Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Estrazione ultrasonica della piperina dal pepe

  • La piperina è una sostanza bioattiva che si trova nei grani di pepe ed è apprezzata per le sue proprietà farmacologiche.
  • Gli ultrasuoni sono una tecnica di estrazione efficiente, semplice e rapida per isolare piperine di alta qualità.
  • L'estrazione ad ultrasuoni è un metodo affidabile e collaudato, già ampiamente utilizzato nell'industria farmaceutica e alimentare.

 

Estrazione della piperina mediante ultrasuoni ad alte prestazioni

Piperina ia un apprezzato 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 effettuata mediante l'estrazione con solventi con DMC (diclorometano) tossico. L'estrazione ad ultrasuoni eccelle l'estrazione convenzionale con solventi con rendimenti più elevati, l'uso di solventi non tossici (ad es. etanolo) e un processo di estrazione rapida. Gli ultrasuoni ad alte prestazioni creano cavitazione nei liquidi. La cavitazione acustica o ad ultrasuoni genera localmente condizioni estreme, come differenziali di temperatura e pressione elevatissimi, getti di liquidi e forze di taglio. Queste forze ultrasoniche rompono le pareti cellulari e aumentano il trasferimento di massa tra l'interno della cella e il solvente circostante in modo che le sostanze bioattive vengano rilasciate. L'estrazione ad ultrasuoni è una tecnica collaudata per isolare composti mirati come la piperina dal pepe macinato (Piper nigrum, piper longum).

Condizioni ottimali di estrazione

Uno dei vantaggi più importanti dell'isolamento ad ultrasuoni è il controllo preciso di tutti i parametri di processo. L'intensità degli ultrasuoni (ampiezza, potenza, potenza, duty cycle), tempo di estrazione, solvente, rapporto solido/solvente e temperatura possono essere regolati alle condizioni ottimali per ottenere il massimo rendimento di piperina di alta qualità.

Estrattori ad ultrasuoni come l'UIP1000hdT sono utilizzati per l'estrazione di piperine.

UIP1000hdT con reattore a flusso ultrasonico

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Vantaggi:

  • maggiore resa
  • estratti di alta qualità
  • non termico
  • Estrazione rapida
  • Processo sicuro
  • Rispettoso dell'ambiente

Protocollo esemplare per l'estrazione della piperina ad ultrasuoni

In un becher di piccole dimensioni, massima resa di piperina (5,8 mg/g) da terra. piper longum è ottenuto in condizioni di estrazione a ultrasuoni ottimizzate, che sono risultate essere le seguenti:
Dispositivo ad ultrasuoni UP200St o UP200Ht (200W, 26kHz)
parametri ultrasonici: 100% di ampiezza, 80% di duty cycle
tempo di sonicazione: ca. 18 min.
solvente: etanolo
rapporto solido/solvente: 1:10
temperatura: 50°C

Risultati superiori

UP200Ht - un potente dispositivo portatile ad ultrasuoni.L'estrazione ad ultrasuoni presenta vantaggi significativi rispetto all'estrazione tradizionale a lotti e a solvente. Rathod (2014) mostra che il tempo di estrazione è ridotto da 8 ore di estrazione con solvente in batch e 4 ore di estrazione Soxhlet è ridotto a 18 minuti di estrazione ad ultrasuoni. Inoltre, l'estrazione ad ultrasuoni fornisce una maggiore resa di estrazione della piperina. I rendimenti di estrazione della piperina ottenuta dall'estrazione di Soxhlet e dei metodi di estrazione batch sono risultati rispettivamente di 1,67 mg/g e 0,98 mg/g, che erano molto inferiori alla resa ottenuta con gli ultrasuoni di 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 sono utilizzati con successo anche per l'estrazione di oli essenziali dal pepe nero. Clicca qui per saperne di più sull'idrodistillazione ultrasonica degli oli essenziali!

Estrattori ad Ultrasuoni

Hielscher Ultrasonics è un produttore di sistemi di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni. La nostra gamma di prodotti spazia da piccoli, potenti, piccoli e potenti ultrasuoni da laboratorio a robusto sistemi da banco e industrialiche forniscono ultrasuoni ad alta intensità per l'estrazione efficiente e l'isolamento di sostanze bioattive (ad es. piperina, curcumina ecc.).
Tutti gli apparecchi ad ultrasuoni da 200W a 16.000W sono dotati di display a colori per il controllo digitale, scheda SD integrata per la registrazione automatica dei dati, telecomando del browser e molte altre funzioni di facile utilizzo. I sonotrodi e le celle a 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 24/7, richiedono poca manutenzione e sono facili e sicuri da usare.

