辣椒红色素的研究进展

Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｃａｐｓａｎｔｈｉｎ
Ｈｕａ ｎｇ Ｗｅ ｉ１，２ Ｚｏｕ Ｘｕｅ ｘｉａ ｏ２ Ｍａ Ｙａ ｎｑｉｎｇ２
（ １ Ｃｏｌｌｅ ｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ ａ ｎｄ Ｌａ ｎｄｓ ｃａ ｐｅ ， Ｈｕｎａ ｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ ｌ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ，Ｃｈａ ｎｇｓ ｈａ ４１０１２８） （ ２ Ｈｕｎａ ｎ Ａｃａ ｄｅ ｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ ｌ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ｓ ， Ｃｈａ ｎｇｓ ｈａ ４１０１２５）
◆专题综述 ◆
２００８ 年第 ２ 期
辣椒杂志（ 季刊）
辣椒红色素的研究进展
黄 巍 １，２ 邹学校 ２ 马艳青 ２
（ １ 湖南农业大学园艺园林学院 长沙 ４１０１２８ ２ 湖南省农业科学院 长沙 ４１０１２５）
摘 要 本文对辣椒红色素的性质、遗传变异及提取方法与应用方面的研究进行了综述。 关键词 辣椒 辣椒红色素 食用天然色素 遗传变异
３．１ 辣椒红色素的提取分离研究 辣椒红色素在自然界中的分布比较集中， 主要
分 布于天 然 的 红 辣 椒 中 ， 其 含 量 因 栽 培 品 种 、气 候 等条件的不同而有所差异， 成熟度越高的辣椒， 其 辣椒红色素的含量也越高。一般来说， 辣椒红色素 （ 色价 １００００ 单位） 具有如下一些平均指标： 脂肪酸 ８０％￣８５％（ 主要由亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸、肉 豆蔻酸组成） ， 维生素 Ｅ（ α－ 生 育 酚） ０．６％￣１．０％， 维 生 素 Ｃ ０．２％￣１．１％， 蛋 白 质（ 总 蛋） １４０￣１７０ｍｇ／１００ｇ 样品， 类胡萝卜素 １１．２％￣１５．５％， 主要由辣椒红素、 辣椒玉红色、β－ 胡 萝卜素、黄体 素、玉米黄素 、隐黄 质 等 组 成［１１］。 根 据 干 红 辣 椒 中 所 含 的 辣 椒 红 素 与 辣 椒素的性质不同， 现已研究出多种辣椒红色素的提 取分离方法。
２ 辣椒红色素有关特性、遗传方面的研究进展
２．１ 辣椒红色素分布规律研究 目前， 辣椒红色素分布规律的研究表明： 红色
素主要分布于辣椒果实的果肉部位， 其他部位发现 较 少 。 较 为 系 统 全 面 的 研 究 辣 椒 红 色 素 在 果 实 、不 同品种、不同成熟期等方面分布规律的报道还没 有。但在其他一些蔬菜品种中已有相关的报道。吕 发生等 ［４６］ 关于红心萝卜色素分布规律初步研究表 明： ７ 个红心萝卜品系的色素含量、积累量在不同部 位的分布具有非均一性和较明显的正相关性。肉质 根是色素积累的主要部位， 其皮在植株各个部位中 色素含量最高， 与肉同为积累色素的重要组织。孟 振 农 等 ［４７］观 察 含 色 素 种 类 和 色 素 分 布 位 置 明 显 不 同 的五个杂交萝卜品种后发现， 色素在播种 ３～５ 天的 籽苗中初现； 同一品种的初生结构与次生结构中红 色素的分布格局大致相同。