매운 고추에서 초음파를 이용한 캡사이신 추출

• 캡사이신은 칠리라고도 하는 매운 고추의 주요 향미 및 매운맛 성분입니다.
• 향미료 및 의약 성분으로 사용할 고품질 캡사이신을 생산하려면 분해를 방지할 수 있는 효율적이면서도 온화한 추출 기법이 필요합니다.
• 초음파 추출은 매우 짧은 추출 시간에 높은 캡사이신 수율을 제공하는 온화한 기계적 추출 방법입니다.

고품질 캡사이신 추출물을 위한 고성능 초음파 기술

매운 고추(예: Capsicum frutescens)에서 캡사이시노이드를 초음파로 추출하면 추출 수율이 크게 향상됩니다. 고출력 초음파는 세포벽의 천공과 파괴를 촉진하고, 용매를 식물 세포 안으로 밀어 넣어 팽윤과 수화를 촉진합니다. 이에 따라 식물 세포에서 용매로 이동하는 세포 내 물질(캡사이시노이드 포함)의 물질 전달이 증가합니다.
초음파 추출은 순수한 기계적 비열 처리 기법으로서 열에 불안정한 화합물의 열분해를 방지합니다. 초음파 캐비테이션은 추출 공정을 강화하여 우수한 품질의 추출물을 높은 수율로 얻을 수 있게 합니다. 초음파 추출 장비의 투자비와 운영비는 비교적 낮으며, 빠른 투자 회수가 가능합니다.

초음파 캡사이시노이드 추출 – 배치 또는 연속 흐름 모드

배치: 초음파 추출 공정은 단순한 배치 공정으로 운전하거나, 매질을 초음파 유통식 반응기에 연속적으로 공급하는 인라인 처리 방식으로 운전할 수 있습니다.
배치 처리는 로트별로 추출을 수행하는 간단한 절차입니다. Hielscher Ultrasonics는 소규모부터 대규모 배치, 즉 1L–120L용 초음파 처리기를 제공합니다.
5–10L 배치를 처리할 때는 소노트로드 S24d22L2D가 장착된 UP400ST를 권장합니다. (왼쪽 사진 참조)
약 120L 배치를 처리할 때는 소노트로드 RS4d40L4가 장착된 UIP2000hdT를 권장합니다. (오른쪽 상단 사진 참조)

유통식: 더 큰 용량과 본격적인 상업 규모의 캡사이신 추출을 위해서는 매운 고추 플레이크가 포함된 액체 흐름을 초음파 반응기에 연속적으로 공급하며, 반응기 안에서 용매/식물 원료 슬러리를 강력하게 초음파 처리합니다.
약 8L/min.의 유량에는 소노트로드 RS4d40L3와 가압 가능한 플로우 셀 FC130L4-3G0가 장착된 UIP4000hdT를 권장합니다.

초음파 캡사이신 추출 사례 연구

Olguín-Rojas et al. (2019)은 Capsicum chinense Jacq.의 세 품종(‘Bode’, ‘Habanero’, ‘Habanero Roxo’ 고추)을 사용하여 96%를 초과하는 수율로 캡사이시노이드를 분리했다고 보고했습니다. 연구진은 Hielscher 프로브형 초음파 처리기 UP200S (200 W, 24 kHz)를 사용했으며, 시료는 온도가 제어되는 수조에 담갔습니다. Capsicum chinense 시료 0.25g을 메탄올 25mL와 10분 동안 접촉시킨 후, 50ºC, 출력 진폭 200 W, 듀티 사이클 0.5sec 조건의 수조로 옮겼습니다. 이후 추출물을 나일론 주사기 필터로 여과하고 크로마토그래피로 분석했습니다. 분석 결과, 다섯 가지 주요 캡사이시노이드(n-DHC, C, DHC, h-C, h-DHC)가 모두 검출되었습니다. 초음파 추출은 폭넓은 향미 특성을 지닌 전성분 추출물을 제공합니다.

Sganzerla et al. (2014)은 초음파 추출이 메탄올을 용매로 사용하여 고추에서 캡사이시노이드를 정량적이고 재현성 있게 추출하는 데 탁월한 방법임을 확인했습니다. 초음파 추출은 간편하고 효율적이므로 고추의 캡사이시노이드를 신속하게 일상 분석하는 데 적용할 수 있습니다.

초음파 추출 장비

Hielscher Ultrasonics는 식물 원료에서 고품질 추출물을 생산하기 위한 고성능 초음파 처리기 제조를 전문으로 합니다.

Hielscher Ultarsonics의 폭넓은 제품군은 작고 강력한 실험실용 초음파 처리기부터 견고한 탁상형 및 완전한 산업용 시스템까지 아우르며, 생리활성 물질(예: 퀘르세틴, 카페인, 커큐민, 테르펜 등)을 효율적으로 추출하고 분리하기 위한 고강도 초음파를 제공합니다. 200W–16,000W의 모든 디지털 초음파 처리기는 설정을 프로그래밍할 수 있는 직관적인 메뉴, 디지털 제어용 컬러 터치 디스플레이, 자동 데이터 기록용 내장 SD 카드, 브라우저 원격 제어를 비롯한 다양한 사용자 친화적 기능을 갖추고 있습니다. 소노트로드와 플로우 셀(매질과 접촉하는 부품)은 고압증기멸균이 가능하며 세척이 쉽습니다. 당사의 모든 초음파 처리기는 24/7 운전용으로 설계되었으며, 유지보수 부담이 적고 쉽고 안전하게 작동할 수 있습니다.
디지털 컬러 디스플레이를 통해 초음파 처리기를 편리하게 제어할 수 있습니다. 당사 시스템은 낮은 진폭부터 매우 높은 진폭까지 제공할 수 있습니다. 폴리페놀 및 캡사이시노이드와 같은 기타 생리활성 식물 화학물질을 추출하기 위해, 고품질 활성 물질을 섬세하게 분리하는 데 최적화된 특수 초음파 소노트로드(초음파 프로브 또는 혼이라고도 함)를 제공합니다. Hielscher 초음파 장비의 견고함은 고부하 및 까다로운 환경에서도 24/7 운전을 가능하게 합니다.
초음파 공정 매개변수를 정밀하게 제어하면 재현성과 공정 표준화를 보장할 수 있습니다.

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다: