基于辣椒紅素提取的辣椒原料生產(chǎn)質(zhì)量安全控制技術(shù)

張衛(wèi)明，趙伯濤* ，盧慶國，連運(yùn)河，黃曉德

(1.南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京210042;2.晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司，河北邯鄲057250)

辣椒紅素是從辣椒中提取出來的天然類胡蘿卜素?，F(xiàn)代分析表明，辣椒紅素含有辣椒紅色素主要含有辣椒紅素、辣椒玉紅素、玉米黃質(zhì)、D－胡蘿卜素、隱辣椒質(zhì)等成分［1］。辣椒紅素不僅色價(jià)高，安全無毒，而且具有抗癌美容的功效，已被美國FAO、英國、日本、EEC、WHO和中國國標(biāo)委等組織審定為無限制性使用的天然食品添加劑，并廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。

近年來，隨著國內(nèi)外對(duì)食品及添加劑安全標(biāo)準(zhǔn)要求不斷完善和提高，農(nóng)產(chǎn)品原料生產(chǎn)過程存在的農(nóng)藥殘留、真菌毒素污染、有機(jī)化學(xué)物質(zhì)污染所造成食品安全及深加工產(chǎn)品的安全問題，已越來越受到人們的關(guān)注。在辣椒提取物產(chǎn)品方面，2005年的肯德基蘇丹紅事件和2010年的羅丹明B化學(xué)火鍋事件最為典型。使得辣椒及辣椒制品中是否含有染料污染物成了社會(huì)公眾和各大媒體關(guān)心的熱點(diǎn)食品安全問題，國家也因此加強(qiáng)了對(duì)各種辣椒制品中染料污染物的監(jiān)管力度，國際食品貿(mào)易市場準(zhǔn)入門檻也越來越高。

針對(duì)上述產(chǎn)業(yè)背景和市場形勢，為了提高我國辣椒提取行業(yè)的核心競爭力和產(chǎn)品品質(zhì)，保障我國食品安全，適應(yīng)國際貿(mào)易需求，本文結(jié)合辣椒紅素提取對(duì)辣椒原料在品質(zhì)和安全方面的要求，對(duì)辣椒原料生產(chǎn)過程中存在的影響辣椒紅素提取的環(huán)節(jié)和因素進(jìn)行了分析，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況制定相應(yīng)的控制技術(shù)，從而建立辣椒原料品質(zhì)和安全質(zhì)量的控制技術(shù)，為提升我國辣椒提取行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平提供產(chǎn)業(yè)技術(shù)支撐。

1 原料對(duì)辣椒紅素提取的影響

1.1 辣椒紅素提取的對(duì)原料的要求

辣椒紅素的產(chǎn)量和質(zhì)量與所用辣椒原料的質(zhì)量密切相關(guān)，原料對(duì)辣椒紅素提取物的影響主要包括原料的品質(zhì)和質(zhì)量安全兩個(gè)方面。

針對(duì)辣椒紅素提取而言，原料的品質(zhì)主要的取決于原料中有辣椒紅素的含量。高含量不僅是保證辣椒紅素提取效率和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)，也對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生影響，因?yàn)檫^低含量勢必造成提取工藝的復(fù)雜化，條件控制的嚴(yán)格化，因此，原料中辣椒紅高含量是辣椒紅素提取對(duì)原料的基本要求。

辣椒紅素的提取過程是一個(gè)物質(zhì)分離和富集過程，原料中存在農(nóng)藥、羅丹明等有機(jī)化合物會(huì)因這個(gè)過程，在辣椒紅素產(chǎn)品的產(chǎn)生聚集，導(dǎo)致的含量相對(duì)原料中有大幅的升高，因此要求原料中的農(nóng)藥、羅丹明等有害物質(zhì)必須在一定限制以下，以降低產(chǎn)品農(nóng)殘、有害物質(zhì)超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 影響原料品質(zhì)的因素分析

