本发明涉及一种高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素的制备方法，属于生物分离技术领域。
背景技术：
辣椒色素是天然色素研究的热点之一，是含有多种色素成分的混合色素。目前，辣椒色素产品主要是辣椒红色素，属于类胡萝卜素中的复烯酮类，主要包括极性较大的红色组分和极性较小的黄色组分，红色组分为辣椒红素和辣椒玉红素，黄色组分主要成分为胡萝卜素和玉米黄质。其中辣椒红色素的主要着色成分是辣椒红素和辣椒玉红素，它色泽鲜艳，在着色力和保色方面均有显著的效果，安全无毒、能被人体吸收，因此被广泛应用于食品、保健品、医药、化妆品等领域。
辣椒红色素的吸光比指的是辣椒红色素在用丙酮溶解后，分别在470nm可见光照射下和454nm可见光照射下的吸光度比值，吸光比可以用来反应辣椒红色素中红色组分和黄色组分的比例，吸光比值越大，辣椒红素含量越高，辣椒红色素呈现出来的颜色越接近红色；吸光比值越小，辣椒玉红素和黄色组分含量越高，辣椒红色素呈现出来的颜色越接近黄色。
当前常用的提高辣椒红吸光比的方法有多种，但各有弊端，如酸-碱液处理法步骤繁琐且生产效率低，溶剂萃取法色素分离度低且杂质多，超临界co2流体萃取法成本高，硅胶柱层析法难以大规模生产。专利“一种制备高吸光比辣椒红素的方法”(cn104830096a)公开了一种采用柱层析法对辣椒红色素中的辣椒红素进行分离制备的方法，采用吸附剂吸附辣椒红色素中的各组分后进行梯度洗脱，得到纯度较高的各组分，制得的辣椒红素吸光比高，但产品黏度高、流动性差，且耐氧化性差、波长210-440nm特别是285nm紫外光可使其褪色，不能直接应用与终端。专利“一种提高辣椒红素含量及吸光比的方法”(cn106497138a)公开了一种采用吸附剂硅胶、氧化铝、纤维素或聚酰胺中的任一种静态吸附辣椒红素溶解液来提高辣椒红素含量和吸光比的方法，其制备的高含量、高吸光比辣椒红素为辣椒红素和辣椒玉红素的混合物，并且不能实现红、黄组分的完全分离，与柱层析法制得的产品具有相同的缺陷：黏度高、流动性差，且耐氧化性差，不容易保存，不可直接用于终端。
本发明采用静态吸附法通过活性白土吸附辣椒红色素中的辣椒玉红素，实现辣椒玉红素与其他组分的分离，得到的高吸光比辣椒红素中含有抗氧化强的β-胡萝卜素、玉米黄质等黄色组分做保护，其吸光比值高、抗氧化性好、流动性好，且静态吸附法适于大规模生产。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素的制备方法，采用静态吸附法利用吸附剂活性白土同时制备有抗氧化强的β-胡萝卜素、玉米黄质等黄色保护组分的高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素，制备方法简便易控，适合大规模工业化生产。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素的制备方法，包括采用活性白土吸附辣椒红素溶解液中的辣椒玉红素，过滤分离滤液与滤渣，浓缩滤液得到含有抗氧化成分的高吸光比辣椒红素，洗脱滤渣后浓缩洗脱液得到高含量辣椒玉红素。
本发明技术方案的进一步改进在于包括以下步骤：
(1)高吸光比辣椒红素的制备：在一定溶解温度下，将辣椒红素与溶剂1按一定比例混合、搅拌溶解，得到溶解液；在一定吸附温度下搅拌，向溶解液中加入吸附剂活性白土，进行搅拌吸附；将吸附完全的液体进行过滤，收集滤液1和滤渣1，用溶剂1洗涤滤渣1得到洗涤液1和滤渣2，将洗涤液1与滤液1合并，得到滤液2；将滤液2减压蒸发浓缩得高吸光比辣椒红素，蒸发浓缩出的液体回用作溶剂1；
