INSTITUTO TECNOLOGICO DE ZACATEPEC
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Y BIOQUIMICA
EXTRACCION DE CAPSAICINOIDES
M. C. Leonor Zavaleta Avejar
Marzo, 2009
El chile es un aditivo popular en muchas partes del mundo, por su color, sabor
aroma. En México representa una tradición e identidad cultural. El chile ha
caracterizado la cocina y Cultura mexicana por los últimos ocho siglos. El chile es
muy importante económicamente debido a su gran cantidad y amplia variedad. El
consumo del chile se debe a su sabor picante.
El sabor picante es causado por siete alcaloides o capsaicinoides, pero la
capsaicina y dihidrocapsaicina son responsables del 90 % del sabor picante, éstos
pertenecen al género Capsicum (Contreras y Yahia, 1998).
CAPSAICINOIDES
Los capsaicinoides son alcaloides responsables del picor y ubicados principalmente en
el tejido de la placenta adyacente a las semillas (De, 2003; Ben-Chaim et al., 2006). Su
contenido depende del genotipo, la madurez del fruto y las condiciones de cultivo
(Zewdie y Bosland, 2000).
Los principales capsaicinoides son nornorcapsaicina, norcapsaicina, capsaicina,
homocapsaicina, nornordihidrocapsaicina, nordihidrocapsaicina, dihidrocapsaicina, y
homodihidrocapsaicina..
Los capsaicinoides en frutos maduros sólo se sintetizan en las células de la superficie
de la placenta, los cuales se especializan como glándulas que segregan estos
compuestos depositándolos en las semillas y paredes de la capa más interna de la
pared frutal llamada endocarpio.
Las paredes
que dividen el interior del fruto son
incompletas y en el extremo inferior
se unen para formar unas estructuras
membranosas
que comúnmente
llamamos
venas, las cuales se
insertan en la placenta que es de color
que es de color blanco amarillento y
de apariencia esponjosa
Placenta
El contenido de la capsaicina en diferentes frutos del chile fue reportado por Calus
y Deb, (Balbaa y col, 1968), observando variaciones de 0.02 a 1.498 %. Los niveles
medidos dependieron de factores como la variación de la especie, origen
geográfico de la muestra y condiciones climatológicas.
Iwai y col. (1979), indicaron que el capsaicinoide fue detectado por primera vez
20 días después de floración y depende de las condiciones del cultivo como
temperatura, período de exposición de luz y fertilización. Los mismos
investigadores observaron que los niveles de capsaicinoides no sufren cambios
apreciables en las etapas posteriores a la maduración y señalan que la capsaicina y
la dihidrocapsaicina son los dos capsaicinoides principales en todas las etapas
(García y Ortega, 1996).
La capsaicina tiene la siguiente fórmula condensada: C18H27O3N, con un peso
molecular de 305. 199 g/g-mol. Forma cristales en forma de aguja, es inodora, con
un punto de fusión de 64.5 º C y un punto de ebullición de 210 –220 º C. A una
presión de 0.01 mm Hg, se sublima a 115 º C y presenta su máxima absorción en
UV a 227 – 228 nm. Es soluble en éter etílico, alcohol etílico, acetona, alcohol
metílico, tetracloruro de carbono, benceno y álcalis calientes. Es insoluble en agua
fría (García y Ortega, 1996).
La dihidrocapsaicina tiene la siguiente fórmula condensa: C18H29O3N y un peso
molecular de 307.215 g/g-mol, forma cristales de color blanco opaco inodoro con
una fuerte pungencia. Su punto de fusión varia entre 65.5 y 65.8 º C, presenta su
máxima absorbencia en UV por debajo de 230 nm y sus propiedades de
solubilidad son idénticas a las de la capsaicina (Susuki e Iwai, 1984).
EXTRACCIÓN DE CAPSAICINOIDES
Debido a la característica de la polaridad de la molécula de capsaicinoides, para su
extracción se emplean solventes polares de los cuales han dado buenos resultados: el
alcohol metílico, el etílico y el isopropílico; la acetona, éter etílico y acetato de etilo.
