乙醇提取辣味雞油中辣椒素工藝

劉 欣，李汴生*

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東 廣州 510640)

乙醇提取辣味雞油中辣椒素工藝

劉 欣，李汴生*

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東 廣州 510640)

以工業生產鹽焗雞的副產物——辣味雞油為原料，研究乙醇提取辣椒素工藝。結果表明：辣椒素的最佳提取條件為以95%乙醇作為提取溶劑，70℃提取3h，料液比1:3(g/mL)；一次提取的提取率可達51.44%，一次提取無法將辣味雞油中的辣椒素提取完全，需要經過多次提取。通過方差分析，對提取率影響因素從大到小依次為：乙醇體積分數＞溫度＞時間＞料液比。

辣味雞油；辣椒素；提取

隨著生活水平的不斷提高，雞肉愈來愈多地作為我國居民的重要肉食來源，熟制加工雞肉的產量也在不斷上升。工業化生產鹽焗雞時，鹵制是一種主要加工工序，鹵制過程中會有雞油溶出，分離后可得到鹽焗雞加工中數量頗大的副產物——雞油。雞油中含有一些雜質，通過精煉可提高雞油的品質和貯藏性。精煉的雞油，除了可用于食用外，還可用于氧化并發生美拉德反應生產雞肉風味香精[1]，也可用于制備生物柴油[2]。由于在鹵液中加入調味用的干辣椒等，因此分離出的雞油有明顯的辣味，成為辣味雞油。辣味物質的存在影響了雞油的進一步利用，因此需要利用物理或化學手段分離出去。

辣椒素類化合物(capsaicinoids)是辣椒中產生辛辣味的主要化學物質，已知的約有19種[3]，現代理化分析技術已經分析得知辣椒中的辣椒素主要有5種，分別為辣椒素(capsaicin)、二氫辣椒素(dihydrocapsaicin)、降二氫辣椒素(nordihydrocapsaicin)、高辣椒素(homocapsaicin)和高二氫辣椒素(homodihydrocapsaicin)。目前，辣椒素提取方法主要有有機溶劑浸出法[4]、酸堿法[5]、超臨界萃取法[6]、超聲波提取法[7]和微波萃取法[8]等。其中超聲波提取、微波萃取等是對有機溶劑提取辣椒或者辣椒粉等固態原料的輔助手段，溶于油脂中的辣椒素可采用與油脂不混溶且能溶解辣椒素的溶劑進行萃取，以達到分離的目的。辣椒素的化學穩定性高，在辣椒的烘干過程、各種有機溶劑的萃取過程中損失極少。它能溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有機溶劑中，辣椒素類提取物通常是混合物，沒有固定熔點，通常熔點范圍為 57～66℃，沸點范圍為 210～220℃[9]。從油脂中分離提取辣椒素，需要同時考察油脂和萃取溶劑對辣椒素的溶解度，辣椒素類物質的典型官能團是苯環上有鄰位的－OH 和—OCH3、支鏈上有—NH—CO—，表明辣椒素類物質有一定極性，易溶解于一定極性的有機溶劑中。乙醇是一種弱極性的有機溶劑，水是強極性溶劑，不同濃度乙醇的極性有所不同，文獻中利用乙醇提取辣椒素[10-11]，得到的最適提取濃度有所不同，這可能與提取的原料不同有關。

本實驗用乙醇作溶劑對辣味雞油中的辣椒素進行提取研究，通過對乙醇體積分數、溫度、料液比和時間對提取率的影響進行考察，采用正交試驗優化乙醇提取辣椒素的工藝，以期為從辣味雞油中分離辣椒素提供指引。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

辣味雞油 廣東無窮食品有限公司。

甲醇、四氫呋喃均為色譜純；乙醇為分析純；辣椒素標準品(純度≥95%)、二氫辣椒素標準品(純度≥90%) 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

高效液相色譜儀、Dionex ultimate 3000 UV檢測器美國戴安公司；0.45 μm有機溶劑過濾膜 天津市騰達過濾器件廠；RE-2000旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；THZ-82A恒溫振蕩器 常州澳華儀器有限公司；超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 提取單因素和正交試驗設計

稱取50g辣味雞油于三角瓶中，瓶口用保鮮膜封住，加入100mL 95%乙醇溶液，于50℃恒溫振蕩器中水浴(轉速60r/min)提取4h，分別改變乙醇體積分數(10%、30%、50%、60%、75%、85%、95%)、料液比(1:0.5、1:1、1:2、1:3、1:4)、提取溫度(30、40、50、60、70℃)和時間(0.5、1、2、3、4、5h)，進行單因素試驗。在單因素試驗結果基礎上進行正交試驗，因素水平見表1。將提取液進行分液，取乙醇相濃縮、定容、稀釋等處理后，用高效液相色譜法對辣椒素的含量進行測定，計算辣椒素的提取率。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal tests

1.3.2 辣椒素的高效液相色譜分析

1.3.2.1 樣品待測液的制備

取1～2g樣品于50mL燒杯中，加入甲醇-四氫呋喃(1:1，V/V)混合溶液 25mL，用保鮮膜封口，然后放入60℃水浴中超聲提取30min，然后用甲醇-四氫呋喃(1:1，V/V)混合溶液定容至50mL，經0.45μm濾膜過濾后進行色譜分析。

1.3.2.2 色譜條件

色譜柱：Venusil MP-C18(250mm×4.6mm，5μm)；柱溫：30℃；檢測波長：280 m；流動相：甲醇-水(85:15，V/V)；流速：1mL/min；進樣量10μL。根據保留時間定性，辣椒素、二氫辣椒素峰面積定量。

1.3.2.3 辣椒素提取率的計算[12]

式中：Wa(或Wb)為試樣中辣椒素(a)或二氫辣椒素(b)的含量/(mg/g)；Ca(或Cb)為由標準曲線上查到辣椒素(a)、二氫辣椒素(b)的含量/(μg/mL)；V為樣品定容體積/mL；m為試樣質量/g。

式中：W為試樣中辣椒素類物質總量/(mg/g)；0.9為辣椒素與二氫辣椒素折算為辣椒素類物質總量的系數。

2 結果與分析

2.1 辣味雞油樣品的色譜分析

按照 1.3.2 節色譜條件進行分析，以標準品保留時間定性，出峰面積的積分值進行定量分析，得到線性回歸方程。辣椒素的回歸方程為：Y＝0.09695X＋0.05094，R＝0.9999；二氫辣椒素的回歸方程為：Y＝0.0962X－0.0616，R＝0.999(Y表示峰面積/(mAU·min)，X表示質量濃度/(μg/mL))。辣味雞油樣品的色譜圖見圖1，計算得出提取前辣味雞油中辣椒素的含量為4.133mg/g，即0.4133%，一般辣椒中辣椒素的含量為0.1%～0.4%[11]，說明辣味雞油中辣椒素的含量與辣椒中的含量相當，具有提取的價值和意義。

圖1 辣味雞油樣品的色譜圖Fig.1 HPLC of spicy chicken oil

2.2 乙醇體積分數對辣椒素提取率的影響

圖2 乙醇體積分數對辣椒素提取率的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on extraction rate of capsaicin

從圖2可見，乙醇體積分數從10%增加至95%，辣椒素的提取率呈上升趨勢。由于乙醇體積分數的增加，溶液的極性越來越小，理論上油脂在溶液中的溶解度會有所增大，但是實驗發現，這并不會對乙醇與雞油的分離造成不利影響，正交試驗采用75%、85%和95%的乙醇。

2.3 料液比對辣椒素提取率的影響

圖3 料液比對辣椒素提取率的影響Fig.3 Effect of material-liquid ratio on extraction rate of capsaicin

如圖3所示，辣椒素提取率隨溶劑用量的增加而提高，料液比在1:0.5～1:1范圍內，提取率有較大的提高，之后增加乙醇的用量，提取率趨于穩定，因此正交試驗采用1:1、1:2和1:3的料液比，這樣既能減少溶劑用量，又能得到較高的提取率。

2.4 溫度對辣椒素提取率的影響

圖4 提取溫度對辣椒素提取率的影響Fig.4 Effect of extraction temperature on extraction rate of capsaicin

溫度是影響辣椒素在提取溶劑中溶解度的重要因素，有學者研究辣椒素在不同溶劑中的溶解度[12]時發現辣椒素在醇類溶劑、脂類溶劑、醚類溶劑及水和正己烷的溶解度均隨溫度升高而增大。但是提取溫度不能太高，一方面要低于提取溶劑的沸點，另一方面高溫會增加能量損耗，因此本實驗選用30～70℃的溫度區間。由圖4可知，辣椒素的提取率隨溫度升高而顯著提高，在 30～50℃間變化較明顯，而在 50～70℃范圍內，辣椒素的提取率漸趨于平穩，正交試驗采用50、60、70℃三個水平。

2.5 提取時間對辣椒素提取率的影響

圖5 提取時間對辣椒素提取率的影響Fig.5 Effect of extraction time on extraction rate of capsaicin

圖5表明，隨著提取時間的增加，辣椒素的提取率有所提高。當 提取時間為1～2h時，辣椒素提取率隨時間增加而提高，當提取時間大于4h 時，辣椒素的提取率趨于平衡，這說明當提取時間達到一定程度，提取液達到最大飽和度，再增加提取時間無明顯效果，所以正交試驗選取水平為2、3、4 h。

2.6 正交試驗設計

表2 辣椒素提取工藝正交試驗設計及結果Table 2 Design and results of orthogonal tests

根據各單因素試驗結果，確定乙醇體積分數，提取溫度、提取時間、料液比為提取過程中影響辣椒素提取率最顯著的4個因素，選取3個較優的水平，按L9(43)正交表設計試驗，以辣椒素提取率為試驗結果，見表2。

由表2均值分析可知，A3B3C3D2為從辣味雞油中提取辣椒素的最佳條件，即乙醇體積分數95%、70℃、料液比1:3、提取3h，此時的提取率可達51.44%。該結果說明乙醇無法一次性完全將辣味雞油中的辣椒素提取完全，需要經過多次提取，辣椒素才能基本提取完全。

2.7 正交試驗方差分析

在正交試驗設計中，如果沒有重復試驗，又無空白項時，常取其中一因素離均差平方和最小項作為誤差估計[13]。通過SPSS 13.0對4因素的方差分析可知，C因素離均差平方和最小，對整個試驗的影響最小，因此作為誤差估計，用以檢驗其他因素的顯著性。這樣重新進行統計，結果見表3。

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

由表3可知，校正模型P＝0.039＜0.05，表明模型顯著，不同處理間有顯著性差異。乙醇體積分數的主效應顯著，F＝64.834，P＝0.015＜0.05；而溫度和時間的P值均大于0.05，即對提取率無顯著影響，影響因素從大到小依次為：乙醇體積分數＞溫度＞時間＞料液比。

3 結 論

3.1 利用高效液相色譜法對辣味雞油中的辣椒素含量進行測定，提取前辣味雞油中辣椒素的含量為4.133mg/g。

3.2 通過單因素和正交試驗對辣味雞油中的辣椒素提取工藝進行優化，確定辣椒素的最佳提取工藝條件為：以95%乙醇作為提取溶劑，70℃提取3h，料液比1:3(g/mL)。通過方差分析，對辣椒素提取率影響因素從大到小依次為：乙醇體積分數＞溫度＞時間＞料液比。

3.3 一次提取的提取率可達51.44%，無法一次將辣味雞油中的辣椒素提取完全，需要經過多次提取，辣椒素才能基本提取完全。

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Extraction of Capsaicin from Spicy Chicken Oil Using Ethanol

LIU Xin，LI Bian-sheng*
(College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

The extraction process of capsaicin from spicy chicken oil, as an industrial salted chicken by-product, was explored in this paper. The results showed that the optimal extraction process conditions were ethanol concentration of 95%, extraction temperature of 70 ℃, extraction time of 3 h and material-liquid ratio of 1:3 (g/mL). Under the optimal extraction process, the extraction rate of capsaicin could reach up to 51.44%. Through the analysis of variance, the factors for extraction rate from strong to weak order were ethanol concentration, extraction temperature, extraction time and material-liquid ratio.

spicy chicken oil；capsaicin；extraction

TS205

A

1002-6630(2012)10-0111-04

2011-04-21

廣東省教育部產學研結合項目(2009B090300002)

劉欣(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為食品加工與保藏。E-mail：xin-liu1987@163.com

*通信作者：李汴生(1962—)，男，教授，博士，研究方向為食品加工與保藏。E-mail：febshli@scut.edu.cn