胡椒活性成分的提取和無定形態固體分散體制備研究

房一明，李恒，初眾，吳桂蘋，張彥軍，谷風林*

(1.中國熱帶農業科學院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533；2.國家重要熱帶作物工程技術研究中心，海南 萬寧 571533；3.農業部香辛飲料作物遺傳資源利用重點實驗室，海南 萬寧 571533)

胡椒活性成分的提取和無定形態固體分散體制備研究

房一明1,2,3，李恒1,2,3，初眾1，2，3，吳桂蘋1,2,3，張彥軍1,2,3，谷風林1,2,3*

(1.中國熱帶農業科學院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533；2.國家重要熱帶作物工程技術研究中心，海南 萬寧 571533；3.農業部香辛飲料作物遺傳資源利用重點實驗室，海南 萬寧 571533)

以胡椒鮮果為原料，采用熱回流提取方法測定不同處理的黑胡椒中胡椒堿和油樹脂含量，利用無定形態糖包埋技術制備含油樹脂的固體分散體，通過DSC檢測固體分散體穩定性，SEM觀察微觀結構與形態。研究表明：輕度成熟胡椒采后日曬1天至基本干燥，移至室內避光存放2天再日曬至干燥，該方法下制備的黑胡椒中胡椒堿含量較高，可達6.18 g/100 g；中度成熟胡椒經熱燙方法制備的黑胡椒油樹脂得率最高，為12.56%；DSC分析結果顯示無定形態α-乳糖包埋效果優于蔗糖，峰值溫度為214.05 ℃，吸熱量為136.21 J/g，分散體呈球狀結構，表面形態完整，有良好的包埋效果。

胡椒；活性成分；無定形態；固體分散體

胡椒為藤本植物，屬胡椒科[1]，是一種經濟價值很高的熱帶香料作物，世界著名的調味香料[2]。胡椒中的活性成分有抗炎、降血脂、抗癌、鎮痛、保鮮、抑菌等活性，在醫藥、食品及化妝品等行業具有廣泛應用[3]。

谷風林(1976-)，男，副研究員，研究方向：食品化學。

國際貿易上以黑胡椒產品為主[4]，黑胡椒是以胡椒鮮果為原料制干后果皮皺縮變黑而成[5]。黑胡椒在貯藏過程中易因貯藏條件不當而發生霉變，若將其加工制成油樹脂，則可提高其使用范圍，此外，胡椒油樹脂的風味和香氣相當于50倍重量的純胡椒原粉，可直接代替胡椒用于食品中[6]。胡椒油樹脂主要通過溶劑把原料中的活性成分萃取出來，既包含胡椒揮發油、胡椒堿，又含有大量不易揮發的呈味和色素等成分，胡椒堿為胡椒中的主要活性成分，目前已發現其具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、免疫調節等作用[7]。

固體分散體，在20世紀60年代由著名的藥劑學家 Sekiguchi等首先提出[8]。固體分散技術是使藥物或活性物質達到高度分散，從而提高藥物制劑等生物利用度的技術[9,10]，該技術在解決難溶性藥物制劑的困難方面受到了人們的特別關注，在難溶性藥物與適宜的載體形成的固體分散物中，藥物以微晶態、無定形態、膠體分散態或分子分散態存在，當與胃腸液接觸后，藥物的溶出速度加快，促進藥物的吸收[11]，可以改善難溶性藥物的溶解性能，提高溶出速率[12]。Tomo Satoh等利用該技術制備了無表面活性劑的脂溶性風味物質固體分散體[13]，Srinarong等用噴霧干燥法制備了一系列難溶性藥物的固體分散體，顯著地增加了藥物的溶解度及溶出速率，穩定性良好[14]。Sinha等研究制得利托那韋固體分散體，有效增加了藥物的溶出度[15]。韓剛等對大黃素固體分散體進行了制備，并對其溶出度進行了測定[16]。

目前我國胡椒多以原料形式出口，銷售市場單一，胡椒油樹脂、胡椒堿、胡椒油等高級產品的生產廠家較少，胡椒制品的附加值不高，因此本實驗對不同加工方法下胡椒中胡椒堿和胡椒油樹脂含量差異進行了研究，并制備了含胡椒油樹脂的固體分散體，為胡椒的深加工提供了實驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

胡椒果(由中國熱帶農業科學院香料飲料研究所提供)、95%乙醇(分析級)、甲醇(色譜級，美國Fisher)、α-乳糖(西隴)、蔗糖(西隴)、胡椒堿對照品(阿拉丁)。

1.2 儀器與設備

掃描電子顯微鏡(Hitachi S-4800) 日本日立；差示掃描量熱儀(DSC 1) 瑞士梅特勒-托利多；低溫冷凍離心濃縮機(Centrivap) 美國Labconco公司；冷凍干燥機(FD-2A) 北京博醫康；實驗室專用超純水機(Master-s-plus UVF) 中國和泰；電子天平(AL104) 美國Mettler Toledo；水浴恒溫振蕩器(SHZ-C) 上海博迅。

