胡椒活性成分的提取和無(wú)定形態(tài)固體分散體制備研究

房一明，李恒，初眾，吳桂蘋(píng)，張彥軍，谷風(fēng)林*

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所，海南 萬(wàn)寧 571533；2.國(guó)家重要熱帶作物工程技術(shù)研究中心，海南 萬(wàn)寧 571533；3.農(nóng)業(yè)部香辛飲料作物遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 萬(wàn)寧 571533)

胡椒活性成分的提取和無(wú)定形態(tài)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(píng)1,2,3，張彥軍1,2,3，谷風(fēng)林1,2,3*

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所，海南 萬(wàn)寧 571533；2.國(guó)家重要熱帶作物工程技術(shù)研究中心，海南 萬(wàn)寧 571533；3.農(nóng)業(yè)部香辛飲料作物遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 萬(wàn)寧 571533)

以胡椒鮮果為原料，采用熱回流提取方法測(cè)定不同處理的黑胡椒中胡椒堿和油樹(shù)脂含量，利用無(wú)定形態(tài)糖包埋技術(shù)制備含油樹(shù)脂的固體分散體，通過(guò)DSC檢測(cè)固體分散體穩(wěn)定性，SEM觀察微觀結(jié)構(gòu)與形態(tài)。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(nèi)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(dá)6.18 g/100 g；中度成熟胡椒經(jīng)熱燙方法制備的黑胡椒油樹(shù)脂得率最高，為12.56%；DSC分析結(jié)果顯示無(wú)定形態(tài)α-乳糖包埋效果優(yōu)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(jié)構(gòu)，表面形態(tài)完整，有良好的包埋效果。

胡椒；活性成分；無(wú)定形態(tài)；固體分散體

胡椒為藤本植物，屬胡椒科[1]，是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的熱帶香料作物，世界著名的調(diào)味香料[2]。胡椒中的活性成分有抗炎、降血脂、抗癌、鎮(zhèn)痛、保鮮、抑菌等活性，在醫(yī)藥、食品及化妝品等行業(yè)具有廣泛應(yīng)用[3]。

谷風(fēng)林(1976-)，男，副研究員，研究方向：食品化學(xué)。

國(guó)際貿(mào)易上以黑胡椒產(chǎn)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(guò)程中易因貯藏條件不當(dāng)而發(fā)生霉變，若將其加工制成油樹(shù)脂，則可提高其使用范圍，此外，胡椒油樹(shù)脂的風(fēng)味和香氣相當(dāng)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(shù)脂主要通過(guò)溶劑把原料中的活性成分萃取出來(lái)，既包含胡椒揮發(fā)油、胡椒堿，又含有大量不易揮發(fā)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(fā)現(xiàn)其具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等作用[7]。

固體分散體，在20世紀(jì)60年代由著名的藥劑學(xué)家 Sekiguchi等首先提出[8]。固體分散技術(shù)是使藥物或活性物質(zhì)達(dá)到高度分散，從而提高藥物制劑等生物利用度的技術(shù)[9,10]，該技術(shù)在解決難溶性藥物制劑的困難方面受到了人們的特別關(guān)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(tài)、無(wú)定形態(tài)、膠體分散態(tài)或分子分散態(tài)存在，當(dāng)與胃腸液接觸后，藥物的溶出速度加快，促進(jìn)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(shù)制備了無(wú)表面活性劑的脂溶性風(fēng)味物質(zhì)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(wěn)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(duì)大黃素固體分散體進(jìn)行了制備，并對(duì)其溶出度進(jìn)行了測(cè)定[16]。

目前我國(guó)胡椒多以原料形式出口，銷售市場(chǎng)單一，胡椒油樹(shù)脂、胡椒堿、胡椒油等高級(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家較少，胡椒制品的附加值不高，因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同加工方法下胡椒中胡椒堿和胡椒油樹(shù)脂含量差異進(jìn)行了研究，并制備了含胡椒油樹(shù)脂的固體分散體，為胡椒的深加工提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

胡椒果(由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所提供)、95%乙醇(分析級(jí))、甲醇(色譜級(jí)，美國(guó)Fisher)、α-乳糖(西隴)、蔗糖(西隴)、胡椒堿對(duì)照品(阿拉丁)。

1.2 儀器與設(shè)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(jī)(Centrivap) 美國(guó)Labconco公司；冷凍干燥機(jī)(FD-2A) 北京博醫(yī)康；實(shí)驗(yàn)室專用超純水機(jī)(Master-s-plus UVF) 中國(guó)和泰；電子天平(AL104) 美國(guó)Mettler Toledo；水浴恒溫振蕩器(SHZ-C) 上海博迅。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)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(dá)到半干狀態(tài)，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，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(biāo)識(shí)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(dá)到半干狀態(tài)，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，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(biāo)識(shí)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(dá)到半干狀態(tài)，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，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(biāo)識(shí)為BC-ERⅠ，BC-ERⅡ，BC-ERⅢ)。