生產(chǎn)過程中影響辣椒品質(zhì)的因素很多。首要的是品種因素，不同品種的辣椒，辣椒紅素含量存在較大的差異。張芳芳等［2］對(duì)國內(nèi)17份辣椒品種的中辣椒紅素的含量測定，結(jié)果紅都辣椒中辣椒紅素含量最高，達(dá)218.093 mg/kg，云陽椒含量最低，只有23.691 mg/kg，含量相差近 10 倍;黃啟強(qiáng)［3］等對(duì)貴州、湖南、山東等8個(gè)省主要辣椒品種的辣椒紅素進(jìn)行了提取比較，結(jié)果也表明，不同品種的辣椒中辣椒紅素含量存在較大差異。

其次是栽培管理技術(shù)的差異，相同品種在不同地區(qū)、不同栽培模式下辣椒果實(shí)中辣椒紅素的含量也有所不同［4］。，有研究表明，同一品種的辣椒露天栽培模式下的辣椒紅素含量要比溫室栽培模式高出近10%;另外栽培管理過程中的肥料使用、光照控制、采收時(shí)期以及采收的處理和儲(chǔ)藏都會(huì)對(duì)辣椒紅素的含量造成影響。

1.3 原料質(zhì)量安全影響因素分析

辣椒生產(chǎn)過程存在質(zhì)量安全的風(fēng)險(xiǎn)，主要是由生產(chǎn)環(huán)境中存在化學(xué)污染和肥料、農(nóng)藥、塑料包裝等物資的不規(guī)范使用造成的。環(huán)境中的化學(xué)污染，主要是目前我國農(nóng)藥和肥料使用的不規(guī)范情況還普遍存在，工業(yè)三廢和城市垃圾處理還不夠規(guī)范，造成耕地土壤、灌溉水、空氣中存在著較為嚴(yán)重的農(nóng)藥、蘇丹紅、羅丹明等化學(xué)污染物超標(biāo)，這些有害物質(zhì)極易在辣椒的植株內(nèi)積累，如果辣椒生產(chǎn)基地環(huán)境條件不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，原料生產(chǎn)最后導(dǎo)致污染殘留超標(biāo)。

其次辣椒生產(chǎn)過程中病蟲害防治、原料包裝運(yùn)輸中，化肥、植保產(chǎn)品、地膜、包裝物等農(nóng)資、農(nóng)業(yè)廢棄物的不規(guī)范管理使用，也會(huì)造成辣椒的污染。進(jìn)一步隨著提取加工進(jìn)入辣椒紅素，影響產(chǎn)品安全。

2 原料辣椒品質(zhì)及安全規(guī)范控制

2.1 品種評(píng)價(jià)及選擇

針對(duì)辣椒紅素提取對(duì)原料的要求，在選擇辣椒品種時(shí)，除了從氣候適宜性、土質(zhì)適宜性、病蟲害抗性等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)外，還應(yīng)對(duì)辣椒紅素含量、加工的適宜進(jìn)行評(píng)價(jià)。我們采用國標(biāo)法食品添加劑辣椒紅GB10783－2008所述測定方法，對(duì)全國主要辣椒產(chǎn)區(qū)82個(gè)品種樣本的色價(jià)分布范進(jìn)行了分析較，結(jié)果表明辣椒果實(shí)色價(jià)介于5～35之間，將色價(jià)大于20的辣椒品種作為提取辣椒紅色素的原料進(jìn)行篩選，綜合產(chǎn)量、栽培管理技術(shù)及性價(jià)比等因素確定新疆產(chǎn)金塔、甜椒、板椒，河北曲周望都等品種適合作為辣椒紅提取生產(chǎn)的原料品種。

2.2 環(huán)境評(píng)價(jià)及基地選擇

針對(duì)辣椒紅素提取對(duì)原料的要求，結(jié)合辣椒栽培生產(chǎn)的特性，避免或降低環(huán)境對(duì)辣椒品質(zhì)和質(zhì)量的影響。在進(jìn)行辣椒基地的選擇時(shí)，以產(chǎn)地及周邊污染源、土壤中禁違農(nóng)藥殘留、蘇丹紅和羅丹B污染、重金屬污染、灌溉水源、環(huán)境空氣質(zhì)量作為控制因子，對(duì)產(chǎn)地及其周邊可能存在的污染源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，按《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境要求》(GB/T18407.1－2001)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)灌溉水、大氣質(zhì)量和土壤進(jìn)行分析，只有相關(guān)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)要求的方可選為辣椒種植基地。