1.3 方法

1.3.1 實驗材料制備

輕度成熟胡椒鮮果于80 ℃水中熱燙殺青處理3 min，取出瀝水，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放2天后日曬至完全干燥，制備成黑胡椒，磨粉備用(文中標識為BC-MDⅠ，BC-MDⅡ，BC-MDⅢ)。

中度成熟胡椒鮮果于80 ℃水中熱燙殺青處理3 min，取出瀝水，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放2天后日曬至完全干燥，制備成黑胡椒，磨粉備用(文中標識為BC-MRⅠ，BC-MRⅡ，BC-MRⅢ)。

完全成熟胡椒鮮果于80 ℃水中熱燙殺青處理3 min，取出瀝水，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放2天后日曬至完全干燥，制備成黑胡椒，磨粉備用(文中標識為BC-ERⅠ，BC-ERⅡ，BC-ERⅢ)。

輕度成熟胡椒鮮果，不經熱燙殺青，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放2天后日曬至完全干燥，制備成黑胡椒，磨粉備用(文中標識為MDⅠ，MDⅡ，MDⅢ)。

中度成熟胡椒鮮果，不經熱燙殺青，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放2天后日曬至完全干燥，制備成黑胡椒，磨粉備用(文中標識為MRⅠ，MRⅡ，MRⅢ)。

完全成熟胡椒鮮果，不經熱燙殺青，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達到半干狀態，密封存放2天后日曬至完全干燥，制備成黑胡椒，磨粉備用(文中標識為ERⅠ，ERⅡ，ERⅢ)。

1.3.2 胡椒堿測定

胡椒粉中的胡椒堿參照GB/T 17528-2009方法測定，色譜柱為反相C18柱(15 mm×4.6 mm，5 μm)，流動相體積比為77∶23的甲醇和水溶液，柱溫為30 ℃，檢測波長為343 nm，流速為1.0 mL/min，進樣量為10 μL，外標法定量分析。

1.3.3 胡椒油樹脂制備

稱取過80目篩的胡椒粉各20 g，分別加入95%乙醇，料液比為1∶20 (g/mL)，放置于水浴恒溫振蕩器中浸提，浸提溫度為60 ℃，浸提時間為8 h。

1.3.4 無定形糖塊的冷凍干燥制備

將α-乳糖配制成水溶液，濃度為100 mg/mL，2 mL等份的糖溶液經液氮瞬間凍結后，置于真空冷凍干燥機中凍干24 h，使糖塊徹底脫水，取出備用。

1.3.5 含胡椒油樹脂的固體分散體制備

按Tomo Satoh等的方法稍做修改：將胡椒油樹脂溶解于甲醇溶液中，分散后得最終濃度為10 mg/mL的溶液，同時將200 mg凍干糖塊加入2 mL含胡椒油樹脂的甲醇溶液中，快速搖勻，150 μL等份的油樹脂-糖-甲醇混合溶液置于低溫冷凍離心濃縮機，濃縮時間為2 h，離心溫度為25 ℃。

1.3.6 DSC測定方法

測試參數(常溫)：稱取樣品2 mg，以10 ℃/min的速度從25 ℃升溫至230 ℃，檢測得焓變起始溫度、峰值溫度、終點溫度和吸熱焓值。

2 結果與分析

2.1 不同處理黑胡椒中胡椒堿含量的比較

按照GB/T 17528-2009建立胡椒堿標準品的標準曲線，胡椒堿含量(x)與峰面積(y)之間的關系式為：y=67.04167x+1.33986,相關系數為0.99999，通過不同處理方法制備的黑胡椒粉中胡椒堿含量，結果見圖1。

圖1 不同處理方式的胡椒粉中胡椒堿含量

由圖1可知，不同處理方法所得胡椒粉提取液中胡椒堿的含量有一定差異。未經熱燙制成的黑胡椒中胡椒堿含量比經過熱燙的高，其中輕度成熟胡椒鮮果采摘后直接日曬1天至基本干燥，經室內避光存放2天再曬干的處理方式得到的胡椒粉中胡椒堿含量較高，可達6.18 g/100 g。這與胡椒成熟度有關，且胡椒堿不穩定，易受光、熱等影響，見光易分解，通過避光存放陰干一段時間可能會防止日曬溫度過熱導致的胡椒堿損失。

