专利名称：分子蒸馏法富集与纯化辣椒碱的方法
技术领域：
本发明涉及一种使用分子蒸馏工艺从辣椒果实(或果皮)中提取制备含辣椒碱(Capsaicin)提取物及对提取物进行分离纯化制备天然辣椒碱结晶的方法。
背景技术：
分子蒸馏(Molecular Distillation)又叫短程蒸馏(Short-Path Distillation)，是一种特殊的液-液分离技术。它的工作原理是在极高真空度下，依据混合物分子运动平均自由程的差冷凝面的行程不受分子间碰撞阻力的影响，蒸发面与冷凝面之间的距离小于蒸馏物料分子在该条件下的分子运动平均自由程。该技术有三大优点蒸馏温度低，工作真空度高，物料受热时间短，因此特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。
大孔吸附树脂是一类不含离子交换基团的交联聚合物，理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶媒，对有机物有浓缩、分离作用且不受无机盐类、强离子及低分子化合物的干扰。吸附树脂通过物理吸附有选择地吸附有机物质达到提纯分离的目的。根据树脂的表面性质，可分为非极性、中极性和极性三类。
我国是最早将辣椒作为药物的国家之一，中医常用辣椒治疗胃寒和风湿等症。辣椒中的辣椒碱等辛辣成分具有多种生理活性，如对某些含有P-物质的感觉神经系统、心血管、体温调节、胃肠机能有显著影响，具有消炎止痛止痒、促进脂肪代谢、保护胃肠等作用，其中较为突出的是其独特的长效镇痛作用。因此，辣椒中的辛辣成分在人体的医疗保健方面具有较高的应用价值。
辣椒碱(Capsaicin)是从茄科植物辣椒(Capsicum annuum L.)或小米椒(C.frutescens L.)果实中提出的一种极度辛辣的香草酰胺类生物碱。它是辣椒中具有药物功能的主要化学成分。辣椒中的辛辣成分还包括辣椒碱的类似物，如二氢辣椒碱、降二氢辣椒碱、高二氢辣椒碱、高辣椒碱等。在辣椒中的辣味成分大体上辣椒碱占69％，二氢辣椒碱占22％，降二氢辣椒碱7％，高二氢辣椒碱1％，高辣椒碱1％。
辣椒碱，二氢辣椒碱的化学结构式如下 辣椒碱二氢辣椒碱已有的关于辣椒碱的分离纯化的方法大体上可分为三类溶剂萃取法，超临界流体萃取法，柱层析法。目前使用有机溶剂萃取法获得含辣椒碱的提取物或辣椒碱结晶的较多，但都有使用易燃易爆有机溶剂种类多，对工业设备要求高，操作过程多，产品收率不高，废液废气污染环境严重等不足之处。超临界流体萃取法的不足之处是仪器设备成本高，能源消耗严重。柱层析法的主要缺点是硅胶不能再生，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种从辣椒果实或果皮中提取含辣椒碱(Capsaicin)提取物的方法，以及对提取物进行分离纯化制备天然辣椒碱结晶的方法。本发明方法具有操作简便、成本低廉、收率高、辣椒碱等辛辣成分提取率高的优点。所得含辣椒碱提取物中辣椒碱和二氢辣椒碱的总含量大于50％，所得辣椒碱结晶中辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱总含量大于97％。
本发明含辣椒碱提取物的制备方法的具体步骤是(1)在辣椒果实或果皮的干燥粉末中加4-6倍重量有机溶剂，在40-60℃并不断搅拌下提取1-2小时，重复提取2-3次，合并提取液减压浓缩回收溶剂得浓缩物；所说的有机溶剂指的是≥50％(V/V)的乙醇或甲醇水溶液、或丙酮、或乙酸乙酯；(2)所得浓缩物与携带剂按1∶1-1∶7(V/V)的比例混合，I级分子蒸馏脱溶剂，分子蒸馏条件为真空度为10-20Pa，蒸馏温度为90-100℃，物料流速1-3ml/min，冷凝面温度25℃，刮膜转速250-450rpm，循环水温度70-80℃；所说的携带剂为主成分为高级脂肪酸甘油酯的植物油(如橄榄油、茶油)；(3)将I级分子蒸馏脱溶剂后的物料再进行II级分子蒸馏，条件为真空度为10-1-1Pa，蒸馏温度为140-160℃，物料流速1-3ml/min，冷凝面温度15-25℃，刮膜转速250-450rpm，循环水温度70-80℃；(4)II级分子蒸馏所得馏出物用10-15倍量(V/W)的石油醚溶解后，用乙醇水溶液反复萃取，合并乙醇水溶液层；所用的乙醇水溶液浓度为40％-60％(V/V)，与石油醚体积比为1∶1-5∶1，萃取次数为2-4次；(5)将所得乙醇水溶液层经减压浓缩、干燥，即得高含量辣椒碱提取物，为淡黄色油状液，有极辛辣气味，其中辣椒碱及二氢辣椒碱的总含量不低于50％(用高效液相色谱法测定)。
本发明上述方法中所用的携带剂应有较高的沸点，对物料有良好的溶解性，可改善物料流动性，并增加分子蒸馏对目标化合物的选择性，且不与物料发生化学反应，最后应易于分离除去。
上述本发明方法还可进一步采用大孔吸附树脂法对得到的提取物进行纯化制成天然辣椒碱结晶，具体包括以下步骤(1)将上述得到的含辣椒碱提取物用2-4倍量(V/W)的95％(V/V)乙醇水溶液溶解后，与吸附树脂混合，另加入不少于95％乙醇体积的10倍的水，搅拌2-3h后上柱；所用吸附树脂的干重量为含辣椒碱提取物重量的8-10倍；所说的吸附树脂是极性大孔吸附树脂(可以是HPD系列的大孔吸附树脂500或600型号，或与其极性相当的其它的极性大孔吸附树脂)；(2)用大量水冲洗至洗出液为无色后，改用非极性有机溶剂洗脱，所用的洗脱溶剂体积为2-4倍柱体积，洗脱液流量为0.5-1倍柱体积/h；所说的非极性有机溶剂是石油醚，正己烷，环己烷或这三种溶剂中的任意两种或三种的混合溶剂；(3)用极性有机溶剂洗脱辣椒碱，所用洗脱溶剂的体积为2-4倍柱体积，洗脱液流量为0.5-1倍柱体积/h；所说的极性有机溶剂是浓度为≥95％(V/V)的乙醇或甲醇水溶液，或丙酮，或乙酸乙酯；(4)将极性有机溶剂洗脱液减压浓缩回收溶剂，所得浓缩物用重结晶有机溶剂溶解，25-60℃振荡15-25min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即得雪白色小叶片状辣椒碱结晶，其中辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱总含量为97％以上；所说的重结晶有机溶剂是石油醚，乙醚，正己烷或上述三种溶剂任意两种或三种的混合溶剂。
与已有技术相比，本发明具有以下主要优点(1)本发明所采用的分子蒸馏方法是纯物理分离过程，可节省大量溶剂，降低对设备的要求，同时减少对环境的污染，而且不会带入新的杂质和有毒物质，能很好地保证辣椒碱的天然品质；虽然初期一次性投资比较大，但是后继的生产成本(包括材料，水电，劳动力等)比较小；适用于工业化大生产。
(2)由本发明工艺生产出的辣椒碱提取物中辛辣成分含量高，色素残留少，其中辣椒碱及二氢辣椒碱的总含量不低于50％。
(3)本发明所采用大孔吸附树脂对辣椒碱的吸附选择性良好，吸附快，解吸附也快，吸附容量较大；而且物理化学稳定性高，机械强度好，再生容易；工艺操作十分简便，步骤少，成本低廉，溶剂皆可回收利用，适用于大规模工业生产。
(4)由本发明工艺生产出的辣椒碱结晶色雪白、纯度高，其中辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱含量可达97％以上。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1称取湖北巴东产红辣椒干燥果皮粉末600g，分别以3000ml丙酮40℃不断搅拌下提取3次，每次1h，过滤，合并滤液，浓缩回收丙酮。将浓缩物与橄榄油按1∶4(V/V)混合均匀，在真空度为15Pa、蒸馏温度为95℃、物料流速3ml/min、冷凝面温度25℃、刮膜转速350rpm、循环水温度75℃条件下，分子蒸馏除去残留丙酮。脱丙酮后的物料在真空度为0.5Pa，蒸馏温度为150℃，物料流速2ml/min，冷凝面温度25℃，刮膜转速300rpm，循环水温度75℃条件下进行分子蒸馏。用60mL石油醚溶解馏出物，以180mL 50％(V/V)乙醇水溶液萃取3次，合并乙醇水层，减压浓缩即得辣椒碱提取物3.084g，收率为0.51％。HPLC测定提取物中辣椒碱及二氢辣椒碱的总含量为62.25％。
实施例2称取四川重庆产红辣椒干燥果皮粉末600g，以3600mL 95％(V/V)乙醇60℃不断搅拌下提取2次，每次1h，过滤，合并滤液，浓缩回收乙醇。将浓缩物与橄榄油按1∶7(V/V)混合均匀，在真空度为20Pa，蒸馏温度为100℃，物料流速3ml/min，冷凝面温度25℃，刮膜转速250rpm，循环水温度70℃条件下分子蒸馏，脱去乙醇和水。脱溶剂后的物料在真空度为1Pa，蒸馏温度为160℃，物料流速1ml/min，冷凝面温度25℃，刮膜转速250rpm，循环水温度70℃条件下分子蒸馏。馏出物用60mL石油醚溶解后，用60mL的50％(V/V)乙醇水溶液萃取4次，合并乙醇水层，减压浓缩即得辣椒碱提取物3.244g，收率为0.54％。HPLC测定提取物中辣椒碱及二氢辣椒碱的总含量为56.25％。
实施例3称取湖北巴东产红辣椒干燥果皮粉末600g，以3000mL的50％(V/V)的乙醇水溶液60℃不断搅拌下提取3次，每次1h，过滤，合并滤液，浓缩回收乙醇。将浓缩物与橄榄油按1∶1(V/V)混合均匀，在真空度为10Pa、蒸馏温度为90℃、物料流速3ml/min、冷凝面温度25℃、刮膜转速450rpm、循环水温度75℃条件下，分子蒸馏脱乙醇和水。脱溶剂后的物料在真空度为0.1Pa，蒸馏温度为140℃，物料流速3ml/min，冷凝面温度25℃，刮膜转速450rpm，循环水温度75℃条件下分子蒸馏。馏出物用60mL石油醚溶解，以300mL的50％(V/V)乙醇水溶液萃取2次，合并乙醇水层，减压浓缩即得辣椒碱提取物3.002g，收率为0.50％。HPLC测定提取物中辣椒碱及二氢辣椒碱的总含量为60.22％。
实施例4称取上述实施例1得到的含辣椒碱提取物1.80g，用5ml的95％(V/V)乙醇水溶液溶解后，与干燥重量为25g的HPD600树脂混合，另加入200ml水，搅拌2h后上柱。500ml水冲洗到洗出液为无色后，改用300ml石油醚洗脱，流量为75ml/h。95％(V/V)乙醇300ml继续洗脱，流量为75ml/h。减压浓缩乙醇洗脱液回收溶剂，所得浓缩物用石油醚溶解，60℃振荡25min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即可得雪白色小叶片状辣椒碱结晶0.91g。辣椒碱回收率为82.5％。HPLC法测得结晶中含降二氢辣椒碱9.21％，二氢辣椒碱28.53％，辣椒碱60.75％，三者总含量为98.49％。
