Kapsaicyna od razu kojarzy się nam z ostrymi papryczkami i na samą myśl o niej, odczuwamy charakterystyczne pieczenie na języku. W dzisiejszym artykule sprawdzimy, jakie są właściwości kapsaicyny, jej zastosowanie oraz poznamy skalę ostrości Scoville’a.
Definicja
Kapsaicyna (ang. capsaicin) należy od organicznych związków chemicznych. Jest aktywnym związkiem papryczek chilli, odpowiedzialnym za ich ostry i piekący smak. Ma właściwości podrażniające i rozgrzewające skórę oraz błony śluzowe, jednocześnie nie powodując ich stanu zapalnego (w przeciwieństwie do pieprzu czy gorczycy). Do celów przemysłowych, kapsaicyna pozyskiwana jest z papryki rocznej (łac. Capsicum annuum) lub papryki chilli. Znalazła zastosowanie w szeroko pojętym przemyśle spożywczym, medycynie oraz jako broń chemiczna.
Właściwości
Wzór sumaryczny kapsaicyny to C18H27NO3. Słabo rozpuszcza się w wodzie, podobnie jak jej pochodne. Dobrze natomiast rozpuszcza się w alkoholu i tłuszczach. Tym samym aby szybko pozbyć się piekącego smaku po zjedzeniu papryczek chilli lub innych potraw zawierających kapsaicynę, należy popić to np. tłustym mlekiem. Sama woda w niczym nie pomoże, a jedynie zaszkodzi, ponieważ rozniesie cząsteczki substancji po całej jamie ustnej i przewodzie pokarmowym. Świetną alternatywą może okazać się także zjedzenie lodów czy przepłukanie ust alkoholem. Czysta kapsaicyna ma barwę białą lub pomarańczowo-czerwoną i nie ma wyczuwalnego zapachu (jest bezwonna).
Do najpopularniejszych związków kapsaicyny (nazwanych kapsaicynoidami) należy m.in.:
- 7-metylo-N-wanilino-oktamidy;
- 9-metylo-N-wanilino-dekamidy.
To właśnie one odpowiedzialny są za charakterystyczny, piekący posmak kurkuminy, czarnego pieprzu czy ostrej papryki. Niemniej jednak związki te pozostają słabsze w działaniu, niż czysta kapsaicyna.
| Wzór sumaryczny | C18H27NO3 |
| Masa molowa | 305,41 g/mol |
| Skala Scoville’a | 16 000 000 SHU |
| Temperatura topnienia | 62 – 66,1 °C |
| Temperatura wrzenia | 210 – 220 °C |
| Rozpuszczalność w wodzie | 0,0013 g/100 ml |
| Prężność par | 1.32×10−8 mm Hg w temp. 25 °C |
Jak działa kapsaicyna?
Dlaczego po spożyciu nawet niewielkiej ilości kapsaicyny, odczuwamy ostre pieczenie na języku i jamie ustnej? Schemat działania tej substancji jest nieco skomplikowany, aczkolwiek sprowadza się do jednego: kapsaicyna podrażnia neurony układu nerwowego (receptory TRPV1), które w normalnych warunkach oddziałują na ciepło lub uszkodzenie ciała – stąd też zjedzenie ostrej papryczki wywołuje identyczne odczucia co w przypadku poparzenia lub skaleczenia.
Jeżeli chcemy mówić o szczegółach, to wszystko można wyjaśnić w kilku punktach. Przede wszystkim kapsaicyna, która jest jednym z alkaloidów z grupy waniloidów, łączy się z receptorem wanilinoidowym podtypu 1 (TRPV1). Receptor ten odpowiada za funkcję transmembranowego kanału jonowego neuronów. O ile jednak zwykle podrażniany jest on przez wysoką temperaturę lub mechaniczne uszkodzenie, tak na skutek oddziaływania kapsaicyny, umożliwia on przenikanie kationom sodu i potasu przez błonę komórkową do wnętrza komórek. Skutkiem takiej akcji jest tzw. depolaryzacja komórek, które wysyłają impuls do mózgu. Tym samym zjedzenie ostrej potrawy odczuwamy podobnie, jak poparzenie gorącym napojem czy uraz mechaniczny.
Podsumowując: Kapsaicyna nie powoduje trwałego uszkodzenia tkanek, a jedynie pobudza neurony w sposób podobny, jak w przypadku spożycia gorącej potrawy lub mechanicznego uszkodzenia ciała.
Występowanie w naturze
Kapsaicyna obecna jest w nasionach wielu roślin z rodzaju papryk (Capsicum), należących do rodziny psiankowatych (Solanaceae). Może zatem pojawiać się pytanie, w jaki sposób rozmnażają się te rośliny, skoro ich zjedzenie wywołuje ostry ból i pieczenie? Okazuje się, że ptaki, które zjadają owe rośliny, a następnie wydalają pestki, są odporne na działanie kapsaicyny.
