Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicina iz ljutih čili papričica

• Kapsaicin je glavni spoj odgovoran za okus i ljutinu ljutih papričica, poznatih i kao čili.
• Za proizvodnju visokokvalitetnog kapsaicina kao aromatične i ljekovite tvari potrebna je učinkovita, ali blaga tehnika ekstrakcije kako bi se spriječila razgradnja.
• Ultrazvučna ekstrakcija blaga je mehanička metoda ekstrakcije koja daje visoke prinose kapsaicina u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije.

Ultrazvučna tehnologija visokih performansi za visokokvalitetne ekstrakte kapsaicina

Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicinoida iz ljutih čili papričica (npr. Capsicum frutescens) znatno povećava prinos ekstrakcije. Ultrazvuk velike snage potiče perforaciju i razaranje staničnih stijenki te bubrenje i hidrataciju potiskivanjem otapala u biljne stanice. Time se povećava prijenos mase unutarstaničnih tvari (uključujući kapsaicinoide) iz biljnih stanica u otapalo.
Kao isključivo mehanička, netoplinska tehnika obrade, ultrazvučna ekstrakcija sprječava toplinsku razgradnju termolabilnih spojeva. Ultrazvučna kavitacija intenzivira proces ekstrakcije, što rezultira visokim prinosima ekstrakta vrhunske kvalitete. Investicijski i operativni troškovi opreme za ultrazvučnu ekstrakciju relativno su niski te omogućuju brz povrat ulaganja.

Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicinoida – šaržno ili u kontinuiranom protoku

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

Protočno: Za veće volumene i komercijalnu ekstrakciju kapsaicina u punom proizvodnom opsegu, kontinuirani tok tekućine koji sadrži pahuljice ljutih papričica dovodi se kroz ultrazvučni reaktor, u kojem se suspenzija otapala i biljnih sirovina intenzivno sonificira.
Za volumen od približno 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 i sur. (2019) izvješćuju o izolaciji kapsaicinoida uz prinos veći od 96% upotrebom triju kultivara vrste Capsicum chinense Jacq. (papričice ‘Bode’, ‘Habanero’ i ‘Habanero Roxo’). Upotrijebili su Hielscher ultrazvučni uređaj sa sondom UP200S (200 W, 24 kHz) s uzorkom uronjenim u vodenu kupelj s regulacijom temperature. Uzorak Capsicum chinense mase 0,25g stavljen je u kontakt s 25mL metanola tijekom 10 minuta, a zatim je prenesen u vodenu kupelj pri 50ºC, izlaznoj amplitudi od 200 W i radnom ciklusu od 0,5sec. Nakon toga ekstrakti su filtrirani kroz najlonski filtar za štrcaljku i analizirani kromatografijom. Analizom je utvrđeno 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) utvrdili su da je ultrazvučna ekstrakcija izvrsna 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 ultrazvučnih procesora visokih performansi za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljnih sirovina.

Širok portfelj proizvoda tvrtke Hielscher Ultarsonics obuhvaća sve od kompaktnih, snažnih laboratorijskih sonikatora do robusnih stolnih i potpuno industrijskih sustava 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 izbornik s programabilnim postavkama, dodirni zaslon u boji za digitalno upravljanje, integriranu SD karticu za automatsko bilježenje podataka, daljinsko upravljanje putem preglednika i mnoge druge značajke prilagođene korisniku. Sonotrode i protočne ćelije (dijelovi koji su u kontaktu s medijem) mogu se autoklavirati 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 zaslon u boji omogućuje jednostavno upravljanje ultrazvučnim uređajem. Naši sustavi mogu isporučivati amplitude od niskih do vrlo visokih. Za ekstrakciju polifenola i drugih bioaktivnih fitokemikalija, poput kapsaicinoida, nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi) optimizirane za blagu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Robusnost ultrazvučne opreme Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola parametara ultrazvučnog procesa osigurava ponovljivost i standardizaciju procesa.

Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: