1、1辣椒天然产物高值化提取分离关键技术与产业化一、项目简介辣椒红、辣椒素是重要的天然功能提取物, 在国际贸易中占有较大比重,自 20 世纪 50 年代美国率先在辣椒中成功提取了辣椒红色素, 辣椒天然产物提取成为辣椒产业发展的主要方向。美国、西班牙、印度先后引领并主导了辣椒提取产业的发展。我国是辣椒资源大国，传统上以简单加工及原料出口为主，自 90年代开始进行辣椒提取加工，采用与国外类似的间歇静置工艺，生产各环节独立，周期长、提取率低、溶剂和能耗大、质量安全无保障，辣椒红年产量 60 吨，不足世界产量的 2%，严重依赖进口。针对以上问题，项目经过十余年潜心研究和反复实践，集成开发了原料处理、同步提
2、取分离、质量控制及精深加工产业关键技术及装备并实施了产业化应用，取得了重要创新性进展。1、揭示辣椒红、辣椒素极性差异，开发同步提取高效分离工艺技术与装备。研究揭示了辣椒红、辣椒素及杂质在溶剂中溶解和分配规律，设计互溶的复合溶剂体系，开发连续逆流梯度提取、多级连续离心分离的同步提取与高效分离技术，集成系列装备的改造、研制和一体化设计，建成世界首条连续化、规模化辣椒提取分离生产线，辣椒红和辣椒素提取率比传统工艺高 8%和 55%，达 98%和 95%；胶质含量 为传统工艺的 1/10 和1/50；辣椒红中辣椒素含量5mg/kg ，产 品溶剂残留10mg/kg；溶剂消耗是传统工艺的 1%，能耗是传统
3、工艺 1/4。22、突破规模化预处理瓶颈，开发一体化封闭型连续预处理技术与装备。攻克辣椒带柄加工影响产品品质难题，开发辣椒粉造粒技术，对预处理各个单元进行了技术开发和装备的设计集成，建成了业内首条全程只需 30 分钟、日处理干辣椒 120 吨的一体化的连续生产线，封闭微负压系统和排气口粉尘过滤，极大减少了辣椒粉尘扩散造成的环境污染和对操作人员的刺激伤害。3、阐明污染来源及迁移富集规律，建立质量控制技术体系与标准。建立了样品中痕量危害物（苏丹红、农残等）前处理技术和检测方法，阐明了痕量危害物污染来源及其迁移富集规律，针对辣椒提取质量要求，建立了辣椒从种植到精深加工过程质量与安全保障体系及相关国家
4、标准；创新复合溶剂和超临界脱除技术，显著降低了危害物的含量，保障质量安全。4、提取物产品深度开发，拓展应用范围，提升综合效益。开发了辣椒碱结晶纯化、辣椒红和辣椒素水性微乳化、果胶超声提取等产品精深加工技术，拓展了辣椒提取物的应用领域和辣椒提取的综合效益。项目授权专利 26 项(发明专利 17 项)，国家标准 6 项，多次被行业专家鉴定为“ 国际领先” 水平。获 全国行业特等奖 1 项、一等奖 1 项，省级一等奖 1 项，技术与装备推广国内 30 多家企业，近三年新增销售额 33 亿元，利税 3.8 亿元，全国辣椒红产量达3500 吨（其中晨光公司 3000 吨），国际市场份额从不足 2%提高到
5、 70%以上，辣椒油树脂实现由严重依赖进口到掌握国际市场3话语权的根本性转变。核心技术成功应用于叶黄素、棉籽蛋白、红米红提取工业化生产，形成了天然植物提取物现代工业化生产技术体系。二、主要完成人及其贡献1、卢庆国（晨光生物科技集团股份有限公司），排名第 1，正高级职称，董事长兼总经理。项目负责人，主持并全程参与完成了辣椒提取加工原料预处理技术及装备一体化开发，辣椒红、辣椒素同步提取与高效分离技术与产业化、辣椒及提取物中染料污染物分析与控制技术创新工作。统筹策划项目产业化实施，指导建成了世界最大的连续化、规模化辣椒天然产物提取加工生产线。对项目 3 项科技创新内容均作出了重大贡献。2、张卫明（中
