manual de procedimiento para la extracción de capsaicina de chile

MANUAL DE PROCEDIMIENTO PARA LA
EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA DE CHILE
HABANERO
SOLIHAGUA S.A DE C.V.
MAYO DE 2014
SOLIHAGUA S. A DE C.V
TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA PARA LA
OBTENCIÓN DE CAPSAICINA EN CHILE HABANERO
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Director Corporativo
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Director Administrativo
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Gerente Operativo
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Personal Técnico Responsable:
Ing. Claudio Lobato de la Cruz
Responsable del Proyecto
Ing. Alberto Gerónimo Iglecias
Coordinador del Proyecto
Ing. Vladimir Lenin Reyes de la Cruz
M.C. Alejandro Martínez Velasco
M.C. Armando Magdaleno Torres Chocolatl
M.I. Telésforo Martínez Castellanos
Ing. Ararita Carmelita Payajo Saldaña
Colaboradores de investigación
Chetumal, Quintana Roo, mayo de 2014
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OBTENCIÓN DE CAPSAICINA EN CHILE HABANERO
Tabla de contenido
PROCESO DE EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA DE CHILE HABANERO ................................ 1
I.
1.
Introducción ........................................................................................................................................ 1
2.
Justificación ......................................................................................................................................... 2
3.
Objetivos ............................................................................................................................................. 3
4.
Materiales y Reactivos ........................................................................................................................ 3
5.
Equipos ................................................................................................................................................ 3
6.
Diagrama de Proceso .......................................................................................................................... 4
7.
Metodología de extracción ................................................................................................................. 4
8.
Resultados ........................................................................................................................................... 7
9.
Conclusiones........................................................................................................................................ 8
10.
Referencia Bibliográfica................................................................................................................... 8
ELABORACIÓN DE UNA CREMA CON A PARTIR DEL EXTRACTO DE CAPSAICINA ..... 10
II.
1.
Introducción ...................................................................................................................................... 10
2.
Justificación ....................................................................................................................................... 11
3.
Objetivos ........................................................................................................................................... 11
4.
Materiales y Reactivos ...................................................................................................................... 11
5.
Metodología de Elaboración ............................................................................................................. 12
6.
Diagrama de Proceso ........................................................................................................................ 13
7.
Resultados ......................................................................................................................................... 14
8.
Conclusiones...................................................................................................................................... 14
9.
Referencias Bibliográficas ................................................................................................................. 14
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I.
PROCESO DE EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA DE CHILE
HABANERO
1. Introducción
Los chiles, como el habanero (Capsicum chinense Jacq.), son una fuente rica de
valiosos fitoquímicos como la capsaicina. La capsaicina, un alcaloide o capsaicinoide, es
el principal componente pungente o irritante de los chiles que son ampliamente utilizados
como aditivos alimentarios y por poseer propiedades antimicrobianas (Peña-Álvarez,
2009). Estos compuestos se encuentran principalmente en la placenta de los chiles, la
parte blanca interna, la cual se encuentra unida a las semillas. La investigación se ha
enfocado a variedades mejoradas de tipos de chile (Kumar et al., 2003), en especial de
tipo habanero (C. chinense Jacq.) por su mayor contenido de alcaloides.
Los capsaicinoides también poseen propiedades analgésicas, antiinflamatorias,
antioxidantes e incluso anticancerígenas al inhibir el crecimiento dependiente de
andrógenos en células cancerígenas de seno, colon, adenocarcinoma gástrico y de
próstata (Djamgoz e Isbilen, 2006; Mori et al., 2006).
En 1912 se estableció la escala de picor en USP, basada en diluciones de extractos de
diversos chiles (Ishikawa, 2003) y métodos analíticos como la espectrofotometría y
cromatografía de gases. Además, con la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
los análisis del tipo y cantidad de estos alcaloides son más precisos (Collins et al., 1995)
para evaluar capsaicinoides. En la zona de la península de Yucatán, México, el
contenido de capsaicinoides en los morfotipos de chile nativos de las especies C.
chinense y C. annuum varía de 1000 a más de 235 000 USP (Casanova et al., 2006).
Tal variación estaría determinada por el genotipo, las condiciones climáticas y las
prácticas de cultivo en cada localidad, asociadas a su vez con la selección,
multiplicación e intercambio tradicional de semillas, así como con el uso culinario de
cada tipo de chile, pues los consumidores identifican características organolépticas
específicas.
