一种制备高纯白色固态辣椒碱的方法与流程

本发明属于天然产物提取与分离领域，具体涉及辣椒碱的纯化制备方法，尤其涉及辣椒碱的形态转变及色素类杂质的去除。

背景技术：

从辣椒中提取的辣椒碱是辣椒中引起辛辣味的物质，是辣椒中的主要生物活性成分，天然辣椒碱（又名辣椒素、辣椒精）中文名为反式-8-甲基-n-香草基-6-壬烯酰胺，cas:404-86-4是一类含酚羟基的生物碱，分子式为c18h27no3，分子量为305.42，化学结构式如下：

天然辣椒碱用途十分广泛，除用作食品添加剂外，还可用作药品，用作药品时有以下药理作用：长效镇痛、抗炎、同时抗菌杀虫。近年来研究发现辣椒碱还具有抗氧化、清除自由基、降脂减肥等功效。然而目前市场上天然辣椒碱产品多为10%～60%的辣椒油树脂，这些提取物由于组分比较复杂呈红褐色粘稠液态，难于结成固态，不但辣椒碱含量低，而且也不便于储存和运输；另一方面辣椒碱在结成固体过程中会夹带部分色素，影响产品的外观及品质，限制了天然辣椒碱的应用范围。

有文献和专利报道了调酸调碱去除提取物中杂质的方法，如食品科学.孙净.2012-4，33：82-85，公开号cn103431347a、cn102106526a，此类工艺引入了酸碱，导致溶液皂化，辣椒碱类成乳状难于处理，并产生了大量废酸、废碱溶液。

公开号cn105566944a的专利中，采用了连续逆流和超声波提取技术，并加入β-环糊精的碱性水溶液，只能得到7%的辣椒精粗品。

公开号cn107573255a采用了超临界二氧化碳提取，并辅以高速逆流色谱制备，处理量小，产品生产成本高，最后也没有指明辣椒碱的色泽。

因没有很好的制备天然的固态白色高纯辣椒的工艺，这种辣椒碱在国际市场上售价高昂。因此寻找一种制备该类产品的工艺十分必要。本发明专利通过建立新的纯化与脱色工艺，可以实现天然高纯辣椒碱的工业化生产，经凝胶分离后可得到天然的固态白色高纯辣椒碱，产品利用液相色谱外标法计算辣椒总碱含量≥98%，r457白度值≥70，且提取纯化和脱色过程中不改变各类组分的自然属性，提取物利用充分，使用的溶剂及凝胶也可以循环利用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种制备高纯白色固态辣椒碱的方法，该方法能使辣椒碱含量低且呈红色粘稠态的辣椒油树脂转变为白色固体辣椒碱，而且将辣椒总碱含量提升到98%以上，各个步骤处理后剩余的尾料可继续利用，过程基本无产物损失，提高了产品品质，并降低了生产成本。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种制备高纯白色固态辣椒碱的方法，包含以下步骤：

1）辣椒碱的固化：以液态低辣椒碱含量的辣椒油树脂为原料，加入纯化水，加热至60℃～70℃，搅拌均匀，冷却至室温后，加入不溶水但能溶解辣椒碱的有机溶剂，萃取分液，取有机层，过滤后浓缩，浓缩物中加入结晶溶剂，加热至60℃～70℃使其全溶，继续加热搅拌，降温，低温结晶1～4小时，抽滤得到棕色或红棕色固态辣椒碱。

2）辣椒碱的色素去除：选择合适的凝胶类型，配制洗脱溶剂，将步骤1中固态辣椒碱用洗脱溶剂溶解制成样品溶液，并用滤膜过滤，经凝胶分离得流分，浓缩，浓缩物在结晶溶剂中加热使其全溶，降温并维持搅拌，低温结晶1～4小时，抽滤得到高纯白色固体辣椒碱。

本发明的第（1）步固化研究是通过对辣椒油树脂的薄层色谱与液相色谱分析，判断杂质多为极性偏大的组分，因此选取水不溶性中等极性溶剂和水萃取分液以去除这类杂质，用液相色谱检测萃取液两相中辣椒总碱含量，选出最佳萃取分层溶剂，以此两种溶剂萃取分液，含辣椒碱多的有机相浓缩，再用弱极性溶剂使浓缩物充分分散，从而低温结出固体；第（2）步的脱色方法能够使辣椒碱各类成分依然可以利用且无损失，产品分成不同流分段后，浓缩，再次结晶，得到高纯白色固态辣椒碱。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤1）中辣椒油树脂与纯化水加入量的质量比为1:4～1:6；辣椒油树脂与有机溶剂加入量的质量比为1:1～1:4。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤1）中加入的有机溶剂可以为正丁醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿中的任一种，考虑到浓缩时能耗与溶剂毒性类别，优选乙酸乙酯。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤1）中结晶溶剂可以为水、乙醇、乙醚、庚烷、正己烷、环己烷、石油醚或其中的混合溶剂，浓缩物与结晶溶剂的质量比为1:2～1:5。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤1）中低温结晶温度为－10℃～0℃。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤2）中凝胶的类型为sephadexlh-20、sephadexg-10、sepharoseff或toyopearhw-40中的任一种。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤2）中滤膜为有机系滤膜，孔径为0.22～0.45µm，优选0.45µm。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤2）中洗脱溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、乙酸乙酯、正己烷或其中的混合溶剂，优选乙醇与乙酸乙酯的混合溶剂。

