Acı Biberlerden Ultrasonik Kapsaisin Ekstraksiyonu
- Kapsaisin, çili olarak da bilinen acı biberlerdeki başlıca aroma ve acılık bileşiğidir.
- Aromatik tat verici ve tıbbi bileşen olarak yüksek kaliteli kapsaisin üretmek için, bozunmayı önleyecek etkili ancak yumuşak bir ekstraksiyon tekniği gereklidir.
- Ultrasonik ekstraksiyon, çok kısa bir ekstraksiyon süresinde yüksek kapsaisin verimleri sağlayan yumuşak bir mekanik ekstraksiyon yöntemidir.
Yüksek Kaliteli Kapsaisin Ekstraktları için Yüksek Performanslı Ultrasonik Teknoloji
Acı biberlerden (ör. Capsicum frutescens) kapsaisinoidlerin ultrasonik ekstraksiyonu, ekstraksiyon verimini önemli ölçüde artırır. Güç ultrasonu, çözücüyü bitki hücrelerinin içine iterek hücre duvarlarının delinmesini ve parçalanmasını, ayrıca şişmeyi ve hidratasyonu destekler. Bunun sonucunda, hücre içi maddelerin (kapsaisinoidler dahil) bitki hücrelerinden çözücüye kütle aktarımı artar.
Tamamen mekanik, ısıl olmayan bir işleme tekniği olarak ultrasonik ekstraksiyon, ısıya duyarlı bileşiklerin ısıl bozunmasını önler. Ultrasonik kavitasyon, ekstraksiyon sürecini yoğunlaştırarak üstün kaliteli ekstraktların yüksek verimle elde edilmesini sağlar. Ultrasonik ekstraksiyon ekipmanının yatırım ve işletme maliyetleri nispeten düşüktür ve yatırımın hızlı geri dönüşüne olanak tanır.
- Üstün verim
- Yüksek hızlı ekstraksiyon – dakikalar içinde
- Yüksek kaliteli ekstraktlar – yumuşak, ısıl olmayan işlem
- Çevre dostu çözücüler (ör. su/etanol)
- Uygun maliyetli
- Kolay ve güvenli kullanım
- Düşük yatırım ve işletme maliyetleri
- Ağır çalışma koşullarında 24/7 çalışma
- Yeşil, çevre dostu yöntem
UIP2000hdT ve Karıştırıcı ile Bitkisel Materyallerin 120L Ultrasonik Kesikli Ekstraksiyonu
Ultrasonik Kapsaisinoid Ekstraksiyonu – Kesikli veya Sürekli Akış Modunda
Kesikli işlem: Ultrasonik ekstraksiyon süreçleri, basit kesikli işlemler olarak veya ortamın ultrasonik bir akış reaktöründen sürekli geçirildiği hat içi işlemler olarak yürütülebilir.
Kesikli işleme, ekstraksiyonun parti parti gerçekleştirildiği kolay bir prosedürdür. Hielscher Ultrasonics, küçükten büyüğe, yani 1L–120L hacmindeki partiler için ultrasonik işlemciler sunar.
5–10L hacmindeki partilerin işlenmesi için S24d22L2D sonotrodu ile UP400ST sonikatörünü öneriyoruz. (soldaki resme bakınız)
Yaklaşık 120L hacmindeki partilerin işlenmesi için RS4d40L4 sonotrodu ile UIP2000hdT sonikatörünü öneriyoruz. (sağ üstteki resme bakınız)
Akışlı işlem: Daha büyük hacimler ve tam ölçekli ticari kapsaisin ekstraksiyonu için, acı biber pulları içeren sürekli bir sıvı akışı ultrasonik bir reaktörden geçirilir; burada çözücü/bitkisel materyal bulamacına yoğun sonikasyon uygulanır.
Yaklaşık 8L/min. hacim için RS4d40L3 sonotrodu ve basınçlandırılabilir FC130L4-3G0 akış hücresi ile UIP4000hdT sonikatörünü öneriyoruz.
Ultrasonik Kapsaisin Ekstraksiyonu Vaka Çalışması
Olguín-Rojas ve ark. (2019), üç Capsicum chinense Jacq. çeşidi (‘Bode’, ‘Habanero’ ve ‘Habanero Roxo’ biberleri) kullanarak kapsaisinoidleri %96’dan yüksek verimle izole ettiklerini bildirmektedir. Hielscher prob tipi sonikatörü UP200S (200 W, 24 kHz) numune sıcaklığı kontrollü bir su banyosuna daldırılmış halde kullanıldı. 0,25g Capsicum chinense numunesi, 10 dakika boyunca 25mL metanol ile temas ettirildi ve ardından 50ºC sıcaklık, 200 W çıkış genliği ve 0,5sec görev döngüsü koşullarındaki su banyosuna aktarıldı. Daha sonra ekstraktlar bir naylon şırınga filtresinden süzüldü ve kromatografi yoluyla analiz edildi. Analizde, beş ana kapsaisinoidin tamamı (n-DHC, C, DHC, h-C ve h-DHC) tespit edildi. Ultrasonik ekstraksiyon, geniş bir aroma profiline sahip tam spektrumlu bir ekstrakt sağlar.
Sganzerla ve ark. (2014), çözücü olarak metanol kullanıldığında ultrasonik ekstraksiyonun acı biberlerden kapsaisinoidlerin nicel ve tekrarlanabilir ekstraksiyonu için mükemmel bir yöntem olduğunu bulmuştur. Basitliği ve verimliliği sayesinde ultrasonik ekstraksiyon, acı biberlerdeki kapsaisinoidlerin hızlı rutin analizi için uygulanabilir.
Ultrasonik Ekstraksiyon Ekipmanı
Hielscher Ultrasonics, bitkisel materyallerden yüksek kaliteli ekstraktların üretimi için yüksek performanslı ultrasonik işlemcilerin imalatında uzmanlaşmıştır.
Hielscher Ultarsonics’in geniş ürün portföyü, kompakt ve güçlü laboratuvar sonikatörlerinden, biyoaktif maddelerin (ör. kuersetin, kafein, kurkumin, terpenler vb.) verimli ekstraksiyonu ve izolasyonu için yüksek yoğunluklu ultrason sağlayan sağlam tezgâh üstü ve tamamen endüstriyel sistemlere kadar uzanır. 200W–16.000W aralığındaki tüm dijital sonikatörler; programlanabilir ayarlara sahip sezgisel bir menü, dijital kontrol için renkli dokunmatik ekran, otomatik veri kaydı için entegre SD kart, tarayıcı üzerinden uzaktan kontrol ve daha birçok kullanıcı dostu özellik sunar. Sonotrotlar ve akış hücreleri (ortamla temas eden parçalar) otoklavlanabilir ve kolayca temizlenebilir. Tüm sonikatörlerimiz 24/7 çalışma için üretilmiştir, az bakım gerektirir ve kullanımları kolay ve güvenlidir.
Dijital renkli ekran, sonikatörün kullanıcı dostu bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Sistemlerimiz, düşük genliklerden çok yüksek genliklere kadar çıkış sağlayabilir. Polifenollerin ve kapsaisinoidler gibi diğer biyoaktif fitokimyasalların ekstraksiyonu için, yüksek kaliteli aktif maddelerin nazikçe izolasyonu amacıyla optimize edilmiş özel ultrasonik sonotrotlar (ultrasonik problar veya hornlar olarak da bilinir) sunuyoruz. Hielscher ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır çalışma koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
Ultrasonik işlem parametrelerinin hassas kontrolü, tekrarlanabilirliği ve süreç standardizasyonunu sağlar.
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir:
| Parti Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | Uygulanamaz | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| Uygulanamaz | 10–100L/min | UIP16000 |
| Uygulanamaz | Daha yüksek | Birlikte çalışan UIP16000 cihazları |
Bize Ulaşın! / Bize Sorun!
Hafif ancak güçlü UP200Ht sonikatörü beherlerde kapsaisin ekstraksiyonu için idealdir
Literatür / Kaynaklar
- 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.
Bilinmesi Gerekenler
Kapsaisinoidler
Biberler dünya çapında popülerdir ve acı ve keskin bir tat sağlamak için sıklıkla gıda katkısı olarak kullanılır. Kapsaisinoidler, kırmızı acı biberlerde bulunan ve başlıca kapsaisin (trans-8 metil-N-vanilil-6-nonenamid), dihidrokapsaisin (8 metil-N-vanililnonanamid), nordihidrokapsaisin, homokapsaisin ve homodihidrokapsaisinden oluşan aroma bileşikleridir. Kapsaisin ve dihidrokapsaisin, en bol bulunan kapsaisinoidlerdir ve acılığın yaklaşık %90’ından sorumludur. Toplamda, farklı biber türlerinde 20’den fazla kapsaisinoid ayırt edilmiştir.
Kapsaisinoidler, biberlerdeki en belirgin fitokimyasal türüdür. Uçucu olmayan alkaloidlerdir ve kimyasal olarak C9–C11 dallanmış zincirli yağ asitleri ile vanililaminin asidik amidleridir. Acı biberlerin keskin ve acı aromasından sorumlu olan kapsaisinoidler, popüler bir baharat bileşenidir. Kapsaisinoidler, gıda bileşeni olarak kullanılmalarının yanı sıra, mutajenez veya tümörijeneze karşı kemoprotektör, antimikrobiyal ve antioksidan işlevleri, antikanser etkileri, analjezik etkileri ve ağrı iletimi ile nörojenik inflamasyondan sorumlu nöronlar üzerindeki etkileri dahil olmak üzere farmakolojik özellikleriyle bilinir. Kapsaisinoidlerin bir diğer yaygın kullanım alanı, ağrıya karşı topikal analjezikler, antiartritik ve antiinflamatuvar merhemler ve patojen mikroorganizmaların doğal inhibitörü olarak kullanımlarıdır.
Gıda endüstrisinde kapsaisinoidler, antimikrobiyal özellikleri nedeniyle bazen doğal koruyucu olarak eklenir.
Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav. ve Capsicum chinense türlerinin acı biber meyveleri dünya çapında yetiştirilir ve bu nedenle iyi bilinir.