Piperin ultrahangos extrakciója borsból

• A piperin a borsszemekben található bioaktív anyag, amelyet farmakológiai tulajdonságai miatt nagyra értékelnek.
• Az ultrahangos extrakció hatékony, egyszerű és gyors módszer a kiváló minőségű piperin izolálására.
• Az ultrahangos extrakció megbízható és bevált módszer, amelyet már széles körben alkalmaznak a gyógyszer- és élelmiszeriparban.

Piperin extrakciója nagy teljesítményű ultrahanggal

A piperin nagyra értékelt bioaktív vegyület, amely arról ismert, hogy fokozhatja a kurkumin, a szelén, a B12-vitamin, a béta-karotin és más vegyületek felszívódását. Ezért a gyógyszeripar és a táplálkozási termékeket gyártó ipar élénken érdeklődik a kiváló minőségű piperin gyors és egyszerű extrakciója iránt.
A piperin és a piperidin hagyományos kinyerése időigényes oldószeres extrakcióval, mérgező DMC (diklórmetán) alkalmazásával történik. Az ultrahangos extrakció a nagyobb kihozatal, a nem mérgező oldószerek (pl. etanol) használata és a gyors extrakciós folyamat révén felülmúlja a hagyományos oldószeres extrakciót. A nagy teljesítményű ultrahang kavitációt hoz létre a folyadékokban. Az akusztikus vagy ultrahangos kavitáció helyileg szélsőséges körülményeket idéz elő, például rendkívül nagy hőmérséklet- és nyomáskülönbségeket, folyadéksugarakat és nyíróerőket. Ezek az ultrahangos erők felszakítják a sejtfalakat, és fokozzák az anyagátadást a sejtek belseje és a környező oldószer között, így a bioaktív anyagok felszabadulnak. Az ultrahangos extrakció bevált módszer a célvegyületek, például a piperin őrölt borsból történő izolálására (piper nigrum, piper longum).

Optimális extrakciós körülmények ultrahangos kezeléssel

Az ultrahangos izolálás egyik legfontosabb előnye az összes folyamatparaméter pontos szabályozása. Az ultrahang intenzitása (amplitúdó, teljesítmény, kitöltési tényező), az extrakciós idő, az oldószer, a szilárd anyag és az oldószer aránya, valamint a hőmérséklet optimális értékekre állítható a kiváló minőségű piperin legnagyobb kihozatalának elérése érdekében.

Példa a piperin ultrahangos extrakciójának protokolljára

Kis léptékű, főzőpoharas elrendezésben a piperin maximális kihozatala (5,8 mg/g) őrölt Piper longum felhasználásával, optimalizált ultrahangos extrakciós körülmények között érhető el; ezek a vizsgálatok szerint a következők:
Ultrahangos készülék: UP200St vagy UP200Ht (200W, 26kHz)
ultrahangos paraméterek: 100% amplitúdó, 80% kitöltési tényező
ultrahangos kezelés időtartama: kb. 18 perc
oldószer: etanol
szilárd anyag és oldószer aránya: 1:10
hőmérséklet: 50°C

Kiemelkedő eredmények

Az ultrahangos extrakció jelentős előnyökkel rendelkezik a hagyományos szakaszos és oldószeres extrakcióval szemben. Rathod (2014) kimutatja, hogy az extrakciós idő a szakaszos oldószeres extrakció 8h és a Soxhlet-extrakció 4h időtartamáról ultrahangos extrakcióval 18 percre csökken. Ezenkívül az ultrahangos extrakció nagyobb piperinkihozatalt biztosít. A Soxhlet-extrakcióval és a szakaszos extrakciós módszerrel elért piperinkihozatal 1,67 mg/g, illetve 0,98 mg/g volt, ami jóval alacsonyabb az ultrahanggal elért 5,8mg/g kihozatalnál. Rathod (2014) arra a következtetésre jut, hogy a természetes növényi összetevők, például a piperin ultrahanggal segített extrakciója a hagyományos módszerekhez képest mérsékli a gyenge extrahálhatóság és a hosszú extrakciós idő problémáját.

Az ultrahangot a fekete bors illóolajainak kinyerésére is sikeresen alkalmazzák. Kattintson ide, és tudjon meg többet az illóolajok ultrahangos hidrodesztillációjáról!

Találja meg a legjobb ultrahangos készüléket a piperin extrakciójához

A Hielscher Ultrasonics nagy tapasztalattal rendelkezik a nagy teljesítményű ultrahangos extrakciós rendszerek gyártásában. Termékkínálatunk a kis méretű, nagy teljesítményű laboratóriumi ultrahangos készülékektől a robusztus asztali és ipari rendszerekig terjed, amelyek nagy intenzitású ultrahangot biztosítanak a bioaktív anyagok (pl. piperin, kurkumin stb.) hatékony extrakciójához és izolálásához.
Minden 200W és 16 000W közötti teljesítményű ultrahangos készülék színes kijelzővel rendelkezik a digitális vezérléshez, beépített SD-kártyával az automatikus adatrögzítéshez, böngészőből elérhető távvezérléssel és számos további felhasználóbarát funkcióval. A szonotró­dák és az átfolyó cellák (a közeggel érintkező alkatrészek) autoklávozhatók és könnyen tisztíthatók.
Valamennyi ultrahangos készülékünket 24/7 üzemelésre terveztük; kevés karbantartást igényelnek, kezelésük egyszerű és biztonságos.

