專利名稱：高純度辣椒堿的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種從天然辣椒中制備高純度辣椒精或辣椒堿的工藝方法，特別是一種以低辣度辣椒精為基礎原料制備辣椒堿的方法。
背景技術：
辣椒是茄科辣椒屬多年生草本植物，是人類日常生活中普遍使用的香辛調味料。其功能為“消宿食，解結氣，開胃口，辟邪惡，殺腥氣諸毒。”(《食物本草》)；“洗凍瘍，浴冷疥，活大腸經寒癖。”(《百草鏡》)；“溫中散寒，除風發汗，去冷癖，解痰逐濕。”(《藥性放》)；“能祛風行血，散寒解郁，導滯，止癖瀉，擦癬”(《藥檢》)，此外在《綱目拾遺》及《醫宗匯編》中均有關于辣椒用作藥物的論述。按照現代醫學的觀點，辣椒作為藥物主要是利用其辣味組分的功能。對人體的作用主要表現在增強人體的能量代謝作用與亢進作用，增進血管的擴縮機能。
辣椒堿(capsaicin)也稱為辣椒素，是辣椒辣味組分中的主要成分，化學結構名稱為N-[(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-methyl]-8-methyl-(E)-6-nonenamide，即N-[(4-羥基-3-甲氧基苯基)-甲基]-8-甲基-(反)-6-壬烯基酰胺，簡稱反-8-甲基-N-香草基-6-壬烯胺。高純度的辣椒堿具有許多生理活性，如辣椒堿可用于生化農藥，將其噴灑在植物的葉、頸、果實和花上，可有效驅逐蚜蟲、蜘蛛、食葉蟲和跳蚤等；也可用于醫藥，此類藥物可用于鎮痛、可治療皮膚病、關節炎等；可用于減肥食品的生產，還可用于戒毒；辣椒堿還可用來生產功能性涂料，涂于船舶的外殼阻止海藻和海洋生物的附著，涂于電纜、木材的表面放置老鼠的啃食。另外，辣椒堿還可用于制造催淚彈和防衛武器的原料。由于辣椒堿的特殊功能，其制取和應用的研究受到廣泛的關注。
目前，辣椒紅色素生產技術已得到廣泛應用，全國已有辣椒紅色素生產企業近三十家，每年生產副產品辣椒精(低含量辣椒堿)幾十噸，辣椒精作為食品添加劑用于食品工業，其價格低，經濟效益不高。已有企業結合辣椒紅色素生產技術，利用其副產品辣椒精，探索辣椒堿工業化生產的實現，以提高辣椒的利用效益，拓展辣椒產品的產業鏈，建立辣椒深加工產業，改善農業種植結構，增加農民收入，但目前尚未見有成功的報道。
國外對辣椒堿的提取分離研究較早，主要從辣椒中提取辣椒堿。由于辣椒中辣椒堿的含量極低，且含有大量的復雜成分，因此提取分離過程復雜，收率極低，且僅能得到粗品。因此，許多研究者就采用紙層析、薄層層析、液相色譜等方法分離純化辣椒堿，得到較純的辣椒堿產品，這些方法也大多都無法實現工業化生產。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，尋求設計一種以低辣度辣椒精為原料，經過溶液萃取和柱層析法工藝過程制備高純度辣椒堿的方法。
為了實現上述發明目的，本發明的技術方案包括提取中辣度辣椒精、制取油狀辣椒堿混合物和制備高純度辣椒堿三個過程步驟。
第一步用低辣度辣椒精經過溶劑提取中辣度辣椒精。
①先將低辣度辣椒精放于反應釜中，加入乙酸乙酯，攪拌10～60分鐘后，加壓到分離沉淀罐中進行沉淀分離300～400分鐘，分別收取沉淀物和上清液；②將沉淀物在萃取釜中再反復進行三次萃取并沉淀分離；③將三次分離上清液合并，真空抽入蒸發器中在40～80℃溫度下減壓蒸發濃縮，其真空度為0.05～0.08MPa，至溶劑回收口沒有溶劑餾出時，放取辣椒精；④取上述蒸發濃縮后的辣椒精置于脫殘釜中，再加熱攪拌至溫度為40℃同時逐漸抽真空度至0.1MPa，檢測其產品殘留小于50ppm后測其辣椒素含量大于9％。
第二步以中辣度的辣椒精為原料制取油狀辣椒堿混合物。
先將中辣度辣椒堿置于萃取反應釜，加入甲醇，在30～50℃下水浴萃取40～80分鐘；再取萃取液于分離沉淀罐中靜止分離200～300分鐘；然后對分離出的成品液在溫度60℃，真空度0.05～0.08MPa條件下進行蒸發濃縮，得紅棕色油狀辣椒堿混合物檢測其溶劑殘留小于50ppm，測其辣椒素含量大于40％。
第三步以油狀辣椒堿混合物為原料制備高辣度辣椒堿。
①先將油狀辣椒堿混合物放入裝有氧化鋁的層析柱中進行層析分離；再用兩種洗脫劑A和B分別控制速度進行洗脫，并收集B洗脫液；②再將收到的辣椒堿洗脫液在40～80℃、真空度0.05～0.08MPa條件下進行蒸發濃縮100～150分鐘至膏狀物并放取物料；③將膏狀物辣椒堿置于干燥托盤中，在40～80℃、真空度0.06～0.08MPa條件下干燥200～300分鐘，得辣椒堿粗品，并保證干燥過程中無干結；④將辣椒堿粗品溶解于乙醚，在結晶器中-10～-30℃下結晶200～300分鐘；⑤再將結晶物在離心機中離心分離得辣椒堿；⑥將上述得到的辣椒堿經石油醚再結晶后離心分離得高純度辣椒堿；⑦最后將高純度辣椒堿在30～50℃、0.07MPa真空度條件下，干燥100～150分鐘，得白色針狀辣椒堿晶體，其辣椒素含量大于95％。
經過三個步驟而制得的晶體辣椒堿，辣椒素含量大于95％；得率大于60％。
本發明中洗脫劑A和B分別為A洗脫劑為正己烷；B洗脫劑為甲醇；層析介質為氧化鋁。
本發明與現有技術相比，其生產工藝簡單，分離徹底；辣椒堿得率高，且每步所得副產品均可處理后作為辣椒精用，無廢棄物；生產工藝中所用溶劑均為普通溶劑，易于回收再利用，無環境污染；所選用的層析介質可經再生后反復使用，生產成本低；采用辣椒精為原料，既提高了其附加值，又延長了辣椒加工產業鏈。
具體實施例方式本發明具體實施例分為三個步驟進行加工制備成高純度辣椒堿。
第一步將低辣度的辣椒精經過溶劑提取制取中辣度的辣椒精。
1、辣度為1.8％的低辣度辣椒精30kg，投入不銹鋼萃取反應釜中，加入乙酸乙酯120kg，攪拌0.5小時后，加壓壓入不銹鋼分離沉淀罐進行沉淀分離；沉淀分離6小時后，將沉淀物放回萃取反應釜，上清液打入受槽待蒸發。
2、將萃取釜中的沉淀物進行二次萃取，沉淀分離；共進行三次。
3、將三遍萃取液合并，經真空抽入蒸發器進行減壓蒸發濃縮，蒸發溫度60℃，真空度為0.05-0.08MPa，當溶劑回收口不再有溶劑餾出時，放出辣椒精。
4、將蒸發濃縮后的辣椒精投入脫殘釜中，加熱攪拌至溫度達40℃，同時抽真空，真空度逐漸加大至0.1MPa，至經檢測總溶劑殘留小于50ppm以下時既可，稱重，檢測辣椒精的辣椒素含量。
第一步分三次不同量投料，實施例結果如表1。
表19％辣椒精的含量、得率
第二步以中辣度的辣椒精為原料制取油狀辣椒堿混合物。
1、將9％辣椒精投入萃取反應釜，加入甲醇16.5L，萃取溫度采用水浴40℃，萃取時間1小時；
2、將萃取混合液打入分離沉淀罐，靜止分離4小時；3、將分離出的成品液進行蒸發濃縮，蒸發溫度60℃，真空度為0.05-0.08Mpa，得紅棕色油狀辣椒堿混合物，檢測其溶劑殘留小于50ppm，稱重，檢測辣椒堿含量。
第二步分三次不同量投料，實施例結果如表2。
表2油狀辣椒堿混合物的含量、得率
第三步以油狀辣椒堿混合物制備高純度(95％)的辣椒堿。
1、將紅棕色油狀辣椒堿混合物上層析柱層析分離，層析柱高1米，直徑200mm，裝有10kg層析介質氧化鋁。用洗脫劑A以90L/h的速度進行洗脫，待洗脫劑A至無色時，加入洗脫溶劑B，收集到洗脫劑B50L；2、將收集到的辣椒堿洗脫液進行蒸發濃縮，蒸發溫度60℃，真空度為0.05-0.8MPa，時間2h濃縮至膏狀物時，放出物料；3、將放出的膏狀物的辣椒堿裝入干燥托盤真空干燥，溫度60℃，真空度為0.06-0.08MPa，干燥4小時，為使物料干燥均勻，干燥進行2小時，將干燥盤取出，用小鏟翻動一次物料，得辣椒堿粗品，檢測其辣椒素含量；4、將辣椒堿粗品溶解于約2L乙醚，加入到結晶器中進行低溫結晶，結晶溫度-20℃，結晶時間4小時；5、將結晶好的物料用離心機離心分離；6、將得到的辣椒堿經石油醚再結晶后，經離心分離；
