Extracción ultrasónica de capsaicina de chiles picantes
- La capsaicina es el principal compuesto responsable del sabor y del picor de los pimientos picantes, también conocidos como chiles.
- Para producir capsaicina de alta calidad como aromatizante e ingrediente medicinal, se requiere una técnica de extracción eficaz, pero suave, que evite su degradación.
- La extracción ultrasónica es un método de extracción mecánica suave que proporciona altos rendimientos de capsaicina en un tiempo de extracción muy breve.
Ultrasonidos de alto rendimiento para obtener extractos de capsaicina de alta calidad
La extracción ultrasónica de capsaicinoides de chiles picantes (p. ej., Capsicum frutescens) mejora significativamente el rendimiento de extracción. Los ultrasonidos de potencia favorecen la perforación y la ruptura de las paredes celulares, así como el hinchamiento y la hidratación, al impulsar el disolvente hacia el interior de las células vegetales. Esto aumenta la transferencia de masa de las sustancias intracelulares (incluidos los capsaicinoides) desde las células vegetales al disolvente.
Como técnica de procesamiento puramente mecánica y no térmica, la extracción ultrasónica evita la degradación térmica de los compuestos termolábiles. La cavitación ultrasónica intensifica el proceso de extracción, lo que permite obtener altos rendimientos y extractos de calidad superior. Los costes de inversión y funcionamiento de los equipos de extracción ultrasónica son relativamente bajos y permiten un rápido retorno de la inversión.
- Rendimiento superior
- Extracción rápida – en cuestión de minutos
- Extractos de alta calidad – proceso suave y no térmico
- Disolventes ecológicos (p. ej., agua/etanol)
- Rentable
- Funcionamiento sencillo y seguro
- Bajos costes de inversión y funcionamiento
- Funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo exigentes
- Método ecológico y respetuoso con el medio ambiente
Extracción ultrasónica por lotes de 120 L de material vegetal con UIP2000hdT y agitador
Extracción ultrasónica de capsaicinoides – por lotes o en flujo continuo
Por lotes: Los procesos de extracción ultrasónica pueden realizarse como procesos sencillos por lotes o como tratamiento en línea, en el que el medio se alimenta continuamente a través de un reactor ultrasónico de flujo continuo.
El procesamiento por lotes es un procedimiento sencillo en el que la extracción se realiza lote a lote. Hielscher Ultrasonics ofrece procesadores ultrasónicos para lotes pequeños y grandes, es decir, de 1 L a 120 L.
Para procesar lotes de 5 a 10 L, recomendamos el UP400ST con el sonotrodo S24d22L2D. (Véase la imagen de la izquierda).
Para procesar lotes de aproximadamente 120 L, recomendamos el UIP2000hdT con el sonotrodo RS4d40L4. (Véase la imagen superior derecha).
En flujo continuo: Para volúmenes mayores y la extracción comercial de capsaicina a escala industrial, se hace pasar una corriente continua de líquido que contiene copos de chile picante por un reactor ultrasónico, donde la suspensión de material vegetal en el disolvente se somete a una sonicación intensa.
Para un volumen de aproximadamente 8 L/min., recomendamos el UIP4000hdT con el sonotrodo RS4d40L3 y la celda de flujo presurizable FC130L4-3G0.
Estudio de caso de extracción ultrasónica de capsaicina
Olguín-Rojas et al. (2019) describen el aislamiento de capsaicinoides con un rendimiento superior al 96% utilizando tres cultivares de Capsicum chinense Jacq. (chiles ‘Bode’, ‘Habanero’ y ‘Habanero Roxo’). Utilizaron el sonicador de sonda de Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) con la muestra sumergida en un baño de agua con temperatura controlada. Se pusieron en contacto 0,25 g de muestra de Capsicum chinense con 25 mL de metanol durante 10 minutos y, a continuación, se transfirió la muestra al baño de agua a 50ºC, con una amplitud de salida de 200 W y un ciclo de trabajo de 0,5sec. Después, los extractos se filtraron mediante un filtro de jeringa de nailon y se analizaron mediante cromatografía. En el análisis se detectaron los cinco capsaicinoides principales (n-DHC, C, DHC, h-C y h-DHC). La extracción ultrasónica proporciona un extracto de espectro completo con un amplio perfil de sabor.
Sganzerla et al. (2014) observaron que la extracción ultrasónica es un método excelente para la extracción cuantitativa y reproducible de capsaicinoides de chiles utilizando metanol como disolvente. Gracias a su sencillez y eficacia, la extracción ultrasónica puede utilizarse para el análisis rutinario rápido de capsaicinoides en chiles.
Equipos de extracción ultrasónica
Hielscher Ultrasonics está especializada en la fabricación de procesadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de extractos de alta calidad a partir de material vegetal.
La amplia gama de productos de Hielscher Ultarsonics abarca desde sonicadores de laboratorio compactos y potentes hasta robustos sistemas de sobremesa y equipos plenamente industriales, que suministran ultrasonidos de alta intensidad para la extracción y el aislamiento eficaces de sustancias bioactivas (p. ej., quercetina, cafeína, curcumina, terpenos, etc.). Todos los sonicadores digitales de 200 W a 16.000 W disponen de un menú intuitivo con ajustes programables, una pantalla táctil a color para el control digital, una tarjeta SD integrada para el registro automático de datos, control remoto mediante navegador y muchas otras funciones que facilitan su uso. Los sonotrodos y las celdas de flujo (las piezas que están en contacto con el medio) pueden esterilizarse en autoclave y son fáciles de limpiar. Todos nuestros sonicadores están diseñados para funcionar 24/7, requieren poco mantenimiento y son fáciles y seguros de utilizar.
Una pantalla digital a color permite controlar el sonicador de forma sencilla. Nuestros sistemas pueden suministrar amplitudes desde bajas hasta muy altas. Para la extracción de polifenoles y otros fitoquímicos bioactivos, como los capsaicinoides, ofrecemos sonotrodos ultrasónicos especiales (también conocidos como sondas o bocinas ultrasónicas) optimizados para el aislamiento cuidadoso de sustancias activas de alta calidad. La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo exigentes y en entornos difíciles.
El control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico garantiza la reproducibilidad y la estandarización del proceso.
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | Mayor | conjunto de UIP16000 |
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El sonicador UP200Ht, ligero y potente, es ideal para la extracción de capsaicina en vasos de precipitados
Bibliografía / Referencias
- 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.
Información de interés
Capsaicinoides
Los chiles son populares en todo el mundo y suelen utilizarse como aditivos alimentarios para aportar un sabor picante y pungente. Los capsaicinoides son compuestos responsables del sabor de los chiles rojos y están constituidos principalmente por capsaicina (trans-8 metil-N-vanillil-6-nonenamida) y dihidrocapsaicina (8 metil-N-vanillilnonanamida), nordihidrocapsaicina, homocapsaicina y homodihidrocapsaicina. La capsaicina y la dihidrocapsaicina son los capsaicinoides más abundantes y son responsables de aproximadamente el 90% del picor. En total, se han distinguido más de 20 capsaicinoides en diferentes especies de chiles.
Los capsaicinoides son el tipo de fitoquímicos más destacado de los chiles. Son alcaloides no volátiles que, químicamente, son amidas ácidas de ácidos grasos de cadena ramificada C9–C11 y vanillilamina. Responsables del sabor pungente y picante de los chiles, los capsaicinoides son un ingrediente popular para condimentar. Además de su uso como ingrediente alimentario, los capsaicinoides son conocidos por sus propiedades farmacológicas, entre las que se incluyen su función como quimioprotectores frente a la mutagénesis o la tumorigénesis, su actividad antimicrobiana y antioxidante, su efecto anticancerígeno, sus efectos analgésicos y su efecto sobre las neuronas responsables de la transmisión del dolor y de la inflamación neurógena. Otro uso habitual de los capsaicinoides es en analgésicos tópicos para el dolor, pomadas antiartríticas y antiinflamatorias, y como inhibidores naturales de microorganismos patógenos.
En la industria alimentaria, los capsaicinoides se añaden en ocasiones como conservantes naturales debido a sus propiedades antimicrobianas.
Los frutos de chile de Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. y Capsicum chinense se cultivan en todo el mundo y, por ello, son ampliamente conocidos.