El empleo de solventes orgánicos en la extracción de productos naturales representa un
proceso que debe ser cuidadosamente desarrollado por los impactos que tiene sobre el
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ambiente y sobre la salud de operarios y consumidores. La Comisión Europea en la
directiva 94/45/CE (Comisión Europea, 2007) establece que los solventes que pueden
emplearse para la extracción de oleorresinas de pimentón son metanol, etanol, acetona,
hexano, acetato de etilo, diclorometano y dióxido de carbono. La extracción con
solventes entrega como producto final una oleorresina en la cual están concentrados los
principios activos de la fuente natural. Esta oleorresina debe purificarse eliminando al
máximo los residuales de solvente antes de ser aplicada en productos para consumir.
Estas oleorresinas por lo general se extraen de sustratos aromáticos o con principios
colorantes y aromatizantes como en el caso de algunas hierbas medicinales y productos
vegetales (Ingle de la Mora, 2006).
2. Justificación
En Quintana Roo, situado en la Península de Yucatán, existen regiones dedicadas a la
producción de chile habanero. Tradicionalmente, se ha utilizado como materia prima
para la elaboración de salsas, pastas, en aderezos para algunos platillos típicos de la
región. Los retos actuales involucran la innovación de procesos con el fin de generar
valor agregado y diversificar los usos tradicionales de productos de la región, como lo es
el chile habanero.
Existen diversos métodos utilizados para la extracción de capsaicinoides, dentro de los
cuales se encuentra la extracción por solventes, el cual debido a su practicidad y bajo
costo, podría ser utilizado para obtener oleorresinas, específicamente capsaicinas del
chile habanero. Al mismo tiempo, este proceso permitiría procesar aquellos chiles
habaneros que no son aceptados por la industria para sus procesos de obtención de
salsas, principalmente; reduciendo en gran medida las pérdidas de la producción de
habanero en la región.
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3. Objetivos
 Obtener capsaicina a partir de las oleorresinas extraídas del chile habanero.
 Diversificar los usos del chile habanero de la región de Quintana Roo.
 Utilizar aquellos frutos que no cubren requerimientos de calidad para las
empresas de la región que procesan el chile habanero.
 Dar valor agregado al chile habanero, para incrementar su demanda y por tanto
su precio.
 Conservar la producción de chile habanero en la región de Quintana Roo, como
patrimonio cultural.
4. Materiales y Reactivos
Chile habanero en fresco
1 L de acetona
Cuchillos
Tabla de poliuretano o madera
1 espátula metálica
1 termómetro de mercurio
2 probetas, una de 500 y otra de 250 mL
5 láminas de papel filtro
1 paquete de papel aluminio
1 hielera.
2 frascos de vidrio, color ámbar.
5. Equipos

Rotavapor

Estufa de secado

Equipo de agitación Caframo®

Balanza Analítica Ohauss
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6. Diagrama de Proceso
7. Metodología de extracción
Nota: Antes de iniciar a manipular los chiles habaneros es importante colocarse
guantes de nitrilo (preferentemente), bata y cubreboca.
Figura 1. Se Realiza la eliminación del pedúnculo de los chiles habaneros, para tomar el
peso real de la cantidad de pulpa a procesar.
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Figura 2. Con ayuda de un cuchillo se realizan cortes para obtener fracciones de chile y
con ello aumentar la superficie de de contacto y facilitar la eliminación de humedad
durante el proceso de secado.
Figura 3. Los trozos de chile habanero troceado son colocados en charolas metálicas,
para iniciarse el proceso de secado en una estufa de convección a una temperatura de
60° C, durante 24 h.
Es recomendable no tocar el chile habanero, sin antes colocarse los guantes en
las manos.
Figura 4. Las muestras de chile habanero secas, se trituran con ayuda de un mortero o
una licuadora, hasta obtener un polvo fino.
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Figura 5. Se Pesa la cantidad de chile habanero en polvo obtenido, para medir 5 veces
la cantidad de solvente (acetona) y tener una relación 5:1, de solvente, respecto a la
muestra de chile, se adiciona el solvente en un vaso de precipitados, y se agita la
mezcla por 15 min.
Figura 6. Después, la mezcla chile-acetona se lleva a un embudo y se pasa por papel
filtro. De esta manera, se obtiene un extracto de chile habanero con la solución de
acetona
En la etapa de concentración de la capsaicina se puede utilizar un baño de agua
caliente (35°C) por un periodo de tiempo mayor, pero siempre cuidando la
temperatura de la muestra.
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Figura 7. El filtrado obtenido se lleva a baño maría a 35° C por 15min, en un rotavapor
para la evaporación del solvente (acetona) y así obtener capsaicina concentrada. La
capsaicina se guarda en refrigeración a 4°C y se cubre con aluminio hasta su utilización
en la elaboración de la crema (Borges-Gómez et al., 2010).
Es indispensable aislar la capsaicina del sol y mantenerse a baja temperatura,
porque podría degradarse fácilmente.
8. Resultados
8.1.
