Chiết xuất capsaicin từ ớt cay bằng siêu âm

• Capsaicin là hợp chất chính tạo hương vị và vị cay trong quả ớt cay, còn được gọi là ớt.
• Để sản xuất capsaicin chất lượng cao dùng làm chất tạo hương vị và thành phần dược liệu, cần có kỹ thuật chiết xuất hiệu quả nhưng nhẹ nhàng nhằm ngăn ngừa sự phân hủy.
• Chiết xuất bằng siêu âm là phương pháp chiết xuất cơ học nhẹ nhàng, mang lại hiệu suất thu hồi capsaicin cao trong thời gian chiết xuất rất ngắn.

Siêu âm hiệu năng cao cho dịch chiết capsaicin chất lượng cao

Chiết xuất capsaicinoid từ ớt cay (ví dụ: Capsicum frutescens) bằng siêu âm cải thiện đáng kể hiệu suất chiết xuất. Siêu âm công suất cao thúc đẩy sự tạo lỗ và phá vỡ thành tế bào, cũng như sự trương nở và hydrat hóa bằng cách đẩy dung môi vào tế bào thực vật. Điều này làm tăng sự truyền khối của các chất nội bào (bao gồm capsaicinoid) từ tế bào thực vật vào dung môi.
Là kỹ thuật xử lý hoàn toàn bằng cơ học, không dùng nhiệt, chiết xuất bằng siêu âm ngăn ngừa sự phân hủy do nhiệt của các hợp chất kém bền nhiệt. Hiện tượng xâm thực siêu âm tăng cường quá trình chiết xuất, mang lại hiệu suất thu hồi cao với chất lượng dịch chiết vượt trội. Chi phí đầu tư và vận hành thiết bị chiết xuất bằng siêu âm tương đối thấp và cho phép hoàn vốn nhanh.

Chiết xuất capsaicinoid bằng siêu âm – theo mẻ hoặc ở chế độ dòng chảy liên tục

Theo mẻ: Các quá trình chiết xuất bằng siêu âm có thể được thực hiện dưới dạng quy trình theo mẻ đơn giản hoặc xử lý trên đường dòng, trong đó môi chất được cấp liên tục qua thiết bị phản ứng siêu âm dạng dòng chảy.
Xử lý theo mẻ là quy trình dễ thực hiện, trong đó việc chiết xuất được tiến hành lần lượt từng mẻ. Hielscher Ultrasonics cung cấp các thiết bị xử lý siêu âm cho các mẻ từ nhỏ đến lớn, tức là từ 1L đến 120L.
Để xử lý các mẻ từ 5 đến 10L, chúng tôi khuyến nghị sử dụng UP400ST với đầu sonotrode S24d22L2D. (xem hình bên trái)
Để xử lý các mẻ khoảng 120L, chúng tôi khuyến nghị sử dụng UIP2000hdT với đầu sonotrode RS4d40L4. (xem hình phía trên bên phải)

Dạng dòng chảy: Đối với thể tích lớn hơn và hoạt động chiết xuất capsaicin thương mại ở quy mô toàn phần, dòng chất lỏng liên tục chứa ớt dạng mảnh được cấp qua thiết bị phản ứng siêu âm, nơi huyền phù dung môi/nguyên liệu thực vật được xử lý siêu âm mạnh.
Với thể tích khoảng 8L/min., chúng tôi khuyến nghị sử dụng UIP4000hdT với đầu sonotrode RS4d40L3 và buồng dòng chảy FC130L4-3G0 có thể tạo áp.

Nghiên cứu điển hình về chiết xuất capsaicin bằng siêu âm

Olguín-Rojas và cộng sự (2019) báo cáo hiệu suất phân lập capsaicinoid cao hơn 96% khi sử dụng ba giống Capsicum chinense Jacq. (ớt ‘Bode’, ‘Habanero’ và ‘Habanero Roxo’). Họ sử dụng thiết bị siêu âm dạng đầu dò của Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) với mẫu được ngâm trong bể nước có kiểm soát nhiệt độ. 0,25g mẫu Capsicum chinense được cho tiếp xúc với 25mL methanol trong 10 phút, sau đó được chuyển vào bể nước ở 50ºC, biên độ đầu ra 200 W và chu kỳ hoạt động 0,5sec. Sau đó, các dịch chiết được lọc qua màng lọc nylon gắn đầu bơm tiêm và phân tích bằng sắc ký. Trong quá trình phân tích, cả năm capsaicinoid chính (n-DHC, C, DHC, h-C và h-DHC) đều được tìm thấy. Chiết xuất bằng siêu âm tạo ra dịch chiết toàn phổ với phổ hương vị phong phú.

Sganzerla và cộng sự (2014) nhận thấy chiết xuất bằng siêu âm là phương pháp tuyệt vời để chiết xuất capsaicinoid từ ớt một cách định lượng và có khả năng tái lập, sử dụng methanol làm dung môi. Nhờ tính đơn giản và hiệu quả, chiết xuất bằng siêu âm có thể được áp dụng để phân tích thường quy nhanh capsaicinoid trong ớt.

Thiết bị chiết xuất bằng siêu âm

Hielscher Ultrasonics chuyên sản xuất các thiết bị xử lý siêu âm hiệu năng cao để sản xuất dịch chiết chất lượng cao từ nguyên liệu thực vật.

Danh mục sản phẩm đa dạng của Hielscher Ultarsonics trải dài từ các thiết bị siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn, mạnh mẽ đến các hệ thống để bàn bền chắc và các hệ thống hoàn toàn ở quy mô công nghiệp, cung cấp siêu âm cường độ cao để chiết xuất và phân lập hiệu quả các chất có hoạt tính sinh học (ví dụ: quercetin, caffeine, curcumin, terpene, v.v.). Tất cả thiết bị siêu âm kỹ thuật số từ 200W đến 16.000W đều có menu trực quan với các cài đặt có thể lập trình, màn hình cảm ứng màu để điều khiển kỹ thuật số, thẻ SD tích hợp để tự động ghi dữ liệu, chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt và nhiều tính năng thân thiện với người dùng khác. Các đầu sonotrode và buồng dòng chảy (những bộ phận tiếp xúc với môi chất) có thể được tiệt trùng bằng nồi hấp và dễ vệ sinh. Tất cả thiết bị siêu âm của chúng tôi đều được chế tạo để vận hành 24/7, ít cần bảo trì, đồng thời dễ vận hành và an toàn.
Màn hình màu kỹ thuật số cho phép điều khiển thiết bị siêu âm một cách thuận tiện. Các hệ thống của chúng tôi có khả năng tạo ra biên độ từ thấp đến rất cao. Để chiết xuất polyphenol và các hợp chất thực vật có hoạt tính sinh học khác như capsaicinoid, chúng tôi cung cấp các đầu sonotrode siêu âm chuyên dụng (còn được gọi là đầu dò hoặc đầu khuếch đại siêu âm), được tối ưu hóa để phân lập nhẹ nhàng các hoạt chất chất lượng cao. Độ bền chắc của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong các môi trường khắc nghiệt.
Khả năng kiểm soát chính xác các thông số của quá trình siêu âm bảo đảm khả năng tái lập và tiêu chuẩn hóa quy trình.

Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: