Estrazione a ultrasuoni della capsaicina dai peperoncini piccanti

• La capsaicina è il principale composto responsabile del sapore e della piccantezza nei peperoncini piccanti.
• Per produrre capsaicina di alta qualità da utilizzare come aromatizzante e ingrediente medicinale, è necessaria una tecnica di estrazione efficiente ma delicata, che ne prevenga la degradazione.
• L’estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione meccanico delicato, che consente di ottenere rese elevate di capsaicina in tempi di estrazione molto brevi.

Ultrasuoni ad alte prestazioni per estratti di capsaicina di alta qualità

L’estrazione a ultrasuoni dei capsaicinoidi dai peperoncini piccanti (ad es. Capsicum frutescens) migliora significativamente la resa di estrazione. Gli ultrasuoni di potenza favoriscono la perforazione e la disgregazione delle pareti cellulari, nonché il rigonfiamento e l’idratazione, spingendo il solvente all’interno delle cellule vegetali. Ciò determina un maggiore trasferimento di massa delle sostanze intracellulari (compresi i capsaicinoidi) dalle cellule vegetali al solvente.
Essendo una tecnica di trattamento puramente meccanica e non termica, l’estrazione a ultrasuoni previene la degradazione termica dei composti termolabili. La cavitazione ultrasonica intensifica il processo di estrazione, consentendo di ottenere rese elevate ed estratti di qualità superiore. I costi di investimento e di esercizio delle apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni sono relativamente bassi e consentono un rapido ritorno sull’investimento.

Estrazione a ultrasuoni dei capsaicinoidi – in modalità batch o a flusso continuo

Batch: I processi di estrazione a ultrasuoni possono essere eseguiti come semplici processi in batch oppure come trattamento in linea, nel quale il materiale viene alimentato continuamente attraverso un reattore a ultrasuoni a flusso continuo.
Il trattamento in batch è una procedura semplice, nella quale l’estrazione viene eseguita lotto per lotto. Hielscher Ultrasonics offre processori a ultrasuoni per batch di piccole e grandi dimensioni, da 1L a 120L.
Per il trattamento di batch da 5 a 10L, consigliamo UP400ST con sonotrodo S24d22L2D. (vedere l’immagine a sinistra)
Per il trattamento di batch di circa 120L, consigliamo UIP2000hdT con sonotrodo RS4d40L4. (vedere l’immagine in alto a destra)

Flusso continuo: Per volumi maggiori e per l’estrazione commerciale della capsaicina su scala industriale, un flusso continuo di liquido contenente fiocchi di peperoncino piccante viene alimentato attraverso un reattore a ultrasuoni, nel quale la sospensione di solvente e materiale vegetale viene sottoposta a sonicazione intensa.
Per un volume di circa 8L/min., consigliamo UIP4000hdT con sonotrodo RS4d40L3 e cella di flusso pressurizzabile FC130L4-3G0.

Caso di studio sull’estrazione a ultrasuoni della capsaicina

Olguín-Rojas et al. (2019) riportano una resa di isolamento dei capsaicinoidi superiore al 96% utilizzando tre cultivar di Capsicum chinense Jacq. (peperoncini ‘Bode’, ‘Habanero’ e ‘Habanero Roxo’). Hanno utilizzato il sonicatore a sonda Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) con il campione immerso in un bagno d’acqua a temperatura controllata. Un campione di Capsicum chinense di 0,25g è stato messo a contatto con 25mL di metanolo per 10 minuti, quindi trasferito nel bagno d’acqua a 50ºC, con un’ampiezza di uscita di 200 W e un ciclo di lavoro di 0,5sec. Successivamente, gli estratti sono stati filtrati attraverso un filtro per siringa in nylon e analizzati mediante cromatografia. Nell’analisi sono stati rilevati tutti e cinque i principali capsaicinoidi (n-DHC, C, DHC, h-C e h-DHC). L’estrazione a ultrasuoni produce un estratto a spettro completo con un ampio profilo aromatico.

Sganzerla et al. (2014) hanno riscontrato che l’estrazione a ultrasuoni è un metodo eccellente per l’estrazione quantitativa e riproducibile dei capsaicinoidi dai peperoncini utilizzando il metanolo come solvente. Grazie alla sua semplicità ed efficienza, l’estrazione a ultrasuoni può essere impiegata per l’analisi rapida di routine dei capsaicinoidi nei peperoncini.

Apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni

Hielscher Ultrasonics è specializzata nella produzione di processori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione di estratti di alta qualità da materiale vegetale.

L’ampia gamma di prodotti di Hielscher Ultarsonics comprende sonicatori da laboratorio compatti e potenti, robusti sistemi da banco e sistemi interamente industriali, che erogano ultrasuoni ad alta intensità per l’estrazione e l’isolamento efficienti di sostanze bioattive (ad es. quercetina, caffeina, curcumina, terpeni ecc.). Tutti i sonicatori digitali da 200W a 16.000W sono dotati di un menu intuitivo con impostazioni programmabili, un display tattile a colori per il controllo digitale, una scheda SD integrata per la registrazione automatica dei dati, controllo remoto tramite browser e molte altre funzionalità di facile utilizzo. I sonotrodi e le celle di flusso (le parti a contatto con il materiale) possono essere sterilizzati in autoclave e sono facili da pulire. Tutti i nostri sonicatori sono costruiti per il funzionamento 24/7, richiedono poca manutenzione e sono semplici e sicuri da utilizzare.
Un display digitale a colori consente un controllo intuitivo del sonicatore. I nostri sistemi sono in grado di erogare ampiezze da basse a molto elevate. Per l’estrazione di polifenoli e di altri composti fitochimici bioattivi, come i capsaicinoidi, offriamo speciali sonotrodi a ultrasuoni (noti anche come sonde o corni a ultrasuoni), ottimizzati per l’isolamento delicato di sostanze attive di alta qualità. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente il funzionamento 24/7 in condizioni gravose e in ambienti impegnativi.
Il controllo preciso dei parametri del processo a ultrasuoni garantisce la riproducibilità e la standardizzazione del processo.

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: