专利名称：一种生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及天然产物提取分离技术领域，特别是涉及一种生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的工艺。
背景技术：
辣椒红色素是天然红色素的一种,作为一种天然着色剂,辣椒红色素不仅色泽鲜艳，色价高，着色力强，保色效果好，安全无毒，而且具有抗癌美容的功效，因此被广泛应用于水产品、肉类、糕点、色拉罐头、饮料等各类食品的着色，还可以有效地延长仿真食品的货架期；而且安全性高，具有营养保健作用，并被现代科学证明有抗癌、抗辐射等功能，还应用于化妆品和儿童玩具等领域。辣椒碱在医药工业上是生产镇静药、戒毒药的原料，在军事上更是生产催泪武器的原料，具有极其广泛的应用价值，有“软黄金”之誉。辣椒是一种很有经济价值的农作物，不仅可以从其中提取出用途广泛的功能性天然色素辣椒红色素，而且在提取辣椒红色素的同时，可以分离出经济附加值很高的辣椒碱。目前，从辣椒中提取辣椒红 色素和辣椒碱的方法，大致可归为溶剂提取法、超临界CO2流体萃取法、超声波、微波溶剂提取法、分子蒸馏提取法等方法。溶剂提取法成本低，操作简单，处理量大，在工业上应用最广，但是，目前的溶剂提取工艺，产品回收率较低，都在5 6% ;超临界CO2流体萃取法一次性投入高，运行成本高；超声波、微波溶剂提取法，分子蒸馏提取法处理量较小，难以批量生产，不利于节约生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服上述现有技术的不足，提供一种提取率较高，产品质量好，所用设备简单，生产成本低的辣椒红色素和辣椒碱的提取分离工艺。本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，包括以下步骤:
(O原料生物复合酶处理:将原料干红辣椒皮(即去籽的干红辣椒)粉碎，过2(Γ40目筛，转入发酵池中，然后加入相当于原料辣椒皮粉末重量广2倍含生物复合酶
0.1wt0^0.3wt%的生物复合酶溶液，在40±2°C的黑暗条件下发酵f 2天后，过滤，滤液即生物复合酶溶液可重复利用，所得滤渣即为经生物复合酶溶液处理的发酵好的辣椒皮粉末；
(2)有机溶剂提取:将经步骤(I)生物复合酶处理的辣椒皮粉末晾干或烘干，然后投入渗漉装置中，按每千克原料干红辣椒皮加有机溶剂A > 5.0升(优选5.5 6.0升)的比例加入有机溶剂A，浸泡2 4h，然后加压渗漉，收集渗漉液；
(3)层析柱层析分离:将步骤(2)所得的渗漉液直接通过装有硅胶的层析柱，硅胶的重量为原料干红辣椒皮重量的1/5 1/2，过柱流出液回收用作步骤(2)中的提取有机溶剂，再用由有机溶剂A和有机溶剂B混配而成的辣椒红色素洗脱液进行洗脱，收集含辣椒红色素的洗脱组分；根据色素流出情况，当洗脱流出液几乎无颜色时，再用有机溶剂B进行洗脱至无辣味，收集含辣椒碱的洗脱组分；
(4)浓缩、精制:将步骤(3)得到辣椒红色素洗脱组分浓缩至干，得到辣椒红色素粗品，回收洗脱液；然后将辣椒红色素粗品转入除臭罐中除臭，得到辣椒红色素产品；
将步骤(3)得到辣椒碱洗脱组分浓缩至干，得到辣椒碱粗品，回收洗脱液；将辣椒碱粗品用有机溶剂A洗涤至少2次，除去部分色素后抽滤，再加入相当于辣椒碱粗品重量2(Γ50倍量的有机溶剂C，加热至4(T55°C，搅拌溶解，过滤；滤液转入结晶罐中，静置冷却至(T30°C，结晶1 3天，过滤，得到辣椒碱产品；
