מיצוי אולטרסוני של פיפרין מפלפל
- פיפרין הוא חומר פעיל ביולוגית המצוי בגרגרי פלפל ומוערך בזכות תכונותיו הפרמקולוגיות.
- מיצוי אולטרסוני הוא שיטת מיצוי יעילה, פשוטה ומהירה לבידוד פיפרין באיכות גבוהה.
- מיצוי אולטרסוני הוא שיטה אמינה ומוכחת, שכבר נמצאת בשימוש נרחב בתעשיות התרופות והמזון.
מיצוי פיפרין באמצעות אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים
פיפרין הוא תרכובת פעילה ביולוגית מוערכת, הידועה בפוטנציאל שלה להגביר את הספיגה של כורכומין, סלניום, ויטמין B12, בטא־קרוטן ותרכובות אחרות. לכן, תעשיות התרופות והתזונה מגלות עניין רב במיצוי מהיר ופשוט של פיפרין באיכות גבוהה.
מיצוי קונבנציונלי של פיפרין ופיפרידין מתבצע באמצעות מיצוי ממושך בממס, תוך שימוש ב-DMC רעיל (דיכלורומתאן). מיצוי אולטרסוני עולה על מיצוי קונבנציונלי בממס בזכות תפוקות גבוהות יותר, שימוש בממסים שאינם רעילים (למשל אתנול) ותהליך מיצוי מהיר. אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים יוצר קוויטציה בנוזלים. קוויטציה אקוסטית או אולטרסונית יוצרת תנאים קיצוניים באופן מקומי, כגון הפרשי טמפרטורה ולחץ גבוהים ביותר, סילוני נוזל וכוחות גזירה. כוחות אולטרסוניים אלה שוברים את דופנות התאים ומגבירים את מעבר המסה בין פנים התא לממס שסביבו, וכך משתחררים החומרים הפעילים ביולוגית. מיצוי אולטרסוני הוא שיטה מוכחת לבידוד תרכובות מטרה כגון פיפרין מפלפל טחון (piper nigrum, piper longum).
UIP1000hdT עם כור זרימה אולטרסוני
תנאי מיצוי מיטביים באמצעות סוניקציה
אחד היתרונות החשובים ביותר של בידוד אולטרסוני הוא השליטה המדויקת בכל פרמטרי התהליך. ניתן לכוונן את העוצמה האולטרסונית (אמפליטודה, הספק, מחזור עבודה), זמן המיצוי, הממס, היחס בין המוצק לממס והטמפרטורה לתנאים מיטביים, כדי להשיג את התפוקה הגבוהה ביותר של פיפרין באיכות גבוהה.
פרוטוקול לדוגמה למיצוי אולטרסוני של פיפרין
במערך בקנה מידה קטן בכוס מעבדה, מתקבלת תפוקה מרבית של פיפרין (5.8 mg/g) מתוך Piper longum טחון בתנאי מיצוי אולטרסוני מיטביים, שנמצאו כדלקמן:
מכשיר סוניקציה UP200St או UP200Ht (200W, 26kHz)
פרמטרים אולטרסוניים: אמפליטודה של 100%, מחזור עבודה של 80%
זמן סוניקציה: כ-18 min.
ממס: אתנול
יחס בין מוצק לממס: 1:10
טמפרטורה: 50°C
תוצאות עדיפות
למיצוי אולטרסוני יש יתרונות משמעותיים על פני מיצוי מסורתי באצווה ובממס. Rathod (2014) מראה שזמן המיצוי מתקצר מ-8h במיצוי בממס באצווה ומ-4h במיצוי סוקסלט ל-18 min. במיצוי אולטרסוני. נוסף על כך, מיצוי אולטרסוני מניב תפוקת מיצוי גבוהה יותר של פיפרין. תפוקות המיצוי של פיפרין שהתקבלו בשיטות מיצוי סוקסלט ומיצוי באצווה נמצאו כ-1.67 mg/g ו-0.98 mg/g, בהתאמה, והיו נמוכות בהרבה מהתפוקה של 5.8mg/g שהתקבלה במיצוי אולטרסוני. Rathod (2014) מסיק שמיצוי בסיוע אולטרסאונד של רכיבים צמחיים טבעיים כגון פיפרין מצמצם את בעיית המיצוי הנמוך וזמני המיצוי הארוכים בהשוואה לשיטות מסורתיות.
אולטרסאונד משמש בהצלחה גם למיצוי שמנים אתריים מפלפל שחור. לחצו כאן למידע נוסף על זיקוק במים בסיוע אולטרסאונד של שמנים אתריים!
מצאו את מכשיר הסוניקציה הטוב ביותר למיצוי פיפרין
Hielscher Ultrasonics היא יצרנית בעלת ניסיון רב של מערכות מיצוי אולטרסוני בעלות ביצועים גבוהים. מגוון המוצרים שלנו נע בין מכשירי סוניקציה מעבדתיים קטנים ועוצמתיים לבין מערכות שולחניות ותעשייתיות חסונות, המספקים אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למיצוי ולבידוד יעילים של חומרים פעילים ביולוגית (למשל פיפרין, כורכומין וכו').
כל המכשירים האולטרסוניים בהספקים של 200W עד 16,000W מצוידים בצג צבעוני לבקרה דיגיטלית, בכרטיס SD מובנה לתיעוד נתונים אוטומטי, בשליטה מרחוק באמצעות דפדפן ובתכונות רבות נוספות הנוחות למשתמש. הסונוטרודות ותאי הזרימה (החלקים הבאים במגע עם התווך) ניתנים לעיקור באוטוקלב וקלים לניקוי.
כל המכשירים האולטרסוניים שלנו בנויים לפעולה 24/7, דורשים תחזוקה מועטה וקלים ובטוחים לתפעול.
הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 0.5 עד 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
ספרות/מקורות
- Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): הפוטנציאל נוגד החמצון ומעכב הגליקציה של פלפל ירוק (Piper nigrum): אופטימיזציה של מיצוי המבוסס על β-ציקלודקסטרין באמצעות מתודולוגיית משטח תגובה. Food Chemistry, כרך 316, 2020.
- Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): מיצוי פיפרין מפלפל לבן בסיוע אולטרסאונד המבוסס על נוזל יוני. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
- Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): מיצוי פיפרין מתוך Piper longum באמצעות אולטרסאונד. Industrial Crops and Products כרך 58, 2014. 259-264.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): אופטימיזציה של מיצוי תרכובות פנוליות משיזף (Ziziphus Jujube) באמצעות שיטת מיצוי בסיוע אולטרסאונד.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): מיצוי ואפיון של חלבונים מפרח הבננה (Musa Sapientum L) והערכת פעילות אנטימיקרוביאלית. 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): אופטימיזציה של פרמטרי המיצוי של אפיגלוקטכין גלאט מתה ירוק באמצעות שיטות קונבנציונליות במים חמים ושיטות בסיוע אולטרסאונד. עיבוד מזון ומוצרים ביולוגיים 111 (2018). 37–44.
עובדות שכדאי לדעת
מיצוי אולטרסוני
מיצוי אולטרסוני של חומרים פעילים ביולוגית מצמחים מבוסס על העיקרון של קוויטציה אקוסטית. קוויטציה אקוסטית מתרחשת כאשר גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מאוד (למשל, אמפליטודות גבוהות של 100µm, הנוצרות באמצעות אולטרסאונד בתדר 20–26kHz) מועברים לתוך נוזל. כוחות הגזירה הנוצרים עקב הקוויטציה מנקבים וקורעים את דופנות התאים של החומר הצמחי, ודוחפים ומושכים את הממס הסובב אל פנים התא ומחוצה לו. לאחר תהליך המיצוי, הממס נושא את מולקולות המטרה, שאותן ניתן להפריד לאחר מכן (למשל באמצעות צנטריפוגה). מיצוי אולטרסוני מוכר היטב כשיטה המניבה תפוקות גבוהות של תמציות צמחיות שלמות.
מיצוי אולטרסוני מתאים: החתך הרוחבי המיקרוסקופי (TS) של קודקוד גבעול נענע (Mentha piperita) מראה את מנגנון הפעולה במהלך מיצוי אולטרסוני מתאים (הגדלה 2000x) [מקור: Vilkhu et al. 2011]
פיפרין
פיפרין (1-piperyol-piperidine) הוא התרכובת העיקרית האחראית לחריפות של פלפל (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). טעמו של הפלפל, חריפותו, ולפיכך גם איכותו, נמצאים במתאם עם כמות הפיפרין. ניתן לשנות מאפיין איכות זה באמצעות הידרוליזה של פיפרין, כך שטבעת הפיפרידין מתבקעת.
פיפרין מוכר כבעל השפעות פרמקולוגיות שונות, כגון פעילות נגד פטריות, נגד שלשולים, נגד דלקת, וכן פעילות מעכבת של 5-ליפוקסיגנאז וציקלואוקסיגנאז-1. נוסף על כך, פיפרין מגביר את הזמינות הביולוגית של כורכומין ב-2000%. לכן פיפרין הוא חומר נפוץ המשמש בפורמולציות של תוספי תזונה (למשל BioPerine®).
ניתן למצות פיפרין מתוך Piper nigrum וכן Piper longum.
פיפרידין הוא אמין שניוני טבעתי, מבנה מולקולרי המצוי באלקלואידים צמחיים רבים. פיפרידין נוצר בהידרוליזה של פיפרין. פיפרידין ונגזרותיו הם אבני בניין נפוצות בסינתזה של תרופות וכימיקלים עדינים.
פלפל
Piper nigrum, פלפל שחור, הוא צמח מטפס פורח ממשפחת Piperaceae. הוא מגודל לשם פירותיו, גרגרי הפלפל, שבדרך כלל מיובשים ומשמשים כתבלין ולתיבול. גרגרי פלפל שחורים, ירוקים ולבנים מופקים כולם מצמח הפלפל השחור. הצבעים השונים הם תוצאה של הטיפול בגרגרי הפלפל והכנתם. גרגרי פלפל שחורים מופקים באמצעות הרתחת פירות הגלעין הבוסריים במים חמים וייבושם לאחר מכן. פלפל לבן נקטף כפירות בשלים לחלוטין של צמח הפלפל; לאחר מכן מסירים את הקליפה הכהה של הפרי הבשל באמצעות השריה. גרגרי פלפל ירוקים מופקים מפירות הגלעין הבוסריים באמצעות טיפול בגופרית דו־חמצנית, שימור בקופסאות שימורים או ייבוש בהקפאה, כדי לשמר את חומרי הצבע הירוקים שלהם.
Piper longum Linn, המוכר גם בשם פלפל הודי ארוך (pipli), הוא קרוב משפחה של Piper nigrum וטעמו דומה אך חריף יותר מזה של Piper nigrum.
הפירות של Piper longum מכילים בקירוב 1% שמנים נדיפים, שרף, את האלקלואידים פיפרין ופיפרלונגומינין, אלקלואיד שעוותי בשם Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide וחומר טרפנואידי. פיפרין, אלקלואיד ממשפחת הפיפרידין, אחראי לטעם המתובל והחריף של פירות הפלפל. פיפרלונגומין הוא חומר פעיל מבחינה פרמקולוגית המפגין פעילות נגד סוגי סרטן רבים, ובהם סרטן הערמונית, השד, הריאות והמעי הגס, לימפומה, לוקמיה, גידולי מוח ראשוניים וסרטן הקיבה.
בנוסף, ניתן למצוא בפירות הפלפל את כמויות המינרלים הבאות: 1230mg/100g סידן, 190mg/100g זרחן ו־62.1mg/100g ברזל. השורשים מכילים פיפרין, פיפרלונגומין או פיפלרטין ודיהידרוסטיגמסטרול.
מכשיר סוניקציה UP200Ht למיצוי פיפרין מפלפל
- תפוקה גבוהה יותר
- מיצויים באיכות גבוהה
- לא תרמי
- מיצוי מהיר
- תהליך בטוח
- ידידותי לסביבה