(2)高含量辣椒玉红素的制备：将滤渣2在反复搅拌下用洗脱剂1洗脱并过滤，将过滤分离的滤渣再次用洗脱剂1洗涤、过滤，得到滤渣3，合并洗脱液；将得到的洗脱液减压蒸发浓缩后进行减压脱味得到高含量辣椒玉红素，并将蒸发浓缩出的液体回用作洗脱剂1。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述溶剂1为正己烷、环己烷或石油醚中一种，用量总体积和吸附剂的质量比例是5:1～7:1。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述溶解液的浓度为0.05-0.1g/ml。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述吸附温度为25～40℃，吸附时间为0.5～1.5h，辣椒红素与吸附剂活性白土的质量比为1:1～1:5。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述洗脱剂1为丙酮或乙醇，洗脱剂1的总用量与滤渣2的体积比为3：1～6:1。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明采用静态吸附法，利用吸附剂活性白土对辣椒红色素中的辣椒玉红素的特有吸附性将辣椒红色素中的辣椒玉红素与其它组分分离，制备得到两种产品：含有抗氧化性强的β-胡萝卜素、玉米黄质等黄色保护组分的高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素。所制备的高吸光比辣椒红素着色力强，不仅可以满足国外发达国家如日、韩、美等对于高含量及高吸光比辣椒红的需求，而且其中含有天然的抗氧化性物质，抗氧化性高，不需要额外添加抗氧剂等进行调配便可直接应用于终端生产；所制备的高含量辣椒玉红素可满足低端市场的需求，极大地提高了原材料的利用率，降低了生产成本。
本发明制得的高吸光比辣椒红素中含有抗氧化性强的β-胡萝卜素、玉米黄质等黄色保护组分，提高了产品的抗氧化性和稳定性，不用调配可直接应用于终端染色生产，为下游客户的生产提供了便利。
本发明采用活性白土做吸附剂，不仅可以吸附辣椒玉红素，还可以吸附辣椒红素中胶体和其他杂质。本工艺所制得的高吸光比辣椒红，由于胶体和其他杂质被吸附，所以产品黏度小、流动性好，品质高，利用率高。
本发明制备方法操作简便易控，静态吸附法采用定量的吸附剂和定量的溶解液经过充分接触而达到吸附平衡，能够短时间内实现组分的有效分离；另外，活性白土的价格低于其他吸附剂，生产成本低，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：
一种高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素的制备方法，包括以下步骤：
(1)高吸光比辣椒红素的制备：在一定溶解温度下，将辣椒红素与溶剂1按一定比例混合、搅拌溶解，得到溶解液；在一定吸附温度下搅拌，向溶解液中加入吸附剂活性白土，进行搅拌吸附；将吸附完全的液体进行过滤，收集滤液1和滤渣1，用溶剂1洗涤滤渣1得到洗涤液1和滤渣2，将洗涤液1与滤液1合并，得到滤液2；将滤液2减压蒸发浓缩得高吸光比辣椒红素，蒸发浓缩出的液体回用作溶剂1；
(2)高含量辣椒玉红素的制备：将滤渣2在反复搅拌下用洗脱剂1洗脱并过滤，将过滤分离的滤渣再次用洗脱剂1洗涤、过滤，得到滤渣3，合并洗脱液；将得到的洗脱液减压蒸发浓缩后进行减压脱味得到高含量辣椒玉红素，并将蒸发浓缩出的液体回用作洗脱剂1。
高吸光比辣椒红素的制备过程所述溶剂1为正己烷、环己烷或石油醚中一种，用量总体积与吸附剂的质量比例是5:1～7:1。
高吸光比辣椒红素的制备过程所述溶解液的浓度为0.05-0.1g/ml。
高吸光比辣椒红素的制备过程所述吸附温度为25～40℃，吸附时间为0.5～1.5h，辣椒红素与吸附剂活性白土的质量比为1:1～1:5。
高含量辣椒玉红素的制备所述洗脱剂1为丙酮或乙醇，洗脱剂1的总用量与滤渣2的体积比为3：1～6:1。
本发明制备高吸光比辣椒红素和高含量辣椒玉红素所采用减压蒸发浓缩具体操作参数为：升膜蒸发浓缩温度为50～70℃，真空度为-0.04～-0.05mpa，降膜蒸发浓缩温度为40～50℃，真空度为-0.06～-0.08mpa。
本发明制备高含量辣椒玉红素所采用的减压脱味温度为55～65℃，真空度为-0.06～-0.08mpa。
下面是具体的实施例：
实施例1
(1)高吸光比辣椒红素的制备：
称取辣椒红素(色价和吸光比分别是226.37/0.9804)100kg，加入1000l正己烷，混合搅拌20分钟，完全溶解；
在25℃下，向辣椒红素的正己烷溶解液中边搅拌边加入200kg活性白土，搅拌时间为1.5h使辣椒玉红素吸附完全；
将吸附完全的液体加入到板框过滤机中进行过滤，高吸光比组分液体进入收集罐中得到滤液1，滤室内的活性白土为滤渣1，加入200l正己烷洗涤滤渣1，得到洗涤液1和滤渣2，将洗涤液1与滤液1合并，得到滤液2；
将滤液2采用减压浓缩：将滤液2先进行升膜蒸发浓缩，温度为50℃，真空度为-0.04mpa，然后再进行降膜蒸发浓缩，温度为40℃，真空度为-0.06mpa，蒸发浓缩后得到高吸光比辣椒红素，并将蒸发浓缩出的液体继续作为溶剂1溶解辣椒红素。
(2)高含量辣椒玉红素的制备
将滤渣2用500l丙酮进行搅拌洗脱，搅拌结束后过板框压滤机，液体进入收集罐，然后向滤室内的滤渣2再次加入100l丙酮进行洗涤，得到洗脱液和滤渣3，将洗脱液一起加入到收集罐中；
将洗脱液减压浓缩：升膜浓缩温度为50℃，真空度为-0.04mpa，然后再进行降膜浓缩，温度为40℃，真空度为-0.06mpa，并将蒸发浓缩出的液体回用作为洗脱剂1循环利用；
在充氮气的条件下，进行减压脱味处理，温度为55℃，真空度为-0.06mpa，达标后放出成品，即可得到高含量辣椒玉红素。
实施例2
(1)高吸光比辣椒红素的制备：
称取辣椒红素(色价和吸光比分别是226.37/0.9804)100kg，加入1500l环己烷，混合搅拌25分钟，完全溶解；
在30℃下，向辣椒红素的环己烷溶解液中边搅拌边加入300kg活性白土，搅拌时间为1h使辣椒玉红素吸附完全。
将吸附完全的液体加入到板框过滤机中进行过滤，高吸光比组分液体进入收集罐中得到滤液1，滤室内的活性白土为滤渣1，加入150l环己烷洗涤滤渣1，得到洗涤液1和滤渣2，将洗涤液1与滤液1合并，得到滤液2；
将滤液2采用减压浓缩：先将滤液2进行升膜蒸发浓缩，温度为60℃，真空度为-0.05mpa，然后再进行降膜蒸发浓缩，温度为45℃，真空度为-0.07mpa，蒸发浓缩后得到高吸光比辣椒红素，并将蒸发浓缩出的液体继续作为溶剂1溶解辣椒红素。
