辣椒紅素相關研究進展

張嘉園 辛鑫 邢澤農

摘要? ? 辣椒紅素是類胡蘿卜素生物合成途徑的代謝終產物，在成熟紅辣椒中含量較高。其具有較高的醫學、食用等價值。影響辣椒紅素的合成和穩定性有多方面因素，對辣椒紅素實現高效提取，并延長其保存時間對辣椒行業意義重大。本文對影響辣椒紅素合成和穩定性的因素及其高效提取方法進行綜述，旨在為辣椒紅素的精深加工提供參考。

關鍵詞? ? 辣椒紅素;合成;穩定性;提取方法

中圖分類號? ? TS264.4? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0209-02

辣椒（Capsicum annuum）屬于茄科一年生或多年生植物[1]，具有多種功效，在我國蔬菜行業占據重要位置[2]。辣椒的色澤主要由控制辣椒色素的類胡蘿卜素和類黃酮的相對合成量決定[3-4]，最初為紫色、綠色等，成熟后表現為紅色、橙色等[5]。

辣椒色素具有較高的保健價值，其中辣椒紅素作為類胡蘿卜素的一種表現形式，是清除自由基的一種重要抗氧化物質[6]，能夠降低癌癥和心血管疾病等的發生概率[7];此外，辣椒紅素可廣泛用于食品、醫藥和裝修建筑等行業，目前，隨著消費者保健意識的加強，辣椒紅素作為一種天然色素，受眾需求日益提高[8]。因此，如何高效提取辣椒紅素，進而加工和應用是當前辣椒行業的重要突破點。本文針對辣椒紅素的特性、提取方法和影響因素進行了綜述，旨在為辣椒精深加工行業提供研究資料。

1? ? 辣椒紅素的生理特性

辣椒果實中的辣椒紅素含量因品種、采收期及干燥條件等不同而有所差異[9]，在成熟紅辣椒中含量較高[10]。研究顯示，在紅色品種辣椒果實中辣椒紅素含量約占整個類胡蘿卜素含量的47%，含量較其他顏色的品種高[11]。辣椒紅素含有40個碳類異戊二烯化合物，是類胡蘿卜素的生物合成途徑的代謝終產物[12]，為深紅色油狀液體，無辣味，有獨特香味，幾乎不溶于甘油和水，較易溶于非揮發性油，對可見光穩定，紫外線較易使其褪色[13-14]，可轉化為VA被人體吸收，對健康十分有益[15]。

2? ? 影響辣椒紅素合成和穩定性的因素

2.1? ? 辣椒紅素合成影響因素

辣椒不同類型、栽培管理和處理方式等對辣椒紅素的合成有很大影響。

辣椒紅素作為純天然植物色素，在其果實發育過程中逐漸積累，成熟期達到最高點。戴雄澤等[16]研究發現，成熟期為紅色辣椒品種中類胡蘿卜素總含量和辣椒紅素含量高的時期;而橙色辣椒中類胡蘿卜素總含量較高，但辣椒紅素較少。不同顏色類型辣椒果實中類胡蘿卜素種類和含量不同，同一顏色類型辣椒果實中類胡蘿卜素種類和含量變化趨勢基本相同，但類胡蘿卜素總含量和辣椒紅素含量在不同品種之間有差異[16]。

不同栽培因素對辣椒紅素合成和積累的影響：適合的氮、磷、鉀配比可大大提高辣椒紅素含量;不同微量元素的添加也影響辣椒紅素的合成，例如硼+錳處理的辣椒紅素含量最高，而硼處理的辣椒紅素含量效果也很顯著;適當降低灌水量會使土壤含水量較長時間呈較理想狀態，從而利于紅干椒辣椒紅素的形成[17]。

不同加工方式對辣椒紅素含量有很大影響。粉碎辣椒粒度小，利于辣椒紅素提取，而擠壓造粒是一種新型良好加工技術，能夠高效提取辣椒紅素。同時，在辣椒干燥、提取過程中適當控制溫度，可減小對辣椒紅素的破壞[18]。

2.2? ? 辣椒紅素穩定性影響因素

2.2.1? ? 干燥。研究表明，辣椒果實在干燥期間仍進行新陳代謝，稱之為辣椒果實后熟作用，其辣椒紅素含量會增加[19]。還有研究者發現，在果實干燥研磨過程中，辣椒紅素含量變化不大[20]。

2.2.2? ? 溫度。Galan等[21]研究表明，溫度升高，紅辣椒油樹脂中類胡蘿卜素總含量減少。研究還發現了干辣椒和辣椒粉中游離的類胡蘿卜素和酯化類胡蘿卜素在不同溫度下的穩定性，即溫度升高，辣椒紅素含量降低，且辣椒紅素在干辣椒中更穩定[22]。

