Ultrazvučna ekstrakcija piperina iz papra

• Piperin je bioaktivna tvar koja se nalazi u zrnu papra i cijenjena je zbog svojih farmakoloških svojstava.
• Ultrazvučna je učinkovita, jednostavna i brza tehnika ekstrakcije za izolaciju visokokvalitetnog piperina.
• Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana i dokazana metoda, koja se već široko koristi u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji.

Ekstrakcija piperina ultrazvukom visokih performansi

Piperin je cijenjeni bioaktivni spoj poznat po svom potencijalu povećanja apsorpcije kurkumina, selena, vitamina B12, beta-karotena i drugih spojeva. Stoga je farmaceutska i prehrambena industrija jako zainteresirana za brzu i jednostavnu ekstrakciju visokokvalitetnog piperina.
Konvencionalna ekstrakcija piperina i piperidina provodi se dugotrajnom ekstrakcijom otapalom pomoću toksičnog DMC-a (diklormetana). Ultrazvučna ekstrakcija nadmašuje konvencionalnu ekstrakciju otapalom većim prinosima, upotrebom netoksičnih otapala (npr. etanola) i brzim procesom ekstrakcije. Ultrazvuk visokih performansi stvara kavitaciju u tekućinama. Akustična ili ultrazvučna kavitacija stvara lokalno ekstremne uvjete kao što su super-visoke razlike temperature i tlaka, mlazevi tekućina i posmične sile. Ove ultrazvučne sile razbijaju stanične stijenke i povećavaju prijenos mase između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala tako da se oslobađaju bioaktivne tvari. Ultrazvučna ekstrakcija je dokazana tehnika za izolaciju ciljanih spojeva kao što je piperin iz mljevene paprike (piper nigrum, piper longum).

Optimalni uvjeti ekstrakcije pomoću sonikacije

Jedna od najvažnijih prednosti ultrazvučne izolacije je precizna kontrola svih parametara procesa. Ultrazvučni intenzitet (amplituda, snaga, radni ciklus), vrijeme ekstrakcije, otapalo, omjer krutine i otapala i temperatura mogu se podesiti na optimalne uvjete kako bi se dobio najveći prinos visokokvalitetnog piperina.

Ogledni protokol za ultrazvučnu ekstrakciju piperina

U postavci male čaše, maksimalni prinos piperina (5,8 mg/g) iz zemlje piper longum dobiva se pri optimiziranim uvjetima ultrazvučne ekstrakcije, za koje je utvrđeno da su sljedeći:
sonikator UP200St ili UP200Ht (200 W, 26 kHz)
ultrazvučni parametri: 100% amplituda, 80% radni ciklus
vrijeme sonikacije: cca. 18 min.
otapalo: etanol
omjer čvrste tvari prema otapalu: 1:10
temperatura: 50°C

Vrhunski rezultati

Ultrazvučna ekstrakcija ima značajne prednosti u odnosu na tradicionalnu šaržnu ekstrakciju i ekstrakciju otapalom. Rathod (2014.) pokazuje da je vrijeme ekstrakcije smanjeno s 8 sati šaržne ekstrakcije otapalom i 4 sata Soxhlet ekstrakcije na 18 minuta. ultrazvučna ekstrakcija. Nadalje, ultrazvučna ekstrakcija daje veći prinos ekstrakcije piperina. Prinosi ekstrakcije piperina dobivenog Soxhlet ekstrakcijom i metodama šaržne ekstrakcije su bili 1,67 mg/g odnosno 0,98 mg/g, što je mnogo niže od ultrazvučno dobivenog prinosa od 5,8 mg/g. Rathod (2014.) zaključuje da ekstrakcija prirodnih fitosastojaka uz pomoć ultrazvuka kao što je piperin umanjuje problem niske ekstrakcije i dugog vremena ekstrakcije u odnosu na tradicionalne metode.

Ultrazvuk se uspješno koristi i za ekstrakciju eteričnih ulja iz crnog papra. Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj hidrodestilaciji eteričnih ulja!

Pronađite najbolji sonikator za ekstrakciju piperina

Hielscher Ultrasonics je dugogodišnji proizvođač ultrazvučnih sustava za ekstrakciju visokih performansi. Naš portfelj proizvoda kreće se od malih do moćnih laboratorijski ultrazvučni uređaji na robustan stolni i industrijski sustavi, koji isporučuju ultrazvuk visokog intenziteta za učinkovitu ekstrakciju i izolaciju bioaktivnih tvari (npr. piperin, kurkumin itd.).
Svi ultrazvučni uređaji od 200 W do 16.000 W imaju zaslon u boji za digitalnu kontrolu, integriranu SD karticu za automatsko snimanje podataka, daljinsko upravljanje preglednikom i mnoge druge značajke jednostavne za korištenje. Sonotrode i protočne ćelije (dijelovi koji su u kontaktu s medijem) mogu se autoklavirati i lako se čiste.
Svi naši ultrazvučni uređaji napravljeni su za rad 24/7, zahtijevaju malo održavanja i jednostavni su i sigurni za rukovanje.

