基本介紹
- 中文名：辣椒紅素二乙酸酯
- 外文名：capsanthindiacetate
- 類型：二酯
辣椒色素,辣椒色素單體結構和理化性質,辣椒紅色組分,辣椒色素的分離純化方法,薄層色譜法,紙層析法,矽膠柱層析法,
辣椒色素
辣椒色素由多種類胡蘿蔔素組成，色澤鮮艷，著色力強且效果好，可以用於多種食品如肉類、色拉、罐頭與飲料、糕點、水產品等的著色，另外還具有防治心血管系統疾病、調節免疫系統活性、抗癌美容、抗氧化等生理作用。辣椒紅素二酯的結構包括11個共軛雙鍵，其中6位的共軛酮基是辣椒紅素分子的特殊基團，使辣椒紅素具有較強的生理功能和氧化穩定性。印度研究者發現，辣椒紅素具有顯著預防輻射的功效。目前，辣椒紅素、辣椒玉紅素已被WHO、EEC、美國FAO、日本和英國等認定為無限性使用的天然食品添加劑，其國際市場非常廣闊。玉米黃素可預防老年性眼球視網膜黃斑退化（AMD）引起的視力下降和失明，同時，也被廣泛套用於食品、保健品、化妝品、醫藥及飼料等行業。近年來，有關β－胡蘿蔔素的研究比較活躍，已有研究證明β－胡蘿蔔素是人體內有效的抗氧化劑，能有效消除人體內的活性氧和自由基，在預防心血管疾病、增強免疫力功能、防癌、抗癌等方面作用顯著。β－胡蘿蔔素是合成維生素A的前體，被人們稱為第一防癌維生素，同時又是FAO和WHO所認定的A類營養色素之一。
目前，中國β－胡蘿蔔素產品主要依靠進口，所以，利用β－胡蘿蔔素資源，開發和生產β－胡蘿蔔素產品的研究具有重要的意義。辣椒色素作為類胡蘿蔔素物質的主要來源，由於其重要性和國內外市場的嚴重缺乏，使得辣椒色素單體的功能性質及其對照品製備的研究引起了國內外科學工作者的極大興趣，其中美國、德國、日本、韓國等國家對辣椒紅素的提取、分離純化技術及套用開發研究已形成國際科技界的研究熱點。但目前國內外的研究主要集中在辣椒總色素的提取技術方面，而對辣椒色素單體的分離純化研究卻較少。文章綜述辣椒色素中各單體的化學結構、物化性質及套用，概括辣椒色素單體分離純化技術的研究進展，以期為辣椒色素單體的分離純化研究提供參考。
辣椒色素單體結構和理化性質
純的辣椒紅素為有光澤的深紅色針狀結晶。作為一般的辣椒色素，為具有特殊氣味的深紅色黏性油狀液體。其中包含有:辣椒紅素(約50%)、辣椒玉紅素(約8．3%)、玉米黃質(約14%)、β胡蘿蔔素(約13．9%)、隱辣椒質(cryplocapsin，約5．5%)，此外，還有辣椒黃素(cryptoxanthin)、堇菜黃素(violaxanthin)、辣椒色素脂肪酸脂(capsicumrot aliphaticester)、辣椒紅素乙二酸酯(capsanthin diacetate)、辣椒紅素二軟脂酸酯(capsanthin dipalmitate)等。它幾乎不溶於水，溶於大多數非揮發性油，部分溶於乙醇，不溶於甘油。耐熱性較好。遇Fe3+、Cu2+、Co2+等可促使褪色，遇Pb3+形成沉澱。當辣椒紅色素貯存在細胞內時會形成酯類並得到保護，對光、熱等具有較高的穩定性。然而當辣椒果皮破碎以後，便失去了細胞膜等結構對它可保護，在有氧狀態下會產生自氧化反應。光照、高溫和助氧化劑會加快其氧化分解而褪色。為增強辣椒紅色素的穩定性，目前採用的方法有:把液態辣椒紅色素固體化、微膠囊化、利用葡聚糖成膜增加其穩定性、添加抗氧化物等。
辣椒紅色組分
辣椒紅色組分主要包括辣椒紅素和辣椒玉紅素，統稱為辣椒紅色素。辣椒紅色素是一種存在於成熟紅辣椒果實中的四萜類橙紅色色素，它們在植物體內與脂肪酸發生酯化反應以單酯或二酯的形式存在，包括辣椒紅素脂肪酸酯、辣椒紅素乙二酸酯和辣椒紅素二軟脂酸酯等多種成分。
