CN100540528C - 高纯度辣椒碱的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从天然辣椒中制备高辣度辣椒精或辣椒碱的工艺方法，特别是一种以低辣度辣椒精为基础原料制备辣椒碱的方法，本发明的技术方案包括提取中辣度辣椒精、制取油状辣椒碱混合物和制备高纯度辣椒碱三个过程步骤，其制备产品辣椒素含量大于95%；总得率大于60%，其生产工艺简单，分离彻底；辣椒碱得率高，且每步所得副产品均可处理后作为辣椒精用，无废弃物；生产工艺中所用溶剂均为普通溶剂，易于回收再利用，无环境污染；所选用的层析介质可经再生后反复使用，生产成本低；采用辣椒精为原料，既提高了其附加值，又延长了辣椒加工产业链。
Description
技术领域：
本发明涉及一种从天然辣椒中制备高纯度辣椒精或辣椒碱的工艺方法，特别是一种以低辣度辣椒精为基础原料制备辣椒碱的方法。
技术背景：
辣椒是茄科辣椒属多年生草本植物，是人类日常生活中普遍使用的香辛调味料。其功能为“消宿食，解结气，开胃口，辟邪恶，杀腥气诸毒。”(《食物本草》)；“洗冻疡，浴冷疥，活大肠经寒癖。”(《百草镜》)；“温中散寒，除风发汗，去冷癖，解痰逐湿。”(《药性放》)；“能祛风行血，散寒解郁，导滞，止癖泻，擦癣”(《药检》)，此外在《纲目拾遗》及《医宗汇编》中均有关于辣椒用作药物的论述。按照现代医学的观点，辣椒作为药物主要是利用其辣味组分的功能。对人体的作用主要表现在增强人体的能量代谢作用与亢进作用，增进血管的扩缩机能。
辣椒碱(capsaicin)也称为辣椒素，是辣椒辣味组分中的主要成分，化学结构名称为N-[(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-methyl]-8-methyl-(E)-6-nonenamide，即N-[(4-羟基-3-甲氧基苯基)-甲基]-8-甲基-(反)-6-壬烯基酰胺，简称反-8-甲基-N-香草基-6-壬烯胺。高纯度的辣椒碱具有许多生理活性，如辣椒碱可用于生化农药，将其喷洒在植物的叶、颈、果实和花上，可有效驱逐蚜虫、蜘蛛、食叶虫和跳蚤等；也可用于医药，此类药物可用于镇痛、可治疗皮肤病、关节炎等；可用于减肥食品的生产，还可用于戒毒；辣椒碱还可用来生产功能性涂料，涂于船舶的外壳阻止海藻和海洋生物的附着，涂于电缆、木材的表面放置老鼠的啃食。另外，辣椒碱还可用于制造***和防卫武器的原料。由于辣椒碱的特殊功能，其制取和应用的研究受到广泛的关注。
目前，辣椒红色素生产技术已得到广泛应用，全国已有辣椒红色素生产企业近三十家，每年生产副产品辣椒精(低含量辣椒碱)几十吨，辣椒精作为食品添加剂用于食品工业，其价格低，经济效益不高。已有企业结合辣椒红色素生产技术，利用其副产品辣椒精，探索辣椒碱工业化生产的实现，以提高辣椒的利用效益，拓展辣椒产品的产业链，建立辣椒深加工产业，改善农业种植结构，增加农民收入，但目前尚未见有成功的报道。
国外对辣椒碱的提取分离研究较早，主要从辣椒中提取辣椒碱。由于辣椒中辣椒碱的含量极低，且含有大量的复杂成分，因此提取分离过程复杂，收率极低，且仅能得到粗品。因此，许多研究者就采用纸层析、薄层层析、液相色谱等方法分离纯化辣椒碱，得到较纯的辣椒碱产品，这些方法也大多都无法实现工业化生产。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，寻求设计一种以低辣度辣椒精为原料，经过溶液萃取和柱层析法工艺过程制备高纯度辣椒碱的方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案包括提取中辣度辣椒精、制取油状辣椒碱混合物和制备高纯度辣椒碱三个过程步骤。
第一步用低辣度辣椒精经过溶剂提取中辣度辣椒精。