在選擇原料辣椒基地時(shí)，還應(yīng)對(duì)容易造成辣椒紅素安全風(fēng)險(xiǎn)的根據(jù)蘇丹紅、羅丹明B進(jìn)行檢測，我們對(duì)蘇丹紅I、羅丹明B的在辣椒生產(chǎn)中的污染途徑進(jìn)行了分析(結(jié)果見表1、2)，結(jié)果表明土壤中存在的蘇丹紅和羅丹B是污染途徑之一，因此為保證辣椒紅素的安全，在選擇原料基地時(shí)，應(yīng)土壤中蘇丹紅和羅丹B污染狀況進(jìn)行監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過分析認(rèn)為原料辣椒種植基地土壤中蘇丹紅和羅丹明B的含量應(yīng)低于0.01μg/kg。

表1 不同品種及產(chǎn)地辣椒生產(chǎn)過程相關(guān)樣品的含量蘇丹紅Ⅰμg/kg

表2 不同品種及產(chǎn)地辣椒生產(chǎn)過程相關(guān)樣品的羅丹明B含量μg/kg

2.3 肥料使用技術(shù)

肥料是保證辣椒產(chǎn)量、改善辣椒品質(zhì)的重要生產(chǎn)資料?？茖W(xué)均衡的施肥不僅能改善辣椒的植株?duì)I養(yǎng)，提高抗病蟲能力，還能促進(jìn)辣椒紅素的形成和積累。通過施肥試驗(yàn)表明，多施有機(jī)肥和合理氮、磷、鉀比例，以及適當(dāng)?shù)氖褂梦⒎士擅黠@提高辣椒紅素的含量。

因此在原料辣椒栽培管理中，肥料以使用有機(jī)肥為主，輔以適當(dāng)比例的氮、磷、鉀和適量的微肥。有機(jī)肥可在定植前，結(jié)合耕地翻入土壤中，每畝2 500～3 000 kg為宜;氮磷鉀肥按照 4∶1∶2的比例在結(jié)果前期進(jìn)行追施，并控制氮素肥每畝不超過30 kg;微肥以硼、鋅、錳為主，可以結(jié)合有機(jī)肥在定植前施入土壤，也可以在花期進(jìn)行葉面噴施。

2.4 光照控制

光照是植物進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)合成所必須的能量來源，現(xiàn)代研究表明辣椒果實(shí)中的辣椒紅素合成與光照密切相關(guān)，光照強(qiáng)度越大，辣椒紅色素的合成量越多，露天栽培辣椒的色價(jià)平均在22左右，而大棚栽培辣椒的色價(jià)平均只有13，表明光照是辣椒紅色素合成的重要因素，在自然光條件下栽培辣椒紅色素的含量要遠(yuǎn)高于遮光條件下栽培的紅色素含量，因此作為提取辣椒紅色素原料一定要露天栽培，在光照不良時(shí)，可通過在行間鋪設(shè)反光膜提高光照強(qiáng)度，促進(jìn)辣椒紅素的合成。

2.5 病蟲害防治技術(shù)

辣椒病蟲害防治過程，尤其是采用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治的過程，容易造成原料辣椒的農(nóng)藥殘留，存在著極大的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。因此在進(jìn)行病蟲害防治時(shí)，優(yōu)先采用農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，通過選用抗病蟲品種，非化學(xué)藥劑種子處理，培育壯苗，加強(qiáng)栽培管理，增施有機(jī)肥料，中耕除草，夏季深翻曬土，清潔田園，輪作倒茬，間作套種等一系列措施起到防治病蟲草害的作用;并盡量利用燈光、色彩誘殺害蟲，機(jī)械捕殺害蟲，機(jī)械和人工除草等措施進(jìn)行病蟲草害的早期防治。利用赤眼蜂防治辣椒煙青蟲，用麗蚜小蜂防治辣椒蚜蟲等。

