Ultrazvuková extrakce kapsaicinu z pálivých chilli papriček
- Kapsaicin je hlavní chuťovou a kořenitou látkou pálivých paprik, známých také jako chilli papričky.
- Pro výrobu vysoce kvalitního kapsaicinu jako aromatické chuťové a léčivé složky je zapotřebí účinná, a přitom šetrná extrakční technika, která zabrání jeho degradaci.
- Ultrazvuková extrakce je šetrná mechanická extrakční metoda, která poskytuje vysoké výtěžky kapsaicinu za velmi krátkou dobu extrakce.
Vysoce výkonný ultrazvuk pro vysoce kvalitní extrakty kapsaicinu
Ultrazvuková extrakce kapsaicinoidů z pálivých chilli papriček (např. Capsicum frutescens) výrazně zvyšuje výtěžek extrakce. Výkonový ultrazvuk podporuje perforaci a narušení buněčných stěn a také bobtnání a hydrataci tím, že vtlačuje rozpouštědlo do rostlinných buněk. Výsledkem je zvýšený přenos hmoty intracelulárních látek (včetně kapsaicinoidů) z rostlinných buněk do rozpouštědla.
Jako čistě mechanická, netepelná technika zpracování zabraňuje ultrazvuková extrakce tepelné degradaci termolabilních sloučenin. Ultrazvuková kavitace intenzifikuje extrakční proces, což vede k vysokým výtěžkům extraktu vynikající kvality. Investiční a provozní náklady na ultrazvukové extrakční zařízení jsou poměrně nízké a umožňují rychlou návratnost investice (RoI).
- Vynikající výtěžek
- Vysokorychlostní extrakce – během několika minut
- Vysoce kvalitní extrakty – šetrné, netepelné
- Zelená rozpouštědla (např. voda/ethanol)
- Nákladově efektivní
- Snadný a bezpečný provoz
- Nízké investiční a provozní náklady
- Nepřetržitý provoz 24/7 při vysokém zatížení
- Zelená, ekologická metoda
Ultrazvuková vsádková extrakce rostlinných materiálů v objemu 120L pomocí UIP2000hdT s míchadlem
Ultrazvuková extrakce kapsaicinoidů – ve vsádkovém nebo kontinuálním průtokovém režimu
Vsádkový režim: Procesy ultrazvukové extrakce lze provozovat jako jednoduché vsádkové procesy nebo jako inline zpracování, při kterém je médium kontinuálně přiváděno ultrazvukovým průtokovým reaktorem.
Vsádkové zpracování je snadný postup, při kterém se extrakce provádí šarži po šarži. Hielscher Ultrasonics nabízí ultrazvukové procesory pro malé až velké vsádky, tj. 1L až 120L.
Pro zpracování vsádek o objemu 5 až 10L doporučujeme UP400ST se sonotrodou S24d22L2D. (viz obr. vlevo)
Pro zpracování vsádek o objemu přibl. 120L doporučujeme UIP2000hdT se sonotrodou RS4d40L4. (viz obr. vpravo nahoře)
Průtokový režim: Pro větší objemy a plnohodnotnou komerční extrakci kapsaicinu je kontinuální proud kapaliny obsahující vločky pálivé papriky přiváděn ultrazvukovým reaktorem, kde je suspenze rozpouštědla a rostlinného materiálu intenzivně sonikována.
Pro objem přibl. 8L/min. doporučujeme UIP4000hdT se sonotrodou RS4d40L3 a tlakovatelnou průtokovou celou FC130L4-3G0.
Případová studie ultrazvukové extrakce kapsaicinu
Olguín-Rojas et al. (2019) uvádějí izolaci kapsaicinoidů s výtěžkem vyšším než 96% při použití tří kultivarů Capsicum chinense Jacq. (papriky ‚Bode‘, ‚Habanero‘ a ‚Habanero Roxo‘). Použili sondový ultrazvukový přístroj Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) se vzorkem ponořeným do vodní lázně s regulovanou teplotou. 0,25g vzorku Capsicum chinense bylo uvedeno do kontaktu s 25mL methanolu na 10 minut a poté přeneseno do vodní lázně o teplotě 50ºC při výstupní amplitudě 200 W a pracovním cyklu 0,5sec. Následně byly extrakty přefiltrovány přes nylonový stříkačkový filtr a analyzovány chromatograficky. Při analýze bylo nalezeno všech pět hlavních kapsaicinoidů (n-DHC, C, DHC, h-C a h-DHC). Ultrazvuková extrakce poskytuje plnospektrální extrakt se širokým chuťovým profilem.
Sganzerla et al. (2014) zjistili, že ultrazvuková extrakce je vynikající metodou pro kvantitativní a reprodukovatelnou extrakci kapsaicinoidů z chilli papriček s použitím methanolu jako rozpouštědla. Díky své jednoduchosti a účinnosti lze ultrazvukovou extrakci využít pro rychlou rutinní analýzu kapsaicinoidů v chilli papričkách.
Ultrazvukové extrakční zařízení
Hielscher Ultrasonics se specializuje na výrobu vysoce výkonných ultrazvukových procesorů pro produkci vysoce kvalitních extraktů z rostlinných materiálů.
