استخراج فراصوتی کپسایسین از فلفل چیلی تند
- کپسایسین ترکیب اصلی ایجادکنندهٔ طعم و تندی در فلفل‌های تند است که با نام چیلی نیز شناخته می‌شوند.
- برای تولید کپسایسین باکیفیت به‌عنوان طعم‌دهندهٔ معطر و مادهٔ دارویی، به روشی کارآمد و درعین‌حال ملایم برای استخراج نیاز است تا از تخریب آن جلوگیری شود.
- استخراج فراصوتی روشی مکانیکی و ملایم برای استخراج است که در زمانی بسیار کوتاه، بازده بالایی از کپسایسین به دست می‌دهد.
فراصوت با عملکرد بالا برای عصاره‌های کپسایسین باکیفیت
استخراج فراصوتی کپسایسینوئیدها از فلفل چیلی تند (برای مثال Capsicum frutescens) بازده استخراج را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. فراصوت پرتوان با راندن حلال به درون سلول‌های گیاهی، سوراخ‌شدن و تخریب دیواره‌های سلولی و همچنین تورم و آب‌گیری را تقویت می‌کند. این امر انتقال جرم مواد درون‌سلولی (از جمله کپسایسینوئیدها) از سلول‌های گیاهی به حلال را افزایش می‌دهد.
استخراج فراصوتی، به‌عنوان روشی کاملاً مکانیکی و غیرحرارتی برای فرآوری، از تخریب حرارتی ترکیبات حساس به گرما جلوگیری می‌کند. کاویتاسیون فراصوتی فرایند استخراج را تشدید می‌کند و به بازده بالا و کیفیت برتر عصاره می‌انجامد. هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری تجهیزات استخراج فراصوتی نسبتاً پایین است و بازگشت سریع سرمایه را امکان‌پذیر می‌کند.
- بازده برتر
- استخراج سریع – در عرض چند دقیقه
- عصاره‌های باکیفیت – با روشی ملایم و غیرحرارتی
- حلال‌های سبز (برای مثال آب/اتانول)
- مقرون‌به‌صرفه
- کاربری آسان و ایمن
- هزینه‌های پایین سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری
- کارکرد 24/7 در شرایط کاری سنگین
- روشی سبز و سازگار با محیط‌زیست
استخراج فراصوتی ناپیوستهٔ مواد گیاهی در حجم 120L با UIP2000hdT و همزن
استخراج فراصوتی کپسایسینوئیدها – در حالت ناپیوسته یا جریان پیوسته
ناپیوسته: فرایندهای استخراج فراصوتی را می‌توان به‌صورت فرایندهای سادهٔ ناپیوسته یا به‌صورت تیمار درون‌خطی اجرا کرد؛ در حالت دوم، محیط به‌طور پیوسته از یک راکتور فراصوتی جریان‌گذر عبور داده می‌شود.
فرآوری ناپیوسته روشی آسان است که در آن استخراج به‌صورت دسته‌به‌دسته انجام می‌شود. Hielscher Ultrasonics پردازشگرهای فراصوتی را برای دسته‌های کوچک تا بزرگ، یعنی از 1L تا 120L، عرضه می‌کند.
برای فرآوری دسته‌هایی با حجم 5 تا 10L، دستگاه UP400ST با سونوتْرود S24d22L2D را توصیه می‌کنیم. (تصویر سمت چپ را ببینید)
برای فرآوری دسته‌هایی با حجم تقریبی 120L، دستگاه UIP2000hdT با سونوتْرود RS4d40L4 را توصیه می‌کنیم. (تصویر بالا سمت راست را ببینید)
جریان‌گذر: برای حجم‌های بیشتر و استخراج کپسایسین در مقیاس کامل تجاری، جریان پیوسته‌ای از مایع حاوی پرک‌های فلفل تند به یک راکتور فراصوتی وارد می‌شود؛ در آنجا دوغاب حلال/مواد گیاهی تحت فراصوت‌دهی شدید قرار می‌گیرد.
برای حجم تقریبی 8L/min.، دستگاه UIP4000hdT با سونوتْرود RS4d40L3 و سلول جریان قابل‌فشارگذاری FC130L4-3G0 را توصیه می‌کنیم.
مطالعهٔ موردی استخراج فراصوتی کپسایسین
Olguín-Rojas et al. (2019) بازده جداسازی کپسایسینوئید بالاتر از 96% را با استفاده از سه رقم Capsicum chinense Jacq. (فلفل‌های ‘Bode’، ‘Habanero’ و ‘Habanero Roxo’) گزارش می‌کنند. آن‌ها از سونیکاتور پروبی Hielscher استفاده کردند: UP200S (200 W, 24 kHz) درحالی‌که نمونه در حمام آب با دمای کنترل‌شده غوطه‌ور بود. مقدار 0٫25g از نمونهٔ Capsicum chinense به‌مدت 10 دقیقه در تماس با 25mL متانول قرار گرفت و سپس به حمام آب با دمای 50ºC، دامنهٔ خروجی 200 W و چرخهٔ کاری 0٫5sec منتقل شد. پس از آن، عصاره‌ها با فیلتر سرنگی نایلونی صاف و با کروماتوگرافی تجزیه‌وتحلیل شدند. در این تحلیل، هر پنج کپسایسینوئید اصلی (n-DHC، C، DHC، h-C و h-DHC) شناسایی شدند. استخراج فراصوتی عصاره‌ای تمام‌طیف با نمایهٔ طعمی گسترده به دست می‌دهد.