在使用藥劑防治時(shí)，應(yīng)選擇國家登記允許在辣椒中使用的，選擇與辣椒生長養(yǎng)分需求適宜的化肥品種，與發(fā)生病蟲害適宜農(nóng)藥品種，并對(duì)農(nóng)藥品種及生產(chǎn)廠家的農(nóng)藥進(jìn)行檢測評(píng)估，確定蘇丹紅和羅丹B在農(nóng)藥化肥中殘留低的品種作為使用對(duì)象。

2.6 采收管理

眾多研究表明，辣椒果實(shí)發(fā)育過程中，紅色素含量先逐漸升高，然后趨于平緩，并略有下降，最后又迅速合成達(dá)到最大含量。因此，作為提取辣椒紅色素原料的果實(shí)一定要充分成熟，紅色素充分積累后再進(jìn)行采收，用于辣椒紅色素提取，可大大提高辣椒紅色素得率。

2.7 采后儲(chǔ)藏處理技術(shù)

原料辣椒的干燥儲(chǔ)藏是辣椒紅提取生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為了保證原料的周年供應(yīng)，相當(dāng)一部分原料辣椒需要干燥后儲(chǔ)藏幾個(gè)月甚至更長時(shí)間。不合理的儲(chǔ)藏條件和方式會(huì)導(dǎo)致辣椒霉變、色變，辣椒紅素含量下降。而且通過對(duì)辣椒蘇丹紅和羅丹B污染途徑研究，也表明包裝處理過程的編織袋和塑料繩碎片會(huì)混入辣椒原料，從而導(dǎo)致辣椒提取物產(chǎn)品受到一定程度的蘇丹紅I、III和IV、羅丹明B的交叉污染，導(dǎo)致辣椒紅素生產(chǎn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

為了避免這些風(fēng)險(xiǎn)，原料辣椒生產(chǎn)過程中，作業(yè)人員在從事采收及采后作業(yè)時(shí)應(yīng)清洗雙手，并保持清潔;應(yīng)對(duì)所用的器具進(jìn)行充分潔凈，對(duì)采后所用的塑料包應(yīng)符合相關(guān)法律法規(guī)要求，并針對(duì)蘇丹紅、羅丹明的污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)測，禁止使用化肥袋、工業(yè)包裝袋等可能存在污染的容器。

為了包裝原料辣椒長期儲(chǔ)藏品質(zhì)，可以通過微波干燥殺菌工藝對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，避免了原料在存放過程中由于霉菌作用使辣椒紅色素降解和產(chǎn)生真菌毒素，通過試驗(yàn)(參見表3)表明:調(diào)整辣椒含水量為15%左右，控制微波殺菌溫度宜控制在78℃，殺菌6分鐘，殺菌處理后樣品水分在4.00% ～6.13%之間，對(duì)原料辣椒的帶菌的殺滅率高達(dá)99.98%。達(dá)到長期保質(zhì)貯藏的目的。

表3 辣椒微波殺菌干燥試驗(yàn)

3 結(jié)論

總之，針對(duì)辣椒提取物生產(chǎn)對(duì)原料品質(zhì)和安全要求，對(duì)影響辣椒原料品質(zhì)和安全的關(guān)鍵因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，確定品種選擇及栽培管理技術(shù)、產(chǎn)地環(huán)境條件、農(nóng)業(yè)投入品、采后的運(yùn)輸干燥及儲(chǔ)藏包裝條件等為影響質(zhì)量及安全的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)。針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵因子進(jìn)行研究，建立了原料生產(chǎn)的規(guī)范化技術(shù)體系，是保證辣椒紅提取效率和質(zhì)量安全有效措施。

［1］馮霄，何潮洪.化工原理［M］.北京:科學(xué)出版社，2007:281.

［2］張芳芳.辣椒果實(shí)主要色素動(dòng)態(tài)變化及辣椒紅素的QTL定位［D］.北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010.

［3］黃啟強(qiáng).辣椒紅色素提取技術(shù)的研究［J］.廣州食品工業(yè)科技，2004，20(4):15 －18.

［4］趙文戈.各種栽培因子對(duì)辣椒紅素影響的實(shí)驗(yàn)分析［J］.北京農(nóng)業(yè)，2012(17):14－15.

［5］諶智鑫，趙尊練，周倩，等.不同儲(chǔ)藏條件對(duì)干辣椒品質(zhì)的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(9):381－386.