Ултразвукова екстракция на пиперин от пипер

• Пиперинът е биоактивно вещество, което се намира в мазолите на пипер и се цени заради фармакологичните си свойства.
• Ултразвукът е ефективна, проста и бърза техника за екстракция за изолиране на висококачествен пиперин.
• Ултразвуковата екстракция е надежден и доказан метод, който вече се използва широко във фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост.

Екстракция на пиперин чрез високоефективен ултразвук

Пиперинът е ценно биоактивно съединение, известно с потенциала си да увеличава абсорбцията на куркумин, селен, витамин В12, бета-каротин и други съединения. Ето защо фармацевтичната и хранителната индустрия са силно заинтересовани от бързото и лесно извличане на висококачествен пиперин.
Конвенционалната екстракция пиперин и пиперидин се извършва чрез отнемаща време екстракция с разтворител с помощта на токсичен DMC (дихлорметан). Ултразвуковата екстракция превъзхожда конвенционалната екстракция с разтворител с по-високи добиви, използването на нетоксични разтворители (напр. етанол) и бърз процес на екстракция. Високоефективният ултразвук създава кавитация в течности. Акустичната или ултразвуковата кавитация генерира локално екстремни условия като свръхвисоки температурни и налягателни диференциали, течни струи и сили на срязване. Тези ултразвукови сили разрушават клетъчните стени и увеличават преноса на маса между вътрешността на клетката и околния разтворител, така че биоактивните вещества се освобождават. Ултразвуковата екстракция е доказана техника за изолиране на целеви съединения като пиперин от смлян пипер (Piper nigrum, Piper longum).

Оптимални условия за извличане с помощта на соникация

Едно от най-важните предимства на ултразвуковата изолация е прецизният контрол на всички параметри на процеса. Ултразвуковият интензитет (амплитуда, мощност, работен цикъл), времето за екстракция, разтворителят, съотношението твърдо вещество към разтворител и температурата могат да бъдат настроени на оптимални условия, за да се получи най-висок добив на висококачествен пиперин.

Примерен протокол за ултразвукова екстракция на пиперин

В малка конфигурация на чаша, максимален добив на пиперин (5,8 mg/g) от земята Piper longum се получава при оптимизирани условия на ултразвукова екстракция, за които е установено, че са следните:
Соникатор UP200St или UP200Ht (200W, 26kHz)
ултразвукови параметри: 100% амплитуда, 80% работен цикъл
Време за ултразвук: приблизително 18 мин.
Разтворител: етанол
съотношение твърдо вещество към разтворител: 1:10
температура: 50°C

Превъзходни резултати

Ултразвуковата екстракция има значителни предимства пред традиционната екстракция с партиди и разтворители. Rathod (2014) показва, че времето за екстракция е намалено от 8-часова партидна екстракция с разтворител, а 4-часовата екстракция на Soxhlet е намалена до 18 минути ултразвукова екстракция. Освен това ултразвуковата екстракция дава по-висок добив на пиперин. Установено е, че добивите на пиперин, получен чрез екстракция на Soxhlet и методите на партидна екстракция, са съответно 1,67 mg/g и 0,98 mg/g, които са много по-ниски от ултразвуково получения добив от 5,8 mg/g. Rathod (2014) заключава, че ултразвуковата екстракция на естествени фитосъставки като пиперин намалява проблема с ниската екстракция и дългото време за екстракция в сравнение с традиционните методи.

Ултразвукът се използва успешно и за извличане на етерични масла от черен пипер. Кликнете тук, за да научите повече за ултразвуковата хидродестилация на етерични масла!

Намерете най-добрия соникатор за екстракция на пиперин

Hielscher Ultrasonics е дългогодишен производител на високоефективни системи за ултразвукова екстракция. Нашето продуктово портфолио варира от малки, мощни Лабораторни ултразвукови апарати до здрав настолни и индустриални системи, които осигуряват ултразвук с висока интензивност за ефективно извличане и изолиране на биоактивни вещества (напр. пиперин, Куркумин и т.н.).
Всички ултразвукови устройства от 200 W до 16 000 W разполагат с цветен дисплей за цифрово управление, вградена SD карта за автоматичен запис на данни, дистанционно управление на браузъра и много други удобни за потребителя функции. Сонотродите и поточните клетки (частите, които са в контакт със средата) могат да бъдат автоклавирани и лесни за почистване.
Всички наши ултразвукови уреди са създадени за работа 24/7, изискват ниска поддръжка и са лесни и безопасни за работа.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:

