Ultralydsekstraktion af capsaicin fra stærke chilipebre
- Capsaicin er det primære smagsstof og stof, der giver den stærke smag i stærke pebre, også kendt som chilier.
- For at fremstille capsaicin af høj kvalitet som aromatisk smagsstof og medicinsk ingrediens kræves en effektiv, men skånsom ekstraktionsteknik, som forhindrer nedbrydning.
- Ultralydsekstraktion er en skånsom mekanisk ekstraktionsmetode, som giver høje udbytter af capsaicin på meget kort ekstraktionstid.
Højtydende ultralyd til capsaicinekstrakter af høj kvalitet
Ultralydsekstraktion af capsaicinoider fra stærke chilipebre (f.eks. Capsicum frutescens) forbedrer ekstraktionsudbyttet betydeligt. Højintensiv ultralyd fremmer perforering og nedbrydning af cellevægge samt opsvulmning og hydrering ved at presse opløsningsmidlet ind i plantecellerne. Dette medfører øget masseoverførsel af de intracellulære stoffer (herunder capsaicinoider) fra plantecellerne til opløsningsmidlet.
Som en rent mekanisk, ikke-termisk behandlingsteknik forhindrer ultralydsekstraktion termisk nedbrydning af termolabile forbindelser. Ultralydskavitation intensiverer ekstraktionsprocessen, hvilket resulterer i høje udbytter af ekstrakter af overlegen kvalitet. Investerings- og driftsomkostningerne til ultralydsekstraktionsudstyr er relativt lave og muliggør hurtig tilbagebetaling af investeringen.
- Overlegent udbytte
- Hurtig ekstraktion – inden for få minutter
- Ekstrakter af høj kvalitet – skånsom, ikke-termisk behandling
- Grønne opløsningsmidler (f.eks. vand/ethanol)
- Omkostningseffektiv
- Nem og sikker betjening
- Lave investerings- og driftsomkostninger
- Drift 24/7 under høj belastning
- Grøn, miljøvenlig metode
120L ultralydsekstraktion af plantemateriale i batch med UIP2000hdT og omrører
Ultralydsekstraktion af capsaicinoider – i batch eller med kontinuerlig gennemstrømning
Batch: Ultralydsekstraktionsprocesser kan udføres som enkle batchprocesser eller som inlinebehandling, hvor mediet kontinuerligt føres gennem en ultralydsgennemstrømningsreaktor.
Batchbehandling er en enkel fremgangsmåde, hvor ekstraktionen udføres batch for batch. Hielscher Ultrasonics tilbyder ultralydsprocessorer til små og store batchvolumener, dvs. 1L til 120L.
Til behandling af batchvolumener på 5 til 10L anbefaler vi UP400ST med sonotrode S24d22L2D. (se billedet til venstre)
Til behandling af batchvolumener på ca. 120L anbefaler vi UIP2000hdT med sonotrode RS4d40L4. (se billedet øverst til højre)
Gennemstrømning: Til større volumener og kommerciel capsaicinekstraktion i fuld skala føres en kontinuerlig væskestrøm med stærke chiliflager gennem en ultralydsreaktor, hvor suspensionen af opløsningsmiddel og plantemateriale sonikeres intensivt.
Til et volumen på ca. 8L/min. anbefaler vi UIP4000hdT med sonotrode RS4d40L3 og gennemstrømningscellen FC130L4-3G0, som kan sættes under tryk.
Casestudie om ultralydsekstraktion af capsaicin
Olguín-Rojas et al. (2019) rapporterer isolering af capsaicinoider med et udbytte på over 96% ved anvendelse af tre sorter af Capsicum chinense Jacq. (‘Bode’, ‘Habanero’ og ‘Habanero Roxo’). De anvendte Hielschers ultralydsapparat med sonde UP200S (200 W, 24 kHz) med prøven nedsænket i et temperaturreguleret vandbad. 0,25g af en Capsicum chinense-prøve blev bragt i kontakt med 25mL methanol i 10 minutter og derefter overført til vandbadet ved 50ºC, en udgangsamplitude på 200 W og en driftscyklus på 0,5sec. Derefter blev ekstrakterne filtreret gennem et nylonsprøjtefilter og analyseret ved kromatografi. Ved analysen blev alle fem primære capsaicinoider (n-DHC, C, DHC, h-C og h-DHC) påvist. Ultralydsekstraktion giver et fuldspektrumekstrakt med en bred smagsprofil.
Sganzerla et al. (2014) fandt, at ultralydsekstraktion er en fremragende metode til kvantitativ og reproducerbar ekstraktion af capsaicinoider fra chilipebre med methanol som opløsningsmiddel. På grund af sin enkelhed og effektivitet kan ultralydsekstraktion anvendes til hurtig rutineanalyse af capsaicinoider i chilipebre.
Udstyr til ultralydsekstraktion
Hielscher Ultrasonics er specialiseret i fremstilling af højtydende ultralydsprocessorer til produktion af ekstrakter af høj kvalitet fra plantemateriale.
Det brede produktsortiment fra Hielscher Ultarsonics spænder fra kompakte, kraftige ultralydsapparater til laboratorier til robuste bordmodeller og fuldt industrielle systemer, som leverer højintensiv ultralyd til effektiv ekstraktion og isolering af bioaktive stoffer (f.eks. quercetin, koffein, curcumin, terpener osv.). Alle digitale ultralydsapparater fra 200W til 16.000W har en intuitiv menu med programmerbare indstillinger, et farveberøringsdisplay til digital styring, et integreret SD-kort til automatisk dataregistrering, fjernstyring via browser og mange flere brugervenlige funktioner. Sonotroderne og gennemstrømningscellerne (de dele, der er i kontakt med mediet) kan autoklaveres og er nemme at rengøre. Alle vores ultralydsapparater er konstrueret til drift 24/7, kræver kun lidt vedligeholdelse og er nemme og sikre at betjene.
Et digitalt farvedisplay muliggør brugervenlig styring af ultralydsapparatet. Vores systemer kan levere fra lave op til meget høje amplituder. Til ekstraktion af polyfenoler og andre bioaktive fytokemikalier såsom capsaicinoider tilbyder vi særlige ultralydssonotroder (også kendt som ultralydssonder eller horn), som er optimeret til skånsom isolering af aktive stoffer af høj kvalitet. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr muliggør drift 24/7 under høj belastning og i krævende miljøer.
Præcis styring af ultralydsprocessens parametre sikrer reproducerbarhed og processtandardisering.
Tabellen nedenfor giver en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 0,5 til 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | større | gruppe af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Det lette, men kraftige ultralydsapparat UP200Ht er ideelt til capsaicinekstraktion i bægerglas
Litteratur / Referencer
- 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, der er værd at vide
Capsaicinoider
Peberfrugter er populære verden over og bruges ofte som tilsætning til fødevarer for at give en stærk og skarp smag. Capsaicinoider er smagsstoffer i røde chilipebre og består hovedsageligt af capsaicin (trans-8 methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) og dihydrocapsaicin (8 methyl-N-vanillylnonanamide), nordihydrocapsaicin, homocapsaicin og homodihydrocapsaicin. Capsaicin og dihydrocapsaicin er de hyppigst forekommende capsaicinoider og er ansvarlige for omkring 90% af den stærke smag. Samlet set er der identificeret mere end 20 capsaicinoider i forskellige peberarter.
Capsaicinoider er den mest fremtrædende type fytokemikalier i peberfrugter. De er ikke-flygtige alkaloider, som kemisk set er sure amider af forgrenede C9–C11-fedtsyrer og vanillylamin. Capsaicinoider er ansvarlige for den skarpe og stærke smag i chilipebre og er en populær krydderiingrediens. Ud over deres anvendelse som fødevareingrediens er capsaicinoider kendt for deres farmakologiske egenskaber, som omfatter deres funktion som kemobeskyttende stoffer mod mutagenese eller tumorigenese, som antimikrobielle stoffer og som antioxidanter samt deres kræfthæmmende effekt, deres smertestillende virkninger og deres virkning på de neuroner, der er ansvarlige for smerteoverførsel og neurogen inflammation. En anden almindelig anvendelse af capsaicinoider er i topiske smertestillende midler mod smerter, i salver mod artritis og inflammation samt som naturlig hæmmer af sygdomsfremkaldende mikroorganismer
I fødevareindustrien tilsættes capsaicinoider undertiden som naturligt konserveringsmiddel på grund af deres antimikrobielle egenskaber.
Chilifrugterne fra Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. og Capsicum chinense dyrkes verden over og er derfor velkendte.