Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicyny z ostrych papryczek chili
- Kapsaicyna jest głównym związkiem nadającym smak i ostrość ostrym papryczkom, znanym również jako chili.
- Aby uzyskać wysokiej jakości kapsaicynę jako aromatyczny składnik smakowy i składnik leczniczy, potrzebna jest wydajna, a zarazem łagodna technika ekstrakcji zapobiegająca degradacji.
- Ekstrakcja ultradźwiękowa jest łagodną mechaniczną metodą ekstrakcji, która zapewnia wysoki uzysk kapsaicyny w bardzo krótkim czasie.
Ultradźwięki o wysokiej wydajności do uzyskiwania wysokiej jakości ekstraktów kapsaicyny
Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicynoidów z ostrych papryczek chili (np. Capsicum frutescens) znacznie zwiększa uzysk ekstrakcji. Ultradźwięki o dużej mocy sprzyjają perforacji i rozbijaniu ścian komórkowych, a także pęcznieniu i uwodnieniu poprzez wtłaczanie rozpuszczalnika do komórek roślinnych. Powoduje to zwiększenie transportu masy substancji wewnątrzkomórkowych (w tym kapsaicynoidów) z komórek roślinnych do rozpuszczalnika.
Jako czysto mechaniczna, nietermiczna technika przetwarzania ekstrakcja ultradźwiękowa zapobiega termicznej degradacji związków termolabilnych. Kawitacja ultradźwiękowa intensyfikuje proces ekstrakcji, zapewniając wysoki uzysk ekstraktu o doskonałej jakości. Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne urządzeń do ekstrakcji ultradźwiękowej są stosunkowo niskie i umożliwiają szybki zwrot z inwestycji.
- Doskonały uzysk
- Szybka ekstrakcja – w ciągu kilku minut
- Wysokiej jakości ekstrakty – łagodna, nietermiczna ekstrakcja
- Ekologiczne rozpuszczalniki (np. woda/etanol)
- Opłacalność
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- Niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
- Praca 24/7 przy dużym obciążeniu
- Ekologiczna metoda przyjazna dla środowiska
Ultradźwiękowa ekstrakcja okresowa surowców roślinnych w objętości 120L za pomocą UIP2000hdT i mieszadła
Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicynoidów – w trybie okresowym lub przepływu ciągłego
Tryb okresowy: Procesy ekstrakcji ultradźwiękowej można prowadzić jako proste procesy okresowe lub jako obróbkę w linii, w której medium jest stale podawane przez ultradźwiękowy reaktor przepływowy.
Przetwarzanie okresowe jest prostą procedurą, w której ekstrakcję prowadzi się partiami. Hielscher Ultrasonics oferuje procesory ultradźwiękowe do małych i dużych partii, tj. od 1L do 120L.
Do przetwarzania partii o objętości od 5 do 10L zalecamy UP400ST z sonotrodą S24d22L2D. (patrz zdjęcie po lewej)
Do przetwarzania partii o objętości ok. 120L zalecamy UIP2000hdT z sonotrodą RS4d40L4. (patrz zdjęcie u góry po prawej)
Tryb przepływowy: W przypadku większych objętości i komercyjnej ekstrakcji kapsaicyny na pełną skalę ciągły strumień cieczy zawierającej płatki ostrej papryki jest podawany przez reaktor ultradźwiękowy, w którym zawiesina surowca roślinnego w rozpuszczalniku jest poddawana intensywnej sonikacji.
Dla objętości ok. 8L/min. zalecamy UIP4000hdT z sonotrodą RS4d40L3 i komorą przepływową FC130L4-3G0 umożliwiającą pracę pod ciśnieniem.
Studium przypadku ultradźwiękowej ekstrakcji kapsaicyny
Olguín-Rojas i wsp. (2019) donoszą o izolacji kapsaicynoidów z uzyskiem wyższym niż 96% z trzech odmian Capsicum chinense Jacq. (papryki ‘Bode’, ‘Habanero’ i ‘Habanero Roxo’). Użyli sonikatora sondowego Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) z próbką zanurzoną w łaźni wodnej o kontrolowanej temperaturze. Próbkę Capsicum chinense o masie 0,25g poddano kontaktowi z 25mL metanolu przez 10 minut, a następnie przeniesiono do łaźni wodnej o temperaturze 50ºC, przy amplitudzie wyjściowej 200 W i cyklu pracy 0,5sec. Następnie ekstrakty przefiltrowano przez nylonowy filtr strzykawkowy i poddano analizie chromatograficznej. W analizie wykryto wszystkie pięć głównych kapsaicynoidów (n-DHC, C, DHC, h-C i h-DHC). Ekstrakcja ultradźwiękowa pozwala uzyskać ekstrakt o pełnym spektrum składników i szerokim profilu smakowym.
Sganzerla i wsp. (2014) stwierdzili, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest doskonałą metodą ilościowej i powtarzalnej ekstrakcji kapsaicynoidów z papryczek chili z użyciem metanolu jako rozpuszczalnika. Dzięki prostocie i wydajności ekstrakcję ultradźwiękową można stosować do szybkiej rutynowej analizy kapsaicynoidów w papryczkach chili.
Urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej
Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w produkcji procesorów ultradźwiękowych o wysokiej wydajności do wytwarzania wysokiej jakości ekstraktów z surowców roślinnych.
Szeroka oferta produktów Hielscher Ultarsonics obejmuje zarówno kompaktowe sonikatory laboratoryjne o dużej mocy, jak i wytrzymałe systemy stołowe oraz w pełni przemysłowe, które dostarczają ultradźwięki o wysokiej intensywności do wydajnej ekstrakcji i izolacji substancji bioaktywnych (np. kwercetyny, kofeiny, kurkuminy, terpenów itp.). Wszystkie cyfrowe sonikatory o mocy od 200W do 16 000W mają intuicyjne menu z programowalnymi ustawieniami, kolorowy wyświetlacz dotykowy do cyfrowego sterowania, zintegrowaną kartę SD do automatycznego zapisu danych, zdalne sterowanie przez przeglądarkę i wiele innych funkcji ułatwiających obsługę. Sonotrody i komory przepływowe (części mające kontakt z medium) można sterylizować w autoklawie i łatwo je czyścić. Wszystkie nasze sonikatory są przystosowane do pracy 24/7, wymagają niewielu czynności konserwacyjnych, a ich obsługa jest łatwa i bezpieczna.
Cyfrowy kolorowy wyświetlacz umożliwia wygodne sterowanie sonikatorem. Nasze systemy mogą zapewniać amplitudy od niskich aż do bardzo wysokich. Do ekstrakcji polifenoli i innych bioaktywnych związków fitochemicznych, takich jak kapsaicynoidy, oferujemy specjalne sonotrody ultradźwiękowe (znane również jako sondy lub rogi ultradźwiękowe), zoptymalizowane pod kątem łagodnej izolacji wysokiej jakości substancji czynnych. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach.
Precyzyjna kontrola parametrów procesu ultradźwiękowego zapewnia powtarzalność i standaryzację procesu.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| od 0,5 do 1,5mL | nie dotyczy | VialTweeter |
| od 1 do 500mL | od 10 do 200mL/min | UP100H |
| od 10 do 2000mL | od 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| od 0,1 do 20L | od 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| od 10 do 100L | od 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| nie dotyczy | od 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Lekki, a zarazem wydajny sonikator UP200Ht idealnie nadaje się do ekstrakcji kapsaicyny w zlewkach
Literatura / Źródła
- 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.
Warto wiedzieć
Kapsaicynoidy
Papryki są popularne na całym świecie i często stosuje się je jako dodatki do żywności nadające ostry i piekący smak. Kapsaicynoidy to związki smakowe występujące w czerwonych papryczkach chili, obejmujące głównie kapsaicynę (trans-8 metylo-N-wanililo-6-nonenamid) i dihydrokapsaicynę (8 metylo-N-wanililononanamid), nordihydrokapsaicynę, homokapsaicynę oraz homodihydrokapsaicynę. Kapsaicyna i dihydrokapsaicyna są najobficiej występującymi kapsaicynoidami, które odpowiadają za około 90% ostrości. Łącznie w różnych gatunkach papryki wyróżniono ponad 20 kapsaicynoidów.
Kapsaicynoidy są najbardziej wyróżniającą się grupą związków fitochemicznych w paprykach. Są to nielotne alkaloidy, które pod względem chemicznym są kwaśnymi amidami rozgałęzionych kwasów tłuszczowych C9–C11 i wanililoaminy. Kapsaicynoidy odpowiadają za piekący i ostry smak papryczek chili i są popularnym składnikiem przyprawowym. Oprócz zastosowania jako składnik żywności kapsaicynoidy są znane ze swoich właściwości farmakologicznych, które obejmują działanie chemoprotekcyjne przeciw mutagenezie lub powstawaniu nowotworów, działanie przeciwdrobnoustrojowe, przeciwutleniające, przeciwnowotworowe i przeciwbólowe oraz wpływ na neurony odpowiedzialne za przekazywanie bólu i zapalenie neurogenne. Innym powszechnym zastosowaniem kapsaicynoidów jest ich użycie w miejscowych środkach przeciwbólowych, maściach przeciwartretycznych i przeciwzapalnych oraz jako naturalnego inhibitora drobnoustrojów chorobotwórczych
W przemyśle spożywczym kapsaicynoidy są czasami dodawane jako naturalny środek konserwujący ze względu na ich właściwości przeciwdrobnoustrojowe.
Papryczki chili gatunków Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. oraz Capsicum chinense są uprawiane na całym świecie i dlatego są dobrze znane.