Estrazione a ultrasuoni della piperina dal pepe
- La piperina è una sostanza bioattiva contenuta nei grani di pepe e apprezzata per le sue proprietà farmacologiche.
- Gli ultrasuoni sono una tecnica di estrazione efficace, semplice e rapida per isolare la piperina di alta qualità.
- L'estrazione a ultrasuoni è un metodo affidabile e collaudato, già ampiamente utilizzato nell'industria farmaceutica e alimentare.
Estrazione della piperina mediante ultrasuoni ad alte prestazioni
La piperina è un prezioso composto bioattivo noto per il suo potenziale di aumentare l'assorbimento di curcumina, selenio, vitamina B12, beta-carotene e altri composti. Pertanto, l'industria farmaceutica e nutrizionale è fortemente interessata all'estrazione rapida e semplice di piperina di alta qualità.
L'estrazione convenzionale di piperina e piperidina viene eseguita con un'estrazione con solvente che richiede molto tempo e che utilizza il DMC (diclorometano), sostanza tossica. L'estrazione a ultrasuoni supera l'estrazione convenzionale con solvente grazie a rese più elevate, all'uso di solventi non tossici (ad es. etanolo) e a un processo di estrazione rapido. Gli ultrasuoni ad alte prestazioni creano cavitazione nei liquidi. La cavitazione acustica o ultrasonica genera localmente condizioni estreme, come differenziali di temperatura e pressione elevatissimi, getti di liquido e forze di taglio. Queste forze ultrasoniche rompono le pareti cellulari e aumentano il trasferimento di massa tra l'interno della cellula e il solvente circostante, in modo da liberare le sostanze bioattive. L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica comprovata per isolare composti mirati come la piperina dal pepe macinato (piper nigrum, piper longum).

UIP1000hdT con reattore a flusso ultrasonico
Condizioni di estrazione ottimali con la sonicazione
Uno dei vantaggi più importanti dell'isolamento a ultrasuoni è il controllo preciso di tutti i parametri del processo. L'intensità degli ultrasuoni (ampiezza, potenza, ciclo di lavoro), il tempo di estrazione, il solvente, il rapporto solido/solvente e la temperatura possono essere regolati in condizioni ottimali per ottenere la massima resa di piperina di alta qualità.
Protocollo esemplare per l'estrazione della piperina a ultrasuoni
In un becher su piccola scala, la resa massima di piperina (5,8 mg/g) dal terreno è stata ottenuta da piper longum si ottiene alle condizioni di estrazione ad ultrasuoni ottimizzate, che sono risultate essere le seguenti:
sonicatore UP200St o UP200Ht (200W, 26kHz)
parametri ultrasonici: 100% di ampiezza, 80% di ciclo di lavoro
tempo di sonicazione: circa 18 min.
solvente: etanolo
rapporto solido/solvente: 1:10
temperatura: 50°C
Risultati superiori
L'estrazione a ultrasuoni presenta vantaggi significativi rispetto all'estrazione tradizionale in batch e con solvente. Rathod (2014) dimostra che il tempo di estrazione si riduce da 8 ore di estrazione batch con solvente e 4 ore di estrazione Soxhlet a 18 minuti di estrazione a ultrasuoni. Inoltre, l'estrazione a ultrasuoni fornisce una maggiore resa di estrazione della piperina. Le rese di estrazione della piperina ottenute con i metodi di estrazione Soxhlet e batch sono risultate rispettivamente di 1,67 mg/g e 0,98 mg/g, molto inferiori a quelle ottenute con gli ultrasuoni, pari a 5,8mg/g. Rathod (2014) conclude che l'estrazione assistita da ultrasuoni di fitocostituenti naturali come la piperina riduce il problema della bassa estraibilità e dei lunghi tempi di estrazione rispetto ai metodi tradizionali.
Gli ultrasuoni vengono utilizzati con successo anche per l'estrazione di oli essenziali dal pepe nero. Cliccate qui per saperne di più sull'idrodistillazione a ultrasuoni degli oli essenziali!
Trova il miglior sonicatore per l'estrazione della piperina
Hielscher Ultrasonics è un produttore di lunga esperienza di sistemi di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni. La nostra gamma di prodotti spazia da piccoli e potenti ultrasuonatori da laboratorio a robusta sistemi da banco e industrialiche erogano ultrasuoni ad alta intensità per l'estrazione e l'isolamento efficiente di sostanze bioattive (ad esempio la piperina), curcumina ecc.).
Tutti i dispositivi a ultrasuoni da 200W a 16.000W sono dotati di un display a colori per il controllo digitale, di una scheda SD integrata per la registrazione automatica dei dati, di un telecomando con browser e di molte altre caratteristiche di facile utilizzo. I sonotrodi e le celle di flusso (le parti a contatto con il fluido) possono essere sterilizzati in autoclave e sono facili da pulire.
Tutti i nostri ultrasuoni sono costruiti per funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, richiedono poca manutenzione e sono facili e sicuri da usare.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
---|---|---|
0,5-1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000 |
n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
Letteratura/riferimenti
- Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Potenziale antiossidante e antiglicazione del pepe verde (Piper nigrum): Ottimizzazione dell'estrazione a base di β-ciclodestrina mediante metodologia della superficie di risposta. Chimica degli alimenti, volume 316, 2020.
- Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Estrazione assistita da ultrasuoni di piperina dal pepe bianco a base di liquidi ionici. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
- Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Estrazione di piperina da Piper longum mediante ultrasuoni. Colture e prodotti industriali Vol. 58, 2014. 259-264.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Ottimizzare l'estrazione dei composti fenolici del giuggiolo (Ziziphus Jujube) utilizzando un metodo di estrazione assistito da ultrasuoni.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Estrazione e caratterizzazione di proteine dal fiore del banano (Musa Sapientum L) e valutazione delle attività antimicrobiche. J Food Sci Technol (febbraio 2018) 55(2):658-666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Ottimizzazione dei parametri di estrazione dell'epigallocatechina gallato con metodi convenzionali ad acqua calda e ad ultrasuoni dal tè verde. Trasformazione degli alimenti e dei bioprodotti 111 (2018). 37-44.
Particolarità / Cose da sapere
estrazione ad ultrasuoni
L'estrazione a ultrasuoni di sostanze bioattive dai prodotti botanici si basa sul principio di Cavitazione acustica. La cavitazione acustica si verifica quando onde ultrasonore molto intense (ad esempio, ampiezze elevate di 100µm, generate da ultrasuoni a 20-26kHz) vengono accoppiate in un liquido. Le forze di taglio cavitazionali perforano e rompono le pareti cellulari del materiale vegetale e spingono e tirano il solvente circostante dentro e fuori l'interno della cellula. Dopo il processo di estrazione, il solvente trasporta le molecole mirate, che possono essere separate (ad esempio, mediante centrifugazione). L'estrazione a ultrasuoni è ben nota per fornire elevate rese di fitoestratti intatti.

