Ultrasone capsaïcine-extractie uit hete chilipepers
- Capsaïcine is de belangrijkste smaak- en specerijverbinding in hete pepers, ook bekend als chilipepers.
- Om capsaïcine van hoge kwaliteit te produceren als aromatisch smaak- en medicinaal ingrediënt, is een efficiënte, maar milde extractietechniek nodig om afbraak te voorkomen.
- Ultrasone extractie is een milde mechanische extractiemethode die een hoge opbrengst aan capsaïcine geeft in een zeer korte extractietijd.
Ultrasone techniek met hoge prestaties voor hoogwaardige capsaïcine-extracten
Ultrasone extractie van capsaïcinoïden uit hete chilipepers (bijv. Capsicum frutescens) verbetert het extractierendement aanzienlijk. Ultrasoon geluid bevordert de perforatie en verstoring van celwanden, evenals zwelling en hydratatie door het oplosmiddel in de plantencellen te duwen. Dit resulteert in een verhoogde massaoverdracht van de intracellulaire stoffen (waaronder capsaïcinoïden) van de plantencellen naar het oplosmiddel.
Als puur mechanische, niet-thermische verwerkingstechniek voorkomt ultrasone extractie de thermische afbraak van thermolabiele verbindingen. Ultrasone cavitatie intensiveert het extractieproces, wat resulteert in hoge opbrengsten van superieure extractkwaliteit. De investerings- en operationele kosten van apparatuur voor ultrasone extractie zijn relatief laag en maken een snelle RoI mogelijk.
- Superieure opbrengst
- Extractie met hoge snelheid – binnen enkele minuten
- Extracten van hoge kwaliteit – Mild, niet-thermisch
- Groene oplosmiddelen (bijv. water/ethanol)
- Kosteneffectief
- Eenvoudige en veilige bediening
- Lage investerings- en operationele kosten
- 24/7 werking onder zware omstandigheden
- Groene, milieuvriendelijke methode
120L Ultrasone Batch Extractie van Botanische Producten met UIP2000hdT en Roerder
Ultrasone capsaïcinoïde-extractie – in batch- of continue flowmodus
Partij: Ultrasone extractieprocessen kunnen worden uitgevoerd als eenvoudige batchprocessen of als inline behandeling, waarbij het medium continu door een ultrasone doorstroomreactor wordt gevoerd.
Batchverwerking is een eenvoudige procedure, waarbij de extractie partij voor partij wordt uitgevoerd. Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone processors voor kleine tot grote batches, d.w.z. van 1 liter tot 120 liter.
Voor het verwerken van batches van 5 tot 10 liter raden we de UP400ST met sonotrode S24d22L2D aan. (zie foto links)
Voor het verwerken van batches van ongeveer 120L raden we de UIP2000hdT met sonotrode RS4d40L4 aan. (zie foto rechtsboven)
Doorstroming: Voor grotere volumes en grootschalige commerciële capsaïcine-extractie wordt een continue vloeistofstroom met hete pepervlokken door een ultrasone reactor geleid, waar het oplosmiddel/botanische mengsel intensief wordt gesonitiseerd.
Voor een volume van ongeveer 8L/min. raden we de UIP4000hdT met sonotrode RS4d40L3 en drukregelbare flowcel FC130L4-3G0 aan.
Casestudie van ultrasone capsaïcine-extractie
Olguín-Rojas et al. (2019) rapporteren de isolatie van capsaïcinoïde opbrengst hoger dan 96% met behulp van drie Capsicum chinense Jacq. cultivars ('Bode', 'Habanero', en 'Habanero Roxo' paprika's). Ze gebruikten de Hielscher sonde-ultrasoonator UP200S (200 W, 24 kHz) met het monster ondergedompeld in een waterbad met temperatuurregeling werd gebruikt. 0,25 gram van het Capsicum chinense monster werd 10 minuten lang in contact gebracht met 25 ml methanol en vervolgens overgebracht naar het waterbad bij 50ºC, 200 W uitgangsamplitude en 0,5 sec duty cycle. Daarna werden de extracten gefilterd door een nylon spuitfilter en geanalyseerd met chromatografie. In de analyse werden alle vijf belangrijkste capsaïcinoïden (n-DHC, C, DHC, h-C en h-DHC) gevonden. Ultrasone extractie geeft een extract met een volledig spectrum en een breed smaakprofiel.
Sganzerla et al. (2014) ontdekten dat ultrasone extractie een uitstekende methode is voor de kwantitatieve en reproduceerbare extractie van capsaïcinoïden uit chilipepers met methanol als oplosmiddel. Vanwege de eenvoud en efficiëntie kan ultrasone extractie worden toegepast voor de snelle routineanalyse van capsaïcinoïden in chilipepers.
apparatuur voor ultrasone extractie
Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van hoogwaardige ultrasone processors voor de productie van hoogwaardige extracten van plantaardige producten.
Het brede productassortiment van Hielscher Ultarsonics varieert van compacte, krachtige laboratorium sonicators tot robuuste bench-top en volledig industriële systemen, die ultrageluid met hoge intensiteit leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bioactieve stoffen (bijv. quercetine, cafeïne, curcumine, terpenen etc.). Alle digitale sonicators van 200 W tot 16.000 W hebben een intuïtief menu met programmeerbare instellingen, een gekleurd aanraakscherm voor digitale bediening, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, browserafstandsbediening en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotroden en flowcellen (de onderdelen die in contact komen met het medium) zijn autoclaveerbaar en eenvoudig te reinigen. Al onze ultrasone apparaten zijn gebouwd voor 24/7 gebruik, vereisen weinig onderhoud en zijn eenvoudig en veilig te bedienen.
Een digitaal kleurendisplay zorgt voor een gebruiksvriendelijke bediening van de ultrasoon. Onze systemen kunnen lage tot zeer hoge amplitudes leveren. Voor de extractie van polyfenolen en andere bioactieve fytochmicaliën zoals capsaïcinoïden bieden we speciale ultrasone sonotroden (ook wel ultrasone sondes of hoorns genoemd) die geoptimaliseerd zijn voor de gevoelige isolatie van hoogwaardige actieve stoffen. De robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maakt het mogelijk om 24/7 onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen te werken.
De nauwkeurige regeling van de ultrasone procesparameters zorgt voor reproduceerbaarheid en processtandaardisatie.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter |
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
De lichtgewicht maar krachtige sonicator UP200Ht is ideaal voor capsaïcine-extractie in bekers
Literatuur / Referenties
- 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.
Wetenswaardigheden
Capsaïcinoïden
Paprika's zijn over de hele wereld populair en worden vaak gebruikt als voedseladditieven om een hete en scherpe smaak te geven. Capsaicinoïden zijn smaakstoffen in rode chilipepers, die voornamelijk bestaan uit capsaïcine (trans-8 methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) en dihydrocapsaïcine (8 methyl-N-vanillylnonanamide), nordihydrocapsaïcine, homocapsaïcine en homodihydrocapsaïcine. Capsaïcine en dihydrocapsaïcine zijn de meest voorkomende capsaïcinoïden, die verantwoordelijk zijn voor ongeveer 90% van de kruidigheid. In totaal zijn er meer dan 20 capsaïcinoïden onderscheiden in verschillende pepersoorten.
Capsaïcinoïden zijn het meest prominente type fytochemicaliën in pepers. Het zijn niet-vluchtige alkaloïden, die chemisch zure amiden zijn van C9-C11 vertakte-keten vetzuren en vanillylamine. Verantwoordelijk voor de scherpe en pittige smaak van chilipepers, zijn capsaïcinoïden een populair specerij-ingrediënt. Naast het gebruik als voedselingrediënt staan capsaïcinoïden bekend om hun farmacologische eigenschappen, waaronder hun functie als chemoprotectors tegen mutagenese of tumorigenese, als antimicrobiële stoffen, als antioxidanten, voor hun antikankereffect, hun pijnstillende effecten en hun effect op de neuronen die verantwoordelijk zijn voor pijnoverdracht en neurogene ontsteking. Een ander veelgebruikt gebruik van capsaïcinoïden is in lokale pijnstillers, anti-artritische en ontstekingsremmende zalven en als natuurlijke remmer van pathogene micro-organismen.
In de voedselindustrie worden capsaïcinoïden soms toegevoegd als natuurlijk conserveermiddel vanwege hun antimicrobiële eigenschappen.
De chilivruchten van Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. en Capsicum chinense worden over de hele wereld gekweekt en zijn daardoor bekend.