Extraction ultrasonique de la pipérine du poivre

• La pipérine est une substance bioactive que l'on trouve dans les grains de poivre et qui est appréciée pour ses propriétés pharmacologiques.
• Les ultrasons constituent une technique d'extraction efficace, simple et rapide pour isoler la pipérine de haute qualité.
• L'extraction par ultrasons est une méthode fiable et éprouvée, déjà largement utilisée dans l'industrie pharmaceutique et alimentaire.

Extraction de pipérine par ultrasons de haute performance

La pipérine est un composé bioactif précieux connu pour son potentiel à augmenter l'absorption de la curcumine, du sélénium, de la vitamine B12, du bêta-carotène et d'autres composés. C'est pourquoi l'industrie pharmaceutique et nutritionnelle s'intéresse de près à l'extraction rapide et simple de pipérine de haute qualité.
L'extraction conventionnelle de la pipérine et de la pipéridine s'effectue par extraction au solvant qui prend beaucoup de temps et utilise du DMC (dichlorométhane) toxique. L'extraction par ultrasons surpasse l'extraction conventionnelle par solvant grâce à des rendements plus élevés, à l'utilisation de solvants non toxiques (par exemple l'éthanol) et à un processus d'extraction rapide. Les ultrasons à haute performance créent une cavitation dans les liquides. La cavitation acoustique ou ultrasonique génère localement des conditions extrêmes telles que des différentiels de température et de pression très élevés, des jets de liquide et des forces de cisaillement. Ces forces ultrasoniques brisent les parois cellulaires et augmentent le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le solvant environnant, ce qui permet de libérer les substances bioactives. L'extraction ultrasonique est une technique éprouvée pour isoler des composés ciblés tels que la pipérine du poivre moulu (Piper nigrum, piper longum).

Conditions optimales d'extraction par sonication

L'un des principaux avantages de l'isolation par ultrasons est le contrôle précis de tous les paramètres du processus. L'intensité des ultrasons (amplitude, puissance, cycle d'utilisation), le temps d'extraction, le solvant, le rapport solide/solvant et la température peuvent être réglés de manière optimale afin d'obtenir le rendement le plus élevé de pipérine de haute qualité.

Protocole exemplaire pour l'extraction de pipérine par ultrasons

Dans un bécher à petite échelle, le rendement maximal de la pipérine (5,8 mg/g) à partir de l'huile d'olive moulue a été obtenu. piper longum est obtenue dans des conditions optimisées d'extraction par ultrasons, qui se sont révélées être les suivantes :
sonicateur UP200St ou UP200Ht (200W, 26kHz)
paramètres ultrasoniques : 100 % d'amplitude, 80 % de cycle de travail
temps de sonication : environ 18 min.
solvant : éthanol
rapport solide/solvant : 1:10
température : 50°C

Des résultats supérieurs

L'extraction par ultrasons présente des avantages significatifs par rapport à l'extraction traditionnelle par lots et par solvants. Rathod (2014) montre que le temps d'extraction est réduit de 8h d'extraction par solvant en batch et de 4h d'extraction Soxhlet à 18 min. d'extraction par ultrasons. De plus, l'extraction par ultrasons donne un rendement d'extraction plus élevé de la pipérine. Les rendements d'extraction de la pipérine obtenus par l'extraction Soxhlet et les méthodes d'extraction par lots se sont avérés être de 1,67 mg/g et 0,98 mg/g, respectivement, ce qui était beaucoup plus faible que le rendement obtenu par ultrasons de 5,8 mg/g. Rathod (2014) conclut que l'extraction assistée par ultrasons de phytoconstituants naturels tels que la pipérine diminue le problème de la faible extractibilité et des temps d'extraction longs par rapport aux méthodes traditionnelles.

Les ultrasons sont également utilisés avec succès pour l'extraction des huiles essentielles du poivre noir. Cliquez ici pour en savoir plus sur l'hydrodistillation ultrasonique des huiles essentielles !

Trouver le meilleur sonicateur pour l'extraction de pipérine

Hielscher Ultrasonics est un fabricant expérimenté de systèmes d'extraction par ultrasons de haute performance. Notre gamme de produits s'étend des petits systèmes puissants aux systèmes d'extraction par ultrasons. ultrasons de laboratoire à robuste systèmes de table et systèmes industrielsqui délivrent des ultrasons de haute intensité pour l'extraction et l'isolement efficaces de substances bioactives (par exemple, la pipérine), curcumine etc.)
Tous les appareils à ultrasons de 200W à 16 000W sont dotés d'un écran couleur pour le contrôle numérique, d'une carte SD intégrée pour l'enregistrement automatique des données, d'une télécommande avec navigateur et de nombreuses autres fonctions conviviales. Les sonotrodes et les cellules d'écoulement (les parties en contact avec le milieu) peuvent être stérilisées à l'autoclave et sont faciles à nettoyer.
Tous nos ultrasons sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, nécessitent peu d'entretien et sont faciles et sûrs à utiliser.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Littérature/références

