Ultrazvuková extrakcia kapsaicínu z pálivých čili papričiek

• Kapsaicín je hlavnou chuťovou a štipľavou zložkou pálivých papričiek, známych aj ako čili.
• Na výrobu vysokokvalitného kapsaicínu ako aromatickej prísady a liečivej zložky je potrebná účinná, no šetrná extrakčná technika, ktorá zabráni degradácii.
• Ultrazvuková extrakcia je šetrná mechanická extrakčná metóda, ktorá poskytuje vysoké výťažky kapsaicínu za veľmi krátky čas extrakcie.

Vysokovýkonný ultrazvuk pre vysokokvalitné kapsaicínové extrakty

Ultrazvuková extrakcia kapsaicinoidov z pálivých čili papričiek (napr. Capsicum frutescens) výrazne zvyšuje výťažok extrakcie. Výkonový ultrazvuk podporuje perforáciu a narušenie bunkových stien, ako aj napučiavanie a hydratáciu tým, že vtláča rozpúšťadlo do rastlinných buniek. Výsledkom je zvýšený prenos hmoty vnútrobunkových látok (vrátane kapsaicinoidov) z rastlinných buniek do rozpúšťadla.
Ako čisto mechanická, netepelná technika spracovania zabraňuje ultrazvuková extrakcia tepelnej degradácii termolabilných zlúčenín. Ultrazvuková kavitácia zintenzívňuje proces extrakcie, čo vedie k vysokým výťažkom extraktu vynikajúcej kvality. Investičné a prevádzkové náklady na ultrazvukové extrakčné zariadenia sú relatívne nízke a umožňujú rýchlu návratnosť investície.

Ultrazvuková extrakcia kapsaicinoidov – vo vsádzkovom režime alebo v režime kontinuálneho prietoku

Vsádzkový režim: Procesy ultrazvukovej extrakcie možno prevádzkovať ako jednoduché vsádzkové procesy alebo ako spracovanie v prietokovej linke, pri ktorom sa médium nepretržite privádza cez ultrazvukový prietokový reaktor.
Vsádzkové spracovanie je jednoduchý postup, pri ktorom sa extrakcia vykonáva po jednotlivých vsádzkach. Hielscher Ultrasonics ponúka ultrazvukové procesory pre malé až veľké vsádzky, t. j. od 1L do 120L.
Na spracovanie vsádzok s objemom 5 až 10L odporúčame UP400ST so sonotródou S24d22L2D. (pozri obr. vľavo)
Na spracovanie vsádzok s objemom približne 120L odporúčame UIP2000hdT so sonotródou RS4d40L4. (pozri obr. vpravo hore)

Prietokový režim: Pri väčších objemoch a komerčnej extrakcii kapsaicínu v plnom výrobnom rozsahu sa cez ultrazvukový reaktor privádza nepretržitý prúd kvapaliny obsahujúcej vločky pálivých papričiek, pričom sa suspenzia rastlinnej suroviny v rozpúšťadle intenzívne sonikuje.
Pre objemový prietok približne 8L/min. odporúčame UIP4000hdT so sonotródou RS4d40L3 a prietokovou celou FC130L4-3G0, ktorú možno natlakovať.

Prípadová štúdia ultrazvukovej extrakcie kapsaicínu

Olguín-Rojas a kol. (2019) uvádzajú izoláciu kapsaicinoidov s výťažkom vyšším ako 96% pri použití troch kultivarov Capsicum chinense Jacq. (papričky ‘Bode’, ‘Habanero’ a ‘Habanero Roxo’). Použili sondový ultrazvukový prístroj Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) so vzorkou ponorenou do vodného kúpeľa s regulovanou teplotou. Vzorka Capsicum chinense s hmotnosťou 0,25g sa nechala 10 minút v kontakte s 25mL metanolu a potom sa preniesla do vodného kúpeľa pri teplote 50ºC, výstupnej amplitúde 200 W a pracovnom cykle 0,5sec. Následne sa extrakty prefiltrovali cez nylonový striekačkový filter a analyzovali chromatografiou. Pri analýze sa zistila prítomnosť všetkých piatich hlavných kapsaicinoidov (n-DHC, C, DHC, h-C a h-DHC). Ultrazvuková extrakcia poskytuje plnospektrálny extrakt so širokým chuťovým profilom.

Sganzerla a kol. (2014) zistili, že ultrazvuková extrakcia je vynikajúcou metódou na kvantitatívnu a reprodukovateľnú extrakciu kapsaicinoidov z čili papričiek s použitím metanolu ako rozpúšťadla. Vďaka svojej jednoduchosti a účinnosti možno ultrazvukovú extrakciu použiť na rýchlu rutinnú analýzu kapsaicinoidov v čili papričkách.

Zariadenia na ultrazvukovú extrakciu

Hielscher Ultrasonics sa špecializuje na výrobu vysokovýkonných ultrazvukových procesorov na výrobu vysokokvalitných extraktov z rastlinných surovín.

Široké produktové portfólio spoločnosti Hielscher Ultarsonics siaha od kompaktných, výkonných laboratórnych sonikátorov až po robustné stolové a plne priemyselné systémy, ktoré poskytujú ultrazvuk s vysokou intenzitou na účinnú extrakciu a izoláciu bioaktívnych látok (napr. kvercetínu, kofeínu, kurkumínu, terpénov atď.). Všetky digitálne sonikátory od 200W do 16 000W majú intuitívne menu s programovateľnými nastaveniami, farebný dotykový displej na digitálne ovládanie, integrovanú kartu SD na automatické zaznamenávanie údajov, diaľkové ovládanie cez prehliadač a mnoho ďalších funkcií uľahčujúcich používanie. Sonotródy a prietokové cely (časti, ktoré sú v kontakte s médiom) možno sterilizovať v autokláve a ľahko sa čistia. Všetky naše ultrazvukové prístroje sú skonštruované na prevádzku 24/7, vyžadujú len nenáročnú údržbu a ich obsluha je jednoduchá a bezpečná.
Digitálny farebný displej umožňuje používateľsky prívetivé ovládanie ultrazvukového prístroja. Naše systémy dokážu poskytovať nízke až veľmi vysoké amplitúdy. Na extrakciu polyfenolov a ďalších bioaktívnych fytochemikálií, ako sú kapsaicinoidy, ponúkame špeciálne ultrazvukové sonotródy (známe aj ako ultrazvukové sondy alebo rohy), ktoré sú optimalizované na šetrnú izoláciu vysokokvalitných účinných látok. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Presné riadenie parametrov ultrazvukového procesu zabezpečuje reprodukovateľnosť a štandardizáciu procesu.

Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad približnej spracovateľskej kapacity našich ultrazvukových prístrojov: