唐辛子からの超音波カプサイシン抽出

• カプサイシンは、唐辛子として知られるホットペッパーの主な風味・辛味成分である。
• アロマフレーバーや薬効成分として高品質のカプサイシンを生産するためには、効率的でありながら劣化を防ぐマイルドな抽出技術が必要である。
• 超音波抽出はマイルドな機械的抽出法で、非常に短い抽出時間でカプサイシンを高収率で得ることができる。

高品質のカプサイシン抽出物のための高性能超音波法

唐辛子（Capsicum frutescensなど）からのカプサイシノイドの超音波抽出は、抽出収率を著しく向上させる。パワー超音波は、溶媒を植物細胞内に押し込むことにより、細胞壁の穿孔と破壊、膨潤と水和を促進する。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）の物質移動が増加する。
純粋に機械的な非加熱処理技術である超音波抽出は、熱安定性化合物の熱劣化を防ぎます。超音波キャビテーションにより抽出プロセスが強化され、優れた抽出物の品質が高い収率で得られます。超音波抽出装置の投資および運用コストは比較的低く、迅速なROIが可能です。

超音波カプサイシノイド抽出 – バッチまたは連続フローモード

バッチ： 超音波抽出プロセスは、単純なバッチプロセスとして、あるいは超音波フロースルー反応器を通して連続的に媒体を供給するインライン処理として操作することができる。
バッチ処理は、抽出をロットごとに行う簡単な手順です。Hielscher Ultrasonics社は、1Lから120Lまでの小ロットから大ロットまでの超音波処理装置を提供しています。
5～10Lのバッチ処理には、UP400STとソノトロードS24d22L2Dをお勧めします。(左写真参照）
約120Lのバッチ処理には、ソノトロードRS4d40L4付きのUIP2000hdTをお勧めします。(写真右上参照)

フロースルー： より大量で本格的な商業的カプサイシン抽出には、唐辛子フレークを含む連続液体流を超音波リアクターに送り、そこで溶媒／植物スラリーを激しく超音波処理する。
約8L/min.であれば、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をお勧めします。

超音波カプサイシン抽出のケーススタディ

Olguín-Rojasら（2019）は、3つのCapsicum chinense Jacq.品種（'Bode'、'Habanero'、および'Habanero Roxo'ピーマン）を用いて、96％より高いカプサイシノイド収率の分離を報告している。彼らは、Hielscherプローブ超音波装置を使用した。 UP200S（200W、24kHz） 温度制御されたウォーターバスに試料を浸した状態で使用した。Capsicum chinenseサンプル0.25gをメタノール25mLに10分間接触させた後、50℃、出力振幅200W、デューティサイクル0.5秒のウォーターバスに移した。その後、抽出液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た。分析の結果、5種類の主要カプサイシノイド（n-DHC、C、DHC、h-C、h-DHC）がすべて検出された。超音波抽出により、幅広い風味を持つフルスペクトルエキスが得られた。

Sganzerlaら（2014）は、超音波抽出が、溶媒としてメタノールを使用する唐辛子からのカプサイシノイドの定量的かつ再現性のある抽出のための優れた方法であることを見出した。超音波抽出は、その簡便性と効率性から、唐辛子中のカプサイシノイドの迅速なルーチン分析に適用できる。

超音波抽出装置

Hielscher Ultrasonics社は、植物から高品質のエキスを製造するための高性能超音波プロセッサーの製造に特化しています。

Hielscher Ultarsonicsの幅広い製品ラインナップは、コンパクトでパワフルなラボ用ソニケーターから、堅牢な卓上型システム、完全な工業用システムまで多岐にわたり、生物活性物質（ケルセチン、カフェイン、クルクミン、テルペンなど）の効率的な抽出と単離のための高強度超音波を提供します。200Wから16,000Wまでの全てのデジタルソニケーターは、プログラム可能な直感的な設定メニュー、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、ブラウザリモートコントロール、その他多くのユーザーフレンドリーな機能を備えています。ソノトロードとフローセル（媒体と接触する部分）はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄も簡単です。当社の超音波装置はすべて、24時間365日稼動可能で、メンテナンスが少なく、操作が簡単で安全です。
デジタルカラーディスプレイにより、ユーザーフレンドリーな制御が可能です。当社のシステムは、低振幅から超高振幅まで対応可能です。ポリフェノールやカプサイシノイドのような生理活性のある植物性化学物質の抽出には、高品質の活性物質を分離するために最適化された特別な超音波ソノトロード（超音波プローブまたはホーンとしても知られています）を提供しています。Hielscher社の超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼動が可能です。
超音波プロセスパラメーターの正確な制御により、再現性とプロセスの標準化が保証される。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：