También hay otros solventes secundarios de positivos resultados, como son
cloroformo, cloruro de metileno, hidróxido de sodio, agua tibia (Rymal y col, 1984;
Suzuki y col, 1957; Suzuki e Iwai, 1984).
El acetonitrilo da una eficiencia de extracción de capsaicinoides buena y reduce la
cantidad de pigmentos y aceites presentes en la extracción con acetona (Thomas,
1998).
CUANTIFICACIÓN DE CAPSAICINOIDES
La cuantificación de la capsaicina es una de la áreas que más han llamado la
atención de los investigadores y probablemente la mitad de toda la información
generada sobre los capsaicinoides está enfocada a su determinación analítica. Debido
a esta inquietud se han desarrollado más de 150 procedimientos diferentes (García y
Ortega, 1996).
Entre la variedad de técnicas, las dos más importantes que se han desarrollado con
base en la pungencia del chile son las técnicas sensoriales de Scoville y Guillete. Otras
más consistentes son por colorimetría y cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
(García y Ortega, 1996).
El contenido de capsaicinoides es medido en partes por millón (ppm). Estas,
son convertidas a unidades Scoville, utilizando la siguiente formula:
ppmH = Área del pico de capsaicina + (0.82 * Área del pico de dihidrocapsaicina)(ppm de
estándar)(ml de acetonitrilo)
(Área total del pico del estándar de capsaicina)(g de muestra)
y el resultado se multiplica por 15 (Collins y col, 1995). Estas unidades son el estándar
del nivel de pungencia utilizado en la industria del Capsicum (Hsonline, 2000; Margen y
col, 1992).
METODO DE EXTRACCION
La extracción de capsaicinoides de las muestras se realizó siguiendo el método de
Collins y col (1995) reportado por Contreras y Yahia (1998).
La extracción de capsaicinoides se hizo a los chiles frescos y secos en sus dos
estados de madurez. En ambos casos la extracción se realizó por duplicado.
En una balanza analítica con una sensibilidad de 0.1 mg, se pesó 3 g de muestra
deshidratada o su equivalente cuando la muestra fue fresca, y se colocó en
matraces de 250 ml. A cada matraz se le agregó 30 ml de acetonitrilo grado HPLC,
los matraces se taparon con papel parafilm y aluminio (para evitar la evaporación
del solvente) y se sometieron a calentamiento en un baño de agua (Haake SWB
20) a 78 °C, durante 4 horas con agitación constante.
Transcurrido el tiempo de calentamiento, se retiró la muestra del baño y se dejó
enfriar a temperatura ambiente, una vez fría, se filtró a través de papel Whatman
No. 4, y se guardó en tubos de ensaye forrados con papel aluminio, para evitar el
contacto con la luz; el extracto se conservó en refrigeración a 4º C, hasta el
momento de la cuantificación (Anexo I).
Antes de realizar la cuantificación de capsaicinoides, el extracto obtenido se filtró
en una membrana de nylon de 47 mm con tamaño de poro de 0.45 μm, dicha
filtración se realizó con el fin de eliminar las partículas sólidas. Posteriormente
para eliminar el color y partículas sólidas que aún pudiera tener se filtró en un
cartucho Sep Pack C18 3 cc de 500 mg marca Waters y el filtrado se recibió en
viales.
En la cuantificación de los capsaicinoides, los viales se colocaron en el
Cromatógrafo de Líquidos de Alta Resolución (HPLC) Hewlett Packard serie 1100
con un detector de arreglo de diodos, columna fase reversa C18 X Terra de 4.6 mm
x 250 mm y fase móvil metanol - agua en una relación de 73/27, a una longitud de
onda de 280 nm.
El tiempo de corrida fue de 20 minutos a un flujo de 0.5 ml/min. Se programaron
dos inyecciones de 20 μl por muestra.
Para verificar los tiempos de retención de la capsaicina y dihidrocapsaicina se
utilizaron estándares de estos compuestos marca Sigma con pureza de 98% y 90%
respectivamente. Se realizó una curva de calibración para verificar la estabilidad
del equipo y cuantificar los capsaicinoides de las muestras, se prepararon cinco
concentraciones de cada estándar.
CUANTIFICACIÓN DE CAPSAICINOIDES
Antes de trabajar con las líneas de chile bajo estudio, se realizaron pruebas preliminares
de extracción y cuantificación de capsaicinoides utilizando chile habanero verde o
inmaduro, así como al que se consideró en estado de madurez pleno, y con dos estados
de procesamiento denominados, fresco y deshidratado con una humedad estimada de 6
- 8%.
Este material fue obtenido de plantaciones comerciales promovidas por el
Departamento de Promoción Rural de la Dirección de Desarrollo Social del
Ayuntamiento de Mérida, Yucatán.
Al método utilizado en la extracción de capsaicinoides se le ajustó la temperatura del
baño, porque a 80 ºC, temperatura señalada por los autores mencionados, el solvente se
evaporaba, esto representó un problema debido a que no se realizaba la extracción de
los capsaicinoides, en cambio a 78 °C el solvente no se evaporaba y se realizó una buena
extracción.
En el cuadro 1 se observan los resultados de la extracción y cuantificación de
capasaicinoides. La concentración de estos aumenta después del proceso de secado.
CUADRO 1. Unidades Scoville del chile habanero 40 DDF
Muestra
Fresco
Estufa
Solar
Rojo
15,326.91(26796.81)
127,268.34 a (13398.40)
114,615.08 a (2326.88)
Naranja
11,683.28(1392.39)
256,876.39 b (696.19)
185,551.12 b (60290.34)
Blanco
17,671.67(127086.29) 170,401.51 b (63543.14)
Amarillo
51,760.65(7876.16)
178,294.20 b (3938.08)
173,138.28 b (11822.53)
194,121.53 b (0)
Valores en la misma fila seguidos de diferente letra indica diferencia significativa (P<0.05). Valores entre paréntesis indican
la desviación estándar de la media
Los chiles maduros (Cuadro 2) al igual que los verdes, al someterlos al proceso de
secado presentaron incremento del nivel de pungencia. En promedio, las muestras
deshidratadas en estufa tuvieron mayor nivel de pungencia que aquellas
deshidratadas en secador solar.
La unidades Scoville de las muestras maduras fueron mayores que las muestras
verdes, esto se atribuye a lo señalado por Contreras y Yahia (1998), que a los 45 50 días después de la floración, el chile habanero alcanza el máximo nivel de
capsaicinoides y después de ese tiempo decrece gradualmente (Iwai y col, 1979).
CUADRO 2. Unidades Scoville del chile habanero 54 DDF
Muestra
Fresco
Estufa
Solar
Rojo
20,614.01(27381.61)
140,677.22 a (1483.37)
108,154.81 b (46131.76)
Naranja
44,114.94(166214.61)
175,428.24 b (9594.38)
191,140.40 b (32862.90)
Blanco
32,293.46(49672.86)
224,002.15 b (22483.95)
235,099.79 b (44245.54)
237,935.22 b (42302.11)
223,755.66 b (4431.70)
Amarillo 23,529.98(0)
Valores en la misma fila seguidos de diferente letra indican diferencia significativa (P<0.05). Valores entre paréntesis indica la
desviación estándar de la media
La variación del nivel de pungencia observada entre muestras se debe, como lo
indica Iwai y col (1979), a las condiciones de cultivo como temperatura, periodo de
exposición de luz y fertilización, de igual forma se atribuye a los factores indicados
por Calus y Deb (Balbaa y col, 1968), tales como variación de la especie, origen
geográfico o de la muestra. También el nivel de pungencia varia en chiles de la
misma planta simplemente por diferencia en las condiciones de poscosecha
(Thomas y col., 1998).
Al realizar el análisis estadístico de las unidades Scoville, el factor muestra resultó
significativo a un nivel de confianza de 95 %, es decir, las unidades Scoville
dependen de la variedad del chile (rojo, naranja, amarillo y blanco).
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