红色素在红皮品种产品 器 官 的 表 皮 、周 皮 和 其 内 方 局 部 细 胞 中 以 镶 嵌 型 分 布为主； 在绿皮红肉品种中呈弥散分布， 在产品器 官 的 韧 皮 部 、初 生 木 质 部 周 围 和 三 生 结 构 中 色 素 较 多， 在叶柄和叶脉也有分布， 荧光显微观察发现， 在 红色素密集区细胞中， 含有与叶绿体荧光相似的小 颗粒， 绿色色素一般集中在叶绿体中。 ２．２ 辣椒红色素的遗传研究
Ａ ｂ ｓｔｒａｃｔ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｃａｐｓａｎｔｈｉｎ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｔｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ， ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋ ｅｙ ｗ ｏ ｒｄ ｓ ｃａｐｓｉｃｕｍ； ｃａｐｓａｎｔｈｉｎ； ｅｄｉｂｌｅ ｎａｔｕｒａｌ ｐｉｇｍｅｎｔ； ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ
目前， 国内外在辣椒红色素遗传规律研究方面
的报道很少。Ｔｏｄｏｒｏｖ 和 Ｍａｎｕｅｌｙａｎ 证实［４３］低色素含 量的品种在杂交配组时比较适合作为母本， 若作为 父 本 其 Ｆ１ 代 具 有 不 完 全 显 性 。 Ｔｏｄｏｒｏｖａ Ｖ． 和 Ｔｏｄｏｒｏｖ Ｙ． ［４３］研 究三个以栽 培品种（ Ｇｏｒｏｇｌｅｄ６ 为试 验母本 ｐ１、Ｎｅｇｒａｌ 为 实 验 父 本 ｐ２、Ｋａｌｏｃｓａｉ８０１ 为 试 验父本） 为亲本的杂交 Ｆ１ 代中色素含量的变异与遗 传， 结果表明： 在连续两年的栽培中 Ｐ１×Ｐ２ 的 Ｆ１ 代 在试验中的 ２ａ 里表现出更高的色素值。其加性转化 值为极显著， 而 Ｐ１×Ｐ３ 的 Ｆ１ 代仅在其中一年表现出 与 Ｐ１×Ｐ２ 的 Ｆ１ 代同样的结果。说明 Ｆ１ 世代中色素 含量的变异有加性遗传， 但仍有意外。同时， Ｐ１×Ｐ２ 的 Ｆ１ 代假设和实际的色 素含量的杂 种优势表现 极 显著。Ｐ１×Ｐ３ 的 Ｆ１ 代假设和实际的色素含量的杂种 优势只在其中一年表现极显著。其他作物方面也有 一些关于色素遗传方面的报道， 如： 张名位， 彭仲明 等［４４］研究了 ３ 个种皮颜色深浅不同的黑米稻品种与 １ 个白米稻品种配制的 ６ 个杂交组合后代色素含量 的遗传效应， 测定 Ｆ２ 单株黑米种皮的色素含量。所 有组合 Ｆ２ 群体的色素含量的平均值介于双亲之间， 并呈现近似的正态分布， 表现多基因控制的数量性 状遗传。选用 ６ 个黑米稻品种与 １ 个白米稻品种 ７× ７ 完全双列杂交， 按 Ｈａｙｍａｎ 模型进行遗传分析， 结 果表明， 黑米稻种皮色素含量的遗传符合加性－ 显 性模型， 高色素含量的等位基因对低含量的等位基 因 表现 显 性 ， 种 皮 深 黑 色 对 浅 黑 色 、黑 色 对 白 色 为 显性； 显性等位基因对提高色素含量起增效作用， 隐性等位基因起减效作用； 且广义遗传力和狭义遗 传 力 均 较 高 。 何 启 伟 等［４５］通 过 对 中 国 萝 卜 不 同 皮 色 试材的杂交 Ｆ１、Ｆ２ 自交， 研究了皮色遗传表现。皮部 绿色（ 即绿皮） 依不同杂交组合， 可能有不同的遗传 模式， 即可由 １ 对基因控制， 也可由 ２ 对连锁的基 因或独立分配的基因对控制。若为连锁的 ２ 对基因 控制时， 它们还受到细胞质基因组的互作， 表现出 明显的偏母遗传现象。皮部红色（ 即红皮） 似有 ３ 对 独立遗传基因控制， 这 ３ 对基因还有相互作用， 其 中 １ 对可能与绿色控制基因连锁。这样， 红皮与绿 皮 试材时， 参与 遗 传 的 基 因 可 达 ４～５ 对 ， 它 们 之 间 出现复杂的相互作用， 而使 Ｆ２ 代出现暗紫、洋红、绿 色、紫绿等众多不同颜色。刘进生等［４８］研究表明， 番 茄红素含量属数量遗传， 并有少量上位性效应， 显 性 效 应 不 显 著 。 汪 丙 良 等［４８］认 为 在 高 番 茄 红 素 含 量
过人工选择和定向培育， 出现了许多优良的品种类 黄色组分： 玉米黄 质（ ｚｅａｘａｎｔｈｉｎ） 约占 １４％， β－ 胡萝
群， 已成为世界范围内广泛栽培的重要果菜之一。 卜素（ β－ ｃａｒｏｔｅｎｏｎｅ） 约占 １３．１９％， 隐辣椒质（ ｃｒｙｐｔｏ－
栽培面积以亚洲最大， 占全世界栽培面积的一半以 ｃａｐｓｉｎ） 约占 ５．１５％， 此外， 还有辣 椒黄素（ ｃｒｙｐｔｏｘａｎ－
辣 椒 原 产 墨 西 哥 、中 美 洲 和 南 美 洲 的 安 底 斯 山
辣椒色素属类胡萝卜素中的一种， 其中极性较
等热带地区， 栽培最广泛 的是 Ｃａｐｓｉｃｕｍ ａｎｎｕｕｍ Ｌ．． 大的红色组分主要是辣 椒红（ Ｃａｐｓａｎｔｈｉｎ） 和辣椒 玉
辣椒从 １５ 世纪传入欧洲、１６ 世纪传入亚洲以来， 经 红（ Ｃａｐｓｏｒｕｂｉｎ） ， 占总量的 ５０％～６０％， 还有一部分是
于极性大的有机溶解剂， 与浓无机酸作用显兰 色［３］。
收稿日期： ２００８－ ０５－ ０４ 作者简介： 黄 巍（１９７８－），男， 在读硕士生， 助理研究员， 从事辣椒科技推广工作
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辣椒杂志（ 季刊）
２００８ 年第 ２ 期
◆ 专 题 综 述◆
辣椒红色素是由茄科的红辣椒果皮中得到的一种 橙黄－ 橙红色的天然红色素， 属于叶黄素类共轭多 烯烃含氧衍生物， 其主要成分为辣椒红素（ ｃａｐｓａｎ－ ｔｈｉｎ） 和辣椒玉红素（ ｃａｐ ｓｏ ｒｕｂ ｉｎ） 。在被提取前是贮 存在辣椒果实的完整细胞组织中， 由于有细胞膜及 细胞内某些成分的保护并形成脂类。但当辣椒红色 素被提取出来以后， 由于失去了细胞膜等生物保护 机制， 辣椒红色素在有氧条件下会产生自氧化反 应， 而外界因素会加速其氧化分解而褪色。如： 溶于 大多数非挥发性油，部分溶于乙醇、丙 酮、正乙烷等 有机溶剂， 不溶于水和甘油， 对可见光稳定， 在紫外 线 下 易 退 色 ， 遇 Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、ＣＯ２＋可 促 其 褪 色 ， 遇 Ｐｂ３＋ 可形成沉淀［４］。辣椒的辣味素和辣椒红素 等的含量 会 因辣椒 品 种 、产 地 、采 收 期 及 干 燥 条 件 等 不 同 而 异。目前提取的辣椒红色素大部分是以辣椒红素和 辣 椒 玉 红 素 为 主 体 的 混 合 物［５］。
上， 其次是欧洲和非洲［１］。我国各地均有栽培， 品种 ｔｈｉｎ） ， 堇 莱 黄 素（ ｖｉｏｌａｘａｎｔｈｉｎ） ， 辣 椒 色 素 脂 肪 酸 酯