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020) : Potentiel antioxydant et anti-glycation du poivre vert (Piper nigrum) : Optimisation de l'extraction à base de β-cyclodextrine par la méthodologie de la surface de réponse. Food Chemistry, Volume 316, 2020.
• Cao X. ; Ye X. ; Lu Y. ; Mo W. (2009) : Extraction assistée par ultrasons de la pipérine du poivre blanc à partir de liquides ioniques. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Rathod S.S. ; Rathod V.K. (2014) : Extraction de la pipérine de Piper longum à l'aide d'ultrasons. Industrial Crops and Products Vol. 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed ; Mortazavi, Seyyed Ali ; Rajaei, Ahmad ; Elhami Rad, Amir Hossein ; Salar Bashi, Davoud ; Savabi Sani Kargar, Samira (2013) : Optimisation de l'extraction des composés phénoliques du jujube (Ziziphus Jujube) à l'aide d'une méthode d'extraction assistée par ultrasons.
• Sitthiya, K. ; Devkota, L. ; Sadiq, M.B. ; Anal A.K. (2018) : Extraction et caractérisation des protéines de la fleur de banane (Musa Sapientum L) et évaluation des activités antimicrobiennes. J Food Sci Technol (février 2018) 55(2):658-666.
• Ayyildiz, Sena Saklar ; Karadeniz, Bulent ; Sagcanb, Nihan ; Bahara, Banu ; Us, Ahmet Abdullah ; Alasalvar, Cesarettin (2018) : Optimisation des paramètres d'extraction de l'épigallocatéchine gallate à l'aide de méthodes conventionnelles à l'eau chaude et assistées par ultrasons à partir du thé vert. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37-44.

Qu'il faut savoir

extraction par ultrasons

L'extraction par ultrasons des substances bioactives des plantes médicinales repose sur le principe suivant cavitation acoustique. La cavitation acoustique se produit lorsque des ondes ultrasonores très intenses (par exemple, des amplitudes élevées de 100 µm, générées par des ultrasons de 20-26 kHz) sont couplées à un liquide. Les forces de cisaillement de la cavitation perforent et rompent les parois cellulaires du matériel végétal, et poussent et tirent le solvant environnant à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Après le processus d'extraction, le solvant transporte les molécules ciblées, qui peuvent ensuite être séparées (par exemple par centrifugation). L'extraction par ultrasons est bien connue pour donner des rendements élevés d'extraits végétaux intacts.

Extraction ultrasonique des cellules : la coupe transversale microscopique (TS) de la tige apicale de menthe (Mentha piperita) montre le mécanisme d'action lors de l'extraction ultrasonique des cellules (grossissement 2000x) [ressource : Vilkhu et al. 2011].

pipérine

La pipérine (1-piperyol-piperidine) est le principal composé piquant du poivre (Piper nigrum / piper longum, Piperaceae). La saveur du poivre, son piquant, et donc sa qualité, sont corrélés à la quantité de pipérine. Cet attribut de qualité peut être modifié en hydrolysant la pipérine, de sorte que l'anneau de pipéridine soit clivé.
La pipérine est connue pour ses divers effets pharmacologiques, notamment ses activités antifongiques, antidiarrhéiques, anti-inflammatoires et inhibitrices de la 5-lipoxygénase et de la cyclo-oxygénase-1. En outre, la pipérine augmente la biodisponibilité de la curcumine de 2000%. C'est pourquoi la pipérine est une substance populaire utilisée dans la formulation de compléments alimentaires (par exemple BioPerine®).
La pipérine peut être extraite de Piper nigrum et piper longum.
La pipéridine est une amine secondaire cyclique, structure moléculaire que l'on retrouve dans de nombreux alcaloïdes végétaux. La pipéridine résulte de l'hydrolyse de la pipérine. La pipéridine et ses dérivés sont des éléments constitutifs omniprésents dans la synthèse de produits pharmaceutiques et de produits chimiques fins.

poivre

Piper nigrumLe poivre noir est une plante grimpante à fleurs de la famille des Piperaceae. Il est cultivé pour ses fruits poivrés qui sont généralement séchés et utilisés comme épices et assaisonnements. Les grains de poivre noir, vert et blanc sont tous obtenus à partir du poivre noir. Les différentes couleurs sont le résultat du traitement et de la préparation des grains de poivre. Les grains de poivre noir sont obtenus en faisant bouillir les drupes non mûres dans de l'eau chaude et en les séchant ensuite. Le poivre blanc est récolté lorsque les baies du poivrier sont bien mûres ; la peau foncée du fruit mûr est ensuite enlevée (rouissage). Le poivre vert est fabriqué à partir des drupes non mûres en les traitant au dioxyde de soufre, en les mettant en conserve ou en les lyophilisant afin de conserver leurs colorants verts.

Piper longum Linnégalement connu sous le nom de poivre long indien (pipli), est un proche parent du Piper nigrum et a un goût similaire, mais plus piquant que le Piper nigrum.
Les fruits de la piper longum contient environ 1 % d'huiles volatiles, de résine, d'alcaloïdes pipérine et piperlonguminine, d'un alcaloïde cireux Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide et d'une substance terpénoïde. La pipéridine, alcaloïde de la pipéridine, est responsable du goût épicé et piquant des baies de poivre. La piperlongumine est une substance pharmacologique active qui agit contre de nombreux cancers, notamment le cancer de la prostate, du sein, du poumon, du côlon, le lymphome, la leucémie, les tumeurs cérébrales primaires et le cancer de l'estomac.
En outre, les baies de poivre contiennent les quantités suivantes de minéraux : 1230mg/100g de calcium, 190mg/100g de phosphore et 62,1mg/100g de fer. Les racines contiennent de la pipérine, de la piperlongumine ou de la piplartine et du dihydrostigmastérol.