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Literatura/Reference

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020.): Antioksidativni i anti-glikacijski potencijal zelene paprike (Piper nigrum): Optimizacija ekstrakcije na bazi β-ciklodekstrina metodologijom površine odgovora. Kemija hrane, svezak 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ionska tekućina na bazi ultrazvučne potpomognute ekstrakcije piperina iz bijelog papra. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Rathod SS; Rathod VK (2014.): Ekstrakcija piperina iz Piper longum pomoću ultrazvuka. Industrijsko bilje i proizvodi Vol. 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hosein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013.): Optimizirajte ekstrakciju fenolnih spojeva žižule (Ziziphus Jujube) pomoću metode ekstrakcije potpomognute ultrazvukom.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, MB; Analni AK (2018): Ekstrakcija i karakterizacija proteina iz cvijeta banane (Musa Sapientum L) i procjena antimikrobnog djelovanja. J Food Sci Technol (veljača 2018.) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimiziranje parametara ekstrakcije epigalokatehin galata korištenjem konvencionalne tople vode i metoda potpomognutih ultrazvukom iz zelenog čaja. Prerada hrane i bioproizvoda 111 (2018). 37–44 (prikaz, stručni).

Činjenice koje vrijedi znati

ultrazvučna ekstrakcija

Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih tvari iz biljaka temelji se na principu akustična kavitacija. Akustična kavitacija nastaje kada se ultrazvučni valovi visokog intenziteta (npr. visoke amplitude od 100 µm, generirani ultrazvukom od 20-26 kHz) sprežu u tekućinu. Kavitacijske sile smicanja perforiraju i lome stanične stijenke biljnog materijala te guraju i izvlače okolno otapalo unutra i iz unutrašnjosti stanice. Nakon procesa ekstrakcije, otapalo nosi ciljane molekule, koje se zatim mogu odvojiti (npr. centrifugiranjem). Poznato je da ultrazvučna ekstrakcija daje visoke prinose netaknutih fito ekstrakata.

Ultrazvučna ekstrakcija iz stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) vršne stabljike metvice (Mentha piperita) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011.]

piperin

Piperin (1-piperyol-piperidine) je glavni ljuti spoj papra (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). Okus papra, njegova ljutina, a time i kvaliteta, u korelaciji su s količinom piperina. Ovaj atribut kvalitete može se promijeniti hidrolizom piperina, tako da se piperidinski prsten cijepa.
Piperin je poznat po različitim farmakološkim učincima, npr. antifungalnim, antidijarejnim, protuupalnim te inhibitornim aktivnostima na 5-lipoksigenazu i ciklooksigenazu-1. Nadalje, piperin povećava bioraspoloživost kurkumin za 2000%. Stoga je piperin popularna tvar koja se koristi u formulacijama dodataka (npr. BioPerine®).
Piperin se može ekstrahirati iz piper nigrum i piper longum.
Piperidin je ciklički sekundarni amin, koji je molekularna struktura koja se nalazi u mnogim biljnim alkaloidima. Piperidin nastaje hidrolizom piperina. Piperidin i njegovi derivati sveprisutni su građevni blokovi u sintezi lijekova i finih kemikalija.

papar

piper nigrum, crni papar, je cvjetna loza u obitelji Piperaceae. Uzgaja se zbog plodova papra koji se obično suše i koriste kao začin i začin. Crni, zeleni i bijeli papar dobivaju se iz biljke crnog papra. Različite boje rezultat su obrade i pripreme zrna papra. Zrna crnog papra dobivaju se tako da se nezrele koštunice prokuhaju u vrućoj vodi i zatim osuše. Bijeli papar se bere kao potpuno zrele bobice biljke papra; zatim tamna kožica zrelog voća uklonjena (otapanje). Zrna zelenog papra proizvode se od nezrelih koštunica obradom sumpornim dioksidom, konzerviranjem ili sušenjem zamrzavanjem kako bi se zadržale zelene boje.

Piper longum Linn, također poznat kao indijski dugi papar (pipli), blizak je rođak piper nigrum i ima sličan okus, ali ljući okus od piper nigrum.
Plodovi od piper longum sadrži cca. 1% hlapljivih ulja, smole, alkaloida piperina i piperinlonguminina, voštanog alkaloida nisobutildeka-trans-2-trans-4-dienamida i terpenoidne supstance. Piperidinski alkaloid piperin odgovoran je za ljut, opor okus bobica papra. Piperlongumin je farmakološki aktivna tvar koja pokazuje aktivnost protiv mnogih vrsta raka, uključujući rak prostate, dojke, pluća, debelog crijeva, limfom, leukemiju, primarne tumore mozga i rak želuca.
Nadalje, u bobicama papra nalaze se sljedeće količine minerala: 1230mg/100g kalcija, 190mg/100g fosfora i 62,1mg/100g željeza. Korijenje sadrži piperin, piperongumin ili piplartin i dihidrostigmasterol.