实施例5称取上述实施例2得到的含辣椒碱提取物1.80g，用7ml 95％(V/V)乙醇水溶液溶解后，与干燥重量为25g的HPD500树脂混合，另加入300ml水，搅拌2h后上柱。500ml水冲洗到洗出液为无色后，改用270ml正己烷洗脱，流量为70ml/h。无水乙醇250ml继续洗脱，流量为65ml/h。减压浓缩乙醇洗脱液回收溶剂，所得浓缩物用乙醚溶解，30℃振荡20min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即可得雪白色小叶片状辣椒碱结晶0.92g。辣椒碱回收率为83.4％。HPLC法测得结晶中含降二氢辣椒碱9.18％，二氢辣椒碱28.36％，辣椒碱60.27％，三者总含量为97.81％。
实施例6称取上述实施例3得到的含辣椒碱提取物1.80g，用7ml 95％(V/V)乙醇水溶液溶解后，与干燥重量为25g的HPD600树脂混合，另加入300ml水，搅拌3h后上柱。500ml水冲洗到洗出液为无色后，改用环己烷250ml洗脱，流量为70ml/h。甲醇250ml继续洗脱，流量为80ml/h。减压浓缩甲醇洗脱液回收溶剂，所得浓缩物用正己烷溶解，40℃振荡25min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即可得雪白色小叶片状辣椒碱结晶0.90g。辣椒碱回收率为80.3％。HPLC法测得结晶中含降二氢辣椒碱9.18％，二氢辣椒碱28.45％，辣椒碱60.74％，三者总含量为98.1％。
实施例7称取上述实施例3得到的含辣椒碱提取物1.80g，用7ml 95％(V/V)乙醇水溶液溶解后，与干燥重量为25g的HPD600树脂混合，另加入200ml水，搅拌2h后上柱。500ml水冲洗到洗出液为无色后，改用石油醚∶环己烷＝1∶1(V/V)的混合溶剂300ml洗脱，流量为75ml/h。丙酮300ml继续洗脱，流量为75ml/h。减压浓缩丙酮洗脱液回收溶剂，所得浓缩物用石油醚∶乙醚＝1∶1(V/V)的混合溶剂溶解，40℃振荡25min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即可得雪白色小叶片状辣椒碱结晶0.92g。辣椒碱回收率为82.2％。HPLC法测得结晶中含降二氢辣椒碱9.21％，二氢辣椒碱28.50％，辣椒碱60.70％，三者总含量为98.41％。
实施例8称取上述实施例4得到的含辣椒碱提取物1.80g，用6ml 95％(V/V)乙醇水溶液溶解后，与干燥重量为20g的HPD500树脂混合，另加入200ml水，搅拌2h后上柱。500ml水冲洗到洗出液为无色后，改用270ml石油醚洗脱，流量为65ml/h。乙酸乙酯270ml继续洗脱，流量为60ml/h。减压浓缩乙酸乙酯洗脱液回收溶剂，所得浓缩物用石油醚∶乙醚∶正己烷＝1∶1∶1的混合溶剂溶解，40℃振荡25min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即可得雪白色小叶片状辣椒碱结晶0.89g。辣椒碱回收率为81.0％。HPLC法测得结晶中含降二氢辣椒碱9.14％，二氢辣椒碱28.25％，辣椒碱60.36％，三者总含量为97.75％。
权利要求
