Ultrazvuková extrakce piperinu z pepře

• Piperin je bioaktivní látka, která se nachází v zrnkách pepře a je ceněna pro své farmakologické vlastnosti.
• Ultrazvuk je účinná, jednoduchá a rychlá extrakční technika pro izolaci vysoce kvalitního piperinu.
• Ultrazvuková extrakce je spolehlivá a osvědčená metoda, která je již široce používána ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu.

Extrakce piperinu pomocí vysoce výkonného ultrazvuku

Piperin je cenná bioaktivní sloučenina známá pro svůj potenciál zvyšovat vstřebávání kurkuminu, selenu, vitaminu B12, beta-karotenu a dalších sloučenin. Farmaceutický a výživový průmysl má proto velký zájem na rychlé a jednoduché extrakci vysoce kvalitního piperinu.
Konvenční extrakce piperinu a piperidinu se provádí časově náročnou extrakcí rozpouštědlem pomocí toxického DMC (dichlormethanu). Ultrazvuková extrakce vyniká konvenční extrakcí rozpouštědlem vyššími výtěžky, použitím netoxických rozpouštědel (např. ethanolu) a rychlým procesem extrakce. Vysoce výkonný ultrazvuk vytváří kavitaci v kapalinách. Akustická nebo ultrazvuková kavitace vytváří lokálně extrémní podmínky, jako jsou velmi vysoké teplotní a tlakové rozdíly, trysky kapalin a smykové síly. Tyto ultrazvukové síly rozbíjejí buněčné stěny a zvyšují přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a okolním rozpouštědlem, takže se uvolňují bioaktivní látky. Ultrazvuková extrakce je osvědčená technika pro izolaci cílených sloučenin, jako je piperin z mletého pepře (Piper nigrum (Černá černá řeka), Piper Longum).

Optimální podmínky extrakce pomocí ultrazvuku

Jednou z nejdůležitějších výhod ultrazvukové izolace je přesná kontrola všech procesních parametrů. Ultrazvuková intenzita (amplituda, výkon, pracovní cyklus), doba extrakce, rozpouštědlo, poměr pevné látky k rozpouštědlu a teplota mohou být vyladěny na optimální podmínky, aby se dosáhlo nejvyššího výtěžku vysoce kvalitního piperinu.

Příkladný protokol pro ultrazvukovou extrakci piperinu

V malé kádince maximální výtěžek piperinu (5,8 mg/g) z mleté Piper Longum se získává za optimalizovaných podmínek ultrazvukové extrakce, u kterých bylo zjištěno, že jsou následující:
Sonikátor UP200St nebo UP200Ht (200W, 26kHz)
Ultrazvukové parametry: 100% amplituda, 80% pracovní cyklus
Doba sonikace: cca. 18 min.
Rozpouštědlo: Ethanol
poměr pevných látek k rozpouštědlům: 1:10
teplota: 50°C

Vynikající výsledky

Ultrazvuková extrakce má významné výhody oproti tradiční šaržové a rozpouštědlové extrakci. Rathod (2014) ukazuje, že doba extrakce se zkrátí z 8h dávkové extrakce rozpouštědlem a 4h Soxhletova extrakce se zkrátí na 18 min. ultrazvuková extrakce. Ultrazvuková extrakce navíc poskytuje vyšší výtěžnost extrakce piperinu. Bylo zjištěno, že extrakční výtěžky piperinu získané ze Soxhletovy extrakční extrakce a dávkových extrakčních metod jsou 1,67 mg/g a 0,98 mg/g, což bylo mnohem nižší než ultrazvukem získaný výtěžek 5,8 mg/g. Rathod (2014) dochází k závěru, že ultrazvukem asistovaná extrakce přírodních fytosložek, jako je piperin, snižuje problém nízké extrahovatelnosti a dlouhých dob extrakce oproti tradičním metodám.

Ultrazvuk se úspěšně používá i k extrakci esenciálních olejů z černého pepře. Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukové hydrodestilaci esenciálních olejů!

Najděte nejlepší sonikátor pro extrakci piperinu

Hielscher Ultrasonics je dlouholetý výrobce vysoce výkonných ultrazvukových extrakčních systémů. Naše portfolio produktů sahá od malých, až po výkonné laboratorní ultrasonicators až robustní Stolní a průmyslové systémy, které poskytují ultrazvuk o vysoké intenzitě pro účinnou extrakci a izolaci bioaktivních látek (např. piperin, Kurkumin atd.).
Všechny ultrazvukové přístroje od 200 W do 16 000 W jsou vybaveny barevným displejem pro digitální ovládání, integrovanou SD kartou pro automatický záznam dat, dálkovým ovládáním prohlížeče a mnoha dalšími uživatelsky přívětivými funkcemi. Sonotrody a průtočné cely (části, které jsou v kontaktu s médiem) lze autoklávovat a snadno se čistí.
Všechny naše ultrasonicators jsou konstruovány pro provoz 24/7, vyžadují nízkou údržbu a jejich provoz je snadný a bezpečný.