作为优选，上述制备高纯白色固态辣椒碱的方法，所述步骤2）中结晶溶剂可以为水、乙醇、乙醚、庚烷、正己烷、环己烷、石油醚或其中的混合溶剂，浓缩物与结晶溶剂的质量比为1:2～1:5。

本发明与现有文献报道的技术比较，具有如下优势：

1、本发明第（1）步改变了辣椒油树脂的存在形态，结出固体辣椒碱，处理量大，操作简便；

2、本发明第（2）步提供了一种物理筛分去除色素的方法，得到白色高纯辣椒碱，规避了采用漂白剂（导致部分产物性质变化）、吸附剂（产品损失大，脱色不彻底）或改变体系酸碱性（碱洗、酸洗后组分被破坏，且产生酸碱废水）等方法的缺点，产品可充分利用；

3、本发明所用到的辣椒油树脂原料，通过本工艺处理，得到不同的产品系列，能满足不同市场的需求；

4、本发明所用到的溶剂与凝胶均可循环利用，降低了生产成本，且基本无废液产生；

5、本发明得到的辣椒碱品质高，经第（1）步处理后的固体辣椒碱中辣椒总碱含量可提高到90%以上，经第（2）步脱色处理后辣椒总碱含量可达98%左右，白度值提高到70以上（肉眼观察不到红色）。

说明书附图

图1是实施例1所得产品的液相色谱图。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。

本发明所述辣椒油树脂纯化成固的处理方式，具体是将辣椒油树脂按溶解质量比1:4～1:6加入纯化水，加热至60℃～70℃，搅拌0.5至1.5小时，溶解均匀后，加入不溶水但能溶解辣椒碱的有机溶剂，辣椒油树脂与有机溶剂加入量的质量比为1:1～1:4，萃取分液，有机相浓缩至干，按质量比1:2～1:5加入结晶溶剂，加热溶解，低温结晶，抽滤得棕色或红棕色固态辣椒碱。

本发明的凝胶分离过程是选定凝胶类型后，先将其用洗脱溶剂溶胀，然后装入色谱柱，再用洗脱溶剂平衡，洗脱溶剂优为乙醇与乙酸乙酯的混合溶剂，二者质量比为（2～4）：1，或者正已烷、甲醇和氯仿的混合溶剂，三者质量比为（2～4）：（5～7）：1，用洗脱溶剂溶解制备样品，上样、洗脱、收集，流分浓缩，浓缩物在结晶溶剂中加热溶解，低温结晶，抽滤得高纯白色固体辣椒碱。

以下为实施例：

实施例1：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入40g纯化水，加热至70℃，搅拌1小时，加入20g乙酸乙酯，继续搅拌30分钟，放冷后，转移入100ml分液漏斗中静置分层，乙酸乙酯层过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g正己烷，加热至65℃使其全溶，降温，并于-7℃搅拌结晶3小时，抽滤后得到棕色固体辣椒碱。

2、配制乙醇：乙酸乙酯=3:1体积比的混合溶液，0.45µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200g凝胶sephadexlh-20，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡3～5个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.45µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用薄层色谱法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1：3的质量比加入正己烷，加热60℃～70℃充分搅拌溶解，搅拌降温，-5℃搅拌结晶3小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.5%，白度值70.9。

实施例2

在实施例1的基础上，在其步骤1中，辣椒油树脂加入50g水，搅拌1小时后，加入20g二氯甲烷，搅拌30min，萃取分液后，二氯甲烷层继续按剩余步骤处理，辣椒总碱含量98.2%，白度值70.4。

实施例3：

在实施例1的基础上，在其步骤2中，凝胶类型换为sepharoseff，其余步骤按实施例1进行，辣椒总碱含量98.4%，白度值70.8。

实施例5：

在实施例2的基础上，在其步骤2中，凝胶类型换为sephadexg-10，其余步骤按实施例2进行，辣椒总碱含量97.9%，白度值70.3。

实施例6：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入41g纯化水，加热至65℃，搅拌0.5小时，加入15g正丁醇，继续搅拌30分钟，转移入100ml分液漏斗中静置分层，正丁醇层用滤纸过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g石油醚，加热至60℃使其全溶，搅拌降温，并于－7℃结晶2小时，抽滤后得到红棕色固体辣椒碱。

