有机溶剂 ,因此确定选择乙
醇作为提取溶剂.
2.2　提取液固比对提取效果的影响
精确称取3份10.0 g 辣椒粉样品分别按液固比
2∶1 、5∶1 、10∶1加入无水乙醇作为提取剂 ,并按照
1.4.1所示方法超声提取 ,其结果如表 2所示.
表 2　提取液固比对提取效果的影响
液　固　比 2∶1 5∶1 10∶1
色谱峰面积 (mAU＊min) 6.710 6.523 3.368
辣椒素含量 (mg g) 0.2822 0.6858 0.7081
　　从表 2数据可以看出 ,在提取时间 、提取溶剂和
次数一定的情况下 ,随着液固比的增大 ,提取效果呈
上升趋势.当液固比达 5∶1后再扩大液固比 ,对浸提
效果影响不大 ,为节约能源 ,减少投入 ,实验确定液
固比以 5∶1较为合适.
2.3　提取时间对提取效果的影响
精确称取 3份 10.0 g辣椒粉样品按 1.4.1所示
方法分别超声提取 30 min 、40 min 、50 min ,其结果如
表 3所示.
表 3　提取时间对提取效果的影响
时　间 min 30 40 50
色谱峰面积 (mAU＊min) 5.743 6.523 6.609
辣椒素含量 (mg g) 0.6038 0.6858 0.6949
　　表 3数据表明 ,提取时间越长 ,提取率就越高 ,
当提取时间达到 40 min 后变化较平缓.这说明 ,当
提取时间达到一定程度 ,提取溶液已达最大饱和度 ,
再继续增加提取时间已无明显效果.
2.4　正交实验优选辣椒素的超声提取条件
影响从辣椒中超声提取辣椒素提取量的因素主
要为:溶剂体积与辣椒粉末的液固比及超声提取时
间.为优化提取条件 ,考察两因素对辣椒素超声提取
率的影响 ,进行如下正交实验(见表 4 、表 5),结果如
图 1 ～ 3所示.
表 4　正交实验表
因素 液固比 超声时间 (min) 色谱峰面积 (mAU＊min) 辣椒素含量 (mg g)
实验 1 2∶1 30 4.925 0.2071
实验 2 2∶1 40 6.710 0.2822
实验 3 2∶1 50 7.093 0.2983
实验 4 5∶1 30 5.743 0.6038
实验 5 5∶1 40 6.523 0.6858
实验 6 5∶1 50 6.609 0.6949
实验 7 10∶1 30 2.918 0.6136
实验 8 10∶1 40 3.368 0.7081
实验 9 10∶1 50 3.404 0.7158
　　 表 5　正交实验分析表
因　　素 液固比 超声时间 min
均值 1 0.263 0.475
均值 2 0.662 0.559
均值 3 0.679 0.570
R　值 0.416 0.095
　　对正交实验进行分析可知:
(1)液固比为2∶1 、5∶1 、10∶1时各自的 3个水平
的平均值分别为 0.263 、0.662 、0.679 ,比较可知 ,液
固比为 10∶1时辣椒素含量最高 ,但由于 5∶1与 10∶1
时辣椒素含量差距不大 ,为了节约能源 ,减少投入 ,
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确定液固比的最佳优化条件为 5∶1.
(2)超声时间为 30 min 、40 min 、50 min时各自的
3个水平的平均值分别为 0.475 、0.559 、0.570 ,比较
可知 ,超声时间为 50 min 时辣椒素含量最高 ,但由
于40 min与 50 min时辣椒素含量差距不大 ,可以确
定超声时间的最佳优化条件为 40 min.
图 1　超声法提取色谱图(色谱峰面积 6.523)
图 2　辣椒素标准品色谱图(色谱峰面积 47.555)
图 3　冷浸法提取色谱图(色谱峰面积 1.737)
　　(3)两因素的 R值分别为 0.416和 0.095 ,由于
0.416大于 0.095 ,所以超声提取时液固比的影响效
应大于超声时间.
故 ,根据正交实验 ,最终确定采用乙醇在超声功
率为 120 W时超声提取辣椒素的最佳条件为:液固
比为 5∶1 ,超声时间为 40 min.
2.5　超声法与常规法提取的比较
取同样两份辣椒(每份 10.0 g)分别按以上正交
实验的优化条件进行超声法(见图 1 、图 2)和传统的
冷浸提法(见图3)进行辣椒素的提取实验 ,在最佳超
声条件下的相对标准偏差 RSD=0.97%(n=3),说明
超声优化条件重现性良好 ,实验结果如表6所示.
表 6　不同提取方法的比较
提取方法 总提取时间 液固比 色谱峰面积 (mAU＊min) 辣椒素 (mg g)
超声法 40 min 5∶1 6.523 0.6858
冷浸提法 15 h 15∶1 1.737 0.5479
　　从表 6可以看出 ,在最佳超声提取条件下 ,超声
法提取的实验值为 0.6858 mg/g ,提取效果好.从传
统方法和超声法提取的对比可以看出 ,传统提取法
比超声提取法需要多几倍的溶剂和多达几十倍的时
间才有可能达到相同的收率.此外 ,由于辣椒素主要
存在于辣椒表皮细胞中 ,用传统提取方法 ,辣椒素要
通过细胞壁和纤维组织才能渗透出来 ,而超声提取
过程中超声波产生强烈的振动 、搅拌效应 ,可以破坏
细胞壁和纤维组织 ,极大地加快了提取过程 ,节省了
时间和溶剂 ,从而保证了较高的提取率[ 10] .
2.6　实验误差分析
由于辣椒素超声提取后溶液中绝大多数为有机
溶剂 ,因此在计算时近似将有机溶剂的体积作为样
品的总体积.此外 ,在色谱分析时 ,样品与标准品色
谱图比较可以看出 ,样品中辣椒素峰出现前后都出
现了其他峰 ,则说明样品中含有其他物质 ,影响了实
验结果 ,这些有可能是色素或者其他物质 ,对此拟在
以后的实验中做进一步研究.
3　结　论
采用乙醇做提取溶剂效果仅次于甲醇而优于其
他有机溶剂 ,但是乙醇无毒无害可以将提取后的辣
椒红素应用于食品和医药行业 ,所以实验选择乙醇
作提取剂.
辣椒素采用乙醇做提取溶剂在超声功率为
120 W时超声提取最佳条件为:无水乙醇与辣椒粉
的液固比为 5∶1 ,超声提取时间为 40 min.
与传统提取方式比较 ,超声提取法具有简便 、提
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取率高 、操作时间短 、溶剂用量少等优点.
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Research on the Ultrasonic Extraction Conditions of
Capsaicin from Capsicum Conoides
SUN Yanxia , WUXiaoyong , WANGYuehua , LIU Bichong ,
GOUXiaojun , XU Wenjun , CAO Fuqiang
(School of Bioindustry , Chengdu University , Chengdu 610106 , China)
Abstract:To extract capsaicin from Capsicum conoides , the content of capsaicin was taken as an index and
an ultrasonic method as well as an orthogonal experiment was used to determine the best conditions for cap-
saicin extraction on condition of supersonic power at 120 W.The findings show that the best extraction con-
ditions are:solid-to-liquid ratio is five to one and extraction time is 40 minutes.Compared with traditional
extract method ,ultrasound method can obviously improve the extraction yield.
Key words:capsaicin;supersonic wave;technics design
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