Ekstraksi Ultrasonik Piperin dari Lada

• Piperin adalah zat bioaktif yang ditemukan dalam biji lada dan dihargai karena sifat farmakologisnya.
• Ultrasonik merupakan teknik ekstraksi yang efisien, sederhana, dan cepat untuk mengisolasi piperin berkualitas tinggi.
• Ekstraksi ultrasonik merupakan metode yang andal dan terbukti, serta telah digunakan secara luas dalam industri farmasi dan pangan.

Ekstraksi Piperin dengan Ultrasonik Berkinerja Tinggi

Piperin merupakan senyawa bioaktif bernilai tinggi yang dikenal karena potensinya untuk meningkatkan penyerapan kurkumin, selenium, vitamin B12, beta-karoten, dan senyawa lainnya. Oleh karena itu, industri farmasi dan nutrisi sangat tertarik pada ekstraksi piperin berkualitas tinggi yang cepat dan sederhana.
Ekstraksi piperin dan piperidin secara konvensional dilakukan melalui ekstraksi pelarut yang memakan waktu menggunakan DMC (diklorometana) yang beracun. Ekstraksi ultrasonik mengungguli ekstraksi pelarut konvensional melalui rendemen yang lebih tinggi, penggunaan pelarut tidak beracun (misalnya etanol), dan proses ekstraksi yang cepat. Ultrasonik berkinerja tinggi menghasilkan kavitasi dalam cairan. Kavitasi akustik atau ultrasonik menghasilkan kondisi ekstrem secara lokal, seperti perbedaan suhu dan tekanan yang sangat tinggi, jet cairan, dan gaya geser. Gaya ultrasonik ini memecah dinding sel dan meningkatkan perpindahan massa antara bagian dalam sel dan pelarut di sekitarnya sehingga zat bioaktif dilepaskan. Ekstraksi ultrasonik merupakan teknik yang terbukti untuk mengisolasi senyawa target seperti piperin dari lada yang digiling (piper nigrum, piper longum).

Kondisi Ekstraksi Optimal dengan Sonikasi

Salah satu keunggulan terpenting isolasi ultrasonik adalah kontrol yang presisi terhadap semua parameter proses. Intensitas ultrasonik (amplitudo, daya, siklus kerja), waktu ekstraksi, pelarut, rasio padatan terhadap pelarut, dan suhu dapat disesuaikan ke kondisi optimal untuk memperoleh rendemen tertinggi piperin berkualitas tinggi.

Contoh Protokol Ekstraksi Piperin secara Ultrasonik

Dalam konfigurasi gelas beker skala kecil, rendemen maksimum piperin (5,8 mg/g) dari hasil penggilingan Piper longum diperoleh pada kondisi ekstraksi ultrasonik yang telah dioptimalkan, yang ditetapkan sebagai berikut:
Sonikator UP200St atau UP200Ht (200W, 26kHz)
parameter ultrasonik: amplitudo 100%, siklus kerja 80%
waktu sonikasi: sekitar 18 min.
pelarut: etanol
rasio padatan terhadap pelarut: 1:10
suhu: 50°C

Hasil yang Unggul

Ekstraksi ultrasonik memiliki keunggulan signifikan dibandingkan ekstraksi batch dan pelarut tradisional. Rathod (2014) menunjukkan bahwa waktu ekstraksi berkurang dari 8h untuk ekstraksi pelarut secara batch dan 4h untuk ekstraksi Soxhlet menjadi 18 min. untuk ekstraksi ultrasonik. Selain itu, ekstraksi ultrasonik memberikan rendemen ekstraksi piperin yang lebih tinggi. Rendemen ekstraksi piperin yang diperoleh melalui metode ekstraksi Soxhlet dan ekstraksi batch masing-masing adalah 1,67 mg/g dan 0,98 mg/g, jauh lebih rendah daripada rendemen 5,8mg/g yang diperoleh secara ultrasonik. Rathod (2014) menyimpulkan bahwa ekstraksi berbantuan ultrasonik terhadap fitokonstituen alami seperti piperin mengurangi masalah rendahnya kemampuan ekstraksi dan lamanya waktu ekstraksi dibandingkan metode tradisional.

Ultrasonik juga berhasil digunakan untuk ekstraksi minyak atsiri dari lada hitam. Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang hidrodistilasi ultrasonik minyak atsiri!

Temukan Sonikator Terbaik untuk Ekstraksi Piperin

Hielscher Ultrasonics adalah produsen sistem ekstraksi ultrasonik berkinerja tinggi yang berpengalaman panjang. Portofolio produk kami mencakup mulai dari ultrasonikator laboratorium yang kecil dan bertenaga hingga sistem meja dan industri yang tangguh, yang menghasilkan ultrasonik berintensitas tinggi untuk ekstraksi dan isolasi zat bioaktif secara efisien (misalnya piperin, kurkumin dan sebagainya).
Semua perangkat ultrasonik dari 200W hingga 16.000W dilengkapi layar berwarna untuk kontrol digital, kartu SD terintegrasi untuk pencatatan data otomatis, kendali jarak jauh melalui peramban, dan banyak fitur lainnya yang ramah pengguna. Sonotrode dan sel alir (bagian yang bersentuhan dengan medium) dapat disterilkan dalam autoklaf dan mudah dibersihkan.
Semua ultrasonikator kami dirancang untuk pengoperasian 24/7, memerlukan sedikit perawatan, serta mudah dan aman dioperasikan.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Literatur/Referensi

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Potensi antioksidan dan antiglikasi lada hijau (Piper nigrum): Optimasi ekstraksi berbasis β-siklodekstrin dengan metodologi permukaan respons. Food Chemistry, Volume 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ekstraksi piperin dari lada putih berbantuan ultrasonik berbasis cairan ionik. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47–51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Ekstraksi piperin dari Piper longum menggunakan ultrasonik. 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): Mengoptimalkan ekstraksi senyawa fenolik jujube (Ziziphus Jujube) menggunakan metode ekstraksi berbantuan ultrasonik.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Ekstraksi dan karakterisasi protein dari bunga pisang (Musa Sapientum L) serta evaluasi aktivitas antimikroba. J Food Sci Technol (Februari 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Mengoptimalkan parameter ekstraksi epigalokatekin galat dari teh hijau menggunakan metode air panas konvensional dan metode berbantuan ultrasonik. Pengolahan Pangan dan Bioproduk 111 (2018). 37–44.

Fakta yang Perlu Diketahui

Ekstraksi Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik zat bioaktif dari bahan tumbuhan didasarkan pada prinsip kavitasi akustik. Kavitasi akustik terjadi ketika gelombang ultrasonik berintensitas sangat tinggi (misalnya amplitudo tinggi sebesar 100µm, yang dihasilkan oleh ultrasonik 20–26kHz) dikopel ke dalam cairan. Gaya geser akibat kavitasi melubangi dan merobek dinding sel bahan tumbuhan, serta mendorong dan menarik pelarut di sekitarnya masuk dan keluar dari bagian dalam sel. Setelah proses ekstraksi, pelarut membawa molekul target, yang kemudian dapat dipisahkan (misalnya dengan sentrifugasi). Ekstraksi ultrasonik dikenal menghasilkan rendemen tinggi ekstrak tumbuhan yang utuh.

Ekstraksi ultrasonik dari sel: penampang melintang (TS) mikroskopis batang apikal mint (Mentha piperita) menunjukkan mekanisme kerja selama ekstraksi ultrasonik dari sel (perbesaran 2000x) [sumber: Vilkhu et al. 2011]

Piperin

Piperin (1-piperyol-piperidine) merupakan senyawa utama pemberi rasa pedas pada lada (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). Cita rasa lada, kepedasannya, dan dengan demikian kualitasnya, berkorelasi dengan jumlah piperin. Atribut kualitas ini dapat diubah dengan menghidrolisis piperin sehingga cincin piperidin terbelah.
Piperin dikenal memiliki berbagai efek farmakologis, misalnya aktivitas antijamur, antidiare, antiinflamasi, serta penghambatan 5-lipoksigenase dan siklooksigenase-1. Selain itu, piperin meningkatkan bioavailabilitas kurkumin sebesar 2000%. Oleh karena itu, piperin merupakan zat populer yang digunakan dalam formulasi suplemen (misalnya BioPerine®).
Piperin dapat diekstraksi dari Piper nigrum dan Piper longum.
Piperidin merupakan amina sekunder siklik, yaitu struktur molekul yang ditemukan dalam banyak alkaloid tumbuhan. Piperidin dihasilkan dari hidrolisis piperin. Piperidin dan turunannya merupakan komponen penyusun yang banyak digunakan dalam sintesis obat-obatan dan bahan kimia halus.

Lada

Piper nigrum, lada hitam, merupakan tumbuhan merambat berbunga dalam famili Piperaceae. Tumbuhan ini dibudidayakan untuk buah ladanya yang biasanya dikeringkan dan digunakan sebagai rempah dan bumbu. Butiran lada hitam, hijau, dan putih semuanya diperoleh dari tanaman lada hitam. Perbedaan warna tersebut merupakan hasil perlakuan dan penyiapan butiran lada. Butiran lada hitam diperoleh dengan merebus buah batu yang belum matang dalam air panas, kemudian mengeringkannya. Lada putih dipanen sebagai buah yang telah matang sepenuhnya dari tanaman lada; kemudian kulit gelap buah matang tersebut dibuang melalui perendaman (retting). Butiran lada hijau dibuat dari buah batu yang belum matang dengan perlakuan sulfur dioksida, pengalengan, atau pengeringan beku untuk mempertahankan zat warna hijaunya.

Piper longum Linn, yang juga dikenal sebagai lada panjang India (pipli), berkerabat dekat dengan Piper nigrum dan memiliki rasa yang mirip, tetapi lebih pedas daripada Piper nigrum.
Buah Piper longum mengandung sekitar 1% minyak atsiri, resin, alkaloid piperin dan piperlonguminin, alkaloid berlilin Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide, serta suatu zat terpenoid. Alkaloid piperidin, yaitu piperin, bertanggung jawab atas rasa pedas dan menyengat pada buah lada. Piperlongumin merupakan zat aktif secara farmakologis yang menunjukkan aktivitas terhadap banyak jenis kanker, termasuk kanker prostat, payudara, paru-paru, kolon, limfoma, leukemia, tumor otak primer, dan kanker lambung.
Selain itu, mineral dengan jumlah berikut dapat ditemukan dalam buah lada: kalsium 1230mg/100g, fosfor 190mg/100g, dan besi 62,1mg/100g. Akarnya mengandung piperin, piperlongumin atau piplartin, dan dihidrostigmasterol.