Kapsaisiinin ultraääniuutto tulisista chilipaprikoista
- Kapsaisiini on tulisten paprikoiden eli chilien tärkein makua ja tulisuutta antava yhdiste.
- Laadukkaan kapsaisiinin tuottaminen aromaattiseksi makuaineeksi ja lääkinnälliseksi ainesosaksi edellyttää tehokasta mutta hellävaraista uuttotekniikkaa, joka ehkäisee hajoamista.
- Ultraääniuutto on hellävarainen mekaaninen uuttomenetelmä, jolla saadaan suuri kapsaisiinisaanto erittäin lyhyessä uuttoajassa.
Tehokasta ultraäänitekniikkaa laadukkaiden kapsaisiiniuutteiden tuottamiseen
Kapsaisinoidien ultraääniuutto tulisista chilipaprikoista (esim. Capsicum frutescens) parantaa uuttosaantoa merkittävästi. Tehoultraääni edistää soluseinien rei’ittymistä ja hajoamista sekä turpoamista ja hydratoitumista työntämällä liuotinta kasvisoluihin. Tämä tehostaa solunsisäisten aineiden (mukaan lukien kapsaisinoidien) aineensiirtoa kasvisoluista liuottimeen.
Puhtaasti mekaanisena, ei-termisenä käsittelytekniikkana ultraääniuutto estää lämpöherkkien yhdisteiden lämpöhajoamisen. Ultraäänikavitaatio tehostaa uuttoprosessia, jolloin saadaan suuri saanto erittäin laadukasta uutetta. Ultraääniuuttolaitteiden investointi- ja käyttökustannukset ovat suhteellisen alhaiset ja mahdollistavat sijoitetun pääoman nopean takaisinmaksun.
- Erinomainen saanto
- Nopea uutto – muutamassa minuutissa
- Laadukkaat uutteet – hellävarainen, ei-terminen menetelmä
- Ympäristöystävälliset liuottimet (esim. vesi/etanoli)
- Kustannustehokas
- Helppo ja turvallinen käyttö
- Alhaiset investointi- ja käyttökustannukset
- 24/7-käyttö raskaassa kuormituksessa
- Ekologinen, ympäristöystävällinen menetelmä
Kasvimateriaalien ultraääniuutto 120 L:n erissä laitteella UIP2000hdT ja sekoittimella
Kapsaisinoidien ultraääniuutto – eräprosessina tai jatkuvatoimisena virtausprosessina
Eräprosessi: Ultraääniuuttomenetelmiä voidaan käyttää yksinkertaisina eräprosesseina tai linjassa tapahtuvana käsittelynä, jossa käsiteltävää ainetta syötetään jatkuvasti ultraääniläpivirtausreaktorin läpi.
Eräkäsittely on helppo menetelmä, jossa uutto suoritetaan erä kerrallaan. Hielscher Ultrasonics tarjoaa ultraääniprosessoreita pienistä suuriin eriin eli 1 L:sta 120 L:aan.
5–10 L:n erien käsittelyyn suosittelemme laitetta UP400ST ja sonotrodia S24d22L2D. (katso kuva vasemmalla)
Noin 120 L:n erien käsittelyyn suosittelemme laitetta UIP2000hdT ja sonotrodia RS4d40L4. (katso kuva oikealla ylhäällä)
Läpivirtaus: Suurempia tilavuuksia ja täysimittaista kaupallista kapsaisiiniuuttoa varten tulisia chilihiutaleita sisältävä jatkuva nestevirta syötetään ultraäänireaktorin läpi, jossa liuottimen ja kasvimateriaalin muodostamaa lietettä käsitellään voimakkaalla ultraäänellä.
Noin 8 L/min:n tilavuudelle suosittelemme laitetta UIP4000hdT, sonotrodia RS4d40L3 ja paineistettavaa virtauskennoa FC130L4-3G0.
Tapaustutkimus kapsaisiinin ultraääniuutosta
Olguín-Rojas ym. (2019) raportoivat kapsaisinoidien eristämisestä yli 96 %:n saannolla käyttäen kolmea Capsicum chinense Jacq. -lajiketta (‘Bode’, ‘Habanero’ ja ‘Habanero Roxo’). He käyttivät Hielscherin ultraäänianturilaitetta UP200S (200 W, 24 kHz) näytteen ollessa upotettuna lämpötilasäädeltyyn vesihauteeseen. 0,25 g:n Capsicum chinense -näyte saatettiin kosketuksiin 25 mL:n metanolimäärän kanssa 10 minuutiksi ja siirrettiin sitten vesihauteeseen, jossa lämpötila oli 50 ºC, ulostuloamplitudi 200 W ja toimintajakso 0,5 sec. Tämän jälkeen uutteet suodatettiin nailonisen ruiskusuodattimen läpi ja analysoitiin kromatografisesti. Analyysissä löydettiin kaikki viisi pääasiallista kapsaisinoidia (n-DHC, C, DHC, h-C ja h-DHC). Ultraääniuutto tuottaa koko yhdistekirjon sisältävän uutteen, jolla on laaja makuprofiili.