Rendimiento.
Se realizó el cálculo del rendimiento de capsaicina en dos etapas; en la primera se
determino el contenido de materia seca del chile habanero (Cuadro 1) y en la segunda
etapa se determinó el rendimiento de capsaicina extraída a partir del chile habanero
previamente secado (Cuadro 2).
Cuadro 1. Rendimiento del chile habanero en porcentaje de masa seca.
No.
Pchile
P pedúnculo
Pchilef
Pchileseco
Rend (%)
1
2,689.4 g
79.6 g
2,609.8 g
295
11.3 %
Cuadro 2. Rendimiento de capsaicina obtenida a partir de chile habanero.
No.
Pchilepolvo
Pacetona (5:1)
P (capsaicina)
% capsaicina
1
295 g
1475 mL
12.5 g
4.23 %
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9. Conclusiones
Es posible obtener una oleorresina de chile habanero, que contiene una gran cantidad
de capsaicinas, a parte del proceso de extracción por solventes.
La extracción de capsaicina diversifica ampliamente los usos tradicionales del chile
habanero, aumentando su valor agregado y por ende incentivando su cultivo y
explotación en la región de Quintana Roo.
10. Referencia Bibliográfica
Borges-Gómez L., Cervantes C. L., Ruíz N. J., Soria F. M., Reyes O. V., Villanueva C. E.
2010. Capsaicinoides en chile habanero (Capsicum chinensi Jacq.) bajo diferentes
condiciones de humedad y nutrición. Terra Latinoamericana 28 (1): 35-41.
Casanova C., C., L. Gutiérrez P., L. Torres T., S. Peraza S., y T. González E. 2006.
Caracterización química y molecular de la pungencia de los chiles (Capsicum spp.)
de Yucatán. In: Memoria de la Tercera Convención Mundial del Chile. 9-11 de julio.
Chihuahua y Delicias, Chih., México. pp: 27.
Collins M. D., L. M. Wasmund, and P. W. Bosland. 1995. Improved method for
quantifying
capsaicinoids
in
Capsicum
using
Highperformance
Liquid
Chromatography. Hortscience 30: 137-139.
Comisión Europea Directiva 94/45/CE (26 de Julio de 2007): [Online: 23-Feb-2010] URL
disponible en http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav13_es.pdf
Ishikawa, K. 2003. Biosynthesis of capsaicinoids in Capsicum. In: De, A. K. (ed).
Capsicum. The Genus Capsicum. Taylor and Francis. London. pp: 87-95.
Ingle de la Mora G. Comparison of red chili (Capsicum annuum) oleoresin and
astaxanthin on rainbow trout (Oncorhyncus mykiss) fillet pigmentation. In:
Aquaculture. No. 258 (2006); p.487-495.
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Kumar, B. K., A. D. Munshi, S. Joshi, and C. Kaur. 2003. Note on evaluation of chilli
(Capsicum annuum L.) genotypes for biochemical constituents. Capsicum and
Eggplant Newsletter 22: 41-42.
Peña-Alvarez A., Ramírez-Maya E., Alvarado-Suárez L.A. 2009. Analysis of capsaicin
and dihydrocapsaicin in peppers and pepper sauces by solid phase microextraction
–gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 1216:
2843-2847.
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II.
ELABORACIÓN DE UNA CREMA CON A PARTIR DEL EXTRACTO DE
CAPSAICINA
1. Introducción
Las pomadas, también llamadas ungüentos, que tienen relación con las cremas, son
preparaciones semisólidas con características de flujo plástico, tienen una tensión de
fluencia definida, es decir, si la fuerza de masaje aumenta, el flujo disminuye, su
composición es de materiales hidrofóbicos o bien con aditivos para hacerlos
eventualmente aceptores de agua; la FEUM (Farmacopea de los Estados Unidos
Mexicanos) define a la pomada como una preparación de consistencia blanda que
contiene el o los principios activos incorporados a una base apropiada que le da masa y
consistencia.
Se adhiere a la piel y mucosas.
Esta base puede ser liposoluble o
hidrosoluble, generalmente es anhidra o con un máximo de 20 por ciento de agua
(Lachman et al., 1976).
La palabra pomada antiguamente traía a la imaginación la idea de un remedio grasiento,
pero en la actualidad puede significar un producto suave, cremoso o una preparación
relativamente no grasienta y lavable.
Las bases para pomadas son formulaciones que no contienen ingredientes activos, la
elección de la base puede ejercer alguna influencia sobre su acción terapéutica, así
como en su apariencia, estabilidad y sus propiedades físicas.
Las primeras bases para pomadas fueron indudablemente grasas, cremas y otros
materiales oleosos; formas clásicas que aún son usadas en la actualidad.
