Extraction de la capsaïcine des piments forts par ultrasons

• La capsaïcine est le principal composé responsable de la saveur et du piquant des piments forts, également appelés chilis.
• Pour produire une capsaïcine de haute qualité destinée à être utilisée comme arôme et ingrédient médicinal, une technique d’extraction efficace mais douce est nécessaire afin d’éviter sa dégradation.
• L’extraction par ultrasons est une méthode d’extraction mécanique douce qui permet d’obtenir des rendements élevés en capsaïcine en un temps d’extraction très court.

Des ultrasons haute performance pour des extraits de capsaïcine de haute qualité

L’extraction par ultrasons des capsaïcinoïdes des piments forts (par exemple Capsicum frutescens) améliore considérablement le rendement d’extraction. Les ultrasons de puissance favorisent la perforation et la rupture des parois cellulaires, ainsi que le gonflement et l’hydratation des cellules en faisant pénétrer le solvant dans les cellules végétales. Cela accroît le transfert de matière des substances intracellulaires (y compris les capsaïcinoïdes) des cellules végétales vers le solvant.
En tant que technique de traitement purement mécanique et non thermique, l’extraction par ultrasons prévient la dégradation thermique des composés thermolabiles. La cavitation ultrasonore intensifie le processus d’extraction, permettant d’obtenir des rendements élevés et des extraits de qualité supérieure. Les coûts d’investissement et d’exploitation des équipements d’extraction par ultrasons sont relativement faibles et permettent un retour sur investissement rapide.

Extraction des capsaïcinoïdes par ultrasons – par lots ou en flux continu

Par lots : Les procédés d’extraction par ultrasons peuvent être mis en œuvre sous forme de simples procédés par lots ou de traitement en ligne, dans lequel le milieu est alimenté en continu dans un réacteur ultrasonore à circulation.
Le traitement par lots est une procédure simple dans laquelle l’extraction est réalisée lot par lot. Hielscher Ultrasonics propose des processeurs à ultrasons pour des lots de petite à grande taille, soit de 1L à 120L.
Pour le traitement de lots de 5 à 10L, nous recommandons le UP400ST avec la sonotrode S24d22L2D. (Voir la photo à gauche.)
Pour le traitement de lots d’environ 120L, nous recommandons le UIP2000hdT avec la sonotrode RS4d40L4. (Voir la photo en haut à droite.)

En circulation : Pour les volumes plus importants et l’extraction commerciale de capsaïcine à l’échelle industrielle, un flux liquide continu contenant des flocons de piments forts est introduit dans un réacteur ultrasonore, où la suspension de matières végétales dans le solvant est soumise à une sonication intense.
Pour un débit d’environ 8L/min., nous recommandons le UIP4000hdT avec la sonotrode RS4d40L3 et la cellule à circulation pressurisable FC130L4-3G0.

Étude de cas sur l’extraction de la capsaïcine par ultrasons

Olguín-Rojas et al. (2019) rapportent un rendement d’isolement des capsaïcinoïdes supérieur à 96% avec trois cultivars de Capsicum chinense Jacq. (les piments ‘Bode’, ‘Habanero’ et ‘Habanero Roxo’). Ils ont utilisé l’appareil à ultrasons à sonde Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) avec l’échantillon immergé dans un bain d’eau à température contrôlée. Un échantillon de 0,25g de Capsicum chinense a été mis en contact avec 25mL de méthanol pendant 10 minutes, puis transféré dans le bain d’eau à 50ºC, avec une amplitude de sortie de 200 W et un cycle de service de 0,5sec. Ensuite, les extraits ont été filtrés à l’aide d’un filtre pour seringue en nylon et analysés par chromatographie. L’analyse a révélé la présence des cinq principaux capsaïcinoïdes (n-DHC, C, DHC, h-C et h-DHC). L’extraction par ultrasons permet d’obtenir un extrait à spectre complet présentant un large profil aromatique.

Sganzerla et al. (2014) ont constaté que l’extraction par ultrasons est une excellente méthode pour l’extraction quantitative et reproductible des capsaïcinoïdes des piments, en utilisant le méthanol comme solvant. Grâce à sa simplicité et à son efficacité, l’extraction par ultrasons peut être utilisée pour l’analyse rapide de routine des capsaïcinoïdes dans les piments.

Équipements d’extraction par ultrasons

Hielscher Ultrasonics est spécialisé dans la fabrication de processeurs à ultrasons haute performance pour la production d’extraits végétaux de haute qualité.

La vaste gamme de produits de Hielscher Ultarsonics s’étend des appareils de sonication de laboratoire compacts et puissants aux systèmes de paillasse robustes et aux systèmes entièrement industriels, qui délivrent des ultrasons de haute intensité pour l’extraction et l’isolement efficaces de substances bioactives (par exemple la quercétine, la caféine, la curcumine, les terpènes, etc.). Tous les appareils de sonication numériques de 200W à 16 000W disposent d’un menu intuitif avec des réglages programmables, d’un écran tactile couleur pour la commande numérique, d’une carte SD intégrée pour l’enregistrement automatique des données, d’une commande à distance par navigateur et de nombreuses autres fonctions faciles à utiliser. Les sonotrodes et les cellules à circulation (les pièces en contact avec le milieu) peuvent être autoclavées et sont faciles à nettoyer. Tous nos appareils à ultrasons sont conçus pour fonctionner 24/7, nécessitent peu d’entretien et sont simples et sûrs à utiliser.
Un écran couleur numérique permet de commander facilement l’appareil à ultrasons. Nos systèmes peuvent délivrer des amplitudes allant de faibles à très élevées. Pour l’extraction des polyphénols et d’autres composés phytochimiques bioactifs tels que les capsaïcinoïdes, nous proposons des sonotrodes ultrasonores spéciales (également appelées sondes ou cornets ultrasonores), optimisées pour l’isolement délicat de substances actives de haute qualité. La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants.
Le contrôle précis des paramètres du procédé ultrasonore garantit la reproductibilité et la standardisation du procédé.

Le tableau ci-dessous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos appareils à ultrasons :