Az alábbi táblázat ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását mutatja:

Szakirodalom/Hivatkozások

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): A zöld bors (Piper nigrum) antioxidáns és glikációgátló potenciálja: a β-ciklodextrin-alapú extrakció optimalizálása válaszfelület-módszertannal. Food Chemistry, 316. kötet, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Piperin ionos folyadék alapú, ultrahanggal segített extrakciója fehér borsból. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47–51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Piperin extrakciója Piper longum növényből ultrahanggal. Industrial Crops and Products, 58. kötet, 2014. 259–264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): A jujuba (Ziziphus Jujube) fenolos vegyületeinek extrakciójának optimalizálása ultrahanggal segített extrakciós módszerrel.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Fehérjék extrakciója és jellemzése a banán (Musa Sapientum L) virágából, valamint antimikrobiális aktivitásuk értékelése. 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): Az epigallokatechin-gallát zöld teából történő extrakciójának paraméteroptimalizálása hagyományos forró vizes és ultrahanggal segített módszerekkel. Élelmiszer- és biotermék-feldolgozás 111 (2018). 37–44.

Hasznos tudnivalók

Ultrahangos extrakció

A bioaktív anyagok növényekből történő ultrahangos extrakciója az akusztikus kavitáció elvén alapul. Akusztikus kavitáció akkor jön létre, amikor nagy intenzitású ultrahanghullámokat (pl. 20–26kHz frekvenciájú ultrahanggal létrehozott, nagy, 100µm amplitúdójú hullámokat) csatolnak be egy folyadékba. A kavitációs nyíróerők átlyukasztják és felszakítják a növényi anyag sejtfalait, és a környező oldószert a sejtek belsejébe nyomják, majd onnan kiszívják. Az extrakciós folyamat után az oldószer tartalmazza a célmolekulákat, amelyek ezután elválaszthatók (pl. centrifugálással). Az ultrahangos extrakció közismerten nagy kihozatallal biztosít sértetlen növényi kivonatokat.

Ultrahangos extrakció sejtekből: a menta (Mentha piperita) szárának csúcsi részéről készült mikroszkópos keresztmetszet (TS) bemutatja a sejtekből történő ultrahangos extrakció hatásmechanizmusát (2000x nagyítás) [forrás: Vilkhu et al. 2011]

Piperin

A piperin (1-piperyol-piperidine) a bors fő csípős ízű vegyülete (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). A bors íze, csípőssége és ezáltal minősége összefügg a piperin mennyiségével. Ez a minőségi jellemző a piperin hidrolízisével megváltoztatható, amelynek során a piperidingyűrű felhasad.
A piperin különféle farmakológiai hatásairól ismert, például gombaellenes, hasmenésgátló és gyulladáscsökkentő hatásáról, valamint az 5-lipoxigenázt és a ciklooxigenáz-1-et gátló aktivitásáról. Ezenkívül a piperin a kurkumin biológiai hozzáférhetőségét 2000%-kal növeli. Ezért a piperin az étrend-kiegészítők összetételében gyakran alkalmazott anyag (pl. BioPerine®).
A piperin kinyerhető a Piper nigrum és a Piper longum növényekből.
A piperidin ciklikus szekunder amin; ez a molekulaszerkezet számos növényi alkaloidban megtalálható. A piperidin a piperin hidrolíziséből keletkezik. A piperidin és származékai a gyógyszerek és finomvegyszerek szintézisének széles körben előforduló építőelemei.

Bors

Piper nigrum, azaz a fekete bors, a Piperaceae családba tartozó virágos kúszónövény. Borsszemterméseiért termesztik, amelyeket rendszerint megszárítanak, és fűszerként, ízesítőként használnak. A fekete, zöld és fehér borsszemek egyaránt a fekete bors növényéből származnak. A különböző színek a borsszemek kezelésének és feldolgozásának eredményei. A fekete borsszemeket az éretlen csonthéjas termések forró vízben történő főzésével, majd szárításával állítják elő. A fehér borsot a borsnövény teljesen érett bogyóiként takarítják be; ezután eltávolítják az érett termés sötét héját (áztatásos lebontással). A zöld borsszemeket az éretlen csonthéjas termésekből készítik kén-dioxidos kezeléssel, konzerválással vagy fagyasztva szárítással, hogy megőrizzék zöld színanyagaikat.

Piper longum Linn, más néven indiai hosszú bors (pipli), a Piper nigrum közeli rokona; íze hasonló, de csípősebb, mint a Piper nigrum íze.
A Piper longum termései kb. 1% illóolajat, gyantát, piperin és piperlonguminin alkaloidokat, egy Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide nevű viaszos alkaloidot és egy terpenoid anyagot tartalmaznak. A piperidin-alkaloid piperin felelős a borsbogyók fűszeres, csípős ízéért. A piperlongumin farmakológiailag aktív anyag, amely számos daganatos betegséggel szemben mutat aktivitást, köztük a prosztata-, emlő-, tüdő-, vastagbél- és gyomorrákkal, a limfómával, a leukémiával és az elsődleges agydaganatokkal szemben.
Ezenkívül a borsbogyókban a következő mennyiségű ásványi anyag található: 1230mg/100g kalcium, 190mg/100g foszfor és 62,1mg/100g vas. A gyökerek piperint, piperlongumint vagy piplartint és dihidrosztigmaszterolt tartalmaznak.