辣椒色素的分離純化方法
辣椒色素中組分多，而且成分複雜，一般只是從整體對其進行研究，只有在比較各組分的功能性質或者對其化學結構進行確定時才將各色素單體分離。國內外有關食品中辣椒色素分離純化的方法包括薄層層析法、紙層析法、矽膠柱層析法、超臨界CO2萃取法、大孔吸附樹脂法、製備型液相色譜法等，現分述如下。
薄層色譜法
薄層色譜法（TLC）是快速分離和定性分析少量物質的一種很重要的實驗技術，DanChen用薄層層析法對辣椒紅色素進行洗脫純化，綜合考慮了石油醚、乙酸乙酯、乙醇和正己烷等溶劑的溶解度、親和力、解析度和洗脫曲線等因素，結果表明：用石油醚和90%乙醇（體積比2∶1）為展開劑時得到的展層效果最好。辣椒紅素紅外光譜特徵吸收峰數據如下：在環戊烷和環己烷中的特徵吸收頻率為2950～2800cm-1，其羰基（C═O）伸縮振動吸收頻率為1720～1710cm-1，亞甲基（－CH2－）振動吸收頻率和甲基（CH3－）的反對稱變形吸收頻率為（1465±20）cm-1，甲氧基（CH3O－）的伸縮振動吸收頻率為1170～1150cm-1。陳連之等用20×20矽膠板，在石油醚∶丙酮=10∶1的展開劑中，上行15min，得TLC色譜圖，Rf（黃）為0.86，Rf（紅）為0.46。丁築紅等將塗布好的薄層板風乾後在110℃活化0.5h，用微量毛細管將辣椒色素在薄層板上進行點樣，用展開劑（石油醚∶丙酮=10∶1）中充分地展開。取出展開後的玻璃板，在暗處揮發乾燥完全後，測定樣點處的Rf值，挖下樣點，洗脫，通過分光光度測定，確定各色素單體的組分。結果表明：利用TLC法分離出了辣椒玉紅素（紅，Rf=0.24）；辣椒紅素二酯（深紅，Rf=0.40）；玉米黃素二酯（黃，Rf=0.69）；β－胡蘿蔔素（黃，Rf=0.99）。綜上所述，薄層色譜法能有效分離辣椒色素各組分，且分離迅速，效率高，是辣椒色素定性和定量分析的良好方法，但薄層色譜法每次處理的樣品量小，不適於大批量辣椒色素的分離。
紙層析法
紙層析法以濾紙纖維的結合水為固定相，以有機溶劑作為流動相。由於樣品中各物質分配係數不同，擴散速度不同，從而達到分離的目的。孫福璋等將辣椒紅素混合物在定性濾紙上點樣，用乙酸乙酯展開，結果有3條明顯的帶，把3條帶分別取下並分別放在乙醇、正己烷、苯中浸提，然後測其浸提液最大吸收峰。第1條帶在乙醇、正己烷、苯中的洗脫液最大吸收峰分別為450，425，475nm；第2條帶在乙醇、正己烷、苯中的洗脫液最大吸收峰分別為458～460，472～505，460和480nm；第3條帶用乙醇洗脫其最大的吸收峰在476nm，用正己烷洗脫其最大吸收峰為476nm，504nm處有一個肩峰，用苯洗脫其在460，484，518nm均有最大吸收峰。通過分析比較得知，第1條為β-胡蘿蔔素，第2條為辣椒玉紅素，第3條為辣椒紅素。
矽膠柱層析法
矽膠柱層析分離屬分配層析法，其原理是根據辣椒紅色素的結構差異，在束縛於矽膠固定相和洗脫液中的溶解差異，達到分離的目的。吳明光等利用柱層析分離技術從辣椒果皮中分離的游離結晶辣椒紅色素單體含量大於95%。鄧叢蕊將溶劑（石油醚∶丙酮為5∶1.5）提取的辣椒色素混合物，通過柱層析分離，得到辣椒色素各組分後再經加熱濃縮、乾燥，並稱重，得到各組分在乾辣椒中分別占：橙色素3.06%，紅色素3.46%，黃色素2.27%，辣椒素4.87%。
