辣椒紅色素的分離提取

1、實(shí)驗(yàn)七 辣椒紅色素的分離提取辣椒紅色素(水溶、油溶) 是以辣椒為原料，采用科學(xué)方法提取、分離、精制而成的天然色素。主要成份為辣椒紅素和辣椒玉紅素（辣椒紅素的分子式為C40H56O3，辣椒玉紅素分子式為C40H56O4）為深紅色油溶性液體，色澤鮮艷，著色力強(qiáng)，耐光、熱、酸、堿，且不受金屬離子影響；溶于油脂和乙醇，亦可經(jīng)特殊加工制成水溶性或水分散性色素。該產(chǎn)品富含胡蘿卜素和維生素C，具保健功能。廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品、肉類、糕點(diǎn)、色拉、罐頭、飲料等各類食品和醫(yī)藥的著色。沒有辣味、色澤鮮艷、性能穩(wěn)定，耐熱性、抗光性良好，不受PH值變化的影響，對(duì)油脂產(chǎn)品染色力強(qiáng)。本產(chǎn)品經(jīng)反復(fù)除味、精制，雖有輕微的異味，添加

2、在產(chǎn)品中，沒有任何味道。實(shí)驗(yàn)主要分為超聲提取辣椒紅素、柱層析提取辣椒紅素、薄層層析提取辣椒紅素三個(gè)板塊。超聲提取辣椒紅色素一 實(shí)驗(yàn)原理：1.辣椒紅色素是從茄科植物紅辣椒中提取出的天然色素。因其色調(diào)鮮艷、安全可靠并具有藥理作用, 不僅被認(rèn)為是一種理想的天然食品著色劑，而且被廣泛應(yīng)用于制藥行業(yè), 。但是辣椒粉是片狀凹凸不平的纖維組織結(jié)構(gòu), 色素及其它脂溶性成分存在于纖維組織之內(nèi)，, 采用傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法需要耗費(fèi)大量有機(jī)溶劑和時(shí)間才能提取完全。超聲提取過程產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng),攪拌, 與傳統(tǒng)提取方式比較具有收率高、生產(chǎn)周期短、無需加加熱。2.旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的工作原理：通過電子控制，使燒瓶在最適合速度下,恒

3、速旋轉(zhuǎn)以增大蒸發(fā)面積。通過真空泵使蒸發(fā)燒瓶處于負(fù)壓狀態(tài)。蒸發(fā)燒瓶在旋轉(zhuǎn)同時(shí)置于水浴鍋中恒溫加熱，瓶內(nèi)溶液在負(fù)壓下在旋轉(zhuǎn)燒瓶內(nèi)進(jìn)行加熱擴(kuò)散蒸發(fā)。二 實(shí)驗(yàn)儀器與材料：材料：干紅辣椒；儀器：粉碎機(jī)，超聲波清洗器，旋蒸儀，冰箱，錐形瓶，小試管，漏斗，封口膜，濾紙，試管夾，量筒，電子天平；試劑：石油醚，丙酮。三 實(shí)驗(yàn)步驟：干紅辣椒（去籽）粉碎辣椒粉1至2克150ml錐形瓶中70ml丙酮封口戳幾個(gè)小眼試管夾夾住超聲20min過濾旋蒸茄形瓶中加3至4ml石油醚標(biāo)記冰箱儲(chǔ)存；四 實(shí)驗(yàn)說明：  1. 丙酮容易揮發(fā)且有毒害，實(shí)驗(yàn)中注意避免吸入過多；2. 超聲提取中應(yīng)保證錐形瓶直立，切勿斜倒讓水

4、流入；3. 加入石油醚在茄形瓶后來回震蕩，盡量溶解附著在壁上的辣椒紅素；4. 旋蒸的作用就是蒸去溶劑，比一般的方法效率高。  原理：一是靠減壓；二是靠旋轉(zhuǎn)時(shí)，使溶液形成液膜，擴(kuò)大蒸發(fā)面。   5. 操作旋蒸儀中注意：（1）安裝接口部分要加少量礬士林，避免抽真空的時(shí)候，接口部分漏氣真空度上不去。 （2）在盛裝樣品的茄型瓶順利與旋蒸儀端口連接好后，應(yīng)先開動(dòng)旋轉(zhuǎn)按鈕檢查一下旋轉(zhuǎn)是否靈活，更重要是的看旋蒸樣品是否全部或大部分浸沒于水浴鍋的液面內(nèi)，這樣才能保證旋蒸效率。  （3）在茄型瓶中盛裝的樣品最多不要超過75%，否則在

5、減壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒吸。   （4）減壓過程中要調(diào)整好水浴鍋內(nèi)水的溫度，使其與你所旋蒸的樣品的沸點(diǎn)相適應(yīng)，這可以從回流管的回流液狀態(tài)看出，當(dāng)回流液呈滴狀而非呈水流時(shí)最佳。  （5）在旋蒸接近結(jié)束時(shí)，應(yīng)先打開通氣閥門，使旋蒸儀內(nèi)外氣壓一致，然后關(guān)閉旋轉(zhuǎn)開關(guān)，取下茄型瓶。      柱層析分離辣椒紅色素一實(shí)驗(yàn)原理：在吸附柱色譜中，吸附劑是固定相，洗脫劑是流動(dòng)相，相當(dāng)于薄層色譜中的展開劑。吸附劑的基本原理與吸附薄層色譜相同，也是基于各組分與吸附劑間存在的吸附強(qiáng)弱差異，通過使之在柱色譜上反復(fù)迸行吸附、解吸、再

6、吸附、再解吸的過程而完成的。所不同的是，在進(jìn)行柱色譜的過程中，混合樣品一般是加在色譜柱的頂端，流動(dòng)相從色譜柱頂端流經(jīng)色譜柱，并不斷地從柱中流出。由于混合樣中的各組分與吸附劑的吸附作用強(qiáng)弱不同，因此各組分隨流動(dòng)相在柱中的移動(dòng)速度也不同，最終導(dǎo)致各組分按順序從色譜柱中流出。如果分步接收流出的洗脫液，便可達(dá)到混合物分離的目的。一般與吸附劑作用較弱的成分先流出，與吸附作用較強(qiáng)的成分后流出。二實(shí)驗(yàn)儀器與材料：器材：色譜柱，濾紙片，剪刀，燒杯，小試管，量筒；試劑：柱層析硅膠，石油醚，丙酮；三實(shí)驗(yàn)步驟：1.裝柱：柱層析硅膠一次加入色譜柱振動(dòng)管壁使其均勻下沉表面敲平濾紙片蓋住表面沿管壁緩緩加入洗脫劑石油醚旋開

7、活塞使洗脫劑緩緩滴出緩緩加入石油醚使其均勻潤濕下沉在管內(nèi)形成松緊適度的吸附層（應(yīng)保持有充分的洗脫劑留在吸附層的上面）。2.樣品加入：下口流出石油醚上口有石油醚0.51ml樣品；3.洗脫：上口即將干時(shí)石油醚沖洗石油醚：丙酮=10：1的洗脫劑收集辣椒紅色素；四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：結(jié)論：采用柱層析分離技術(shù),選用吸附劑和混合洗脫液將辣椒色素中紅、橙、黃色素進(jìn)一步分離。橙色的類胡蘿卜素最先流下，其次是辣椒紅色素，最后是黃色的辣素。漸漸分離過程中不再是一個(gè)平面地同步分離，且辣椒紅色素逐漸位于了最下端。五 實(shí)驗(yàn)說明：1.色譜法按固定的狀態(tài)可分為柱色譜、平板色譜和棒色譜三種而實(shí)驗(yàn)室中最常用的是柱層析和薄層層析,以及它們

8、之間的配合應(yīng)用。2.除了干法裝柱外，還有濕法裝柱：將吸附劑與洗脫劑混合，攪拌除去空氣泡，徐徐傾入色譜柱中，然后加入洗脫劑將附著管壁的吸附劑洗下，使色譜柱面平整。 等到填裝吸附劑所用洗脫劑從色譜柱自然流下，液面和柱表面相平時(shí)，即加供試品液。3.吸附劑，一般應(yīng)滿足下列幾個(gè)基本要求: 對(duì)樣品組分和洗脫劑都不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，在洗脫劑中也不會(huì)溶解； 顆粒形狀均勻，大小適當(dāng)，以保證洗脫劑能夠以一定的流速 (一般為1.5 mL·min-1)通過色譜柱；材料易得，價(jià)格便宜而且是無色的，以便于觀察。可用于吸附劑的物質(zhì)有氧化鋁、硅膠、聚酰胺、硅酸鎂、滑石粉、氧化鈣 (鎂)、淀粉、纖維素、蔗糖和活性炭

9、等。4.樣品在色譜柱中的移動(dòng)速度和分離效果取決于吸附劑對(duì)樣品各組分的吸附能力大小和洗脫劑對(duì)各組分的解吸能力大小，因此，吸附劑的選擇和洗脫劑的選擇常常是結(jié)合起來進(jìn)行的：首先，根據(jù)待分離物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，結(jié)合各種吸附劑的特性，初步選擇一種吸附劑。然后根據(jù)吸附劑和待分離物質(zhì)之間的吸附力大小，選擇出認(rèn)為適宜的洗脫劑。最后，采用薄層色譜法進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，再進(jìn)一步?jīng)Q定是調(diào)節(jié)吸附劑的活性，還是更換吸附劑的種類，或是改變洗脫劑的極性。直到確定出合適的吸附劑和洗脫劑為止。 物質(zhì)與吸附劑之間的吸附能力大小既與吸附劑的活性有關(guān)，又與物質(zhì)的分子極性有關(guān)。分子極性越強(qiáng)，吸附能力越大，分子中所含極性基團(tuán)越多，

10、極性基團(tuán)越大，其吸附能力也就越強(qiáng)。具有下列極性基團(tuán)的化合物，其吸附能力按下列次序遞增： -Cl，-Br，-I<-C=C-<-OCH3<-CO2R<-CO-<-CHO<-SH<-NH2<-OH<-COOH薄層層析分離辣椒紅色素一 實(shí)驗(yàn)原理：薄層色譜是一種微量、快速和簡便的色譜方法。薄層色譜可適用小量樣品（幾到幾十微克甚至0.01g）的分離：也可用于多達(dá)500mg樣品的分離，是近代有機(jī)化學(xué)中用于定性，定量的一種重要手段。特別適用于那些揮發(fā)性小的化合物，以及在高溫下易發(fā)生化學(xué)變化而不能用氣相色譜分析的物質(zhì)。薄層色譜常用TLC表示，又稱薄層層析，屬

11、于固液吸附色譜。樣品在薄層板上的吸附劑（固定相）和溶劑（移動(dòng)相）之間進(jìn)行分離。由于各種化合物的吸附能力各不相同，在展開劑上移時(shí)，它們進(jìn)行不同程度的解吸，從而達(dá)到分離的目的。由于小試管里提取的不是單一色素，包括辣椒紅素、類胡蘿卜素、辣素等。各色素的極性不同，吸附能力不相同，在展開劑上移動(dòng)，進(jìn)行不同程度的解析，根據(jù)原點(diǎn)至主斑點(diǎn)中心及展開劑前沿的距離，計(jì)算比移值（Rf）；化合物的吸附能力與它們的極性成正比，具有較大極性的化合物吸附較強(qiáng)，因此Rf值較小。在給定的條件下（吸附劑、展開劑、板層厚度等），化合物移動(dòng)的距離和展開劑移動(dòng)的距離之比是一定的，即Rf值是化合物的物理常數(shù)，其大小只與化合物本身的結(jié)構(gòu)有

12、關(guān)，因此可以根據(jù)Rf值鑒別化合物。二 實(shí)驗(yàn)儀器與材料：器材：烘箱，干燥器，研缽，電子天平，量筒，載玻片，毛細(xì)管，廣口瓶，膠頭滴管，鉛筆，尺子；試劑：羧甲基纖維素鈉，石油醚，丙酮，乙醇，薄層層析硅膠；三 實(shí)驗(yàn)步驟：1. 鋪板：10克薄層層析硅膠于研缽35ml羧甲基纖維素鈉調(diào)成均勻糊狀涂在載玻片上上下輕微顛動(dòng)制成薄厚均勻、表面光潔平整的薄層板室溫放置0.5h烘箱緩慢升溫至110（恒溫0.5h）取出冷卻干燥器；2. 點(diǎn)樣：距一端5mm處輕輕劃一橫線作為起始線毛細(xì)管吸取樣品在起始線上小心點(diǎn)樣；3. 展開：廣口瓶內(nèi)依次加入少量石油醚：丙酮（20：1，10：1，100：1）和石油醚：乙醇（10：1）的展開

13、劑點(diǎn)好試樣的薄層板放入(點(diǎn)樣的位置必須在展開劑液面之上) 展開劑上升到薄層的前沿或多組分已明顯分開取出薄層板放平用鉛筆劃溶劑前沿的位置;4. 計(jì)算Rf值:準(zhǔn)確地找出原點(diǎn)，溶劑前沿以及樣品展開后斑點(diǎn)的中心，分別測(cè)量溶劑前沿和樣點(diǎn)在薄層板上移動(dòng)的距離，求出其Rf值。四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A柱層析分離后的辣椒紅色素 石油醚：丙酮=100：1 20：1 10：1 石油醚：乙醇=10：1所以，辣椒紅色素的Rf=2.3/6.4=0.36 類胡蘿卜素的Rf=2.5/6.4=0.39 辣素的Rf=5.5/6.4=0.86B未經(jīng)柱層析分離后的辣椒紅色素 石油醚：乙醇=10：1 石油醚：丙酮=10：1結(jié)論：通過柱層析分離后

14、所得的色素明顯種類少了，于是在薄層層析中能分離出的色素帶少了；從這四種展開劑的效果看，石油醚：丙酮=10：1的展開劑效果最好。五、實(shí)驗(yàn)說明：1.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）研磨要細(xì)、調(diào)和均勻，鋪板要注意避免氣泡、厚薄均勻；（2）硅膠和羧甲基纖維素鈉的比例要合適:2.5-4.5最佳.根據(jù)自己點(diǎn)樣的粘稠度調(diào)節(jié)；（3）鋪板時(shí)手要平穩(wěn)，否則容易不均勻。室內(nèi)溫度不能太潮濕；（4）活化不充分的話板易裂且斑點(diǎn)無法分開；（5）如需重復(fù)點(diǎn)樣，則應(yīng)待前次點(diǎn)樣的溶劑揮發(fā)后方可重點(diǎn)，以防樣點(diǎn)過大，造成拖尾、擴(kuò)散等現(xiàn)象，影響分離效果；（6）若在同一塊板上點(diǎn)幾個(gè)樣，樣品點(diǎn)間距離為5mm以上。點(diǎn)樣時(shí)幾個(gè)樣點(diǎn)要在一條直線上，大小要合

15、適(斑點(diǎn)直徑一般不超過2mm)；（7）薄層板侵入展開劑不能超過點(diǎn)樣線，否則樣品不在薄板上分離而直接溶入展開劑；（8）點(diǎn)樣結(jié)束待樣點(diǎn)干燥后，方可進(jìn)行展開。點(diǎn)樣要輕，不可刺破薄層。2. 在條件完全一致的情況，純碎的化合物在薄層色譜中呈現(xiàn)一定的移動(dòng)距離，稱Rf值，所以利用薄層色譜法可以鑒定化合物的純度或確定兩種性質(zhì)相似的化合物是否為同一物質(zhì)。 但影響比移值的因素很多，如薄層的厚度，吸附劑顆粒的大小，酸堿性，活性等級(jí)，外界溫度和展開劑純度、組成、揮發(fā)性等。所以，要獲得重現(xiàn)的比移值就比較困難。為此，在測(cè)定某一試樣時(shí)，最好用已知樣品進(jìn)行對(duì)照。3. 薄層色譜用途在于化合物的定性檢驗(yàn)、快速分離少量物質(zhì)、跟蹤反應(yīng)進(jìn)程、化合物純度的檢驗(yàn)（只出現(xiàn)一個(gè)斑點(diǎn)，且無拖尾現(xiàn)象，為純物質(zhì)）。思考題:1.花青素、葉綠素、紅曲色素及胡蘿卜素等都可用柱色譜和薄層色譜。2.辣椒紅素是食品中的脂溶性色素。純的辣椒紅素為有光澤的深紅色針狀結(jié)晶。作為一般的辣椒色素，為具有特殊氣味的深紅色粘性油狀液體。幾乎不溶于水，溶于大