Kanał TRPV1 u ptaków nie reaguje na obecność kapsaicyny ani podobnych związków o zbliżonym działaniu. To ogromna przewaga papryk, ponieważ w środowisku naturalnym mogą skutecznie się rozmnażać. Ponadto istnieje dowód na to, że kapsaicyna mogła wyewoluować i stać się dobrym środkiem przeciwgrzybicznym. Pozwala m.in. zahamować rozwój grzybów z rodzaju Fusarium, który atakuje dziko rosnące papryczki chilli.
Ciekawostką może być to, że kapsaicyna obecna jest również w jadzie niektórych pająków z rodziny ptaszników, np. Psalmopoeus cambridgei. Ukąszenie powoduje przez to pieczenie i uczucie gorąca. To prezentuje połączenie technik obronnych zarówno przez rośliny, jak i zwierzęta przeciwko ssakom.
Zastosowanie
Pomimo swoich właściwości, kapsaicyna znalazła zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki. Stosowana jest chociażby w formie dodatku do żywności, jako lek rozgrzewający stawy i mięśnie oraz w przemyśle chemicznym, np. do produkcji gazu pieprzowego. Sprawdźmy zatem, jakie jest dokładne zastosowanie kapsaicyny.
Przemysł spożywczy
Z uwagi na swoje działania, kapsaicyna stosowana jest jako dodatek do żywności, który podnosi ich pikantność. Według niektórych źródeł, niewielkie ilości kapsaicyny w pożywieniu, mogą pozytywnie oddziaływać na nasze zdrowie. Ponadto kapsaicynę znajdziemy m.in. w paszach dla drobiu. Wysokie stężenie kapsaicyny powoduje pieczenie spojówek i podrażnienie skóry. Pikantność potraw mierzona jest w tzw. skali ostrości Scoville’a. Czysta kapsaicyna uzyskała w tym rankingu aż 16 000 000 jednostek SHU (ang. Scoville Hotness Unit).
Niestety czysta kapsaicyna nie jest dostępna w sprzedaży, z uwagi na jej toksyczne właściwości pojawiające się przy bardzo wysokich stężeniach. Co ciekawe syntetyczna kapsaicyna jest znacznie tańsza od sproszkowanej papryki chili, stąd też producenci żywności bardzo chętnie wykorzystują ją do przyprawiania sosów, gotowej żywności czy innych potraw. Obecnie dodawanie czystej kapsaicyny do żywności zostało zabronione na terenie Unii Europejskiej, niemniej jednak substancja ta może być obecna w np. w ekstrakcie z papryki.
Przemysł farmaceutyczny
Kapsaicyna może stanowić składnik leków rozgrzewających na stawy i mięśnie. Najczęściej są to różnego rodzaju kremy i plastry. Najczęściej występuje ona w tych wyrobach pod postacią ekstraktu z papryki chilli w stężeniu od 0,025 do 0,1%. Ponadto kremy na bazie kapsaicyny, stosowane są do zmniejszenia dolegliwości swędzenia w przypadku łuszczycy.
W 2006 roku pojawiła się publikacja mówiąca o skuteczności kapsaicyny w leczeniu nowotworu prostaty. Dowiedli tego naukowcy z brytyjskiego uniwersytetu Nottingham University. Zgodnie z ich badaniami, kapsaicyna oddziałuje na mitochondria i pobudza komórki nowotworowe do apoptozy, czyli inaczej samozniszczenia. Podobne działanie wykazują inne związki kapsaicyny (tzw. waniloidy).
Kapsaicyna została zakwalifikowana jako środek dopingujący w jeździectwie z uwagi na właściwości znieczulające i uspokajające. Stąd też jej stosowanie w zawodach jest zabronione. Dla przykładu podczas Letnich Igrzysk Olimpijskich w 2008 roku, wykryto obecność kapsaicyny w organizmach 4 koni, które zostały zdyskwalifikowane z udziału w zawodach.
Przemysł chemiczny
Charakterystyczne właściwości fizyczno-chemiczne kapsaicyny znalazły również szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym oraz wojskowym. Co prawda nie jest wykorzystywana przez najgorsze trucizny znane ludzkości, ale znajdziemy ją m.in. w gazie pieprzowym oraz innych aerozolach i środkach bojowych o działaniu krótkotrwałym. Po przedostaniu się w okolice twarzy, kapsaicyna powoduje silne pieczenie oczu oraz trudności z oddychaniem.
