מיצוי אולטרסוני של קפסאיצין מפלפלי צ'ילי חריפים
- קפסאיצין הוא התרכובת העיקרית המקנה טעם וחריפות לפלפלים חריפים, המכונים גם צ'ילי.
- כדי להפיק קפסאיצין באיכות גבוהה כחומר טעם ארומטי וכרכיב רפואי, נדרשת שיטת מיצוי יעילה אך עדינה למניעת פירוק.
- מיצוי אולטרסוני הוא שיטת מיצוי מכנית עדינה, המניבה תפוקות גבוהות של קפסאיצין בזמן מיצוי קצר מאוד.
טכנולוגיה אולטרסונית עתירת ביצועים לתמציות קפסאיצין באיכות גבוהה
מיצוי אולטרסוני של קפסאיצינואידים מפלפלי צ'ילי חריפים (למשל Capsicum frutescens) משפר במידה ניכרת את תפוקת המיצוי. אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מקדם ניקוב ופירוק של דופנות התאים, וכן תפיחה והידרציה באמצעות דחיפת הממס לתוך תאי הצמח. כך מוגבר מעבר המסה של החומרים התוך־תאיים (כולל קפסאיצינואידים) מתאי הצמח אל הממס.
כטכניקת עיבוד מכנית בלבד, שאינה תרמית, מיצוי אולטרסוני מונע פירוק תרמי של תרכובות רגישות לחום. קוויטציה אולטרסונית מעצימה את תהליך המיצוי, ומניבה תפוקות גבוהות של תמצית באיכות מעולה. עלויות ההשקעה והתפעול של ציוד למיצוי אולטרסוני נמוכות יחסית ומאפשרות החזר השקעה מהיר.
- תפוקה מעולה
- מיצוי מהיר – בתוך דקות
- תמציות באיכות גבוהה – מיצוי עדין ולא תרמי
- ממסים ירוקים (למשל מים/אתנול)
- כדאי מבחינה כלכלית
- תפעול קל ובטוח
- עלויות השקעה ותפעול נמוכות
- הפעלה 24/7 בתנאי עבודה מאומצים
- שיטה ירוקה וידידותית לסביבה
מיצוי אולטרסוני של חומר צמחי באצווה של 120L עם UIP2000hdT ומערבל
מיצוי אולטרסוני של קפסאיצינואידים – באצווה או בזרימה רציפה
אצווה: אפשר לבצע תהליכי מיצוי אולטרסוני כתהליכי אצווה פשוטים או כטיפול בקו, שבו התווך מוזן ברציפות דרך כור אולטרסוני לזרימה רציפה.
עיבוד באצווה הוא הליך פשוט, שבו המיצוי מתבצע אצווה אחר אצווה. Hielscher Ultrasonics מציעה מעבדים אולטרסוניים לאצוות קטנות עד גדולות, כלומר מ־1L עד 120L.
לעיבוד אצוות של 5 עד 10L, אנו ממליצים על UP400ST עם סונוטרודה S24d22L2D. (ראו תמונה משמאל)
לעיבוד אצוות של כ־120L, אנו ממליצים על UIP2000hdT עם סונוטרודה RS4d40L4. (ראו תמונה למעלה מימין)
זרימה רציפה: לנפחים גדולים יותר ולמיצוי מסחרי של קפסאיצין בקנה מידה מלא, זרם נוזל רציף המכיל פתיתי פלפל חריף מוזן דרך כור אולטרסוני, שבו התרחיף של הממס והחומר הצמחי עובר סוניקציה אינטנסיבית.
לנפח של כ־8L/min., אנו ממליצים על UIP4000hdT עם סונוטרודה RS4d40L3 ותא זרימה FC130L4-3G0 שניתן להפעילו בלחץ.
מקרה בוחן של מיצוי אולטרסוני של קפסאיצין
Olguín-Rojas ועמיתיו (2019) מדווחים על בידוד קפסאיצינואידים בתפוקה גבוהה מ־96% באמצעות שלושה זנים של Capsicum chinense Jacq. (פלפלי ‘Bode’, ‘Habanero’ ו־‘Habanero Roxo’). הם השתמשו במכשיר האולטרסוני של Hielscher המצויד בגשושית UP200S (200 W, 24 kHz) כאשר הדגימה טבולה באמבט מים מבוקר טמפרטורה. דגימת Capsicum chinense במשקל 0.25g הובאה במגע עם 25mL מתנול למשך 10 דקות, ולאחר מכן הועברה לאמבט המים ב־50ºC, עם משרעת מוצא של 200 W ומחזור עבודה של 0.5sec. לאחר מכן סוננו התמציות דרך מסנן מזרק מניילון ונותחו בכרומטוגרפיה. בניתוח נמצאו כל חמשת הקפסאיצינואידים העיקריים (n-DHC, C, DHC, h-C ו־h-DHC). מיצוי אולטרסוני מניב תמצית בספקטרום מלא בעלת פרופיל טעמים רחב.