6、华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究所），排名第 2，正高级职称，院长。项目技术负责人之一，主持辣椒天然产物高值化提取加工产品标准的制定，参与辣椒原料生产品质和质量安全评价与控制技术研究、标准化辣椒原料种植基地建设及规范化产业生产线和产品研发工作。对本项目第 1、3 项科技创新内容做出了重要贡献。获国家科技奖励情况：2011 年，项目“高分子多糖生物 质加工新技术与产品应用”获国家技术发明二等奖，排名第 1 位。3、张泽生（天津科技大学），排名第 3，正高级职称，副院长。项目技术负责人之一，主持完成辣椒中辣椒红色素、辣椒素与其他成分的特性差异研究，阐明了辣椒复合溶剂高效提取机制，参与完成
7、辣椒红、辣椒素分段梯度控温的复合溶剂提取技术开4发。对项目第 1 项科技创新内容作出了重要贡献。4、曹雁平（北京工商大学），排名第 4，正高级职称。项目主要完成人之一，主持完成辣椒红连续逆流提取技术开发与产业化以及溶剂低氧蒸发与系统尾气冷冻回收等工作，参与完成辣椒红、辣椒素高效分离技术开发。对项目第 1 项科技创新内容作出了重要贡献。5、连运河（晨光生物科技集团股份有限公司），排名第 5，正高级职称，副总经理。项目主要完成人之一，主持完成辣椒红、辣椒素同步提取与高效分离技术与产业化以及辣椒及提取物中染料污染物分析与控制技术等创新工作，指导辣椒红、辣椒素高端应用型产品开发，参与辣椒天然产物提取工
8、业化生产线建设。对项目第 1、3 项科技创新内容作出了重要贡献。6、赵伯涛（中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究所），排名第 6，正高级职称，副院长。项目技术负责人之一，主持完成辣椒原料生产的品质和质量安全评价与控制技术研究及规范化，指导并全程参与辣椒标准化原料种植基地建设。对项目第 3 项科技创新内容作出了重要贡献。曾获国家科技奖励情况：2012 年，项目“ 果蔬食品的高品 质干燥关键技术研究及应用” 获国家科技 进 步二等奖，排名第 10 位。7、陈运霞（晨光生物科技集团股份有限公司），排名第 7，副高级职称，副总经理。项目技术负责人之一， 主持完成无氧连续逆流梯度提取、无氧溶剂蒸
9、发回收系统研究设计、多级连续离心萃取分离技术开发、辣椒加工原料预处理工艺技术改进及5装备集成等工作，全面负责辣椒天然产物规模化、连续化生产线建设。对本项目第 1、2 项科技创新内容作出了重要贡献。8、李凤飞（晨光生物科技集团股份有限公司），排名第 8，副高级职称，副总经理。项目技术工作人员之一，负责分段梯度控温的复合溶剂提取技术、辣椒红水溶液脱胶技术、产品快速脱溶技术开发与装备集成以及辣椒原料前处理工艺技术开发工作，主持辣椒提取产品的生产与经营。对项目第 1、2 项科技创新内容作出了贡献。9、韩文杰（晨光生物科技集团股份有限公司），排名第 9，中级职称，副总经理。项目技术工作人员之一，参与完成
10、辣椒原料前处理生产线建设、辣椒粉造粒技术装备研发、预处理过程集成和一体化设计、以及连续化、自动化辣椒提取生产线建设等工作。对本项目第 2 项科技创新内容作出了贡献。10、高伟（晨光生物科技集团股份有限公司），排名第 10，副高级职称，经理。项目技术工作人员之一，主持完成辣椒及其提取物中苏丹红与罗丹明 B 检测方法开发、辣椒及其提取物中苏丹红、罗丹明迁移规律研究及去除方法开发等创新工作。对本项目第 3 项科技创新内容作出了贡献。三、主要完成单位及创新推广贡献1、晨光生物科技集团股份有限公司（排名第 1），对项目技术创新和应用贡献主要体现在：（1）辣椒红、辣椒素同步高效提取分离技术与产业化。创新复