1.一种采用分子蒸馏法制备含辣椒碱提取物的方法，其具体步骤是(1)在辣椒果实或果皮的干燥粉末中加4-6倍重量有机溶剂，在40-60℃并不断搅拌下提取1-2小时，重复提取2-3次，合并提取液减压浓缩回收溶剂得浓缩物；所说的有机溶剂是≥50％V/V的乙醇或甲醇水溶液、或丙酮、或乙酸乙酯；(2)所得浓缩物与携带剂按1∶1-1∶7V/V的比例混合，I级分子蒸馏脱溶剂，分子蒸馏条件为真空度为10-20Pa，蒸馏温度为90-100℃，物料流速1-3ml/min，冷凝面温度25℃，刮膜转速250-450rpm，循环水温度70-80℃；所说的携带剂为主成分为高级脂肪酸甘油酯的植物油；(3)将I级分子蒸馏脱溶剂后的物料再进行II级分子蒸馏，条件为真空度为10-1-1Pa，蒸馏温度为140-160℃，物料流速1-3ml/min，冷凝面温度15-25℃，刮膜转速250-450rpm，循环水温度70-80℃；(4)II级分子蒸馏所得馏出物用10-15倍量V/W的石油醚溶解后，用乙醇水溶液反复萃取2-4次，合并乙醇水溶液层；所用的乙醇水溶液浓度为40％-60％V/V，与石油醚体积比为1∶1-5∶1；(5)将所得乙醇水溶液层经减压浓缩、干燥，即得高含量辣椒碱提取物，为淡黄色油状液，有极辛辣气味，其中辣椒碱及二氢辣椒碱的总含量不低于50％。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)所说的携带剂可以为橄榄油、茶油。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是进一步采用大孔吸附树脂法对得到的提取物进行纯化制成天然辣椒碱结晶，具体包括以下步骤(1)将含辣椒碱的提取物用2-4倍量V/W的95％乙醇水溶液溶解后，与吸附树脂混合，另加入不少于95％乙醇体积10倍的水，搅拌2-3h后上柱；所用吸附树脂的干重量为含辣椒碱提取物重量的8-10倍；所说的吸附树脂是极性大孔吸附树脂；(2)用大量水冲洗至洗出液为无色后，改用非极性有机溶剂洗脱，所用的洗脱溶剂体积为2-4倍柱体积，洗脱液流量为0.5-1倍柱体积/h；所说的非极性有机溶剂是石油醚，正己烷，环己烷或这三种溶剂中的任意两种或三种的混合溶剂；(3)用极性有机溶剂洗脱辣椒碱，所用洗脱溶剂的体积为2-4倍柱体积，洗脱液流量为0.5-1倍柱体积/h；所说的极性有机溶剂是浓度为≥95％的乙醇或甲醇水溶液，或丙酮，或乙酸乙酯；(4)将极性有机溶剂洗脱液减压浓缩回收溶剂，所得浓缩物用重结晶有机溶剂溶解，25-60℃振荡15-25min，静置结晶，将所得到的结晶再次重结晶，即得雪白色小叶片状辣椒碱结晶，其中辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱总含量为97％以上；所说的重结晶有机溶剂是石油醚、乙醚、正己烷或该三种溶剂任意两种或三种的混合溶剂。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征是步骤(1)所说的吸附树脂是HPD系列的大孔吸附树脂500或600型号，或其它极性相当的大孔吸附树脂。
全文摘要
本发明涉及一种从辣椒果实(或果皮)中提取制备含辣椒碱(Capsaicin)提取物及制备天然辣椒碱结晶的方法。用有机溶剂提取辣椒果实(或果皮)中的辛辣成分，提取液减压浓缩后，浓缩物经分子蒸馏分离纯化即得含辣椒碱提取物。经高效液相色谱法进行含量测定，所得提取物中辣椒碱、二氢辣椒碱的总含量可达到50％以上。提取物再经大孔吸附树脂纯化后重结晶，可得到天然辣椒碱结晶，结晶中的辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱总含量可达97％以上。
文档编号C07C235/00GK1392136SQ0213438
公开日2003年1月22日 申请日期2002年7月18日 优先权日2002年7月18日
发明者杨得坡, 王发松, 庞志清, 王永理 申请人:中山大学