Sganzerla ועמיתיו (2014) מצאו שמיצוי אולטרסוני הוא שיטה מצוינת למיצוי כמותי והדיר של קפסאיצינואידים מפלפלי צ'ילי באמצעות מתנול כממס. בזכות פשטותו ויעילותו, ניתן להשתמש במיצוי אולטרסוני לאנליזה שגרתית מהירה של קפסאיצינואידים בפלפלי צ'ילי.
ציוד למיצוי אולטרסוני
Hielscher Ultrasonics מתמחה בייצור מעבדים אולטרסוניים עתירי ביצועים להפקת תמציות באיכות גבוהה מחומר צמחי.
מגוון המוצרים הרחב של Hielscher Ultarsonics נע ממכשירי סוניקציה מעבדתיים קומפקטיים ועוצמתיים ועד מערכות שולחניות עמידות ומערכות תעשייתיות מלאות, המספקות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למיצוי ולבידוד יעילים של חומרים פעילים ביולוגית (למשל קוורצטין, קפאין, כורכומין, טרפנים וכו'). כל מכשירי הסוניקציה הדיגיטליים מ־200W עד 16,000W כוללים תפריט אינטואיטיבי עם הגדרות ניתנות לתכנות, צג מגע צבעוני לבקרה דיגיטלית, כרטיס SD מובנה לתיעוד נתונים אוטומטי, שליטה מרחוק באמצעות דפדפן ותכונות רבות נוספות הנוחות למשתמש. הסונוטרודות ותאי הזרימה (החלקים הבאים במגע עם התווך) ניתנים לעיקור באוטוקלב וקלים לניקוי. כל המכשירים האולטרסוניים שלנו בנויים להפעלה 24/7, דורשים תחזוקה מועטה וקלים ובטוחים לתפעול.
צג צבעוני דיגיטלי מאפשר שליטה נוחה במכשיר האולטרסוני. המערכות שלנו מסוגלות לספק משרעות נמוכות ועד גבוהות מאוד. למיצוי פוליפנולים ופיטוכימיקלים אחרים הפעילים ביולוגית, כגון קפסאיצינואידים, אנו מציעים סונוטרודות אולטרסוניות מיוחדות (המכונות גם גשושיות או קרניים אולטרסוניות), המותאמות באופן מיטבי לבידוד עדין של חומרים פעילים באיכות גבוהה. העמידות של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת הפעלה 24/7 בתנאי עבודה מאומצים ובסביבות תובעניות.
השליטה המדויקת בפרמטרים של התהליך האולטרסוני מבטיחה הדירות ותקנון של התהליך.
הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 0.5 עד 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
מכשיר הסוניקציה UP200Ht, קל המשקל אך העוצמתי, אידיאלי למיצוי קפסאיצין בכוסות כימיות
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
קפסאיצינואידים
פלפלים פופולריים ברחבי העולם, ולעיתים קרובות משמשים כתוספים למזון להקניית טעם חריף וצורב. קפסאיצינואידים הם תרכובות טעם בפלפלי צ'ילי אדומים, המורכבים בעיקר מקפסאיצין (trans-8 methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) ומדיהידרוקפסאיצין (8 methyl-N-vanillylnonanamide), נורדיהידרוקפסאיצין, הומוקפסאיצין והומודיהידרוקפסאיצין. קפסאיצין ודיהידרוקפסאיצין הם הקפסאיצינואידים השכיחים ביותר, והם אחראים לכ־90% מהחריפות. בסך הכול זוהו יותר מ־20 קפסאיצינואידים במיני פלפל שונים.
קפסאיצינואידים הם הסוג הבולט ביותר של פיטוכימיקלים בפלפלים. הם אלקלואידים בלתי נדיפים, שמבחינה כימית הם אמידים חומציים של חומצות שומן מסועפות שרשרת מסוג C9–C11 ושל ונילילאמין. הקפסאיצינואידים, האחראים לטעם הצורב והחריף בפלפלי צ'ילי, הם רכיב תיבול פופולרי. מלבד השימוש בהם כרכיב מזון, הקפסאיצינואידים מוכרים בזכות תכונותיהם הפרמקולוגיות, הכוללות את תפקודם כחומרים המספקים הגנה כימית מפני מוטגנזה או היווצרות גידולים, כחומרים אנטימיקרוביאליים וכנוגדי חמצון, וכן את השפעתם נוגדת הסרטן, השפעותיהם משככות הכאב והשפעתם על תאי העצב האחראים להעברת כאב ולדלקת נוירוגנית. שימוש נפוץ נוסף בקפסאיצינואידים הוא במשככי כאבים לשימוש מקומי, במשחות נגד דלקת מפרקים ובמשחות נוגדות דלקת, וכן כמעכב טבעי של מיקרואורגניזמים פתוגניים
בתעשיית המזון מוסיפים לעיתים קפסאיצינואידים כחומר משמר טבעי בזכות תכונותיהם האנטימיקרוביאליות.
פירות הצ'ילי של Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. ושל Capsicum chinense מגודלים ברחבי העולם ולכן מוכרים היטב.