2.2 不同處理黑胡椒中油樹脂含量的比較

通過不同處理方法制備的黑胡椒粉中油樹脂含量，結果見圖2。

圖2 不同處理方式的胡椒粉中胡椒油樹脂含量

在不同處理方法、相同浸提條件下，對胡椒油樹脂得率進行分析。由圖 2 可知，處理方法對胡椒油樹脂得率有一定影響，除了BC-MRⅠ處理方式，其他未經熱燙制備的油樹脂得率均比經過熱燙的高，中度成熟胡椒鮮果經熱燙制備的油樹脂得率為12.56%，為提取率最大值，此結果可能與胡椒性質、成熟度等條件不同有關。

2.3 DSC特性測定

采用無定形態的α-乳糖和蔗糖糖塊包埋胡椒油樹脂制備的固體分散體，其DSC檢測結果見圖3。

圖3 含胡椒油樹脂的固體分散體DSC譜圖

由圖 3 可知，采用無定形態的α-乳糖和蔗糖包埋制備的含胡椒油樹脂的固體分散體，圖中均明顯出現1個吸熱峰。其中無定形態的α-乳糖包埋制備的含胡椒油樹脂的固體分散體，起始溫度為209.87 ℃，終點溫度為216.58 ℃，峰值溫度為214.05 ℃，吸熱量為136.21 J/g。采用無定形態的蔗糖包埋制備的固體分散體，起始溫度為163.99 ℃，終點溫度為173.8 ℃，峰值溫度為170.65 ℃，吸熱量為106.31 J/g。DSC分析結果顯示:α-乳糖和蔗糖包埋制備的含胡椒油樹脂的固體分散體，其熱變性程度存在差異，α-乳糖條件下制備的分散體變性焓優于蔗糖，說明其貯藏性更好。

2.4 含胡椒油樹脂的固體分散體表觀形態觀察

無定形態α-乳糖包埋制備的含胡椒油樹脂的固體分散體，在掃描電鏡下觀察，其表面超微形態見圖4。

圖4 胡椒油樹脂固體分散體微觀形態

由圖4可知，編號A～D圖像依次顯示了樣品局部形態、單一顆粒微觀形態、兩個及以上顆粒聚集狀態下的整體微觀組成結構與形態。觀察得知：該固體分散體表面呈簇絨狀，結構排列緊密，壁結構致密，利于揮發性芯材的保留，表面無凹陷，為完整的球狀結構。

3 結論

通過熱回流提取方法測定不同處理下黑胡椒的胡椒堿和油樹脂含量，其中輕度成熟胡椒鮮果采摘后日曬1天至基本干燥，經室內避光存放2天再曬干的黑胡椒中胡椒堿含量較高，可達6.18 g/100 g；中度成熟胡椒鮮果經熱燙后制備的黑胡椒中油樹脂得率為12.56%，為提取率最大值。利用無定形態α-乳糖包埋制備的固體分散體，其變性峰值溫度為214.05 ℃，吸熱量為136.21 J/g，有較好的熱穩定性，利于油樹脂的貯藏。分散體表面呈簇絨狀，結構完整，排列緊密，利于揮發性芯材的保留。胡椒油樹脂較粘稠，溶解性和滲透性差，旨在為提高胡椒油樹脂生物利用度及開發應用提供理論基礎。

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Research on the Extraction of Active Ingredients of Pepper and Preparation of Amorphous Solid Dispersion

FANG Yi-ming1,2,3,LI Heng1,2,3,CHU Zhong1,2,3,WU Gui-ping1,2,3,ZHANG Yan-jun1,2,3,GU Feng-lin1,2,3*

(1.Spice and Beverage Research Institute, CATAS, Wanning 571533, China; 2.National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research, Wanning 571533, China;3.Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops, Ministry of Agriculture, Wanning 571533, China)

In order to study the effect of different treatments on active ingredients and content of piperine and oleoresin, fresh pepper is used as the raw material, pepper piperine and oleoresin are extracted by heat reflux and soak extraction of methods, use amorphous sugar embedding technology to prepare solid dispersion containing pepper oleoresins, detect the stability by DSC, observe the microstructure morphology by SEM. The results show that mild-mature pepper is dried substantially under the sun for one day, then move into the room to store for two days and place under the sun to dry completely, the content of piperine is the highest with this treatment, is 6.18 g/100 g; moderate-mature pepper is dried by blanching, the content of pepper oleoresin is the highest of 12.56%; DSC analysis shows that amorphous α-lactose has better embedding effect than sucrose, TP is 214.05 ℃, heat absorption is 136.21 J/g, dispersion shows spherical structure, surface morphology is intact and has a good embedding effect.

pepper; active ingredients; amorphous; solid dispersion

2016-07-10 *通訊作者

中國熱帶農業科學院院本級基本科研業務費專項(1630142016004)；中國熱帶農業科學院院本級基本科研業務費專項(1630142016007)

房一明(1987-)，女，助理研究員，研究方向：熱帶作物產品加工；

TS202.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.017

1000-9973(2017)01-0076-04