11、合溶剂提取技术，实现辣椒红、辣椒素同步提取，提取率分别6达 98%和 95%，提高了品质；集成设计了无氧连续逆流梯度提取、无氧溶剂蒸发回收技术和装备，降低辣椒有效成分氧化损失，吨颗粒消耗溶剂 3kg；设计开发了多级连续离心萃取分离技术，实现了辣椒红和辣椒素及杂质的高效分离，产业化生产线日分离能力从 100kg 提高到 20 吨；开发快速脱溶技术，溶残脱除时间大为缩短，产品溶剂残留10mg/kg，远优于国家标准要求。（2）辣椒规模化原料预处理关键技术创新及装备一体化。通过技术创新突破辣椒带柄加工技术瓶颈，集成设备研制与工艺优化，实现了丝线状、大比重及轻质杂质的分步去除，创新辣椒切段破碎与组分筛分
12、技术，实现了有效破碎和辣椒皮、辣椒籽、辣椒末三种物料一次性分离；创新辣椒粉造粒技术，为后期萃取工作奠定基础；建成了业内首条连续化、规模化辣椒预处理生产线，单条线日处理干辣椒达 120 吨，为高品质辣椒提取提供了重要基础保障。（3）辣椒及提取物中危害物分析与控制技术。建立了痕量染料和农残污染的样品前处理技术和检测方法；阐明辣椒原料中合成染料的污染来源及其在提取加工过程中的迁移富集规律；开发了辣椒提取物中苏丹红 I 和罗丹明 B 的去除技术并产业化应用，产品完全满足国际市场需求。通过项目实施，晨光生物辣椒红国际市场占有率 50%以上。2、中华全国供销合作社南京野生植物综合利用研究所（排名第 2），
13、对项目技术创新和应用贡献主要体现在：辣椒原料生7产的品质及质量安全控制技术研究及规范化。确定产地环境、农药、肥料等为影响原料质量的关键风险因子，研究制定了一整套质量指标要求和使用准则，实现基地标准化规范种植，保障污染点的可控性，辣椒原料外观形态、理化特性、危害物残留等指标符合标准要求。通过微波杀菌工艺对原料进行预处理，避免了原料在存放过程中产生真菌毒素，以及后工序提取物中真菌毒素的残留。为全国辣椒及深加工产品行业质量标准提供支撑，相关辣椒及深加工产品的国家标准的制定3、天津科技大学（排名第 3），对项目技术创新和应用贡献主要体现在：辣椒中有效成分提取机理研究及产业化提取技术开发。研究了辣椒红、
14、辣椒素及其它成分的理化性质差异，验证了运用复合溶剂同时实现辣椒红、辣椒素高效提取的机理。根据辣椒红、辣椒素及杂质成分在有机溶剂中溶解和分配特性不同，参与设计筛选以非极性溶剂为主极性溶剂为辅的复合溶剂体系。考虑到辣椒红色素的热敏特性，指导形成了温度梯度逆流提取工艺，同时参与生产装备的集成设计，协助建立了辣椒红、辣椒素规模化、连续化提取系统，解决了辣椒精深加工核心技术难题，对项目的顺利实施起到了决定性作用。4、北京工商大学（排名第 4），对项目技术创新和应用贡献主要体现在：辣椒有效成分同步高效提取分离技术与产业化。参与设计优化了辣椒红、辣椒素同步逆流梯度提取的初始温度、料液比例等参数，实现辣椒红、
15、辣椒素同步高效提取。参与、指导建成日投辣椒颗粒 120 吨的生产线。根据辣椒红、辣椒素极8性的差异，筛选出高效的新型脱辣溶剂并确定了最优使用浓度，实现了辣椒红、辣椒素高效分离。创新溶剂回收系统，实现系统尾气集中回收并循环利用，溶剂消耗降为传统工艺的 1%。参与完成辣椒红、辣椒素同步提取高效分离生产线建设。5、新疆晨光天然色素有限公司（排名第 5），对项目技术创新和应用贡献主要体现在：辣椒高效提取关键技术转化及生产线建设，完成辣椒提取加工原料预处理、同步提取等关键技术成果转化，参与原料除杂、逆流梯度提取等设备的设计改进，建成日投料辣椒颗粒 120 吨生产线 1 条，年产辣椒红辣素 1000 吨。