7、將離心得到的辣椒堿進行真空干燥，溫度40℃，真空度0.07MPa，干燥2h，得到白色針狀辣椒堿晶體，稱重，檢測辣椒素含量，計算得率。
第三步分三次不同量投料，實施例結果如表3和表4。
表3柱層析后辣椒堿粗品的含量、得率
表4辣椒堿晶體的含量、得率
表5辣椒堿總產量及得率
上述實施過程其總投入產出率，即投入低辣度辣椒精經全部過程后的總得率如表5所示，其實施例的平均投入產業出率高于60％；產品平均純度達到95％以上。
權利要求
1.一種高純度辣椒堿的制備方法，以低辣度辣椒精為原料，經萃取和柱層析工藝制備，其特征在于包括提取中辣度辣椒精、制取油狀辣椒堿混合物和制備高純度辣椒堿三個過程步驟。
2.根據權利要求1所述的高純度辣椒堿的制備方法，其特征在于提取中辣度辣椒精時①先將低辣度辣椒精放于反應釜中，加入乙酸乙酯，攪拌10～60分鐘后，加壓到分離沉淀罐中進行沉淀分離300～400分鐘，分別收取沉淀物和上清液；②將沉淀物在萃取釜中再反復進行三次萃取并沉淀分離；③將三次分離上清液合并，真空抽入蒸發器中在40～80℃溫度下減壓蒸發濃縮，其真空度為0.05～0.08MPa，至溶劑回收口沒有溶劑餾出時，放取辣椒精；④取上述蒸發濃縮后的辣椒精置于脫殘釜中，再加熱攪拌至溫度為40℃同時逐漸抽真空度至0.1MPa，檢測其產品殘留后測其產品辣椒素含量。
3.根據權利要求1所述的高純度辣椒堿的制備方法，其特征在于制取油狀辣椒堿混合物時，先將中辣度辣椒堿置于萃取反應釜，加入甲醇，在30～50℃下水浴萃取40～80分鐘；再取萃取液于分離沉淀罐中靜止分離200～300分鐘；然后對分離出的成品液在溫度60℃，真空度0.05～0.08MPa條件下進行蒸發濃縮，得紅棕色油狀辣椒堿混合物。
4.根據權利要求1所述的高純度辣椒堿的制備方法，其特征在于制備高辣度辣椒堿時①先將油狀辣椒堿混合物放入裝有氧化鋁的層析柱中進行層析分離；再用兩種洗脫劑A和B分別控制速度進行洗脫，并收集洗脫液；②再將收到的辣椒堿洗脫液在40～80℃、真空度0.05～0.08MPa條件下進行蒸發濃縮100～150分鐘至膏狀物并放取物料；③將膏狀物辣椒堿置于干燥托盤中，在40～80℃、真空度0.06～0.08MPa條件下干燥200～300分鐘，得辣椒堿粗品，干燥過程中無干結；④將辣椒堿粗品溶解于乙醚，在結晶器中-10～-30℃下結晶200～300分鐘；⑤再將結晶物在離心機中離心分離得辣椒堿；⑥將得到的辣椒堿經石油醚再結晶后離心分離得高純度辣椒堿；⑦最后將高純度辣椒堿在30～50℃、0.07MPa真空度條件下，干燥100～150分鐘，得白色針狀辣椒堿晶體。
5.根據權利要求4所述的高純度辣椒堿的制備方法，其特征在于制備高辣度辣椒堿時所用的洗脫劑A為正己烷，B為甲醇。
6.根據權利要求1所述的高純度辣椒堿的制備方法，其特征在于制得的晶體辣椒堿，辣椒素含量大于95％；得率大于60％。
全文摘要
本發明涉及一種從天然辣椒中制備高純度辣椒精或辣椒堿的工藝方法，特別是一種以低辣度辣椒精為基礎原料制備辣椒堿的方法，本發明的技術方案包括提取中辣度辣椒精、制取油狀辣椒堿混合物和制備高純度辣椒堿三個過程步驟，其制備產品辣椒素含量大于95％；總得率大于60％，其生產工藝簡單，分離徹底；辣椒堿得率高，且每步所得副產品均可處理后作為辣椒精用，無廢棄物；生產工藝中所用溶劑均為普通溶劑，易于回收再利用，無環境污染；所選用的層析介質可經再生后反復使用，生產成本低；采用辣椒精為原料，既提高了其附加值，又延長了辣椒加工產業鏈。
文檔編號C07C233/00GK101020648SQ20071001336
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月12日 優先權日2007年3月12日
發明者徐公世, 隋曉, 叢培珊, 任全勤 申請人:青島大學, 青島高科技工業園青大天然產物研究所