(2)高含量辣椒玉红素的制备
将滤渣2用1000l乙醇进行搅拌洗脱，搅拌结束后过板框压滤机，液体进入收集罐，然后向滤室内的滤渣2中再次加入200l乙醇进行洗涤，得到洗脱液和滤渣3，将洗脱液一起加入到收集罐中；
将洗脱液减压浓缩：升膜浓缩温度为60℃，真空度为-0.05mpa，然后再进行降膜浓缩，温度为50℃，真空度为-0.06mpa，并将蒸发浓缩出的液体回用作为洗脱剂1循环利用；
在充氮气的条件下，进行减压脱味处理，温度为65℃，真空度为-0.07mpa，达标后放出成品，即可得到高含量辣椒玉红素。
实施例3
(1)高吸光比辣椒红素的制备：
称取辣椒红素(色价和吸光比分别是226.37/0.9804)100kg，加入2000l石油醚，混合搅拌30分钟，完全溶解；
在40℃下，向辣椒红素的石油醚溶解液中边搅拌边加入350kg活性白土，搅拌时间为0.5h使辣椒玉红素吸附完全；
将吸附完全的液体加入到板框过滤机中进行过滤，高吸光比组分液体进入收集罐中得到滤液1，滤室内的活性白土为滤渣1，加入200l石油醚洗涤滤渣1，得到洗涤液1和滤渣2，将洗涤液1与滤液1合并，得到滤液2；
将滤液2采用减压浓缩：先将滤液2进行升膜蒸发浓缩，温度为70℃，真空度为-0.05mpa，然后再进行降膜蒸发浓缩，温度为45℃，真空度为-0.08mpa，蒸发浓缩得高吸光比辣椒红素，并将蒸发浓缩出的液体继续作为溶剂1溶解辣椒红素。
(2)高含量辣椒玉红素的制备
将滤渣2用800l丙酮进行搅拌洗脱，搅拌结束后过板框压滤机，液体进入收集罐，然后向滤室内的滤渣2中再次加入200l丙酮进行洗涤，得到洗脱液和滤渣3，将洗脱液一起加入到收集罐中；
将洗脱液减压浓缩：升膜浓缩温度为70℃，真空度为-0.05mpa，然后再进行降膜浓缩，温度为45℃，真空度为-0.07mpa，并将蒸发浓缩出的液体回用作为洗脱剂1循环利用；
在充氮气的条件下，进行减压脱味处理，温度为60℃，真空度为-0.08mpa，达标后放出成品，即可得到高含量辣椒玉红素。
对照例1
专利cn104830096a-“一种制备高吸光比辣椒红素的方法”公开的实施例1的制备方法。
对照例2
专利cn104830096a-“一种制备高吸光比辣椒红素的方法”公开的实施例2的制备方法。
对照例3
专利cn106497138a-“一种提高辣椒红素含量及吸光比的方法”公开的实施例1的制备方法。
对照例4
专利cn106497138a-“一种提高辣椒红素含量及吸光比的方法”公开的实施例2的制备方法。
取实施例1～3、对照例1～4制备的高吸光比辣椒红素产品，进行相关参数的对比，具体结果见下表1：
表1高吸光比辣椒红素质量指标对比
备注：1)本专利申请高吸光比辣椒红素产品的主要成分为辣椒红素和黄色组分(β-胡萝卜素、玉米黄质、隐黄质)；
2)对照例1、2的高吸光比辣椒红素产品的主要成分为辣椒红素；
3)对照例3、4的高吸光比辣椒红素产品的主要成分为辣椒红素和辣椒玉红素。
根据表1的检测结果可以看出：本专利申请实施例1～3制备的高吸光比辣椒红素的吸光比略低于对照例1～4，但其产品的黏度、流动性和抗氧化性指标明显优于对照例1～4，尤其优于对照例1、2。
本专利申请所制备的高吸光比辣椒红素着色力强，不仅可以满足国外发达国家如日、韩、美等对高吸光比辣椒红的需求，而且其中含有天然的黄色抗氧化性组分，抗氧化性高，不需要额外添加抗氧剂等进行调配便可直接应用于终端生产；同时，本发明制备方法操作简便易控，适合大规模工业化生产。