所述生物复合酶的各组分质量百分比构成为:主要组分，纤维素酶209Γ30%、半纤维素酶10% 15%、果胶酶20% 30%、脂肪酶25% 35%，所述主要组分纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和脂肪酶合计占生物复合酶总重量的94、6% ;次要组分，淀粉酶f1.5%、蛋白酶f1.5%、β 一葡聚糖酶广1.5%、木聚糖酶f1.5%，所述淀粉酶、蛋白酶、β 一葡聚糖酶和木聚糖酶合计占所述生物复合酶总重量的4 6% ；
所述有机溶剂A为选自石油醚、6#溶剂油、120#溶剂油、正已烷等中的一种；
所述有机溶剂B为选自丙酮、乙酸乙酯、乙醇等中的一种，优选乙酸乙酯；
所述有机溶剂C为选自6#溶剂油、正已烷、石油醚等中的一种与乙醇的混合物。进一步，所述辣椒红色素洗脱液中，有机溶剂A和有机溶剂B的体积比为10:(I 3)。进一步，所述辣椒红色素洗脱液中，有机溶剂A和有机溶剂B的体积比优选(9 5):1。
进一步，所述辣椒红色素洗脱液中，有机溶剂A和有机溶剂B的体积比更优选8:1。进一步，所述有机溶剂C中，6#溶剂油、正已烷或石油醚与乙醇的体积比为(6 4):1。进一步，所述加压渗漉，所施加的压力为0-60KPa (表压)。进一步，所述加压渗漉，所施加的压力优选10_50KPa (表压)。与现有技术相比，本发明的有益效果是:通过生物酶处理溶解细胞壁，使有机溶剂能更好的浸入细胞内部，辣椒红色素和辣椒碱能更好的渗透出来，再通过渗漉提取，提取率可达6%以上，免除超微粉碎、造粒等步骤，而生物酶混合制剂可以重复使用，可以节约能源和生产成本；生物酶处理溶解除去部分果胶、脂质等杂质，再通过柱层析分离辣椒红色素和辣椒碱，再通过适宜溶剂结晶，辣椒红色素的色价可达200以上，辣椒碱的纯度> 95% ;减少精制步骤，大大提闻生广效率。本发明生产成本低，设备简单，所用溶剂均为低毒性或无毒溶剂，基本无废气、废水、废渣排放，对环境污染少，是环境友好型清洁的生产工程。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行详细描述。各实施例所述百分比均为质量百分比。实施例1
(I)将经清洗和皮籽分离处理后的干红辣椒皮粉碎，过30目筛，将辣椒皮粉原料500kg放入发酵池中，再加入500kg含生物复合酶0.3%的溶液(所述生物复合酶组成:主要组分，纤维素酶25%、半纤维素酶15%、果胶酶25%和脂肪酶30%，次要组分，淀粉酶1%、蛋白酶1%、β 一葡聚糖酶1.5%、木聚糖酶1.5%，充分混匀后，在温度40±2°C的黑暗条件下浸泡1.5天，然后过滤，滤液即生物复合酶溶液回收重复利用，滤渣即为经生物复合酶溶液处理的发酵好的辣椒皮粉末，晾干，备用；
(2)将步骤(I)经生物复合酶溶液处理发酵好的辣椒皮粉末投入到渗漉罐中，加入2700L (升)石油醚浸泡2h，再加压IOKPa (表压)渗漉，收集渗漉液；
(3)将步骤(2)所得的渗漉液直接通过装有硅胶的层析柱，硅胶的重量为原料重量的1/4，过柱流出液回收用作提取用有机溶剂；硅胶柱超载上样饱和后，用石油醚洗脱，洗脱液回收作为渗漉提取液使用；然后用体积比为9:1的石油醚-丙酮溶液洗脱硅胶柱，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒红色素的组分；待流出液几乎无颜色时，再用丙酮洗脱至无辣味，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒碱的组分；
(4)将收集的含辣椒红色素的组分投入浓缩罐中浓缩干，再投入除臭罐中进行除臭处理，得到天然辣椒红色素30.43kg ；
将收集的含辣椒碱的组分投入浓缩罐中浓缩干，得到辣椒碱粗品，将辣椒碱粗品用石油醚洗涤2次，再蒸干溶剂，然后用相当于辣椒碱粗品体积20倍的正已烷-乙醇混合溶液(正已烷-乙醇混合溶液中，正已烷与乙醇的体积比为6:1)升温至45°C溶解，再转入结晶罐中降温至20°C结晶2天，过滤，真空干燥，得到白色辣椒碱结晶0.74kg。按GB10783-2008规定的方法进行检测，所得天然辣椒红色素的色价为210 ;按GB/T21266-2007规定的方法进行检测，辣椒碱的总碱含量为96.34wt%。实施例2
(1)将经清洗和皮籽分离处理后的干红辣椒皮粉碎，过40目筛，将辣椒皮粉原料500kg放入发酵池中，再加入625kg含生物复合酶0.25%的溶液(组成:主要组分，纤维素酶25%、半纤维素酶10%、果胶酶30%和脂肪酶25%，次要组分，淀粉酶1%、蛋白酶1.5%、β 一葡聚糖酶1%、木聚糖酶1.5%，充分混匀后，在温度40±2°C的黑暗条件下浸泡2天，然后过滤，滤液即生物复合酶溶液回收重复利用，滤渣即为经生物复合酶溶液处理的发酵好的辣椒皮粉末，晾干或烘干，备用；
(2)加入2800L(升)正已烷浸泡3h，再加压30KPa (表压)渗漉，收集渗漉液；
(3)用正己烷与乙酸乙酯体积比为8:1的正己烷-乙酸乙酯混合溶液洗脱硅胶柱，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒红色素的组分；待流出液几乎无颜色时，再用乙酸乙酯洗脱至无辣味，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒碱的组分；
(4)将步骤(3)收集的含辣椒红色素的组分投入浓缩罐中浓缩干，再投入除臭罐中进行除臭处理，得到天然辣椒红色素30.85kg ；
将步骤(3)收集的含辣椒碱的组分投入浓缩罐中浓缩干，得到辣椒碱粗品；将辣椒碱粗品用正已烷洗涤2次，再蒸干溶剂，加相当于辣椒碱粗品体积30倍的石油醚与乙醇的体积比为5:1的石油醚-乙醇混合溶液，升温至50°C溶解，再转入结晶罐中降温至15°C结晶3天,过滤,真空干燥,得到白色的辣椒碱结晶0.78kg。按GB10783-2008规定的方法进行测定，所得天然辣椒红色素的色价为222，按GB/T21266-2007规定的方法进行测定，辣椒碱的总碱含量为95.29wt%。
实施例3
(I)将经清洗和皮籽分离处理后的干红辣椒皮粉碎，过30目筛，将辣椒皮粉原料500kg放入发酵池中，再加入750kg含生物复合酶0.2%的溶液(所述生物复合酶组成:主要组分，纤维素酶20%、半纤维素酶15%、果胶酶25%和脂肪酶35%，次要组分，淀粉酶1.5%、蛋白酶1.5%、β 一葡聚糖酶1%、木聚糖酶1%溶液，充分混匀后，在温度40±2°C的黑暗条件下浸泡I天，然后过滤，滤液即生物复合酶溶液回收重复利用，滤渣即为经生物复合酶溶液处理的发酵好的辣椒皮粉末，晾干或烘干，备用；
(2)加入2900L(升)6#溶剂油浸泡2.5h，再加压40KPa (表压)渗漉，收集渗漉液；
(3)用体积比为10:1的6#溶剂油-乙醇溶液洗脱硅胶柱，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒红色素的组分；待流出液几乎无颜色时再用乙醇洗脱至无辣味，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒碱的组分；
(4)将收集的含辣椒红色素的组分投入浓缩罐中浓缩干，再投入除臭罐中进行除臭处理，得到天然辣椒红色素31.08kg ；
将收集的含辣椒碱的组分投入浓缩罐中浓缩干，得到辣椒碱粗品；将辣椒碱粗品用6#溶剂油洗涤2次，再蒸干溶剂，用相当于辣椒碱粗品40倍体积的6#溶剂油-乙醇混合溶液(6#溶剂油-乙醇混合溶液中，6#溶剂油与乙醇的体积比为4:1的)升温至55°C溶解，再转入结晶罐中降温至10°C结晶1.5天，过滤，真空干燥，得到白色的辣椒碱结晶0.75kg。按GB10783-2008规定的方法进行测定，所得天然辣椒红色素的色价为213，按GB/T21266-2007规定的方法进行测定，辣椒碱的总碱含量为95.75wt%。实施例4
(1)将经清洗和皮籽分离处理后的干红辣椒皮粉碎，过30目筛，将辣椒皮粉原料500kg放入发酵池中，再加入IOOOkg含生物复合酶0.15%的溶液(所述生物复合酶组成:主要组分，纤维素酶30%、半纤维素酶10 %、果胶酶25%和脂肪酶30%，次要组分，淀粉酶1.5%、蛋白酶1%、β 一葡聚糖酶1%、木聚糖酶1.5%)溶液，充分混匀后，在温度40±2°C的黑暗条件下浸泡1.5天，然后过滤，滤液即生物复合酶溶液回收重复利用，滤渣即为经生物复合酶溶液处理的发酵好的辣椒皮粉末，晾干或烘干，备用；
(2)加入3000L120#溶剂油浸泡2.8h，再加压50KPa渗漉，收集渗漉液；
(3)用体积比为8:1的120#溶剂油-乙酸乙酯溶液洗脱硅胶柱，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒红色素的组分；待流出液几乎无颜色时再用乙酸乙酯洗脱至无辣味，收集从硅胶柱中洗脱出来的含辣椒碱的组分；
(4)将收集的含辣椒红色素的组分投入浓缩罐中浓缩干，再投入除臭罐中进行除臭处理，得到天然辣椒红色素28.53kg ；
将收集的含辣椒碱的组分投入浓缩罐中浓缩干，得到辣椒碱粗品；将辣椒碱粗品用120#溶剂油洗涤2次，再蒸干溶剂，用50倍体积的体积比为5:1的6#溶剂油-乙醇混合溶液升温至40°C溶解，再转入结晶罐中降温至5°C结晶I天，过滤，真空干燥，得到白色的辣椒碱结晶0.76kg。按GB10783-2008规定的方法进行测定，所得天然辣椒红色素的色价为219，按GB/T21266-2007规定的方法进行测定，辣椒碱的总碱含量为95.78wt%。
权利要求
1.一种生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，包括以下步骤: (1)原料生物复合酶处理:将原料干红辣椒皮粉碎，过2(Γ40目筛，转入发酵池中，然后加入相当于原料干红辣椒皮粉末重量广2倍的含生物复合酶0.lwt°/T0.3wt%的生物复合酶溶液，在40±2°C的黑暗条件下发酵广2天后，过滤，所得滤渣即为经生物复合酶溶液处理的发酵好的辣椒皮粉末； (2)有机溶剂提取:将经步骤(I)生物复合酶处理的辣椒皮粉末晾干或烘干，然后投入渗漉装置中，按每千克原料干红辣椒皮加有机溶剂A > 5.0升的比例加入有机溶剂A，浸泡2 4h，然后加压渗漉，收集渗漉液； (3)层析柱层析分离:将步骤(2)所得的渗漉液直接通过装有硅胶的层析柱，硅胶的重量为原料干红辣椒皮重量的1/5 1/2，过柱流出液回收用作步骤(2)中的提取有机溶剂A，再用由有机溶剂A和有机溶剂B混配而成的辣椒红色素洗脱液进行洗脱，收集含辣椒红色素的洗脱组分；根据色素流出情况，当洗脱流出液几乎无颜色时，再用有机溶剂B进行洗脱至无辣味，收集含辣椒碱的洗脱组分； (4)浓缩、精制:将步骤(3)得到辣椒红色素洗脱组分浓缩至干，得到辣椒红色素粗品，回收洗脱液；然后将辣椒红色素粗品转入除臭罐中除臭，得到辣椒红色素产品； 将步骤(3)得到 