Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicina iz ljutih čili papričica

• Kapsaicin je glavno jedinjenje okusa i ljutine u ljutim papričicama, poznatim i kao čili.
• Za proizvodnju visokokvalitetnog kapsaicina kao aromatične tvari okusa i ljekovitog sastojka potrebna je učinkovita, a ipak blaga tehnika ekstrakcije kako bi se spriječila degradacija.
• Ultrazvučna ekstrakcija je blaga mehanička metoda ekstrakcije, koja daje visoke prinose kapsaicina u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije.

Visokoučinkovit ultrazvuk za visokokvalitetne ekstrakte kapsaicina

Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicinoida iz ljutih čili papričica (npr. Capsicum frutescens) značajno poboljšava prinos ekstrakcije. Snažni ultrazvuk potiče perforaciju i razgradnju staničnih stijenki, kao i bubrenje i hidrataciju potiskivanjem otapala u biljne ćelije. To rezultira pojačanim prijenosom mase intracelularnih tvari (uključujući kapsaicinoide) iz biljnih ćelija u otapalo.
Kao isključivo mehanička, netermička tehnika obrade, ultrazvučna ekstrakcija sprječava termičku degradaciju termolabilnih spojeva. Ultrazvučna kavitacija intenzivira proces ekstrakcije, što rezultira visokim prinosima ekstrakta vrhunske kvalitete. Troškovi ulaganja i rada opreme za ultrazvučnu ekstrakciju relativno su niski i omogućavaju brz povrat investicije (RoI).

Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicinoida – u šaržnom ili protočnom načinu rada

Šaržno: Procesi ultrazvučne ekstrakcije mogu se provoditi kao jednostavni šaržni procesi ili kao inline obrada, pri kojoj se medij kontinuirano provodi kroz ultrazvučni protočni reaktor.
Šaržna obrada je jednostavan postupak u kojem se ekstrakcija izvodi šaržu po šaržu. Hielscher Ultrasonics nudi ultrazvučne procesore za male do velike šarže, tj. od 1L do 120L.
Za obradu šarži od 5 do 10L preporučujemo UP400ST sa sonotrodom S24d22L2D. (vidi sliku lijevo)
Za obradu šarži od cca. 120L preporučujemo UIP2000hdT sa sonotrodom RS4d40L4. (vidi sliku gore desno)

Protočno: Za veće volumene i komercijalnu ekstrakciju kapsaicina u punom opsegu, kontinuirani tok tekućine koja sadrži pahuljice ljute paprike provodi se kroz ultrazvučni reaktor, u kojem se suspenzija otapala i biljnog materijala intenzivno ultrazvučno obrađuje.
Za volumen od cca. 8L/min. preporučujemo UIP4000hdT sa sonotrodom RS4d40L3 i protočnom ćelijom FC130L4-3G0 koja se može staviti pod tlak.

Studija slučaja ultrazvučne ekstrakcije kapsaicina

Olguín-Rojas et al. (2019) izvještavaju o izolaciji kapsaicinoida s prinosom višim od 96% koristeći tri kultivara Capsicum chinense Jacq. (papričice ‘Bode’, ‘Habanero’ i ‘Habanero Roxo’). Koristili su ultrazvučni uređaj sa sondom proizvođača Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) pri čemu je uzorak bio uronjen u vodenu kupelj s kontroliranom temperaturom. Uzorak Capsicum chinense od 0,25g doveden je u kontakt s 25mL metanola na 10 minuta, a zatim prenesen u vodenu kupelj na 50ºC, uz izlaznu amplitudu od 200 W i radni ciklus od 0,5sec. Nakon toga ekstrakti su filtrirani kroz najlonski štrcaljkasti filter i analizirani hromatografijom. U analizi je pronađeno svih pet glavnih kapsaicinoida (n-DHC, C, DHC, h-C i h-DHC). Ultrazvučna ekstrakcija daje ekstrakt punog spektra sa širokim profilom okusa.

Sganzerla i sur. (2014) su utvrdili da je ultrazvučna ekstrakcija odlična metoda za kvantitativnu i ponovljivu ekstrakciju kapsaicinoida iz čili papričica uz upotrebu metanola kao otapala. Zbog svoje jednostavnosti i učinkovitosti, ultrazvučna ekstrakcija može se primijeniti za brzu rutinsku analizu kapsaicinoida u čili papričicama.

Oprema za ultrazvučnu ekstrakciju

Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za proizvodnju visokoučinkovitih ultrazvučnih procesora za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljnih materijala.

Široki proizvodni portfelj tvrtke Hielscher Ultarsonics kreće se od kompaktnih, snažnih laboratorijskih sonikatora do robusnih stolnih i potpuno industrijskih sistema, koji isporučuju ultrazvuk visokog intenziteta za učinkovitu ekstrakciju i izolaciju bioaktivnih tvari (npr. kvercetina, kofeina, kurkumina, terpena itd.). Svi digitalni sonikatori od 200W do 16.000W imaju intuitivan meni s programabilnim postavkama, kolor ekran osjetljiv na dodir za digitalno upravljanje, integriranu SD karticu za automatsko bilježenje podataka, daljinsko upravljanje putem preglednika i mnoge druge funkcije prilagođene korisniku. Sonotrode i protočne ćelije (dijelovi koji su u kontaktu s medijem) mogu se sterilizirati u autoklavu i lako se čiste. Svi naši ultrazvučni uređaji izrađeni su za rad 24/7, zahtijevaju malo održavanja te su jednostavni i sigurni za rukovanje.
Digitalni kolor displej omogućava jednostavno upravljanje ultrazvučnim uređajem. Naši sistemi mogu isporučiti amplitude od niskih do vrlo visokih. Za ekstrakciju polifenola i drugih bioaktivnih fitokemikalija kao što su kapsaicinoidi nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi) koje su optimizirane za nježnu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Robusnost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher omogućava rad 24/7 u zahtjevnim uvjetima i zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola parametara ultrazvučnog procesa osigurava ponovljivost i standardizaciju procesa.

Tabela u nastavku daje okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja: