Ultrazvočna ekstrakcija kapsaicina iz pekočih čilijev

• Kapsaicin je glavna spojina, ki daje okus in pekočnost pekočim paprikam, znanim tudi kot čiliji.
• Za pridobivanje visokokakovostnega kapsaicina kot aromatične sestavine za okus in zdravilne sestavine je potrebna učinkovita, a blaga tehnika ekstrakcije, ki preprečuje razgradnjo.
• Ultrazvočna ekstrakcija je blaga mehanska metoda ekstrakcije, ki zagotavlja visoke izkoristke kapsaicina v zelo kratkem času ekstrakcije.

Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija za visokokakovostne izvlečke kapsaicina

Ultrazvočna ekstrakcija kapsaicinoidov iz pekočih čilijev (npr. Capsicum frutescens) znatno izboljša izkoristek ekstrakcije. Visokoenergijski ultrazvok spodbuja preluknjanje in razgradnjo celičnih sten ter nabrekanje in hidratacijo, saj potiska topilo v rastlinske celice. S tem se poveča prenos mase znotrajceličnih snovi (vključno s kapsaicinoidi) iz rastlinskih celic v topilo.
Kot povsem mehanska, netermična tehnika obdelave ultrazvočna ekstrakcija preprečuje toplotno razgradnjo termolabilnih spojin. Ultrazvočna kavitacija okrepi proces ekstrakcije, kar zagotavlja visoke izkoristke izvlečkov vrhunske kakovosti. Naložbeni in obratovalni stroški opreme za ultrazvočno ekstrakcijo so razmeroma nizki in omogočajo hitro povrnitev naložbe.

Ultrazvočna ekstrakcija kapsaicinoidov – v šaržnem ali neprekinjenem pretočnem načinu

Šaržno: Procesi ultrazvočne ekstrakcije lahko potekajo kot preprosti šaržni procesi ali kot obdelava v pretočni liniji, pri kateri se medij neprekinjeno dovaja skozi ultrazvočni pretočni reaktor.
Šaržna obdelava je preprost postopek, pri katerem ekstrakcija poteka po posameznih šaržah. Hielscher Ultrasonics ponuja ultrazvočne procesorje za majhne in velike šarže, tj. od 1L do 120L.
Za obdelavo šarž od 5 do 10L priporočamo UP400ST s sonotrodo S24d22L2D. (glejte sliko levo)
Za obdelavo šarž s približno 120L priporočamo UIP2000hdT s sonotrodo RS4d40L4. (glejte sliko zgoraj desno)

Pretočno: Pri večjih prostorninah in komercialni ekstrakciji kapsaicina v polnem proizvodnem obsegu se neprekinjen tok tekočine, ki vsebuje kosmiče pekočih čilijev, dovaja skozi ultrazvočni reaktor, kjer se suspenzija rastlinskega materiala v topilu intenzivno sonificira.
Za prostornino približno 8L/min. priporočamo UIP4000hdT s sonotrodo RS4d40L3 in pretočno celico FC130L4-3G0, ki jo je mogoče tlačno obremeniti.

Študija primera ultrazvočne ekstrakcije kapsaicina

Olguín-Rojas in sod. (2019) poročajo o izolaciji kapsaicinoidov z izkoristkom, višjim od 96%, iz treh kultivarjev Capsicum chinense Jacq. (čiliji ‘Bode’, ‘Habanero’ in ‘Habanero Roxo’). Uporabili so ultrazvočni sonikator s sondo Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) z vzorcem, potopljenim v vodno kopel z nadzorovano temperaturo. 0,25g vzorca Capsicum chinense so za 10 minut postavili v stik s 25mL metanola, nato pa ga prenesli v vodno kopel pri 50ºC, izhodni amplitudi 200 W in delovnem ciklu 0,5sec. Nato so izvlečke filtrirali skozi najlonski filter za brizgo in jih analizirali s kromatografijo. Pri analizi so ugotovili prisotnost vseh petih glavnih kapsaicinoidov (n-DHC, C, DHC, h-C in h-DHC). Ultrazvočna ekstrakcija daje izvleček s celotnim spektrom spojin in širokim profilom okusa.

Sganzerla in sod. (2014) so ugotovili, da je ultrazvočna ekstrakcija odlična metoda za kvantitativno in ponovljivo ekstrakcijo kapsaicinoidov iz čilijev z uporabo metanola kot topila. Zaradi preprostosti in učinkovitosti se ultrazvočna ekstrakcija lahko uporablja za hitro rutinsko analizo kapsaicinoidov v čilijih.

Oprema za ultrazvočno ekstrakcijo

Hielscher Ultrasonics je specializiran za izdelavo visokozmogljivih ultrazvočnih procesorjev za proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov iz rastlinskega materiala.

Široka ponudba izdelkov Hielscher Ultarsonics sega od kompaktnih, zmogljivih laboratorijskih sonikatorjev do robustnih namiznih in povsem industrijskih sistemov, ki zagotavljajo ultrazvok visoke intenzivnosti za učinkovito ekstrakcijo in izolacijo bioaktivnih snovi (npr. kvercetina, kofeina, kurkumina, terpenov itd.). Vsi digitalni sonikatorji od 200W do 16.000W imajo intuitiven meni s programirljivimi nastavitvami, barvni zaslon na dotik za digitalno upravljanje, vgrajeno kartico SD za samodejno beleženje podatkov, daljinsko upravljanje prek brskalnika in številne druge uporabniku prijazne funkcije. Sonotrode in pretočne celice (dele, ki so v stiku z medijem) je mogoče avtoklavirati in jih je preprosto čistiti. Vsi naši ultrazvočni sonikatorji so zasnovani za delovanje 24/7, zahtevajo malo vzdrževanja ter omogočajo preprosto in varno upravljanje.
Digitalni barvni zaslon omogoča uporabniku prijazno upravljanje ultrazvočnega sonikatorja. Naši sistemi lahko zagotavljajo amplitude od nizkih do zelo visokih. Za ekstrakcijo polifenolov in drugih bioaktivnih fitokemikalij, kot so kapsaicinoidi, ponujamo posebne ultrazvočne sonotrode (znane tudi kot ultrazvočne sonde ali rogovi), ki so optimizirane za nežno izolacijo visokokakovostnih učinkovin. Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča delovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Natančen nadzor parametrov ultrazvočnega procesa zagotavlja ponovljivost in standardizacijo procesa.

Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih sonikatorjev: