Ультразвуковая экстракция капсаицина из острого перца чили
- Капсаицин – основное соединение, определяющее вкус и остроту острых перцев, также известных как чили.
- Для получения высококачественного капсаицина в качестве ароматического вкусового и лекарственного ингредиента необходим эффективный, но щадящий метод экстракции, предотвращающий разложение.
- Ультразвуковая экстракция – щадящий механический метод экстракции, обеспечивающий высокий выход капсаицина за очень короткое время.
Высокопроизводительное ультразвуковое оборудование для высококачественных экстрактов капсаицина
Ультразвуковая экстракция капсаициноидов из острого перца чили (например, Capsicum frutescens) значительно повышает выход экстракции. Мощный ультразвук способствует перфорации и разрушению клеточных стенок, а также набуханию и гидратации, проталкивая растворитель внутрь растительных клеток. Это усиливает массоперенос внутриклеточных веществ (включая капсаициноиды) из растительных клеток в растворитель.
Будучи исключительно механическим, нетермическим методом обработки, ультразвуковая экстракция предотвращает термическое разложение термолабильных соединений. Ультразвуковая кавитация интенсифицирует процесс экстракции, обеспечивая высокий выход экстракта превосходного качества. Капитальные и эксплуатационные затраты на оборудование для ультразвуковой экстракции относительно невелики, что обеспечивает быструю окупаемость инвестиций.
- Превосходный выход
- Высокоскоростная экстракция – за считаные минуты
- Высококачественные экстракты – щадящая, нетермическая экстракция
- Экологичные растворители (например, вода/этанол)
- Экономическая эффективность
- Простая и безопасная эксплуатация
- Низкие капитальные и эксплуатационные затраты
- Работа в режиме 24/7 при высоких нагрузках
- Экологичный, безопасный для окружающей среды метод
Ультразвуковая экстракция растительного сырья партиями объёмом 120L с помощью UIP2000hdT и мешалки
Ультразвуковая экстракция капсаициноидов – в периодическом или непрерывном проточном режиме
Периодический режим: Процессы ультразвуковой экстракции можно проводить как простую обработку партиями или как обработку в потоке, при которой среда непрерывно подаётся через ультразвуковой проточный реактор.
Обработка партиями – простая процедура, при которой экстракция выполняется последовательно для каждой партии. Hielscher Ultrasonics предлагает ультразвуковые процессоры для партий от малых до крупных, то есть от 1L до 120L.
Для обработки партий объёмом от 5 до 10L мы рекомендуем UP400St с сонотродом S24d22L2D. (См. изображение слева.)
Для обработки партий объёмом примерно 120L мы рекомендуем UIP2000hdT с сонотродом RS4d40L4. (См. изображение справа вверху.)
Проточный режим: Для больших объёмов и полномасштабной промышленной экстракции капсаицина непрерывный поток жидкости, содержащей хлопья острого перца, подаётся через ультразвуковой реактор, где суспензия растительного сырья в растворителе подвергается интенсивной обработке ультразвуком.
Для объёма примерно 8L/min. мы рекомендуем UIP4000hdT с сонотродом RS4d40L3 и проточной ячейкой FC130L4-3G0, допускающей работу под давлением.
Пример исследования ультразвуковой экстракции капсаицина
Olguín-Rojas и соавт. (2019) сообщают о выделении капсаициноидов с выходом более 96% из трёх сортов Capsicum chinense Jacq. (перцы «Bode», «Habanero» и «Habanero Roxo»). Они использовали ультразвуковой аппарат Hielscher с зондом UP200S (200 W, 24 kHz), при этом образец был погружён в водяную баню с регулируемой температурой. Образец Capsicum chinense массой 0,25g выдерживали в контакте с 25mL метанола в течение 10 минут, а затем переносили в водяную баню при температуре 50ºC, выходной амплитуде 200 W и рабочем цикле 0,5sec. После этого экстракты фильтровали через нейлоновый шприцевой фильтр и анализировали методом хроматографии. При анализе были обнаружены все пять основных капсаициноидов (n-DHC, C, DHC, h-C и h-DHC). Ультразвуковая экстракция позволяет получить экстракт полного спектра с широким вкусоароматическим профилем.