Sganzerla et al. (2014) دریافتند که استخراج فراصوتی روشی عالی برای استخراج کمّی و تکرارپذیر کپسایسینوئیدها از فلفل چیلی با استفاده از متانول به‌عنوان حلال است. به‌دلیل سادگی و کارایی، استخراج فراصوتی را می‌توان برای تجزیه‌وتحلیل معمول و سریع کپسایسینوئیدها در فلفل چیلی به کار برد.
تجهیزات استخراج فراصوتی
Hielscher Ultrasonics در ساخت پردازشگرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای تولید عصاره‌های باکیفیت از مواد گیاهی تخصص دارد.
سبد گستردهٔ محصولات Hielscher Ultarsonics از سونیکاتورهای آزمایشگاهی فشرده و قدرتمند تا سامانه‌های رومیزی مستحکم و کاملاً صنعتی را در بر می‌گیرد که فراصوت با شدت بالا را برای استخراج و جداسازی کارآمد مواد زیست‌فعال (برای مثال کوئرستین، کافئین، کورکومین، ترپن‌ها و غیره) فراهم می‌کنند. همهٔ سونیکاتورهای دیجیتال از 200W تا 16٬000W دارای منوی کاربرپسند با تنظیمات قابل‌برنامه‌ریزی، نمایشگر لمسی رنگی برای کنترل دیجیتال، کارت SD یکپارچه برای ثبت خودکار داده‌ها، کنترل از راه دور از طریق مرورگر و بسیاری قابلیت‌های دیگر برای سهولت کاربری هستند. سونوتْرودها و سلول‌های جریان (قطعاتی که با محیط در تماس‌اند) قابلیت اتوکلاو شدن دارند و به‌آسانی تمیز می‌شوند. همهٔ سونیکاتورهای ما برای کارکرد 24/7 ساخته شده‌اند، به نگهداری اندکی نیاز دارند و کار با آن‌ها آسان و ایمن است.
نمایشگر رنگی دیجیتال، کنترل آسان سونیکاتور را امکان‌پذیر می‌کند. سامانه‌های ما قادر به تأمین دامنه‌های کم تا بسیار زیاد هستند. برای استخراج پلی‌فنول‌ها و سایر مواد شیمیایی گیاهی زیست‌فعال مانند کپسایسینوئیدها، سونوتْرودهای فراصوتی ویژه‌ای (که با نام پروب‌ها یا هورن‌های فراصوتی نیز شناخته می‌شوند) عرضه می‌کنیم که برای جداسازی ملایم مواد مؤثرهٔ باکیفیت بهینه شده‌اند. استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher امکان کارکرد 24/7 را در شرایط کاری سنگین و محیط‌های دشوار فراهم می‌کند.
کنترل دقیق پارامترهای فرایند فراصوتی، تکرارپذیری و استانداردسازی فرایند را تضمین می‌کند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی فرآوری سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر دسته | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 0٫5 تا 1٫5mL | قابل‌اعمال نیست | VialTweeter |
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
سونیکاتور سبک و درعین‌حال قدرتمند UP200Ht برای استخراج کپسایسین در بشرها ایدئال است
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
کپسایسینوئیدها
فلفل‌ها در سراسر جهان محبوب‌اند و اغلب به‌عنوان افزودنی غذایی برای ایجاد طعمی تند و سوزاننده استفاده می‌شوند. کپسایسینوئیدها ترکیبات طعم‌دهندهٔ فلفل چیلی قرمز هستند که عمدتاً شامل کپسایسین (trans-8 methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) و دی‌هیدروکپسایسین (8 methyl-N-vanillylnonanamide)، نوردی‌هیدروکپسایسین، هموکپسایسین و همودی‌هیدروکپسایسین می‌شوند. کپسایسین و دی‌هیدروکپسایسین فراوان‌ترین کپسایسینوئیدها هستند و حدود 90% از تندی را ایجاد می‌کنند. در مجموع، بیش از 20 کپسایسینوئید در گونه‌های مختلف فلفل شناسایی شده‌اند.
کپسایسینوئیدها شاخص‌ترین نوع مواد شیمیایی گیاهی در فلفل‌ها هستند. آن‌ها آلکالوئیدهای غیرفرّاری هستند که از نظر شیمیایی، آمیدهای اسیدیِ اسیدهای چرب زنجیره‌شاخه‌دار C9–C11 و وانیلیل‌آمین به شمار می‌روند. کپسایسینوئیدها که عامل طعم تند و سوزانندهٔ فلفل چیلی هستند، ماده‌ای محبوب در چاشنی‌ها محسوب می‌شوند. افزون بر کاربرد غذایی، کپسایسینوئیدها به‌دلیل خواص داروشناختی خود شناخته می‌شوند؛ از جمله عملکردشان به‌عنوان عوامل محافظ شیمیایی در برابر جهش‌زایی یا تومورزایی، عوامل ضدمیکروبی و آنتی‌اکسیدان‌ها، اثر ضدسرطانی، اثرات ضددرد و تأثیرشان بر نورون‌های مسئول انتقال درد و التهاب نوروژنیک. از دیگر کاربردهای رایج کپسایسینوئیدها، استفاده در مسکن‌های موضعی برای مقابله با درد، پمادهای ضدآرتریت و ضدالتهاب و به‌عنوان مهارکنندهٔ طبیعی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا است.
در صنایع غذایی، گاهی کپسایسینوئیدها به‌دلیل خواص ضدمیکروبی خود به‌عنوان نگهدارندهٔ طبیعی افزوده می‌شوند.
میوه‌های چیلیِ Capsicum annuum L.، Capsicum frutescens L.، Capsicum baccatum L.، Capsicum pubescens Ruiz & Pav. و Capsicum chinense در سراسر جهان کشت می‌شوند و ازاین‌رو به‌خوبی شناخته‌شده‌اند.