Estrazione ad ultrasuoni dalle cellule: la sezione trasversale microscopica (TS) del gambo apicale della menta (Mentha piperita) mostra il meccanismo di azione durante l'estrazione ad ultrasuoni dalle cellule (ingrandimento 2000x) [risorsa: Vilkhu et al. 2011].
piperina
La piperina (1-piperyol-piperidina) è il principale composto pungente del pepe (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). Il sapore del pepe, la sua piccantezza e quindi la sua qualità, sono correlati alla quantità di piperina. Questo attributo di qualità può essere modificato idrolizzando la piperina, in modo da scindere l'anello piperidinico.
La piperina è nota per i suoi diversi effetti farmacologici, come ad esempio le attività antimicotiche, antidiarroiche, antinfiammatorie e di inibizione della 5-lipossigenasi e della ciclossigenasi-1. Inoltre, la piperina aumenta la biodisponibilità di curcumina del 2000%. Per questo motivo, la piperina è una sostanza molto utilizzata nelle formulazioni di integratori (ad esempio BioPerine®).
La piperina può essere estratta da piper nigrum e piper longum.
La piperidina è un'ammina secondaria ciclica, una struttura molecolare presente in molti alcaloidi vegetali. La piperidina deriva dall'idrolisi della piperina. La piperidina e i suoi derivati sono elementi costitutivi onnipresenti nella sintesi di prodotti farmaceutici e di chimica fine.
pepe
piper nigrumIl pepe nero è un rampicante fiorito della famiglia delle Piperaceae. Viene coltivata per i suoi frutti di pepe che vengono solitamente essiccati e utilizzati come spezie e condimenti. I grani di pepe nero, verde e bianco sono tutti ottenuti dalla pianta del pepe nero. I diversi colori sono il risultato del trattamento e della preparazione dei grani di pepe. I grani di pepe nero si ottengono facendo bollire le drupe acerbe in acqua calda e facendole poi essiccare. Il pepe bianco viene raccolto quando le bacche della pianta di pepe sono completamente mature e la buccia scura del frutto maturo viene rimossa (macerazione). I grani di pepe verde si ottengono dalle drupe acerbe trattandole con anidride solforosa, inscatolandole o liofilizzandole per mantenere i coloranti verdi.
Piper longum LinnIl peperone, noto anche come pepe lungo indiano (pipli), è un parente stretto di piper nigrum e ha un gusto simile, ma più piccante, rispetto a quello di piper nigrum.
I frutti di piper longum contiene circa l'1% di oli volatili, resina, alcaloidi piperina e piperlonguminina, un alcaloide ceroso Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide e una sostanza terpenoide. L'alcaloide piperina è responsabile del gusto piccante e pungente delle bacche di pepe. La piperlongumina è un principio attivo farmacologico che mostra attività contro molti tumori, tra cui quello alla prostata, al seno, al polmone, al colon, il linfoma, la leucemia, i tumori cerebrali primari e il cancro gastrico.
Inoltre, le bacche di pepe contengono le seguenti quantità di minerali: 1230mg/100g di calcio, 190mg/100g di fosforo e 62,1mg/100g di ferro. Le radici contengono piperina, piperlongumina o piplartina e diidrostigmasterolo.

Sonicator UP200Ht per l'estrazione della piperina dal pepe
- maggiore resa
- estratti di alta qualità
- Non termico
- Estrazione rapida
- Processo sicuro
- Rispettoso dell'ambiente