Sganzerla ym. (2014) havaitsivat, että ultraääniuutto on erinomainen menetelmä kapsaisinoidien kvantitatiiviseen ja toistettavaan uuttamiseen chilipaprikoista käyttäen metanolia liuottimena. Yksinkertaisuutensa ja tehokkuutensa ansiosta ultraääniuuttoa voidaan käyttää chilipaprikoiden kapsaisinoidien nopeaan rutiinianalyysiin.
Ultraääniuuttolaitteet
Hielscher Ultrasonics on erikoistunut tehokkaiden ultraääniprosessorien valmistukseen laadukkaiden uutteiden tuottamiseksi kasvimateriaaleista.
Hielscher Ultarsonicsin laaja tuotevalikoima ulottuu pienikokoisista, tehokkaista laboratorioiden ultraäänilaitteista vankkoihin pöytämallisiin ja täysimittaisiin teollisiin järjestelmiin, jotka tuottavat voimakasta ultraääntä bioaktiivisten aineiden (esim. kversetiinin, kofeiinin, kurkumiinin, terpeenien jne.) tehokkaaseen uuttamiseen ja eristämiseen. Kaikissa digitaalisissa ultraäänilaitteissa tehoalueella 200 W–16 000 W on intuitiivinen valikko ja ohjelmoitavat asetukset, värillinen kosketusnäyttö digitaalista ohjausta varten, sisäänrakennettu SD-kortti automaattista tiedontallennusta varten, selaimella käytettävä etäohjaus ja monia muita käyttäjäystävällisiä ominaisuuksia. Sonotrodit ja virtauskennot (käsiteltävän aineen kanssa kosketuksissa olevat osat) voidaan autoklavoida, ja ne on helppo puhdistaa. Kaikki ultraäänilaitteemme on suunniteltu 24/7-käyttöön, ne vaativat vain vähän huoltoa ja ovat helppoja ja turvallisia käyttää.
Digitaalinen värinäyttö mahdollistaa ultraäänilaitteen käyttäjäystävällisen ohjauksen. Järjestelmämme pystyvät tuottamaan amplitudeja matalista aina erittäin korkeisiin asti. Polyfenolien ja muiden bioaktiivisten fytokemikaalien, kuten kapsaisinoidien, uuttamiseen tarjoamme erityisiä ultraäänisonotrodeja (joita kutsutaan myös ultraääniantureiksi tai -torviksi), jotka on optimoitu laadukkaiden vaikuttavien aineiden hellävaraiseen eristämiseen. Hielscherin ultraäänilaitteiden vankka rakenne mahdollistaa 24/7-käytön raskaassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä.
Ultraääniprosessin parametrien tarkka hallinta varmistaa toistettavuuden ja prosessin standardoinnin.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 0,5–1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2 000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä: UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kevyt mutta tehokas ultraäänilaite UP200Ht soveltuu erinomaisesti kapsaisiinin uuttamiseen dekantterilaseissa
Kirjallisuus / Lähteet
- 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.
Hyödyllistä tietoa
Kapsaisinoidit
Paprikat ovat suosittuja kaikkialla maailmassa, ja niitä käytetään usein elintarvikkeiden lisäaineina antamaan tulista ja polttavaa makua. Kapsaisinoidit ovat punaisten chilipaprikoiden makuyhdisteitä, jotka koostuvat pääasiassa kapsaisiinista (trans-8 metyyli-N-vanillyyli-6-noneeniamidi) ja dihydrokapsaisiinista (8 metyyli-N-vanillyylinonaaniamidi), nordihydrokapsaisiinista, homokapsaisiinista ja homodihydrokapsaisiinista. Kapsaisiini ja dihydrokapsaisiini ovat runsaimmin esiintyvät kapsaisinoidit, jotka vastaavat noin 90 %:sta tulisuudesta. Kaikkiaan eri paprikalajeista on tunnistettu yli 20 kapsaisinoidia.
Kapsaisinoidit ovat paprikoiden merkittävin fytokemikaalien ryhmä. Ne ovat haihtumattomia alkaloideja, jotka ovat kemiallisesti C9–C11-haaraketjuisten rasvahappojen ja vanillyyliamiinin happamia amideja. Chilipaprikoiden polttavasta ja tulisesta mausta vastaavat kapsaisinoidit ovat suosittu mausteainesosa. Elintarvikekäytön lisäksi kapsaisinoidit tunnetaan farmakologisista ominaisuuksistaan, joihin kuuluvat niiden toiminta mutageneesiltä tai kasvainten synnyltä suojaavina kemiallisina aineina, antimikrobisina aineina ja antioksidantteina sekä niiden syöpää ehkäisevä vaikutus, kipua lievittävät vaikutukset ja vaikutus kivun välityksestä ja neurogeenisestä tulehduksesta vastaaviin hermosoluihin. Kapsaisinoideja käytetään yleisesti myös paikallisesti vaikuttavissa kipulääkkeissä, niveltulehdusta ja tulehdusta lievittävissä voiteissa sekä patogeenisten mikro-organismien luonnollisina estäjinä.
Elintarviketeollisuudessa kapsaisinoideja lisätään toisinaan luonnollisiksi säilöntäaineiksi niiden antimikrobisten ominaisuuksien vuoksi.
Lajien Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. ja Capsicum chinense chilihedelmiä viljellään kaikkialla maailmassa, ja ne ovat siksi hyvin tunnettuja.