2.2.3? ? 添加物。在辣椒后期加工中，加入的辣椒種子越多，辣椒紅素降解速率越快，這主要是因為種子富含氧化性物質不飽和脂肪酸。此外，H2O2、O2-·等活性氧對辣椒紅素穩定性有較強影響，會導致其含量下降[23]，在辣椒粉等加工產物中加入一定量的抗氧化劑可增加辣椒紅素等類胡蘿卜素的穩定性[24]。控制辣椒采后污染菌也可以有效保護辣椒色素的穩定性[23]。

3? ? 辣椒紅素提取方法

辣椒紅素提取法包含傳統和現代2類方式，傳統方法主要為依托辣椒紅素的理化性質直接進行浸提;而現代提取法包含微波、酶輔助、超臨界CO2提取法等相關技術。

3.1? ? 有機溶劑提取法

溶劑提取法是根據辣椒紅素的溶解性，利用有機溶劑直接浸提辣椒得到目標產物，表現為將辣椒纖維組織中的色素及其他脂溶性成分，通過有機溶劑進行溶解、內擴散，到達液固表面，再通過外擴散溶入提取液中，進而分離得到目標產物的方式[25]。方樟彩等[26]用正己烷為提取溶劑，得到辣椒紅色素粗產品。該方法操作工藝簡便，但材料耗費大，辣椒紅素純度較低，并且不能完全提取辣椒紅素，雜質含量較高，殘渣的可利用性差，精制費用昂貴[27]，因而傳統提取法有待完善。

3.2? ? 現代提取方法

3.2.1? ? 微波輔助提取法。該方法是利用電磁場使固體或半固體物質中的某些有機物成分與主體有效分離，并保持分析物質原本化合物狀態的一種分離提取方法。該方法將微波直接作用于物料內部，使內部溫度迅速上升，增大目標產物在介質中的溶解度;并且可加速目標物質向界面層擴散，從而提升萃取速率[28]。王芳芳等[29]研究表明，微波輔助提取與普通溶劑提取相比，所需時間更短，所需溶劑更少。微波輔助提取法工藝簡單，操作性和穩定性均較好，極大地提高了辣椒紅素提取效率[15]，展現出良好的發展前景。

3.2.2? ? 酶輔助提取法。該方法通過纖維素酶等將細胞壁結構水解或破壞，加速細胞內活性物質的釋放，高效獲取目標產物。周旭章等[30]使用自培的MX酶對在pH=8的條件下對辣椒紅素粗品進行脫脂，可在原來基礎上將色價提高1倍。酶輔助提取辣椒紅色素具有反應專一性強、條件溫和等特點，縮短了提取時間，提高了紅色素的提取率，增加了產品的價值[31]。鑒于其價格較高和不易于保存而存在一定弊端，還有待進一步改善。

3.2.3? ? 超臨界CO2取法。超臨界流體萃取是較常用的一種提取辣椒紅素的方法，它依據辣椒紅素極性，在超臨界CO2中溶解度很低，而有機溶劑與辣椒素等物質易溶于超臨界CO2中，可以被超臨界 CO2 帶至分離器排除。通過控制壓力、溫度等條件，改變CO2對物質的溶解水平，有針對性地萃取所需成分，提取的產品純度高、無溶劑殘留、無異味。王玉琪等[32]先根據溶劑提取法以石油醚為溶劑浸提紅辣椒粉，可得到含有辣椒紅色素的粗品，再以該粗品為原料，應用超臨界CO2提取其中的辣椒紅色素。該方法獲取辣椒紅素效率極高，但是投資大、費用高、技術要求高，工業開發難度大，仍需進一步探究。

4? ? 結論

目前，辣椒的需求量日益增加，其中的辣椒紅素作為一種天然色素，具有多種功效，在食品、醫藥、工業等領域廣泛應用。隨著人們保健意識的加強，加深對辣椒紅素的研究與加工，對于辣椒行業的發展具有極強的推動意義。

成熟辣椒中富含辣椒紅素，其合成受栽培條件和環境因素的影響，其穩定性受溫度、貯藏條件等因素影響，這就要求選育品種時要側重于辣椒紅素含量高、合成快以及易提取方面;此外，加強栽培管理及辣椒紅素后期保存有利于該物質的長期和高效利用。

目前，辣椒紅素有多種提取方式，相對于傳統提取方式，現代的酶輔助提取法、超臨界CO2提取法等提取效率高、成本投入大，因而除從原料上降低成本提高質量外，還可通過傳統提取方式與現代提取方式結合的方法降低成本，更高效地提取辣椒紅素。

5? ? 參考文獻

[1] 鄒學校.辣椒遺傳育種學[M].北京：科學出版社，2009：9-58.

[2] 王立浩，張正海，曹亞從，等.“十二五”我國辣椒遺傳育種研究進展及其展望[J].中國蔬菜，2016，1（1）：1-7.

[3] 吳雪霞，薛林寶，陳建林，等.彩色甜椒果實轉色期色素的消長規律[J].長江蔬菜，2005（5）：38-40.

[4] 吳雪霞.彩色甜椒果色遺傳規律和果實主要色素含量變化的研究[D].揚州：揚州大學，2004

[5] 李全輝，邵登魁，李江，等.辣椒果實類胡蘿卜素生物合成研究進展[J/OL].植物遺傳資源學報，2019，20（2）：239-248.[2019-02-25].https：//doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr.20180720002.