2、配制乙醇：乙酸乙酯=2:1体积比的混合溶液，0.22µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200g凝胶toyopearhw-40，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡3～5个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.22µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用薄层色谱法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1:2的质量比加入石油醚，60℃充分搅拌溶解，0℃下搅拌结晶2.5小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.4%，白度值70.3。

实施例7：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入45g纯化水，加热至70℃，搅拌1小时，加入15g乙酸乙酯，继续搅拌40分钟，转移入100ml分液漏斗中静置分层，乙酸乙酯层用滤纸过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g石油醚，加热至60℃使其全溶，搅拌降温，并于0℃搅拌结晶2小时，抽滤后得到棕色固体辣椒碱。

2、配制正己烷、甲醇、氯仿=:3：6：1体积比的混合溶液，用0.45µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200gsephadexg-10，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡3～5个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.22µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用液相色谱外标法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1：2.5的质量比加入40%甲醇水溶液，65℃充分搅拌溶解，10℃搅拌结晶3小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.1%，白度值69.5。

实施例8：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入50g纯化水，加热至70℃，搅拌1小时，加入20g二氯甲烷，继续搅拌35分钟，转移入100ml分液漏斗中静置分层，二氯甲烷层过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g正己烷，加热至64℃使其全溶，搅拌降温，并于0℃搅拌结晶2小时，抽滤后得到棕色固体辣椒碱。

2、配制正己烷、甲醇、氯仿=3:5:1体积比的混合溶液，用0.45µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200gsephadexlh-20，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡4个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.22µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用薄层色谱法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1:4的质量比加入石油醚，70℃充分搅拌溶解，－5℃搅拌结晶3.3小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.5%，白度值71.1。

实施例9：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入50g纯化水，加热至70℃，搅拌1小时，加入20g三氯甲烷，继续搅拌35分钟，转移入100ml分液漏斗中静置分层，三氯氯甲烷层过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g正己烷，加热至70℃使其全溶，搅拌降温，并于0℃搅拌结晶2小时，抽滤后得到棕色固体辣椒碱。

2、配制正己烷、甲醇、氯仿=2:7:1体积比的混合溶液，0.22µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200gsephadexlh-20，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡3～5个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.22µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用薄层色谱法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1:2的质量比加入质量比为5:1的正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，70℃充分搅拌溶解，－6℃下搅拌结晶2.7小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.6%，白度值71.2。

实施例10：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入50g纯化水，加热至65℃，搅拌1小时，加入39.5g二氯甲烷，继续搅拌35分钟，转移入100ml分液漏斗中静置分层，二氯甲烷层过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g石油醚与乙酸乙酯质量比为4:1的混合溶剂，加热至70℃使其全溶，搅拌降温，并于－7℃搅拌结晶2小时，抽滤后得到棕色固体辣椒碱。

2、配制正己烷、甲醇、氯仿=2:5:1体积比的混合溶液，0.22µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200gsephadexg-10，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡3～5个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.22µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用薄层色谱法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1:5的质量比加入环己烷，70℃充分搅拌溶解，-2℃下搅拌结晶3.2小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.4%，白度值70.8。

实施例11：

1、将辣椒油树脂10g，加入到100ml三口瓶中，加入50g纯化水，加热至70℃，搅拌1小时，加入40g乙酸乙酯，继续搅拌35分钟，转移入100ml分液漏斗中静置分层，乙酸乙酯层过滤，滤液浓缩，浓缩物中加入20g庚烷，加热至70℃使其全溶，搅拌降温，并于－7℃搅拌结晶3小时，抽滤后得到棕色固体辣椒碱。

2、配制乙醇：乙酸乙酯=2:1体积比的混合溶液，0.22µm微孔滤膜过滤后做为洗脱剂。取部分洗脱剂浸泡200gsepharoseff，溶胀6小时以上，装柱，用洗脱剂平衡3～5个柱体积后，将第一步得到的固体辣椒碱用洗脱溶剂溶解，用0.22µm微孔滤膜过滤，滤液上样，控制流速1～3ml/分钟，10ml收集为一个样品，采用紫外分光光度计检测样品吸光度，用薄层色谱法检测辣椒碱，将含有辣椒碱且吸光度≤0.1的样品合并后浓缩。

3、将浓缩物按1:3的质量比加入石油醚，60℃充分搅拌溶解，－7℃下搅拌结晶4小时，抽滤，滤饼于40℃真空干燥即得产品，辣椒总碱含量98.1%，白度值70.3。

以上优选实施例只是用于说明和解释本发明的内容，并不构成对本发明内容的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。