Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschallextraktion von Piperin aus Pfeffer

  • Piperin ist eine bioaktive Substanz, die in Pfefferkörnern gefunden und wegen ihrer pharmakologischen Eigenschaften geschätzt wird.
  • Ultraschall ist eine effiziente, einfache und schnelle Extraktionstechnik, um qualitativ hochwertiges Piperin zu isolieren.
  • Die Ultraschall-Extraktion ist eine zuverlässige und bewährte Methode, die in der Pharma- und Lebensmittelindustrie bereits weit verbreitet ist.

Piperine Extraktion durch Hochleistungs-Ultraschall

Piperin ist eine geschätzte bioaktive Verbindung, die für ihr Potential bekannt ist, die Absorption von Curcumin, Selen, Vitamin B12, Beta-Carotin und anderen Verbindungen zu erhöhen. Daher ist die Pharma- und Ernährungsindustrie stark an der schnellen und einfachen Extraktion von hochwertigem Piperin interessiert.
Die herkömmliche Extraktion mit Piperin und Piperidin erfolgt durch zeitaufwändige Lösungsmittelextraktion mit toxischem DMC (Dichlormethan). Die Ultraschallextraktion zeichnet sich durch eine konventionelle Lösungsmittelextraktion durch höhere Ausbeuten, den Einsatz ungiftiger Lösungsmittel (zB Ethanol) und einen schnellen Extraktionsprozess aus. Hochleistungs-Ultraschall erzeugt Kavitation in Flüssigkeiten. Akustische oder Ultraschallkavitation erzeugt lokal extreme Bedingungen, wie beispielsweise hohe Temperatur- und Druckunterschiede, Flüssigkeitsstrahlen und Scherkräfte. Diese Ultraschallkräfte brechen die Zellwände und erhöhen den Stoffaustausch zwischen dem Zellinneren und dem umgebenden Lösungsmittel, so dass die bioaktiven Substanzen freigesetzt werden. Die Ultraschall-Extraktion ist eine bewährte Technik zur Isolierung von Zielverbindungen wie Piperin aus gemahlenem Pfeffer (Piper nigrum, Piper Longum)

Optimale Extraktionsbedingungen

Einer der wichtigsten Vorteile der Ultraschallisolierung ist die präzise Kontrolle aller Prozessparameter. Ultraschallintensität (Amplitude, Leistung, Arbeitszyklus), Extraktionszeit, Lösungsmittel, Feststoff-zu-Lösungsmittel-Verhältnis und Temperatur können auf optimale Bedingungen eingestellt werden, um die höchste Ausbeute an hochwertigem Piperin zu erhalten.

Ultraschall Extraktoren wie der UIP1000hdT werden für die Extraktion von Piperin verwendet.

UIP1000hdT mit Ultraschall-Durchflussreaktor

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Vorteile:

  • höhere Ausbeute
  • hochwertige Extrakte
  • nicht-thermisch
  • schnelle Extraktion
  • Safe-Prozess
  • umweltfreundlich

Beispielhaftes Protokoll für die Ultraschall-Piperinextraktion

In einem kleinen Becherglasaufbau maximale Ausbeute an Piperin (5,8 mg / g) vom Boden Piper Longum wird bei optimierten Ultraschallextraktionsbedingungen erhalten, die wie folgt gefunden wurden:
Ultraschallgerät UP200St oder UP200Ht (200W, 26kHz)
Ultraschallparameter: 100% Amplitude, 80% Tastverhältnis
Beschallungszeit: ca. 18 Minuten
Lösungsmittel: Ethanol
Verhältnis von Feststoff zu Lösungsmittel: 1:10
Temperatur: 50 ° C

Überlegene Ergebnisse

UP200Ht - ein leistungsfähiges Handultraschallgerät.Die Ultraschallextraktion hat gegenüber der herkömmlichen Chargen- und Lösungsmittelextraktion erhebliche Vorteile. Rathod (2014) zeigt, dass die Extraktionszeit von 8h Chargenlösungsmittelextraktion und 4h Soxhlet Extraktion auf 18 min reduziert ist. Ultraschall-Extraktion. Darüber hinaus ergibt die Ultraschallextraktion eine höhere Extraktionsausbeute von Piperin. Extraktionsausbeuten von Piperin, erhalten durch Soxhlet-Extraktion und Batch-Extraktionsverfahren, wurden mit 1,67 mg / g bzw. 0,98 mg / g gefunden, was viel niedriger war als die durch Ultraschall erhaltene Ausbeute von 5,8 mg / g. Rathod (2014) kommt zu dem Schluss, dass die ultraschallgestützte Extraktion von natürlichen Phytokomponenten wie Piperin das Problem der geringen Extrahierbarkeit und langen Extraktionszeiten gegenüber herkömmlichen Methoden verringert.

Ultraschall wird erfolgreich auch zur Extraktion von ätherischen Ölen aus schwarzem Pfeffer verwendet. Klicken Sie hier, um mehr über die Ultraschall-Hydrodestillation von ätherischen Ölen zu erfahren!

Ultraschall-Extraktoren

Hielscher Ultrasonics ist ein langjähriger Hersteller von Hochleistungs-Ultraschall-Extraktionssystemen. Unser Produktportfolio reicht von klein, stark Ultraschall-Laborhomogenisatoren zu robust Tisch- und Industriesysteme, die hochintensiven Ultraschall für die effiziente Extraktion und Isolierung von bioaktiven Substanzen (zB Piperin, Curcumin etc.).
Alle Ultraschallgeräte von 200W bis 16.000W verfügen über ein farbiges Display zur digitalen Steuerung, eine integrierte SD-Karte zur automatischen Datenaufzeichnung, Browser-Fernbedienung und viele weitere benutzerfreundliche Funktionen. Die Sonotroden und Durchflusszellen (die mit dem Medium in Berührung kommenden Teile) sind autoklavierbar und leicht zu reinigen.
Alle unsere Ultraschallgeräte sind für den Dauerbetrieb ausgelegt, benötigen wenig Wartung und sind einfach und sicher zu bedienen.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
0,5 bis 1,5 ml n.a. VialTweeter
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Literatur

  • Cao X .; Ye X .; Lu Y .; Mo W. (2009): Ultraschallunterstützte Extraktion von Piperin aus weißem Pfeffer auf der Basis von ionischen Flüssigkeiten. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
  • Rathod SS; Rathod VK (2014): Extraktion von Piperin aus Piper longum mittels Ultraschall. Industrielle Nutzpflanzen und Produkte 58, 2014. 259-264.


Wissenswertes

Ultraschall-Extraktion

Die Ultraschallextraktion von bioaktiven Substanzen aus Pflanzenstoffen basiert auf dem Prinzip der akustische Kavitation. Akustische Kavitation tritt auf, wenn hochintensive Ultraschallwellen (z. B. hohe Amplituden von 100 μm, erzeugt durch 20-26 kHz Ultraschall) in eine Flüssigkeit eingekoppelt werden. Die Kavitationsscherkräfte perforieren und zerreißen die Zellwände des Pflanzenmaterials und drücken und ziehen das umgebende Lösungsmittel in das Zelleninnere hinein und aus diesem heraus. Nach dem Extraktionsvorgang trägt das Lösungsmittel die Zielmoleküle, die dann getrennt werden können (z. B. durch Zentrifugation). Es ist allgemein bekannt, dass die Ultraschallextraktion zu hohen Ausbeuten an intakten Phytoextrakten führt.

Ultraschall-Disruptoren werden für die Extraktion von Phytostoffen aus Pflanzenmaterialien verwendet

Ultraschallextraktion aus Zellen: der mikroskopische Querschnitt (TS) eines apikalen Minzstengels (Mentha piperita) zeigt die Mechanismen während der Ultraschallextraktion aus Zellen (2000x Vergrößerung) [resource: Vilkhu et al. 2011]

Piperin

Piperin (1-Piperyl-Piperidin) ist die wichtigste scharfe Verbindung von Pfeffer (Piper nigrum / Piper Longum, Piperaceae). Der Pfeffergeschmack, seine Schärfe und somit seine Qualität korrelieren mit der Piperinmenge. Dieses Qualitätsmerkmal kann durch Hydrolyse von Piperin verändert werden, so dass der Piperidinring gespalten wird.
Piperin ist für verschiedene pharmakologische Wirkungen bekannt, z. B. antimykotische, antidiarrhoische, entzündungshemmende und 5-Lipoxygenase- und Cyclooxygenase-1-inhibierende Aktivitäten. Darüber hinaus erhöht Piperin die Bioverfügbarkeit von Curcumin um 2000%. Daher ist Piperin eine beliebte Substanz, die in Ergänzungsformulierungen (z. B. BioPerine®) verwendet wird.
Piperin kann extrahiert werden Piper nigrum und Piper Longum.
Piperidin ist ein cyclisches sekundäres Amin, eine molekulare Struktur, die in vielen pflanzlichen Alkaloiden gefunden wird. Piperidin resultiert aus der Hydrolyse von Piperin. Piperidin und seine Derivate sind ubiquitäre Bausteine ​​in der Synthese von Pharmazeutika und Feinchemikalien.

Pfeffer

Piper nigrum, schwarzer Pfeffer, ist eine blühende Rebe in der Familie Piperaceae. Es wird für seine Pfefferkornfrüchte angebaut, die normalerweise getrocknet und als Gewürz und Gewürz verwendet werden. Schwarze, grüne und weiße Pfefferkörner werden alle aus der schwarzen Pfefferpflanze gewonnen. Die verschiedenen Farben sind das Ergebnis der Behandlung und Vorbereitung der Pfefferkörner. Schwarze Pfefferkörner werden durch Kochen der unreifen Steinfrüchte in heißem Wasser gewonnen und anschließend getrocknet. Weißer Pfeffer wird als vollreife Beeren der Pfefferpflanze geerntet; dann wird die dunkle Haut der reifen Frucht entfernt (Röstung). Grüne Pfefferkörner werden aus den unreifen Steinbrüchen hergestellt, indem sie mit Schwefeldioxid behandelt, konserviert oder gefriergetrocknet werden, um ihre grünen Farbstoffe zu erhalten.

Piper longum Linn, auch bekannt als indischer Langpfeffer (Pipli), steht in engem Zusammenhang mit Piper nigrum und hat einen Geschmack ähnlich, aber heißer Geschmack als Piper nigrum.
Die Früchte von Piper Longum enthält ca. 1% flüchtige Öle, Harz, Alkaloide Piperin und Piperlonguminine, ein wachsartiges Alkaloid Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamid und eine terpenoide Substanz. Das Piperidin-Alkaloid Piperin ist für den würzigen, stechenden Geschmack von Pfefferbeeren verantwortlich. Piperlongumin ist eine pharmakologische aktive Substanz, die Aktivität gegen viele Krebsarten zeigt, einschließlich Prostata, Brust, Lunge, Kolon, Lymphom, Leukämie, primäre Hirntumoren und Magenkrebs.
Darüber hinaus können die folgenden Mengen an Mineralien in Pfefferbeeren gefunden werden: 1230 mg / 100 g Calcium, 190 mg / 100 g Phosphor und 62,1 mg / 100 g Eisen. Die Wurzeln enthalten Piperin, Piperlongumin oder Piplartin und Dihydrotstigmasterol.