輕度成熟胡椒鮮果，不經(jīng)熱燙殺青，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，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(biāo)識(shí)為MDⅠ，MDⅡ，MDⅢ)。

中度成熟胡椒鮮果，不經(jīng)熱燙殺青，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，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(biāo)識(shí)為MRⅠ，MRⅡ，MRⅢ)。

完全成熟胡椒鮮果，不經(jīng)熱燙殺青，一份自然曬干；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，密封存放1天后日曬至完全干燥；一份日曬1天，胡椒達(dá)到半干狀態(tài)，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(biāo)識(shí)為ERⅠ，ERⅡ，ERⅢ)。

1.3.2 胡椒堿測(cè)定

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

1.3.3 胡椒油樹(shù)脂制備

稱取過(guò)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(shí)間為8 h。

1.3.4 無(wú)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(jīng)液氮瞬間凍結(jié)后，置于真空冷凍干燥機(jī)中凍干24 h，使糖塊徹底脫水，取出備用。

1.3.5 含胡椒油樹(shù)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(shù)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(shí)將200 mg凍干糖塊加入2 mL含胡椒油樹(shù)脂的甲醇溶液中，快速搖勻，150 μL等份的油樹(shù)脂-糖-甲醇混合溶液置于低溫冷凍離心濃縮機(jī)，濃縮時(shí)間為2 h，離心溫度為25 ℃。

1.3.6 DSC測(cè)定方法

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

2 結(jié)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(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線，胡椒堿含量(x)與峰面積(y)之間的關(guān)系式為：y=67.04167x+1.33986,相關(guān)系數(shù)為0.99999，通過(guò)不同處理方法制備的黑胡椒粉中胡椒堿含量，結(jié)果見(jiàn)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(jīng)熱燙制成的黑胡椒中胡椒堿含量比經(jīng)過(guò)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(jīng)室內(nèi)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(dá)6.18 g/100 g。這與胡椒成熟度有關(guān)，且胡椒堿不穩(wěn)定，易受光、熱等影響，見(jiàn)光易分解，通過(guò)避光存放陰干一段時(shí)間可能會(huì)防止日曬溫度過(guò)熱導(dǎo)致的胡椒堿損失。

2.2 不同處理黑胡椒中油樹(shù)脂含量的比較

通過(guò)不同處理方法制備的黑胡椒粉中油樹(shù)脂含量，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同處理方式的胡椒粉中胡椒油樹(shù)脂含量

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

2.3 DSC特性測(cè)定

采用無(wú)定形態(tài)的α-乳糖和蔗糖糖塊包埋胡椒油樹(shù)脂制備的固體分散體，其DSC檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 含胡椒油樹(shù)脂的固體分散體DSC譜圖

由圖 3 可知，采用無(wú)定形態(tài)的α-乳糖和蔗糖包埋制備的含胡椒油樹(shù)脂的固體分散體，圖中均明顯出現(xiàn)1個(gè)吸熱峰。其中無(wú)定形態(tài)的α-乳糖包埋制備的含胡椒油樹(shù)脂的固體分散體，起始溫度為209.87 ℃，終點(diǎn)溫度為216.58 ℃，峰值溫度為214.05 ℃，吸熱量為136.21 J/g。采用無(wú)定形態(tài)的蔗糖包埋制備的固體分散體，起始溫度為163.99 ℃，終點(diǎn)溫度為173.8 ℃，峰值溫度為170.65 ℃，吸熱量為106.31 J/g。DSC分析結(jié)果顯示:α-乳糖和蔗糖包埋制備的含胡椒油樹(shù)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(yōu)于蔗糖，說(shuō)明其貯藏性更好。

2.4 含胡椒油樹(shù)脂的固體分散體表觀形態(tài)觀察

無(wú)定形態(tài)α-乳糖包埋制備的含胡椒油樹(shù)脂的固體分散體，在掃描電鏡下觀察，其表面超微形態(tài)見(jiàn)圖4。

圖4 胡椒油樹(shù)脂固體分散體微觀形態(tài)

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

3 結(jié)論

通過(guò)熱回流提取方法測(cè)定不同處理下黑胡椒的胡椒堿和油樹(shù)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(jīng)室內(nèi)避光存放2天再曬干的黑胡椒中胡椒堿含量較高，可達(dá)6.18 g/100 g；中度成熟胡椒鮮果經(jīng)熱燙后制備的黑胡椒中油樹(shù)脂得率為12.56%，為提取率最大值。利用無(wú)定形態(tài)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(wěn)定性，利于油樹(shù)脂的貯藏。分散體表面呈簇絨狀，結(jié)構(gòu)完整，排列緊密，利于揮發(fā)性芯材的保留。胡椒油樹(shù)脂較粘稠，溶解性和滲透性差，旨在為提高胡椒油樹(shù)脂生物利用度及開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

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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(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院本級(jí)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(1630142016004)；中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院本級(jí)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(1630142016007)

房一明(1987-)，女，助理研究員，研究方向：熱帶作物產(chǎn)品加工；

TS202.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.017

1000-9973(2017)01-0076-04