Široké produktové portfolio společnosti Hielscher Ultarsonics sahá od kompaktních, výkonných laboratorních sonikátorů po robustní stolní a plně průmyslové systémy, které dodávají ultrazvuk vysoké intenzity pro účinnou extrakci a izolaci bioaktivních látek (např. kvercetinu, kofeinu, kurkuminu, terpenů atd.). Všechny digitální sonikátory od 200W do 16 000W jsou vybaveny intuitivním menu s programovatelným nastavením, barevným dotykovým displejem pro digitální ovládání, integrovanou SD kartou pro automatický záznam dat, vzdáleným ovládáním přes prohlížeč a mnoha dalšími uživatelsky přívětivými funkcemi. Sonotrody a průtokové cely (části, které jsou v kontaktu s médiem) lze autoklávovat a snadno se čistí. Všechny naše ultrazvukové přístroje jsou konstruovány pro nepřetržitý provoz 24/7, vyžadují nízkou údržbu a jejich obsluha je snadná a bezpečná.
Digitální barevný displej umožňuje uživatelsky přívětivé ovládání ultrazvukového přístroje. Naše systémy jsou schopny dodávat nízké až velmi vysoké amplitudy. Pro extrakci polyfenolů a dalších bioaktivních fytochemikálií, jako jsou kapsaicinoidy, nabízíme speciální ultrazvukové sonotrody (označované také jako ultrazvukové sondy nebo anglicky horns), které jsou optimalizovány pro šetrnou izolaci vysoce kvalitních účinných látek. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích.
Přesné řízení parametrů ultrazvukového procesu zajišťuje reprodukovatelnost a standardizaci procesu.
Níže uvedená tabulka Vám poskytuje orientační přehled o přibližné zpracovatelské kapacitě našich ultrazvukových přístrojů:
| Objem vsádky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 0,5 až 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | větší | klastr UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Lehký, a přesto výkonný sonikátor UP200Ht je ideální pro extrakci kapsaicinu v kádinkách
Literatura / Reference
- Barbero G.F., Liazid A., Palma M., Barroso C.G. (2008): Ultrasound-assisted extraction of capsaicinoids from peppers. Talanta 75, 2008. 1332-1337.
- Boonkird S.; Phisalaphong C.; Phisalaphong M. (2008): Ultrasound-assisted extraction of capsaicinoids from Capsicum frutescens on a lab- and pilot-plant scale. Ultrasonic Sonochemistry, 15, 2008. 1075-1079.
- Lu M.; Ho Ch.-T.; Huang Q. (2017): Extraction, bioavailability, and bioefficacy of capsaicinoids. Journal of Food and Drug Analysis Vol. 25, Issue 1, Jan. 2017. 27-36.
- Olguín-Rojas J.A.; Fayos O.; Vázquez-León L.A.; Ferreiro-González M.; del Carmen Rodríguez-Jimenes G.; Palma M.; Garcés-Claver A.; Barbero G.F. (2019): Progression of the Total and Individual Capsaicinoids Content in the Fruits of Three Different Cultivars of Capsicum chinense Jacq. Agronomy 2019, 9, 141.
- Sganzerla M.; Pereira Coutinho J.; Tavaresde Melo A.M.; Teixeira Godoy H. (2014): Fast method for capsaicinoids analysis from Capsicum chinense fruits. Food Research International, Vol. 64, October 2014. 718-725.
Fakta, která stojí za to znát
Kapsaicinoidy
Papriky jsou oblíbené po celém světě a často se používají jako potravinářské přísady, které dodávají pálivou a štiplavou chuť. Kapsaicinoidy jsou chuťové sloučeniny v červených chilli papričkách, složené především z kapsaicinu (trans-8 methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) a dihydrokapsaicinu (8 methyl-N-vanillylnonanamide), nordihydrokapsaicinu, homokapsaicinu a homodihydrokapsaicinu. Kapsaicin a dihydrokapsaicin jsou nejhojněji zastoupené kapsaicinoidy, které odpovídají za přibližně 90% pálivosti. Celkem bylo u různých druhů paprik rozlišeno více než 20 kapsaicinoidů.
Kapsaicinoidy jsou nejvýznamnějším typem fytochemikálií v paprikách. Jedná se o netěkavé alkaloidy, které jsou chemicky kyselými amidy rozvětvených mastných kyselin C9–C11 a vanillylaminu. Kapsaicinoidy, které jsou zodpovědné za štiplavou a pálivou chuť chilli papriček, jsou oblíbenou kořenicí složkou. Kromě použití jako potravinářská složka jsou kapsaicinoidy známé svými farmakologickými vlastnostmi, k nimž patří jejich funkce chemoprotektorů proti mutagenezi nebo tumorigenezi, antimikrobiálních látek a antioxidantů, dále jejich protinádorový účinek, analgetické účinky a jejich působení na neurony odpovědné za přenos bolesti a neurogenní zánět. Dalším běžným využitím kapsaicinoidů jsou topická analgetika proti bolesti, antiartritické a protizánětlivé masti a použití jako přírodní inhibitor patogenních mikroorganismů
V potravinářském průmyslu se kapsaicinoidy díky svým antimikrobiálním vlastnostem někdy přidávají jako přírodní konzervant.
Chilli plody Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. a Capsicum chinense se pěstují po celém světě, a jsou proto dobře známé.