多， 资源丰富。辣椒的营养价值很高， 含有维持人体 （ ｃａｐｓｉｃｕｍｒｏｔａｌｉｐｈａｔｉｃｅｓｔｅｒ）， 辣椒红素乙二酸酯（ｃａｐ－
正 常 生 理 机 能 和 增 强 人 体 抗 性 及 活 力 的 多 种 化 学 ｓａｎｔｈｉｎｄｉａｃｅｔａｔｅ）， 辣椒红素二软脂酸酯（ｃａｐｓａｎｔｈｉｎｄｉ－
目前常采用的方法有： 固液萃取法、超临界 ＣＯ２ 流体萃取法、薄层色谱法、分子蒸馏法等。
固液萃取法， 首先是依据辣椒红色素的性质， 利用亲质性有机溶剂从红辣椒干粉中提取含油的 辣椒红色素粗品。主要步骤包括： 红辣椒的干燥粉 碎； 选用一种有机溶剂或混合溶剂作为萃取液进行 萃取； 最后将提取液进行减压蒸馏回收溶剂浓缩后 的产品便为符合要求的红色素产品。其次在方法上 选取合适的萃取液是提高产品纯度和收率的重要 因素。目前常用的萃取溶剂有 ９５％乙醇， 彭子模等［１２］ 采 用 的 丙 酮（ ９５％乙 醇／丙 酮 ３： ２） ， 贺 文 智 等［１３］采 用 的正乙烷， 刘莹等［１４］采用的乙酸乙脂等。不过乙醇的 极性较强， 不但能提取色素， 也容易把辣味中极性 大的成分提出， 从而给后面的脱辣工艺造成麻烦； 采用丙酮， 不但可以获得较高得率， 而且所得油树 脂的色值最高， 油树脂中的辣味含量最低， 便于分 离［１５］。吴良兰［２３］等人在碱水处理新方法的基础上， 采 用 Ｌ（９ ３４） 正交设计法。针对提取温度、搅拌提取时间 及碱液添加量三个因子进行优选试验， 结果表明三 因子的影响主次顺序为： 提取时间、碱液添加量、提
痛， 制止痢疾， 杀抑胃腹内的寄生虫， 控制心脏病及 高辣椒碱（ｈｏｍｏｃａｐｓＡＬｃｉｎ）等）， 维生素（包括 ＶＢ、ＶＣ、
冠状动脉硬化； 还能刺பைடு நூலகம்口腔黏膜， 引起胃的蠕动， ＶＰ 等）， 有机酸（亚油酸、油酸、棕榈酸等）， 蛋白质， 糖
促进唾液分泌， 增强食欲， 促进消化。同时它还有预 和矿物质等多种成分。
防 癌 症 、延 缓 衰 老 及 减 肥 美 容 的 功 效［２９］。适 量 的 辣 椒
其中辣椒红 色素（ Ｃａｐｓａｎｔｈｉｎ） ， 又名椒 红 素 、辣
贮存于肝脏内可成为类似抗癌剂的物质。
椒红。是一种具有辣椒香气味的深红色粘性油状液
体［２］， 纯的辣椒红色素为深胭脂红色针 状晶体， 易溶
１ 辣椒色素的来源及特点
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◆专题综述 ◆
２００８ 年第 ２ 期
辣椒杂志（ 季刊）
的番茄品种的选育上， 亲本的选择十分重要， 且性 状的测定及其配合力效应值的估算应分期进行， 同 时番茄杂种一代在番茄红素含量上与亲本的一般 配合力和组合的配合力均有密切关系， 所以可以利 用杂种优势选育高番茄红素含量的番茄品种。
３ 辣椒红色素加工工艺的研究进展
物质。其中 辣椒中维 生 素 Ｃ 的 含 量 在 蔬 菜 中 占 首 ｐａｌｍｉｔａｔｅ）， 辣椒素（包括辣椒碱（ｃａｐｓＡＬｃｉｎ）、二氢辣椒
位， 每公斤辣椒中含维生素 Ｃ， 比茄子多 ３５ 倍， 比西 碱（ｄｉｈｙｄｒｏｃａｐｓＡＬｃｉｎ）、降二氢辣 椒 碱（ ｎｏｒｄｉｈｙｄｒｏｃａｐ－
红柿多 ９ 倍。现代医学临床证明辣椒能缓解胸腹冷 ｓＡＬｃｉｎ） 、高 二 氢 辣 椒 碱（ ｈｏｍｏｄｉｈｙｄｒｏｃａｐｓＡＬｃｉｎ） 和