La
capsaicina
ha
sido
ampliamente
estudiada
a
través
de
investigaciones
experimentales y clínicas, debido a sus prominentes propiedades farmacéuticas y
antioxidantes. Además, la capsaicina ha sido ampliamente utilizada en cremas
antiinflamatorias y ungüentos, y como un contra-irritante en apósitos quirúrgicos y
medicamentos (Peña-Álvarez, 2009).
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2. Justificación
El empleo de medicamentos para el alivio de malestares, principalmente de tipo corporal
es una situación muy común en un gran sector de la población. En este sentido, existen
compuestos como la capsaicina, los cuales podrían tener un efecto benéfico en el
cuerpo, principalmente en situaciones de artritis; reduciendo con ello, la ingesta de gran
cantidad de medicamentos.
El empleo de la capsaicina como compuesto activo no se podría realizar directamente,
debido a su sensibilidad a condiciones ambientales como oxígeno y luz, las cuales
pueden provocar cambios en su composición y pérdida de compuestos activos y por
tanto disminuir su eficiencia. En este sentido, la elaboración de una una crema o
pomada, adicionada con el ingrediente activo capsaicina, en bajas concentraciones
(0.075 g/100 g de crema), sería una buena alternativa para la utilización de este
compuesto, ya que permitiría la protección de los compuestos activos de la capsaicina,
con su consecuente liberación al romper la capa de protección, mediante el frotamiento
o aplicación de un esfuerzo.
3. Objetivos
Utilizar la capsaicina extraída del chile habanero para su aplicación en la
elaboración de una crema.
Generar un uso alternativo del chile habanero, que sirva de complemento para su
uso tradicional.
4. Materiales y Reactivos
Muestra de capsaicina de habanero
Glicerina 500mL
Crema, marca comercial
5 tubos Vacutainer®.
1 balanza
Vaso de precipitados
Agitador de vidrio.
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Jeringas de 10 mL
5. Metodología de Elaboración
Nota: Antes de empezar a manipular la capsaicina, colocarse cubreboca, guantes
de nitrilo y bata porque podría irritar las fosas nasales.
1. Atemperar la capsaicina por 15 min a temperatura ambiente.
2. Pesar 100 g de crema (marca comercial) y colocarla en un vaso de precipitados.
3. Por separado, en un tubo Vacutainer®, realizar la mezcla de 0.025 mL del extracto
de capsaicina y 0.025 mL de glicerina, agitar la mezcla hasta lograr una mezcla
homogénea.
La mezcla de la capsaicina/glicerina también puede realizarse en un vaso de
precipitados de 20 mL, y mezclar con ayuda de una espátula.
4. Colocada la crema en el vaso de precipitados se mezcla con ayuda de un equipo
de agitación Caframo® hasta obtener una mezcla homogénea. Enseguida, se
adiciona la mezcla de extracto capsaicina-glicerina hasta incorporar por completo,
utilizando agitación constante hasta obtener una fase homogénea (Nota: Evitar
que la capsaicina toque las paredes del recipiente)
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5. Envasar la mezcla obtenida en un recipiente pequeño de plástico no transparente.
6. Diagrama de Proceso
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7. Resultados
De acuerdo a lo encontrado en la literatura, se utilizó la referencia de 0.15 g/200 g de
crema, que corresponde a un 0.075% de oleorresinas de chile habanero en la que se
encuentran concentradas los capsaicinoides.
A nivel comercial, se encuentran ya presentaciones de cremas con capsaicina en
concentración de 0.075 g/100 g de crema, cuya evaluación en la piel ha tenido
resultados satisfactorios, principalmente en el alivio de dolores musculares. Sin
embargo, en las oleorresinas extraídas desconocemos con exactitud la cantidad de
capsaicina pura presente, por lo cual se optó por utilizar la cantidad de oleorresina como
porcentaje.
8. Conclusiones
Fue posible incorporar la capsaicina y obtener una crema con buenas características de
consistencia y color homogéneos.
La elaboración de cremas con capsaicinas podría ser una alternativa de uso del chile
habanero de la región de Quintana Roo.
9. Referencias Bibliográficas
Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos (FEUM). 2004. Comisión Nacional para
la Protección contra Riesgos Sanitarios. Secretaría de Salud, México. Octava
Edición, México. D.F.
Lachman, L., Lieberman, H., Kanin, J. 1976. The Theory and Practice of Industrial
Pharmacy. Lippincott Williams & Wilkins, London, UK.
Peña-Álvarez A., Ramírez-Maya E., Alvarado-Suárez L.A. 2009. Analysis of capsaicin
and dihydrocapsaicin in peppers and pepper sauces by solid phase microextraction
–gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 1216:
2843-2847.
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