Литература/Препратки

• Леонардо Кристиан Фавр, Гуидо Роландели, Ндумисо Мшичилели, Лусани Нора Вангани, Кристина дос Сантос Ферейра, Джеси ван Вик, Мария дел Пилар Буера (2020): Антиоксидантен и антигликационен потенциал на зеления пипер (Piper nigrum): Оптимизиране на екстракцията на базата на β циклодекстрин чрез методология на отговорната повърхност. Химия на храните, том 316, 2020 г.
• Цао Х.; Йе Х.; Лу Й.; Мо У. (2009): Ултразвукова асистирана екстракция на пиперин от бял пипер на йонна течна основа. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Ратод С.С.; Ратод В.К. (2014): Извличане на пиперин от Piper longum с помощта на ултразвук. Технически култури и продукти том 58, 2014. 259-264.
• Фулади, Хамед; Мортазави, Сейед Али; Раджаи, Ахмад; Елхами Рад, Амир Хюсеин; Салар Баши, Давуд; Саваби Сани Каргар, Самира (2013): Оптимизирайте екстракцията на фенолни съединения на хинап (Ziziphus Jujube) с помощта на метода на ултразвукова екстракция.
• Сития, К.; Девкота, Л.; Садик, М.Б.; Анален А.К. (2018): Екстракция и характеризиране на протеини от цвят на банан (Musa Sapientum L) и оценка на антимикробните активности. J Food Sci Technol (февруари 2018 г.) 55(2):658–666.
• Айълдиз, Сена Саклар; Карадениз, Бюлент; Сагканб, Нихан; Бахара, Бану; Ние, Ахмет Абдула; Аласалвар, Цезаретин (2018): Оптимизиране на параметрите за екстракция на епигалокатехин галат с помощта на конвенционална гореща вода и ултразвукови методи от зелен чай. Преработка на храни и биопродукти 111 (2018). 37–44.

Факти, които си струва да знаете

ултразвукова екстракция

Ултразвуковата екстракция на биоактивни вещества от растителни продукти се основава на принципа на Акустична кавитация. Акустичната кавитация възниква, когато силно интензивни ултразвукови вълни (напр. високи амплитуди от 100 μm, генерирани от 20-26kHz ултразвук) са свързани в течност. Кавитационните сили на срязване перфорират и разкъсват клетъчните стени на растителния материал и изтласкват и издърпват околния разтворител навътре и навън от вътрешността на клетката. След процеса на екстракция разтворителят пренася целевите молекули, които след това могат да се отделят (напр. чрез центрофугиране). Добре известно е, че ултразвуковата екстракция дава високи добиви от непокътнати фито екстракти.

Ултразвукова екстракция от клетки: микроскопичното напречно сечение (TS) на апикалното стъбло на мента (Mentha piperita) показва механизма на действие по време на ултразвукова екстракция от клетки (увеличение 2000x) [ресурс: Vilkhu et al. 2011]

Пиперин

Пиперинът (1-пипериол-пиперидин) е основното остро съединение на пипера (Piper nigrum / Piper longum, Piperaceae). Вкусът на пипер, неговата пикантност и следователно качеството му са свързани с количеството пиперин. Този качествен атрибут може да се промени чрез хидролиза на пиперин, така че пиперидиновият пръстен да се разцепва.
Пиперинът е известен с различни фармакологични ефекти, например противогъбични, антидиарийни, противовъзпалителни и инхибиторни действия на 5-липоксигеназа и циклооксигеназа-1. Освен това пиперинът увеличава бионаличността на Куркумин с 2000 г. Следователно, пиперинът е популярно вещество, използвано във формулировките на добавки (напр. BioPerine®).
Пиперинът може да бъде извлечен от Piper nigrum и Piper longum.
Пиперидинът е цикличен вторичен амин, който е молекулярна структура, открита в много растителни алкалоиди. Пиперидин е резултат от хидролиза на пиперин. Пиперидин и неговите производни са повсеместни градивни елементи в синтеза на фармацевтични продукти и фини химикали.

пипер

Piper nigrum, черен пипер, е цъфтяща лоза в семейството Piperaceae. Култивира се заради плодовете си от черен пипер, които обикновено се сушат и се използват като подправка и подправка. Черен, зелен и бял пипер се получават от растението черен пипер. Различните цветове са резултат от обработката и приготвянето на зърната черен пипер. Зърната черен пипер се получават чрез варене на неузрелите костилки в гореща вода и след това ги изсушават. Белият пипер се събира като напълно узрели плодове на растението пипер; След това тъмната кожа на зрелия плод се отстранява (реттинг). Зелените зърна пипер се правят от неузрелите костилки, като се обработват със серен диоксид, консервират се или се сушат чрез лиофилизация, за да се запазят зелените му оцветители.

Piper longum Linn, известен още като индийски дълъг пипер (pipli), е близък роднина на Piper nigrum и има подобен вкус, но по-лют вкус от Piper nigrum.
Плодовете на Piper longum съдържа приблизително 1% летливи масла, смола, алкалоиди пиперин и пиперлонгуминин, восъчен алкалоид низобутилдека-транс-2-транс-4-диенамид и терпеноидно вещество. Пиперидиновият алкалоид пиперин е отговорен за пикантния, остър вкус на плодовете на пипер. Пиперлонгуминът е фармакологично активно вещество, което показва активност срещу много видове рак, включително рак на простатата, гърдата, белия дроб, дебелото черво, лимфом, левкемия, първични мозъчни тумори и рак на стомаха.
Освен това, следните количества минерали могат да бъдат намерени в плодовете на пипер: 1230 мг/100 г калций, 190 мг/100 г фосфор и 62,1 мг/100 г желязо. Корените съдържат пиперин, пиперлонгумин или пиплартин и дихидростигмастерол.