Sganzerla и соавт. (2014) установили, что ультразвуковая экстракция является превосходным методом количественной и воспроизводимой экстракции капсаициноидов из перца чили с использованием метанола в качестве растворителя. Благодаря простоте и эффективности ультразвуковую экстракцию можно применять для быстрого рутинного анализа капсаициноидов в перце чили.
Оборудование для ультразвуковой экстракции
Hielscher Ultrasonics специализируется на производстве высокопроизводительных ультразвуковых процессоров для получения высококачественных экстрактов из растительного сырья.
Широкий ассортимент продукции Hielscher Ultarsonics охватывает как компактные мощные лабораторные ультразвуковые аппараты, так и прочные настольные и полностью промышленные системы, обеспечивающие ультразвук высокой интенсивности для эффективной экстракции и выделения биоактивных веществ (например, кверцетина, кофеина, куркумина, терпенов и т. д.). Все цифровые ультразвуковые аппараты мощностью от 200W до 16 000W оснащены интуитивно понятным меню с программируемыми настройками, цветным сенсорным дисплеем для цифрового управления, встроенной SD-картой для автоматической записи данных, дистанционным управлением через браузер и множеством других удобных функций. Сонотроды и проточные ячейки (части, контактирующие со средой) можно автоклавировать, и они легко очищаются. Все наши ультразвуковые аппараты рассчитаны на работу в режиме 24/7, требуют минимального технического обслуживания, просты и безопасны в эксплуатации.
Цифровой цветной дисплей обеспечивает удобное управление ультразвуковым аппаратом. Наши системы способны обеспечивать амплитуды от низких до очень высоких. Для экстракции полифенолов и других биоактивных фитохимических веществ, таких как капсаициноиды, мы предлагаем специальные ультразвуковые сонотроды (также известные как ультразвуковые зонды или рупоры), оптимизированные для щадящего выделения высококачественных активных веществ. Прочность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях.
Точный контроль параметров ультразвукового процесса обеспечивает воспроизводимость и стандартизацию процесса.
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов:
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| От 0,5 до 1,5mL | Неприменимо | VialTweeter |
| От 1 до 500mL | От 10 до 200mL/min | UP100H |
| От 10 до 2000mL | От 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| От 0,1 до 20L | От 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| От 10 до 100L | От 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| Неприменимо | От 10 до 100L/min | UIP16000 |
| Неприменимо | Более высокий | Комплекс из UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!
Лёгкий, но мощный ультразвуковой аппарат UP200Ht идеально подходит для экстракции капсаицина в лабораторных стаканах
Литература / Источники
- 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.
Полезные сведения
Капсаициноиды
Перцы популярны во всём мире и часто используются как пищевые добавки для придания острого и жгучего вкуса. Капсаициноиды – вкусовые соединения красного перца чили, представленные главным образом капсаицином (trans-8 methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) и дигидрокапсаицином (8 methyl-N-vanillylnonanamide), нордигидрокапсаицином, гомокапсаицином и гомодигидрокапсаицином. Капсаицин и дигидрокапсаицин – наиболее распространённые капсаициноиды, на долю которых приходится около 90% остроты. Всего в различных видах перца выявлено более 20 капсаициноидов.
Капсаициноиды – наиболее выраженная группа фитохимических веществ в перцах. Это нелетучие алкалоиды, которые с химической точки зрения являются кислыми амидами жирных кислот C9–C11 с разветвлённой цепью и ванилиламина. Капсаициноиды, отвечающие за жгучий и острый вкус перца чили, являются популярным ингредиентом приправ. Помимо использования в качестве пищевого ингредиента, капсаициноиды известны своими фармакологическими свойствами, включая хемопротекторное действие против мутагенеза или опухолеобразования, антимикробное, антиоксидантное, противораковое и обезболивающее действие, а также воздействие на нейроны, отвечающие за передачу боли и нейрогенное воспаление. Ещё одно распространённое применение капсаициноидов – в местных обезболивающих средствах против боли, противоартритных и противовоспалительных мазях, а также в качестве природного ингибитора патогенных микроорганизмов.
В пищевой промышленности капсаициноиды иногда добавляют в качестве природного консерванта благодаря их антимикробным свойствам.
Плоды перца чили Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. и Capsicum chinense выращивают во всём мире, благодаря чему они широко известны.