[6] CHINO M，NAKAMURA H，MATSUFUJI H，et al.Antioxidant activity of capsanthin and the fatty acid esters in paprika（Capsicum annuum）[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46（9）：3468-3472.

[7] LI L，VAN ECK J.Metabolic engineering of carotenoid accumulation by creating a metabolic sink[J].Transgenic Research，2007，16（5）：581-585.

[8] 毛立霞，魏小春，原玉香，等.辣椒紅素的生物合成及代謝研究進展[J].分子植物育種，2018，16（1）：115-122.

[9] 劉蓉，劉志敏.辣椒紅色素提取方法研究進展[J].中國食品添加劑，2006（3）：50-53.

[10] RANJITH A，RAMESH B，NATARAJAN，et al.Red pepper（Capsicum annuum）carotenoids as a source of natural food colors：analysis and stability：a review[J].Journal of Food Science and Technology，2015，52（3）：1258-1271.

[11] LANG Yaqin，YANAGAWA S，SASANUMA T，et al.Orange fruit color in Capsicum due to deletion of Capsanthin-capsorubin synthesis gene[J].Breeding Science，2004，54（1）：33-39.

[12] 毛立霞，魏小春，原玉香，等.辣椒紅素的生物合成及代謝研究進展[J].分子植物育種，2018，16（1）：115-122.

[13] 鄧祥元，劉約翰，高坤，等.辣椒紅色素穩定性的初步研究[J].中國調味品，2011，36（12）：102-105.

[14] 王勝利，朱曉敏，席改卿.提高辣椒紅色素穩定性的方法[J].湖北農業科學，2012，51（6）：1207-1209.

[15] 魏雅雯，靳玲俠.辣椒紅色素的提取方法及應用的研究進展[J].中國調味，2017，42（8）：142-147.

[16] 戴雄澤，王利群，陳文超，等.辣椒果實發育過程中果色與類胡蘿卜素的變化[J].中國農業科學，2009，42（11）：4004-4011.

[17] 趙文戈.各種栽培因子對辣椒紅素影響的試驗分析[J].北京農業，2012（24）：9-10.

[18] 楊曙光，錢驊，陳斌，等.不同處理對辣椒紅素及辣椒堿提取的影響[J].中國調味品，2015，40（3）：12-16.

[19] 黃延春，李云霞.紅辣椒中類胡蘿卜素的研究進展[J].天然產物研究與開發，2013，25（4）：562-565.

[20] MOSQUERA M I M，P？魪REZ-G？魣LVEZ A，GARRIDO-FERN？魣NDEZ J.Carotenoid content of the varieties jaranda and jariza（Capsicum annuum L.）and response during the industrial slow drying and grinding steps in paprika processing[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2000，48（7）：2972-2976.

[21] GALAN M J，MOSQUERA I M.Quantitative and qualitative changes associated with heat treatments in the carotenoid content of paprika oleoresins[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1999，47（10）：4379-4383.

[22] SCHWEIGGERT U，KURZ C，SCHIEBER A，et al.Effects of processing and storage on the stability of free and esterified carobenoids of red peppers（Capsicum annuum L.）and hot chilli peppers（Capsicum frute-scents L.）[J].European Food Research and Technology，2007，225（2）：261.

[23] 鄭文宇，丁筑紅，劉海.活性氧與防御酶對辣椒紅素穩定性的影響[J].中國食品學報，2014，14（2）：85-92.

[24] BIACS，PETER A，CZINKOTAI，et al.Factors affecting stability of colored substances in paprika powders[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1992，40（3）：363-367.

[25] 史蘭香，趙全海，馮美卿，等.辣椒紅素的應用及提取工藝評述[J].河北輕化工學院學報，1998，19（2）：77-79.

[26] 方樟彩，徐國華，錢超，等.辣椒紅色素制備新工藝研究[J].高校化學工程學報，2012，26（1）：105-111.

[27] 楊紅梅，陳同歡，梁云發.辣椒紅色素的提取方法[J].中國高新技術企業，2010（33）：35-36.

[28] 范翠麗，李向東，王存連，等.辣椒紅色素微波輔助萃取工藝及穩定性研究[J].安徽農業科學，2009，37（34）：85-87.

[29] 王芳芳，江英，蘇麗娜.應用分子蒸餾技術分離提純辣椒紅色素[J].食品科技，2009，34（2）：196-199.

[30] 周旭章，魏開華，周海龍.辣椒紅色素精制工藝的研究[J].林產化工通訊，1996（6）：9-11.

[31] SHEN L Q，WANG X Y，WANG Z Y，et al.Studies on tea protein extraction using alkaline and enzyme methods[J].Food Chemistry，2008，107（2）：929.

[32] 王玉琪，陳開勛，姚瑞清.超臨界萃取法制備辣椒紅色素[J].化學工程，2008，36（8）：9-12.