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:

Literatura/Odkazy

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Antioxidační a antiglykační potenciál zeleného pepře (Piper nigrum): Optimalizace extrakce na bázi β-cyklodextrinu pomocí metodiky povrchu odezvy. Potravinářská chemie, svazek 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ultrazvukem asistovaná extrakce piperinu z bílého pepře na bázi iontové kapaliny. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Extrakce piperinu z Piper longum pomocí ultrazvuku. Technické plodiny a produkty, sv. 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimalizovat extrakci fenolických sloučenin jujuby (Ziziphus Jujube) pomocí ultrazvukem asistované extrakční metody.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anální A.K. (2018): Extrakce a charakterizace proteinů z květu banánu (Musa Sapientum L) a hodnocení antimikrobiálních aktivit. J Food Sci Technol (únor 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; My, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimalizace extrakčních parametrů epigalokatechin galátu pomocí konvenčních metod za pomoci horké vody a ultrazvuku ze zeleného čaje. Zpracování potravin a bioproduktů 111 (2018). 37–44.

Fakta, která stojí za to vědět

Ultrazvuková extrakce

Ultrazvuková extrakce bioaktivních látek z rostlin je založena na principu Akustická kavitace. K akustické kavitaci dochází, když jsou vysoce intenzivní ultrazvukové vlny (např. vysoké amplitudy 100 μm, generované ultrazvukem 20-26 kHz) spojeny do kapaliny. Kavitační smykové síly perforují a trhají buněčné stěny rostlinného materiálu a tlačí a táhnou okolní rozpouštědlo dovnitř a ven z vnitřku buňky. Po extrakci rozpouštědlo nese cílové molekuly, které se pak mohou oddělit (např. centrifugací). Ultrazvuková extrakce je dobře známá tím, že poskytuje vysoké výnosy neporušených fyto extraktů.

Ultrazvuková extrakce z buněk: mikroskopický příčný řez (TS) apikálního stonku máty (Mentha piperita) ukazuje mechanismus účinku během ultrazvukové extrakce z buněk (zvětšení 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]

Piperine

Piperin (1-piperyol-piperidin) je hlavní štiplavá sloučenina pepře (Piper nigrum (Černá černá řeka) / Piper Longum, Piperaceae (Piperaceae)). Chuť pepře, jeho štiplavost, a tím i jeho kvalita, korelují s množstvím piperinu. Tento kvalitativní atribut lze změnit hydrolýzou piperinu, takže piperidinový kruh je štěpený.
Piperin je známý pro různé farmakologické účinky, např. antimykotické, protiprůjmové, protizánětlivé a inhibiční aktivity 5-lipoxygenázy a cyklooxygenázy-1. Piperin navíc zvyšuje biologickou dostupnost Kurkumin o 2000 %. Proto je piperin oblíbenou látkou používanou v doplňcích stravy (např. BioPerine®).
Piperin lze extrahovat z Piper nigrum (Černá černá řeka) a Piper Longum.
Piperidin je cyklický sekundární amin, což je molekulární struktura nacházející se v mnoha rostlinných alkaloidech. Piperidin je výsledkem hydrolýzy piperinu. Piperidin a jeho deriváty jsou všudypřítomnými stavebními kameny při syntéze léčiv a čistých chemikálií.

pepř

Piper nigrum (Černá černá řeka), černý pepř, je kvetoucí réva z čeledi Piperaceae (Piperaceae). Pěstuje se pro své plody pepře, které se obvykle suší a používají jako koření a koření. Černý, zelený a bílý pepř se získávají z rostliny černého pepře. Různé barvy jsou výsledkem ošetření a přípravy zrnek pepře. Černý pepř se získává vařením nezralých peckovice v horké vodě a poté se suší. Bílý pepř se sklízí jako plně zralé bobule rostliny pepře; Poté se z zralého ovoce odstraní tmavá slupka (retting). Zelený pepř se vyrábí z nezralých peckovic ošetřením oxidem siřičitým, konzervováním nebo lyofilizací, aby si zachoval svá zelená barviva.

Piper longum Linn, známý také jako indický dlouhý pepř (pipli), je blízkým příbuzným Piper nigrum (Černá černá řeka) a má chuť podobnou, ale pálivější chuť než Piper nigrum (Černá černá řeka).
Plody Piper Longum Obsahuje cca 1 % těkavých olejů, pryskyřici, alkaloidy piperin a piperlongumin, voskovitý alkaloid Nisobutyldeka-trans-2-trans-4-dienamid a terpenoidní látku. Piperidinový alkaloid piperin je zodpovědný za kořeněnou, štiplavou chuť bobulí pepře. Piperlongumin je farmakologická účinná látka, která vykazuje aktivitu proti mnoha druhům rakoviny, včetně prostaty, prsu, plic, tlustého střeva, lymfomu, leukémie, primárních mozkových nádorů a rakoviny žaludku.
Kromě toho lze v bobulích pepře nalézt následující množství minerálů: 1230 mg/100 g vápníku, 190 mg/100 g fosforu a 62,1 mg/100 g železa. Kořeny obsahují piperin, piperlongumin nebo piplartine a dihydrostigmasterol.