Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicyny z ostrych papryczek chili
- Kapsaicyna jest głównym związkiem smakowym i przyprawowym w ostrych papryczkach, znanych również jako chili.
- Aby wyprodukować wysokiej jakości kapsaicynę jako aromatyczny składnik smakowy i leczniczy, wymagana jest skuteczna, ale łagodna technika ekstrakcji, aby zapobiec degradacji.
- Ekstrakcja ultradźwiękowa jest łagodną metodą ekstrakcji mechanicznej, która daje wysoką wydajność kapsaicyny w bardzo krótkim czasie ekstrakcji.
Wysokowydajne ultradźwięki dla wysokiej jakości ekstraktów kapsaicyny
Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicynoidów z ostrych papryczek chili (np. Capsicum frutescens) znacznie poprawia wydajność ekstrakcji. Ultradźwięki mocy sprzyjają perforacji i rozerwaniu ścian komórkowych, a także pęcznieniu i nawodnieniu poprzez wepchnięcie rozpuszczalnika do komórek roślinnych. Powoduje to zwiększony transfer masy substancji wewnątrzkomórkowych (w tym kapsaicynoidów) z komórek roślinnych do rozpuszczalnika.
Jako czysto mechaniczna, nietermiczna technika przetwarzania, ekstrakcja ultradźwiękowa zapobiega degradacji termicznej związków termolabilnych. Kawitacja ultradźwiękowa intensyfikuje proces ekstrakcji, co skutkuje wysoką wydajnością i doskonałą jakością ekstraktu. Koszty inwestycyjne i operacyjne sprzętu do ekstrakcji ultradźwiękowej są stosunkowo niskie i pozwalają na szybki zwrot z inwestycji.
- Najwyższa wydajność
- Szybka ekstrakcja – w ciągu kilku minut
- Wysokiej jakości ekstrakty – Łagodny, nietermiczny
- Zielone rozpuszczalniki (np. woda/etanol)
- Opłacalność
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- Niskie koszty inwestycyjne i operacyjne
- Praca 24/7 pod dużym obciążeniem
- Zielona, przyjazna dla środowiska metoda
120L ultradźwiękowa ekstrakcja wsadowa składników botanicznych z UIP2000hdT i mieszadłem
Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicynoidów – w trybie wsadowym lub ciągłym
Partia: Procesy ekstrakcji ultradźwiękowej mogą być obsługiwane jako proste procesy wsadowe lub jako obróbka liniowa, w której medium jest stale podawane przez ultradźwiękowy reaktor przepływowy.
Przetwarzanie wsadowe jest łatwą procedurą, w której ekstrakcja odbywa się partia po partii. Hielscher Ultrasonics oferuje procesory ultradźwiękowe dla małych i dużych partii, tj. od 1L do 120L.
Do przetwarzania partii od 5 do 10 litrów zalecamy UP400ST z sonotrodą S24d22L2D. (patrz zdjęcie po lewej)
Do przetwarzania partii ok. 120 l zalecamy UIP2000hdT z sonotrodą RS4d40L4. (patrz zdjęcie w prawym górnym rogu)
Przepływ: W przypadku większych objętości i komercyjnej ekstrakcji kapsaicyny na pełną skalę, ciągły strumień cieczy zawierający płatki ostrej papryki jest podawany przez reaktor ultradźwiękowy, w którym zawiesina rozpuszczalnika i roślin jest intensywnie sonikowana.
Dla objętości ok. 8 l/min. zalecamy UIP4000hdT z sonotrodą RS4d40L3 i ciśnieniową komorą przepływową FC130L4-3G0.
Studium przypadku ultradźwiękowej ekstrakcji kapsaicyny
Olguín-Rojas i in. (2019) donoszą o izolacji kapsaicynoidów z wydajnością wyższą niż 96% przy użyciu trzech odmian Capsicum chinense Jacq. ("Bode", "Habanero" i "Habanero Roxo"). Wykorzystali oni sondę ultradźwiękową Hielschera UP200S (200 W, 24 kHz) z próbką zanurzoną w łaźni wodnej o kontrolowanej temperaturze. 0,25 g próbki Capsicum chinense umieszczono w kontakcie z 25 ml metanolu na 10 minut, a następnie przeniesiono do łaźni wodnej o temperaturze 50ºC, amplitudzie wyjściowej 200 W i cyklu pracy 0,5 sekundy. Następnie ekstrakty zostały przefiltrowane przez nylonowy filtr strzykawkowy i przeanalizowane za pomocą chromoatografii. W analizie znaleziono wszystkie pięć głównych kapsaicynoidów (n-DHC, C, DHC, h-C i h-DHC). Ekstrakcja ultradźwiękowa daje ekstrakt o pełnym spektrum i szerokim profilu smakowym.
Sganzerla et al. (2014) stwierdzili, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest doskonałą metodą ilościowej i powtarzalnej ekstrakcji kapsaicynoidów z papryki chili przy użyciu metanolu jako rozpuszczalnika. Ze względu na swoją prostotę i wydajność, ekstrakcja ultradźwiękowa może być stosowana do szybkiej rutynowej analizy kapsaicynoidów w papryce chili.
sprzęt do ekstrakcji ultradźwiękowej
Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w produkcji wysokowydajnych procesorów ultradźwiękowych do produkcji wysokiej jakości ekstraktów z roślin.
Szeroka gama produktów Hielscher Ultarsonics obejmuje zarówno kompaktowe, wydajne sonikatory laboratoryjne, jak i solidne systemy stołowe i w pełni przemysłowe, które zapewniają ultradźwięki o wysokiej intensywności do wydajnej ekstrakcji i izolacji substancji bioaktywnych (np. kwercetyny, kofeiny, kurkuminy, terpenów itp.). Wszystkie sonikatory cyfrowe o mocy od 200 W do 16 000 W posiadają intuicyjne menu z programowalnymi ustawieniami, kolorowy wyświetlacz dotykowy do sterowania cyfrowego, zintegrowaną kartę SD do automatycznego zapisu danych, zdalne sterowanie przez przeglądarkę i wiele innych przyjaznych dla użytkownika funkcji. Sonotrody i komórki przepływowe (części, które są w kontakcie z medium) mogą być sterylizowane w autoklawie i są łatwe do czyszczenia. Wszystkie nasze ultradźwięki są przeznaczone do pracy w trybie 24/7, wymagają niewielkiej konserwacji i są łatwe i bezpieczne w obsłudze.
Cyfrowy kolorowy wyświetlacz pozwala na przyjazne dla użytkownika sterowanie ultrasonografem. Nasze systemy są w stanie dostarczyć od niskich do bardzo wysokich amplitud. Do ekstrakcji polifenoli i innych bioaktywnych fitochemikaliów, takich jak kapsaicynoidy, oferujemy specjalne sonotrody ultradźwiękowe (znane również jako sondy ultradźwiękowe lub rogi), które są zoptymalizowane pod kątem rozsądnej izolacji wysokiej jakości substancji czynnych. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.
Precyzyjna kontrola parametrów procesu ultradźwiękowego zapewnia powtarzalność i standaryzację procesu.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Lekki, ale wydajny sonikator UP200Ht jest idealny do ekstrakcji kapsaicyny w zlewkach
Literatura / Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
Kapsaicynoidy
Papryka jest popularna na całym świecie i często używana jako dodatek do żywności w celu zapewnienia ostrego i ostrego smaku. Kapsaicynoidy to związki smakowe występujące w czerwonych papryczkach chili, składające się głównie z kapsaicyny (trans-8 metylo-N-wanililo-6-nonenamid) i dihydrokapsaicyny (8 metylo-N-wanililo-6-nonanamid), nordihydrokapsaicyny, homokapsaicyny i homodihydrokapsaicyny. Kapsaicyna i dihydrokapsaicyna są najobficiej występującymi kapsaicynoidami, które odpowiadają za około 90% ostrości. W sumie wyróżniono ponad 20 kapsaicynoidów w różnych gatunkach papryki.
Kapsaicynoidy są najbardziej znanym rodzajem fitochemikaliów w papryce. Są to nielotne alkaloidy, które są chemicznie kwaśnymi amidami rozgałęzionych kwasów tłuszczowych C9-C11 i wanililoaminy. Odpowiedzialne za ostry i pikantny smak papryczek chili, kapsaicynoidy są popularnym składnikiem przypraw. Oprócz zastosowania jako składnik żywności, kapsaicynoidy są znane ze swoich właściwości farmakologicznych, które obejmują ich funkcję jako chemoprotektorów przed mutagenezą lub nowotworzeniem, jako środki przeciwdrobnoustrojowe, jako przeciwutleniacze, ze względu na ich działanie przeciwnowotworowe, ich działanie przeciwbólowe i ich wpływ na neurony odpowiedzialne za przenoszenie bólu i zapalenie neurogenne. Innym powszechnym zastosowaniem kapsaicynoidów są miejscowe środki przeciwbólowe, maści przeciwartretyczne i przeciwzapalne oraz jako naturalny inhibitor patogennych mikroorganizmów
W przemyśle spożywczym kapsaicynoidy są czasami dodawane jako naturalny środek konserwujący ze względu na ich właściwości przeciwdrobnoustrojowe.
Owoce chili Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. i Capsicum chinense są uprawiane na całym świecie i dzięki temu są dobrze znane.