辛い唐辛子からの超音波カプサイシン抽出

• カプサイシンは、チリとも呼ばれる辛い唐辛子に含まれる主要な風味・辛味成分です。
• 芳香をもたらす風味成分および医薬用成分として高品質のカプサイシンを製造するには、分解を防ぐために、効率的でありながら穏やかな抽出技術が必要です。
• 超音波抽出は穏やかな機械的抽出法であり、非常に短い抽出時間でカプサイシンを高収率で得られます。

高品質のカプサイシン抽出物を得るための高性能超音波技術

辛い唐辛子（例：Capsicum frutescens）からのカプサイシノイドの超音波抽出は、抽出収率を大幅に向上させます。高出力超音波は、細胞壁の穿孔と破砕を促進するとともに、溶媒を植物細胞内に押し込むことで膨潤と水和を促進します。その結果、植物細胞から溶媒への細胞内物質（カプサイシノイドを含む）の物質移動が増加します。
超音波抽出は、純粋に機械的で非加熱の処理技術であるため、熱に不安定な化合物の熱分解を防ぎます。超音波キャビテーションは抽出プロセスを強化し、優れた品質の抽出物を高収率で得られます。超音波抽出装置の設備投資費と運転費は比較的低く、迅速な投資回収が可能です。

超音波カプサイシノイド抽出 – バッチモードまたは連続フローモード

バッチ： 超音波抽出プロセスは、単純なバッチ処理として、または処理媒体を超音波フロー式リアクターに連続的に供給するインライン処理として実施できます。
バッチ処理は、ロットごとに抽出を行う簡単な手順です。Hielscher Ultrasonicsは、小規模から大規模まで、すなわち1L–120Lのバッチに対応する超音波プロセッサーを提供しています。
5–10Lのバッチ処理には、ソノトロードS24d22L2Dを備えたUP400Stを推奨します。（左の写真参照）
約120Lのバッチ処理には、ソノトロードRS4d40L4を備えたUIP2000hdTを推奨します。（右上の写真参照）

フロー式： より大量の処理や本格的な商業規模のカプサイシン抽出では、辛い唐辛子のフレークを含む連続液流を超音波リアクターに供給し、そこで溶媒と植物原料のスラリーに強力な超音波処理を施します。
約8L/min.の容量には、ソノトロードRS4d40L3と加圧可能なフローセルFC130L4-3G0を備えたUIP4000hdTを推奨します。

超音波カプサイシン抽出の事例研究

Olguín-Rojas et al. (2019)は、Capsicum chinense Jacq.の三品種（‘Bode’、‘Habanero’、‘Habanero Roxo’の唐辛子）を用い、96%を超える収率でカプサイシノイドを単離したと報告しています。彼らは、Hielscherのプローブ式超音波処理装置 UP200S (200 W, 24 kHz) を使用し、サンプルを温度制御された水浴に浸しました。0.25gのCapsicum chinenseのサンプルを25mLのメタノールに10分間接触させた後、50ºCの水浴に移し、出力振幅200 W、デューティサイクル0.5secの条件で処理しました。その後、抽出物をナイロン製シリンジフィルターでろ過し、クロマトグラフィーで分析しました。分析では、主要な五種類のカプサイシノイド（n-DHC、C、DHC、h-C、h-DHC）がすべて検出されました。超音波抽出により、幅広い風味特性を持つフルスペクトル抽出物が得られます。

Sganzerla et al. (2014)は、メタノールを溶媒として唐辛子からカプサイシノイドを定量的かつ再現性よく抽出するうえで、超音波抽出が優れた方法であることを明らかにしました。その簡便さと効率の高さから、超音波抽出は唐辛子中のカプサイシノイドの迅速な日常分析に適用できます。

超音波抽出装置

Hielscher Ultrasonicsは、植物原料から高品質の抽出物を製造するための高性能超音波プロセッサーの製造を専門としています。

Hielscher Ultarsonicsの幅広い製品群は、コンパクトで強力な実験室用超音波処理装置から、堅牢な卓上型および完全な産業用システムまでを網羅しており、生物活性物質（例：ケルセチン、カフェイン、クルクミン、テルペンなど）の効率的な抽出・単離のために高強度の超音波を供給します。200W–16,000Wのすべてのデジタル超音波処理装置は、設定をプログラムできる直感的なメニュー、デジタル制御用のカラータッチディスプレイ、自動データ記録用の内蔵SDカード、ブラウザーによる遠隔操作など、使いやすい機能を数多く備えています。ソノトロードとフローセル（処理媒体に接触する部品）はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄も簡単です。当社のすべての超音波処理装置は24時間・週7日運転向けに設計されており、メンテナンスの必要性が低く、簡単かつ安全に操作できます。
デジタルカラーディスプレイにより、超音波処理装置を使いやすく制御できます。当社のシステムは、低振幅から非常に高い振幅まで供給できます。ポリフェノールや、カプサイシノイドなどのその他の生物活性植物化学物質の抽出には、高品質の活性物質を穏やかに単離するために最適化された特殊な超音波ソノトロード（超音波プローブまたはホーンとも呼ばれます）を提供しています。Hielscherの超音波装置は堅牢であり、高負荷条件下や厳しい環境での24時間・週7日運転が可能です。
超音波プロセスのパラメーターを精密に制御することで、再現性とプロセスの標準化が確保されます。

以下の表に、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示します。