Ponadto kapsaicyna obecna jest w środkach odstraszających i zwalczających różnego rodzaju szkodniki czy groźne zwierzęta, takie jak nornice, zające, jelenie, wiewiórki, niedźwiedzie, wszelakie insekty czy agresywne psy. Rozgniecione papryczki chilli mogą stanowić skuteczną obronę przed szkodnikami w ptasich karmnikach czy budkach dla ptaków, ponieważ tak jak pisaliśmy wcześniej – kapsaicyna jest bezpieczna dla ptactwa, ale jednocześnie skutecznie odstrasza większość ssaków.
Organizacja non-profit „Elephant Pepper Development Trust” sprawdziła, że papryczki chilli skutecznie odstraszają słonie, które wcześniej zjadały plony afrykańskich rolników.
Szkodliwość i wpływ na zdrowie
Czysta kapsaicyna jest silnym środkiem podrażniającym, przez co praca z nią wymaga założenia podstawowych środków ochrony indywidualnej, takich jak np. gogle ochronne czy maski. Negatywne skutki oddziaływania kapsaicyny są szczególnie widoczne w kontakcie ze skórą (podrażnienie, zwiększona czułość na dotyk), oczami (łzawienie, zapalenie spojówek), podczas bezpośredniego spożycia (pieczenie w przełyku) oraz inhalacji (podrażnia układ oddechowy). Spożycie kapsaicyny w wysokiej ilości, może spowodować wymioty, mdłości, ból brzucha oraz piekącą biegunkę.
Publikacja w dzienniku naukowym „Critical Reviews in Food Science and Nutrition” z 2006 roku zdaje się potwierdzać fakt, że kapsaicyna bardziej łagodzi, aniżeli wzmacnia symptomy choroby wrzodowej żołądka.
Leczenie i pierwsza pomoc
W przypadku narażenia na kontakt z kapsaicyną, należy w pierwszej kolejności ograniczyć lub wyłączyć kontakt z tą substancją. Zanieczyszczona kapsaicyną odzież powinna zostać zapakowana we foliowy worek, tak aby przed jej utylizacją, nie doszło do ponownego skażenia.
Jeżeli doszło do zanieczyszczenia skóry, wtedy należy przemyć ją środkiem zawierającym dużą ilość tłuszczu, będzie to np. olej spożywczy, olej mineralny, wazelina, tłusty krem do ciała czy poli(tlenek etylenu). Należy przy tym pamiętać, że są to substancje silnie wypierające wodę, a więc najlepiej zebrać całość suchymi chusteczkami lub ręcznikami. Ponadto skórę można przemywać ciepłą wodą zawierającą detergent, np. mydło czy płyn do zmywania naczyń.
Ważne! Czysta woda jest nieskuteczna w usuwaniu kapsaicyny! Związek ten nie rozpuszcza się w niej, przez co działanie wodą na podrażnią skórę, może dodatkowo roznieść piekącą kapsaicynę na większy obszar.
Jeżeli doszło do połknięcia sporej ilości kapsaicyny, wtedy sporą ulgę przyniesie wypicie zimnego i tłustego mleka. Dzięki kazeinie zawartej w mleku, dochodzi do rozkładu kapsaicyny. Równie skuteczny będzie 10% roztwór wody oraz cukru (w temp. 20 °C). Dobrą wiadomością jest to, że uczucie pieczenia w przełyku i układzie pokarmowym zacznie samoistnie zanikać w przeciągu kilku godzin od spożycia.
Historia
Po raz pierwszy kapsaicynę w czystej formie krystalicznej wyodrębnił John Clough Thresh, co miało miejsce w 1876 roku. Pierwsza syntetyczna kapsaicyna pojawiła się z kolei w 1930 roku, do czego przyczynili się Ernst Spath oraz Stephen F. Darling. W ramach testu przedsiębiorstwo „Blair’s Death Sauces” wypuściło na rynek czystą kapsaicynę w niewielkich butelkach o objętości 1 ml. Zalecano przy tym szczególną ostrożność już podczas jej otwierania.
Skala ostrości Scoville’a
Będąc przy temacie kapsaicyny, należy wspomnieć o tzw. skali ostrości Scoville’a. Jest ona oznaczana skrótem „SHU”, czyli z ang. Scoville Hotness Unit. Przedstawia skalę ostrości czy też pikantności danej potrawy. Najczęściej stosowana w odniesieniu do różnych papryk. Skala ostrości Scoville’a początkowo odzwierciedlała w sposób organoleptyczny pikantność danego produktu. Z biegiem czasu jednak postanowiono badać ostrość potraw metodami analitycznymi.
Identyfikacja
| ChEBI | CHEBI:3374 |
| ChEMBL | ChEMBL294199 |
| ChemSpider | 1265957 |
| DrugBank | DB06774 |
| ECHA InfoCard | 100.006.337 |
| EC Number | 206-969-8 |
| IUPHAR/BPS | 2486 |
| KEGG | C06866 |
| PubChem | 1548943 |
| UNII | S07O44R1ZM |