①先将低辣度辣椒精放于反应釜中，加入乙酸乙酯，搅拌10～60分钟后，加压到分离沉淀罐中进行沉淀分离300～400分钟，分别收取沉淀物和上清液；
②将沉淀物在萃取釜中再反复进行三次萃取并沉淀分离；
③将三次分离上清液合并，真空抽入蒸发器中在40～80℃温度下减压蒸发浓缩，其真空度为0.05～0.08MPa，至溶剂回收口没有溶剂馏出时，放取辣椒精；
④取上述蒸发浓缩后的辣椒精置于脱残釜中，再加热搅拌至温度为40℃同时逐渐抽真空度至0.1MPa，检测其产品残留小于50ppm后测其辣椒素含量大于9％。
第二步以中辣度的辣椒精为原料制取油状辣椒碱混合物。
先将中辣度辣椒碱置于萃取反应釜，加入甲醇，在30～50℃下水浴萃取40～80分钟；再取萃取液于分离沉淀罐中静止分离200～300分钟；然后对分离出的成品液在温度60℃，真空度0.05～0.08MPa条件下进行蒸发浓缩，得红棕色油状辣椒碱混合物检测其溶剂残留小于50ppm，测其辣椒素含量大于40％。
第三步以油状辣椒碱混合物为原料制备高辣度辣椒碱。
①先将油状辣椒碱混合物放入装有氧化铝的层析柱中进行层析分离；再用两种洗脱剂A和B分别控制速度进行洗脱，并收集B洗脱液；
②再将收到的辣椒碱洗脱液在40～80℃、真空度0.05～0.08MPa条件下进行蒸发浓缩100～150分钟至膏状物并放取物料；
③将膏状物辣椒碱置于干燥托盘中，在40～80℃、真空度0.06～0.08MPa条件下干燥200～300分钟，得辣椒碱粗品，并保证干燥过程中无干结；
④将辣椒碱粗品溶解于***，在结晶器中-10～-30℃下结晶200～300分钟；
⑤再将结晶物在离心机中离心分离得辣椒碱；
⑥将上述得到的辣椒碱经石油醚再结晶后离心分离得高纯度辣椒碱；
⑦最后将高纯度辣椒碱在30～50℃、0.07MPa真空度条件下，干燥100～150分钟，得白色针状辣椒碱晶体，其辣椒素含量大于95％。
经过三个步骤而制得的晶体辣椒碱，辣椒素含量大于95％；得率大于60％。
本发明中洗脱剂A和B分别为：A洗脱剂为正己烷；B洗脱剂为甲醇；层析介质为氧化铝。
本发明与现有技术相比，其生产工艺简单，分离彻底；辣椒碱得率高，且每步所得副产品均可处理后作为辣椒精用，无废弃物；生产工艺中所用溶剂均为普通溶剂，易于回收再利用，无环境污染；所选用的层析介质可经再生后反复使用，生产成本低；采用辣椒精为原料，既提高了其附加值，又延长了辣椒加工产业链。
具体实施方式：
本发明具体实施例分为三个步骤进行加工制备成高纯度辣椒碱。
第一步：将低辣度的辣椒精经过溶剂提取制取中辣度的辣椒精。
1、辣度为1.8％的低辣度辣椒精30kg，投入不锈钢萃取反应釜中，加入乙酸乙酯120kg，搅拌0.5小时后，加压压入不锈钢分离沉淀罐进行沉淀分离；沉淀分离6小时后，将沉淀物放回萃取反应釜，上清液打入受槽待蒸发。
2、将萃取釜中的沉淀物进行二次萃取，沉淀分离；共进行三次。
3、将三遍萃取液合并，经真空抽入蒸发器进行减压蒸发浓缩，蒸发温度60℃，真空度为0.05-0.08MPa，当溶剂回收口不再有溶剂馏出时，放出辣椒精。
4、将蒸发浓缩后的辣椒精投入脱残釜中，加热搅拌至温度达40℃，同时抽真空，真空度逐渐加大至0.1MPa，至经检测总溶剂残留小于50ppm以下时既可，称重，检测辣椒精的辣椒素含量。
第一步分三次不同量投料，实施例结果如表1。
表1 9％辣椒精的含量、得率
第二步：以中辣度的辣椒精为原料制取油状辣椒碱混合物。
1、将9％辣椒精投入萃取反应釜，加入甲醇16.5L，萃取温度采用水浴40℃，萃取时间1小时；
2、将萃取混合液打入分离沉淀罐，静止分离4小时；
3、将分离出的成品液进行蒸发浓缩，蒸发温度60℃，真空度为0.05-0.08Mpa，得红棕色油状辣椒碱混合物，检测其溶剂残留小于50ppm，称重，检测辣椒碱含量。
第二步分三次不同量投料，实施例结果如表2。
表2 油状辣椒碱混合物的含量、得率
第三步：以油状辣椒碱混合物制备高纯度(95％)的辣椒碱。
1、将红棕色油状辣椒碱混合物上层析柱层析分离，层析柱高1米，直径200mm，装有10kg层析介质氧化铝。用洗脱剂A以90L/h的速度进行洗脱，待洗脱剂A至无色时，加入洗脱溶剂B，收集到洗脱剂B50L；
2、将收集到的辣椒碱洗脱液进行蒸发浓缩，蒸发温度60℃，真空度为0.05-0.8MPa，时间2h浓缩至膏状物时，放出物料；
3、将放出的膏状物的辣椒碱装入干燥托盘真空干燥，温度60℃，真空度为0.06-0.08MPa，干燥4小时，为使物料干燥均匀，干燥进行2小时，将干燥盘取出，用小铲翻动一次物料，得辣椒碱粗品，检测其辣椒素含量；
4、将辣椒碱粗品溶解于约2L***，加入到结晶器中进行低温结晶，结晶温度-20℃，结晶时间4小时；
5、将结晶好的物料用离心机离心分离；
6、将得到的辣椒碱经石油醚再结晶后，经离心分离；
7、将离心得到的辣椒碱进行真空干燥，温度40℃，真空度0.07MPa，干燥2h，得到白色针状辣椒碱晶体，称重，检测辣椒素含量，计算得率。
第三步分三次不同量投料，实施例结果如表3和表4。
表3 柱层析后辣椒碱粗品的含量、得率
表4 辣椒碱晶体的含量、得率
表5 辣椒碱总产量及得率
| 投料次数 | 投料量(g) | 产品重量(g) | 总辣椒素量(％) | 总得率(％) |
| 1 | 30 | 340.1 | 95.6 | 60.21 |
| 2 | 30 | 339.5 | 96.2 | 60.48 |
| 3 | 30 | 344.0 | 95.8 | 61.03 |
上述实施过程其总投入产出率，即投入低辣度辣椒精经全部过程后的总得率如表5所示，其实施例的平均投入产业出率高于60％；产品平均纯度达到95％以上。
Claims (1)
1.一种高纯度辣椒碱的制备方法，以低辣度辣椒精为原料，经萃取和柱层析工艺制备，包括提取中辣度辣椒精、制取油状辣椒碱混合物和制备高纯度辣椒碱三个过程步骤；其特征在于提取中辣度辣椒精时：
①先将低辣度辣椒精放于反应釜中，加入乙酸乙酯，搅拌10～60分钟后，加压到分离沉淀罐中进行沉淀分离300～400分钟，分别收取沉淀物和上清液；
②将沉淀物在萃取釜中再反复进行三次萃取并沉淀分离；
③将三次分离上清液合并，真空抽入蒸发器中在40～80℃温度下减压蒸发浓缩，其真空度为0.05～0.08MPa，至溶剂回收口没有溶剂馏出时，放取辣椒精；
④取上述蒸发浓缩后的辣椒精置于脱残釜中，再加热搅拌至温度为40℃同时逐渐抽真空度至0.1MPa，检测其总溶剂残留后测其产品辣椒素含量；
制取油状辣椒碱混合物时：先将中辣度辣椒精置于萃取反应釜，加入甲醇，在30～50℃下水浴萃取40～80分钟；再取萃取液于分离沉淀罐中静止分离200～300分钟；然后对分离出的成品液在温度60℃，真空度0.05～0.08MPa条件下进行蒸发浓缩，得红棕色油状辣椒碱混合物；
制备高纯度辣椒碱时：
①先将油状辣椒碱混合物放入装有氧化铝的层析柱中进行层析分离；再用两种洗脱剂正己烷和甲醇分别控制速度进行洗脱，并收集洗脱液；
②再将收到的辣椒碱洗脱液在40～80℃、真空度0.05～0.08MPa条件下进行蒸发浓缩100～150分钟至膏状物并放取物料；
③将膏状物辣椒碱置于干燥托盘中，在40～80℃、真空度0.06～0.08MPa条件下干燥200～300分钟，得辣椒碱粗品，干燥过程中无干结；
④将辣椒碱粗品溶解于***，在结晶器中-10～-30℃下结晶200～300分钟；
⑤再将结晶物在离心机中离心分离得辣椒碱；
⑥将得到的辣椒碱经石油醚再结晶后离心分离得高纯度辣椒碱；
⑦最后将高纯度辣椒碱在30～50℃、0.07MPa真空度条件下，干燥100～150分钟，得白色针状辣椒碱晶体；制得的晶体辣椒碱，辣椒素含量大于95％；得率大于60％。
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