辣椒碱洗脱组分浓缩至干，得到辣椒碱粗品，回收洗脱液；将辣椒碱粗品用有机溶剂A洗涤至少2次，除去部分色素后抽滤，再加入相当于辣椒碱粗品重量2(Γ50倍量的有机溶剂C，加热至4(T55°C，搅拌溶解，过滤；滤液转入结晶罐中，静置冷却至(T30°C，结晶1 3天，过滤，得到辣椒碱产品； 所述生物复合酶的组分质量百分比构成为:主要组分，纤维素酶209Γ30%、半纤维素酶10% 15%、果胶酶20% 30%、脂肪酶25% 35%，所述主要组分纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和脂肪酶合计占生物复合酶总重量的94、6% ;次要组分，淀粉酶f1.5%、蛋白酶f1.5%、β -葡聚糖酶广1.5%、木聚糖酶f1.5%，所述淀粉酶、蛋白酶、β 一葡聚糖酶和木聚糖酶合计占所述生物复合酶总重量的4 6% ； 所述有机溶剂A为选自石油醚、6#溶剂油、120#溶剂油、正已烷中的一种； 所述有机溶剂B为选自丙酮、乙酸乙酯、乙醇中的一种； 所述有机溶剂C为选自6#溶剂油、正已烷、石油醚中的一种与乙醇的混合物。
2.根据权利要求1所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:所述步骤(3)，所述辣椒红色素洗脱液中，有机溶剂A和有机溶剂B的体积比为10:(I 3)。
3.根据权利要求2所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:步骤(3)中，有机溶剂A和有机溶剂B的体积比为(9飞):1。
4.根据权利要求3所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:步骤(3)中，有机溶剂A和有机溶剂B的体积比为8:1。
5.根据权利要求1或2所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:步骤(3)中，所述有机溶剂C中，6#溶剂油、正已烷或石油醚与乙醇的体积比为(6 4):1。
6.根据权利要求1或2所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:所述加压渗漉，所施加的压力为0-60KPa。
7.根据权利要求6所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:所述加压渗漉，所述施加的压力为10-50KPa。
8.根据权利要求1或2所述的生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，其特征在于:步骤(2)中，在渗漉装置中，按每千克原料干红辣椒皮加有机溶剂A 5.5 6.0升的比例加入有机溶剂A。`
全文摘要
一种生物酶处理提取分离辣椒红色素和辣椒碱的生产工艺，包括以下步骤(1)原料生物复合酶处理；(2)有机溶剂提取；(3)层析柱层析分离；(4)浓缩、精制。本发明通过生物酶处理溶解细胞壁，使辣椒红色素和辣椒碱能更好的渗透出来，再通过渗漉提取，有效提高了提取率，免除超微粉碎、造粒等步骤，而酶液可以重复使用，可以节约能源和成本；生物酶处理溶解除去部分果胶，脂质等杂质，再通过柱层析分离辣椒红色素和辣椒碱，提高了辣椒红色素的色价和辣椒碱的纯度，减少精制步骤，提高了生产效率。本发明生产成本低，设备简单，所用溶剂均为低毒性或无毒溶剂，基本无废气、废水、废渣排放，是环境友好型清洁生产工程。
文档编号C07C233/20GK103073915SQ20131004913
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者肖文中, 胡亮亮 申请人:湖南威嘉生物科技有限公司