Piperiinin ultraääniuutto pippurista
- Piperiini on pippurinmarjoissa esiintyvä bioaktiivinen aine, jota arvostetaan sen farmakologisten ominaisuuksien vuoksi.
- Ultraääniuutto on tehokas, yksinkertainen ja nopea uuttotekniikka korkealaatuisen piperiinin eristämiseen.
- Ultraääniuutto on luotettava ja hyväksi todettu menetelmä, jota käytetään jo laajalti lääke- ja elintarviketeollisuudessa.
Piperiinin uutto suurtehoisella ultraäänellä
Piperiini on arvostettu bioaktiivinen yhdiste, joka tunnetaan mahdollisuudestaan lisätä kurkumiinin, seleenin, B12-vitamiinin, beetakaroteenin ja muiden yhdisteiden imeytymistä. Siksi lääke- ja ravitsemusteollisuus on erittäin kiinnostunut korkealaatuisen piperiinin nopeasta ja yksinkertaisesta uuttamisesta.
Perinteinen piperiinin ja piperidiinin uutto toteutetaan aikaa vievällä liuotinuutolla käyttäen myrkyllistä DMC:tä (dikloorimetaania). Ultraääniuutto on perinteistä liuotinuuttoa parempi suurempien saantojen, myrkyttömien liuottimien (esim. etanolin) käytön ja nopean uuttoprosessin ansiosta. Suurtehoinen ultraääni synnyttää nesteissä kavitaatiota. Akustinen eli ultraäänikavitaatio synnyttää paikallisesti äärimmäisiä olosuhteita, kuten erittäin suuria lämpötila- ja paine-eroja, nestesuihkuja ja leikkausvoimia. Nämä ultraäänen aiheuttamat voimat rikkovat soluseiniä ja lisäävät aineensiirtoa solun sisäosan ja ympäröivän liuottimen välillä, jolloin bioaktiiviset aineet vapautuvat. Ultraääniuutto on hyväksi todettu tekniikka kohdeyhdisteiden, kuten piperiinin, eristämiseen jauhetusta pippurista (piper nigrum, piper longum).
UIP1000hdT ultraäänivirtausreaktorilla varustettuna
Optimaaliset uutto-olosuhteet ultraäänikäsittelyllä
Yksi ultraäänieristyksen tärkeimmistä eduista on kaikkien prosessiparametrien tarkka hallinta. Ultraäänen intensiteetti (amplitudi, teho, käyttöjakso), uuttoaika, liuotin, kiinteän aineen ja liuottimen suhde sekä lämpötila voidaan säätää optimaalisiin olosuhteisiin, jotta saavutetaan korkealaatuisen piperiinin suurin saanto.
Esimerkkiprotokolla piperiinin ultraääniuuttoon
Pienen mittakaavan dekantterilasijärjestelyssä piperiinin suurin saanto (5,8 mg/g) jauhetusta Piper longum -pippurista saadaan optimoiduissa ultraääniuutto-olosuhteissa, joiden on todettu olevan seuraavat:
Ultraäänilaite UP200St tai UP200Ht (200 W, 26 kHz)
ultraääniparametrit: amplitudi 100 %, käyttöjakso 80 %
ultraäänikäsittelyaika: noin 18 min.
liuotin: etanoli
kiinteän aineen ja liuottimen suhde: 1:10
lämpötila: 50 °C
Ylivertaiset tulokset
Ultraääniuutolla on merkittäviä etuja perinteiseen panos- ja liuotinuuttoon verrattuna. Rathod (2014) osoittaa, että uuttoaika lyhenee panosliuotinuuton 8 tunnista ja Soxhlet-uuton 4 tunnista ultraääniuuton 18 minuuttiin. Lisäksi ultraääniuutto tuottaa suuremman piperiinin uuttosaannon. Soxhlet-uutolla ja panosuutolla saatujen piperiinin uuttosaantojen todettiin olevan vastaavasti 1,67 mg/g ja 0,98 mg/g, mikä oli huomattavasti vähemmän kuin ultraäänellä saavutettu 5,8 mg/g:n saanto. Rathod (2014) päättelee, että luonnollisten kasviperäisten ainesosien, kuten piperiinin, ultraääniavusteinen uutto vähentää heikon uuttuvuuden ja pitkien uuttoaikojen ongelmaa perinteisiin menetelmiin verrattuna.
Ultraääntä käytetään menestyksekkäästi myös eteeristen öljyjen uuttamiseen mustapippurista. Lue lisää eteeristen öljyjen ultraääniavusteisesta vesitislauksesta napsauttamalla tästä!
Löydä paras ultraäänilaite piperiinin uuttoon
Hielscher Ultrasonics on suurtehoisten ultraääniuuttojärjestelmien valmistaja, jolla on pitkä kokemus alalta. Tuotevalikoimamme ulottuu pienistä ja tehokkaista laboratorio-ultraäänilaitteista vankkarakenteisiin pöytä- ja teollisuusjärjestelmiin, jotka tuottavat voimakasta ultraääntä bioaktiivisten aineiden (esim. piperiinin, kurkumiinin jne.) tehokkaaseen uuttamiseen ja eristämiseen.
Kaikissa ultraäänilaitteissa, joiden teho on 200 W–16 000 W, on värinäyttö digitaalista ohjausta varten, integroitu SD-kortti automaattista tietojen tallennusta varten, selaimella käytettävä etäohjaus ja monia muita käyttäjäystävällisiä ominaisuuksia. Sonotrodit ja virtauskennot (väliaineen kanssa kosketuksissa olevat osat) voidaan autoklavoida, ja ne on helppo puhdistaa.
Kaikki ultraäänilaitteemme on suunniteltu 24/7-käyttöön, ne vaativat vain vähän huoltoa, ja niitä on helppo ja turvallinen käyttää.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Panostilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 0,5–1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä: UIP16000 |
Kirjallisuus/viitteet
- Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Vihreän pippurin (Piper nigrum) antioksidatiivinen ja glykaatiota ehkäisevä potentiaali: β-syklodekstriiniin perustuvan uuton optimointi vastepintamenetelmällä. Food Chemistry, osa 316, 2020.
- Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ioniseen nesteeseen perustuva piperiinin ultraääniavusteinen uutto valkopippurista. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47–51.
- Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Piperiinin uutto Piper longum -pippurista ultraäänellä. Industrial Crops and Products, osa 58, 2014. 259–264.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Jujuban (Ziziphus Jujube) fenoliyhdisteiden uuton optimointi ultraääniavusteisella uuttomenetelmällä.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Proteiinien uutto ja karakterisointi banaanin (Musa Sapientum L) kukasta sekä antimikrobisten vaikutusten arviointi. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Epigallokatekiinigallaatin uuttoparametrien optimointi vihreästä teestä perinteisillä kuumavesi- ja ultraääniavusteisilla menetelmillä. Elintarvikkeiden ja biotuotteiden jalostus 111 (2018). 37–44.
Hyödyllistä tietoa
Ultraääniuutto
Bioaktiivisten aineiden ultraääniuutto kasvimateriaaleista perustuu akustiseen kavitaatioon. Akustista kavitaatiota syntyy, kun erittäin voimakkaita ultraääniaaltoja (esim. 20–26 kHz:n ultraäänellä tuotettuja suuria, 100 µm:n amplitudeja) kytketään nesteeseen. Kavitaation aiheuttamat leikkausvoimat lävistävät ja rikkovat kasvimateriaalin soluseiniä sekä työntävät ja vetävät ympäröivää liuotinta solun sisään ja sieltä ulos. Uuttoprosessin jälkeen liuotin sisältää kohdemolekyylit, jotka voidaan sitten erottaa (esim. sentrifugoimalla). Ultraääniuutto tunnetaan hyvin siitä, että se tuottaa suuria saantoja ehjinä säilyneistä kasviuutteista.
Ultraääniuutto soluista: mintun (Mentha piperita) varren kärjen mikroskooppinen poikkileikkaus (TS) havainnollistaa ultraääniuuton toimintamekanismia soluissa (suurennus 2000x) [lähde: Vilkhu ym. 2011]
Piperiini
Piperiini (1-piperyol-piperidine) on pippurin tärkein polttavan maun aiheuttava yhdiste (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). Pippurin maku, polttavuus ja siten myös laatu korreloivat piperiinin määrän kanssa. Tätä laatuominaisuutta voidaan muuttaa hydrolysoimalla piperiiniä siten, että piperidiinirengas pilkkoutuu.
Piperiini tunnetaan monista farmakologisista vaikutuksistaan, kuten sieniä, ripulia ja tulehdusta ehkäisevästä vaikutuksesta sekä 5-lipoksigenaasia ja syklo-oksigenaasi-1:tä estävästä vaikutuksesta. Lisäksi piperiini lisää kurkumiinin biologista hyötyosuutta 2000 %. Siksi piperiini on suosittu ravintolisävalmisteissa käytettävä aine (esim. BioPerine®).
Piperiiniä voidaan uuttaa Piper nigrum -pippurista ja Piper longum -pippurista.
Piperidiini on syklinen sekundaarinen amiini, jonka molekyylirakenne esiintyy monissa kasvien alkaloideissa. Piperidiiniä muodostuu piperiinin hydrolyysissä. Piperidiini ja sen johdannaiset ovat yleisesti käytettyjä rakennusosia lääkkeiden ja hienokemikaalien synteesissä.
Pippuri
Piper nigrum, mustapippuri, on kukkiva köynnös, joka kuuluu Piperaceae-heimoon. Sitä viljellään pippurinmarjojen vuoksi, jotka yleensä kuivataan ja käytetään mausteena ja ruoan maustamiseen. Mustat, vihreät ja valkoiset pippurinmarjat saadaan kaikki mustapippurikasvista. Eri värit johtuvat pippurinmarjojen käsittelystä ja valmistuksesta. Mustia pippurinmarjoja saadaan keittämällä kypsymättömiä luumarjoja kuumassa vedessä ja kuivaamalla ne sen jälkeen. Valkopippuri korjataan pippurikasvista täysin kypsinä marjoina, minkä jälkeen kypsän hedelmän tumma kuori poistetaan liottamalla. Vihreitä pippurinmarjoja valmistetaan kypsymättömistä luumarjoista käsittelemällä ne rikkidioksidilla, säilömällä ne tölkkeihin tai kylmäkuivaamalla ne vihreiden väriaineiden säilyttämiseksi.
Piper longum Linn, joka tunnetaan myös nimellä intialainen pitkäpippuri (pipli), on läheistä sukua lajille Piper nigrum , ja sen maku on samankaltainen mutta polttavampi kuin lajilla Piper nigrum.
Lajin Piper longum hedelmät sisältävät noin 1 % haihtuvia öljyjä, hartsia, piperiini- ja piperlonguminiinialkaloideja, vahamaista alkaloidia Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide sekä terpenoidista ainetta. Piperidiinialkaloidi piperiini aiheuttaa pippurinmarjojen mausteisen, polttavan maun. Piperlongumiini on farmakologisesti aktiivinen aine, joka osoittaa aktiivisuutta monia syöpiä vastaan, kuten eturauhas-, rinta-, keuhko- ja paksusuolisyöpää, lymfoomaa, leukemiaa, primaarisia aivokasvaimia ja mahasyöpää vastaan.
Lisäksi pippurinmarjoissa esiintyy kivennäisaineita seuraavina määrinä: kalsiumia 1230 mg/100 g, fosforia 190 mg/100 g ja rautaa 62,1 mg/100 g. Juuret sisältävät piperiiniä, piperlongumiinia tai piplartiinia sekä dihydrostigmasterolia.
Ultraäänilaite UP200Ht piperiinin uuttamiseen pippurista
- suurempi saanto
- korkealaatuiset uutteet
- ei perustu lämpöön
- nopea uutto
- turvallinen prosessi
- ympäristöystävällinen