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

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

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Letteratura/riferimenti

  • Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ionico liquido a base di liquido a ultrasuoni assistita estrazione della piperina dal pepe bianco. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
  • Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Estrazione di piperina da Piper longum con ultrasuoni. Colture e prodotti industriali Vol. 58, 2014. 259-264.


Particolarità / Cose da sapere

estrazione ad ultrasuoni

L'estrazione ad ultrasuoni di sostanze bioattive da piante si basa sul principio di cavitazione acustica. La cavitazione acustica si verifica quando onde ultrasoniche molto intense (ad es. ampiezze elevate di 100µm, generate da ultrasuoni a 20-26kHz) sono accoppiate in un liquido. Le forze di taglio cavitazionale perforano e rompono le pareti cellulari del materiale vegetale e spingono ed estraggono il solvente circostante dentro e fuori dall'interno della cella. Dopo il processo di estrazione, il solvente trasporta le molecole bersaglio, che possono poi essere separate (ad esempio mediante centrifugazione). L'estrazione ad ultrasuoni è ben noto per dare alti rendimenti di fitoestratti intatti.

I distruttori ad ultrasuoni sono utilizzati per l'estrazione di materiali vegetali.

Estrazione ultrasonica dalle cellule: la sezione trasversale microscopica (ST) dello stelo apicale della menta (Mentha piperita) mostra il meccanismo delle azioni durante l'estrazione ultrasonica dalle cellule (ingrandimento 2000x) [risorsa: Vilkhu et al. 2011].

piperina

La piperina (1-piperidina-piperidina) è il principale composto pungente del pepe (Piper nigrum / piper longum, Piperaceae). Il sapore di pepe, la sua piccantezza, e quindi la sua qualità, sono correlati alla quantità di piperina. Questo attributo di qualità può essere modificato mediante l'idrolizzazione della piperina, in modo che l'anello della piperidina venga spaccato.
La piperina è nota per i suoi vari effetti farmacologici, come l'antimicotico, antidiarroico, antinfiammatorio, e le attività inibitorie della 5-lipossigenasi e cicloossigenasi-1. Inoltre, la piperina aumenta la biodisponibilità di curcumina del 2000%. Pertanto, la piperina è una sostanza molto utilizzata nelle formulazioni di integratori (ad es. BioPerine®).
La piperina può essere estratta da Piper nigrum e piper longum.
La piperidina è un'ammina secondaria ciclica, che è una struttura molecolare presente in molti alcaloidi vegetali. La piperina è il risultato dell'idrolisi della piperina. La piperidina e i suoi derivati sono elementi costitutivi onnipresenti nella sintesi di prodotti farmaceutici e di chimica fine.

pepe

Piper nigrumpepe nero, è un vitigno fiorito in famiglia Piperaceae. Viene coltivato per i suoi frutti di grano di pepe, che di solito vengono essiccati e utilizzati come spezia e condimento. I grani di pepe nero, verde e bianco sono tutti ottenuti dalla pianta di 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 asciugarle successivamente. Il pepe bianco viene raccolto come bacche completamente mature della pianta del pepe; quindi viene tolta la buccia scura del frutto maturo (macerazione). I grani di pepe verde sono fatti dalle drupe acerbe, trattandoli con anidride solforosa, inscatolamento o liofilizzazione per conservare i suoi coloranti verdi.

Piper longum Linnnoto anche come pepe lungo indiano (pipli), è un parente stretto di Piper nigrum e ha un sapore simile, ma con un sapore più caldo 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. La piperina alcaloide piperidina 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 prostata, seno, polmone, colon, linfoma, leucemia, tumori cerebrali primari e tumori gastrici.
Inoltre, le seguenti quantità di minerali si trovano nelle bacche di pepe: 1230mg/100g di calcio, 190mg/100g di fosforo e 62,1mg/100g di ferro. Le radici contengono piperina, piperlongumina o piplartina e diidrostigmasterolo.