16、主持辣椒标准化种植基地建设，公司利用地理优势，采用辣椒原料生产的品质及质量安全控制技术，拓展辣椒种植基地数万亩，通过统一管理模式实现了标准化规范种植，辣椒原料中辣椒红色素、危害物等相关指标严格可控，完全满足市场要求，为辣椒精深加工提供了原料保障，对农产品标准化种植及生产实施具有重要指导意义。6、营口晨光植物提取设备有限公司（排名第 6），对项目技术创新和应用贡献主要体现在：辣椒精深加工生产装备的设计研制及生产线建设。主持完成了辣椒原料预处理、提取、分离各工序环节生产设备的研制工作，全面负责晨光生物、新疆晨光、新疆晨曦等辣椒提取加工企业生产设备的安装、调试，在行业内主持建设辣椒连续化、规模化生产
17、线数十条，以先进生产装备的推广应用，带动了行业整体水平的大幅度提升。四、推广应用情况9项目创新成果已在主要完成单位实现产业化应用，技术及装备辐射新疆晨光天然色素有限公司、河北瑞德天然色素有限公司、新疆隆平高科红安种业有限公司等国内 30 多家辣椒提取企业，预处理技术及配套装备、分段控温逆流梯度提取装备在近几年新建的辣椒提取及大量食用辣椒粉加工生产线全面普及；逆流连续分离技术已通过不同途径应用在业内部分企业分离工序中，辣椒及提取物中染料污染物分析与控制技术得到国内外专家的一致认可。以上技术在全行业内应用，带动我国辣椒提取产品国际市场占有率从不足 2%提高到 70%以上。技术成果应用后产品品质出众
18、，成本优势突出，综合竞争力强，多年来稳定供应顶益集团、统一集团、旺旺集团以及瑞士 Givaudan、美国 Mccormick、法国 Naturex、印度 AVT 等国内外著名食品及食品配料企业。五、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人 发明人其他食品添加剂 辣椒油树脂中国GB 28314 -20122012 年06 月 25日GB 28314 -2012晨光生物科技集团股份有限公司发明专利从红辣椒中萃取兼得辣椒红和辣椒精的工艺中国ZL200610048255.02011 年12 月 07日875133晨光生物科技集团股份有限公司卢庆国；李凤飞
19、；连运河；田洪10发明专利一种辣椒红生产的高效连续脱辣工艺中国ZL200710062040.92012 年08 月 08日1020082晨光生物科技集团股份有限公司卢庆国；刘英山；连运河；陈运霞；田洪其他食品添加剂 辣椒红中国GB 10783 -20082009 年06 月 01日GB 10783-2008青岛红星化工集团天然色素有限公司、河南省漯河市中大天然食品添加剂有限公司、河北晨光天然色素有限公司等其他辣椒粉 天然着色物质总含量测定中国GB/T 222 99-20082008 年11 月 01日GB/T 222 99-2008中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究所其他辣椒及其油树脂 总辣椒碱含量的测定 中国GB/T 303 89-20132014 年06 月 22日GB/T 30 389-2013中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究所、晨光生物科技集团股份有限公司其他辣椒及其油树脂 总辣椒碱含中国GB/T 303 88-20132014 年06 月 22日GB/T 303 88-2013中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研
