Extração ultra-sônica de piperina de pimenta

• A piperina é uma substância bioactiva que se encontra nos grãos de pimenta e que é valorizada pelas suas propriedades farmacológicas.
• O ultrassom é uma técnica de extração eficiente, simples e rápida para isolar a piperina de alta qualidade.
• A extração por ultra-sons é um método fiável e comprovado, já amplamente utilizado na indústria farmacêutica e alimentar.

Extração de piperina por ultra-sons de alto desempenho

A piperina é um composto bioativo valioso, conhecido pelo seu potencial para aumentar a absorção de curcumina, selénio, vitamina B12, beta-caroteno e outros compostos. Por isso, a indústria farmacêutica e de nutrição está muito interessada na extração rápida e simples de piperina de alta qualidade.
A extração convencional de piperina e piperidina é realizada por extração de solvente demorada usando DMC tóxico (diclorometano). A extração ultra-sônica supera a extração convencional de solventes por maiores rendimentos, o uso de solventes não tóxicos (por exemplo, etanol) e um processo de extração rápido. Os ultra-sons de alto desempenho criam cavitação nos líquidos. A cavitação acústica ou ultra-sónica gera localmente condições extremas, tais como diferenciais de temperatura e pressão muito elevados, jactos de líquido e forças de cisalhamento. Estas forças ultra-sónicas quebram as paredes celulares e aumentam a transferência de massa entre o interior da célula e o solvente circundante, de modo a que as substâncias bioactivas sejam libertadas. A extração por ultra-sons é uma técnica comprovada para isolar compostos específicos, como a piperina da pimenta moída (piper nigrum, piper longum).

Condições óptimas de extração utilizando a sonicação

Uma das vantagens mais importantes do isolamento ultrassónico é o controlo preciso de todos os parâmetros do processo. Intensidade ultra-sônica (amplitude, potência, ciclo de trabalho), tempo de extração, solvente, relação sólido-solvente e temperatura podem ser ajustados para condições ideais, a fim de obter o maior rendimento de piperina de alta qualidade.

Protocolo exemplar de extração ultra-sónica de piperina

Num copo em pequena escala, o rendimento máximo de piperina (5,8 mg/g) a partir de piper longum é obtida em condições optimizadas de extração por ultra-sons, que se verificou serem as seguintes
Sonicador UP200St OU UP200Ht (200W, 26kHz)
parâmetros ultra-sónicos: 100% de amplitude, 80% de ciclo de trabalho
tempo de sonicação: aprox. 18 min.
solvente: etanol
relação sólido/solvente: 1:10
temperatura: 50°C

Resultados superiores

A extração ultra-sônica tem vantagens significativas sobre o lote tradicional e a extração de solventes. Rathod (2014) mostra que o tempo de extração é reduzido de 8h de extração de solvente em lote e 4h de extração de Soxhlet é reduzido para 18 min. extração ultra-sônica. Além disso, a extração ultra-sônica dá um maior rendimento de extração de piperina. Os rendimentos de extração de piperina obtidos a partir de extração de Soxhlet e métodos de extração em lote foram encontrados para ser 1,67 mg/g e 0,98 mg/g, respetivamente, que foram muito menores do que o rendimento ultrassonicamente obtido de 5,8mg/g. Rathod (2014) conclui que a extração assistida por ultrassom de fitoconstituintes naturais, como a piperina, diminui o problema de baixa extração e longos tempos de extração em relação aos métodos tradicionais.

Os ultra-sons também são utilizados com sucesso para a extração de óleos essenciais da pimenta preta. Clique aqui para saber mais sobre a hidrodestilação ultra-sónica de óleos essenciais!

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A Hielscher Ultrasonics é um fabricante experiente de sistemas de extração por ultra-sons de alto desempenho. A nossa gama de produtos vai desde os pequenos e potentes ultra-sons de laboratório para robusto sistemas industriais e de bancadaque fornecem ultra-sons de alta intensidade para a extração e o isolamento eficazes de substâncias bioactivas (por exemplo, piperina), curcumina etc.).
Todos os dispositivos ultra-sónicos de 200W a 16.000W possuem um visor colorido para controlo digital, um cartão SD integrado para gravação automática de dados, controlo remoto por browser e muitas outras caraterísticas de fácil utilização. Os sonotrodos e as células de fluxo (as partes que estão em contacto com o meio) podem ser autoclavados e são fáceis de limpar.
Todos os nossos ultrassons são construídos para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, requerem pouca manutenção e são fáceis e seguros de operar.

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:

Literatura/Referências

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Potencial antioxidante e antiglicação do pimento verde (Piper nigrum): Otimização da extração à base de β-ciclodextrina por metodologia de superfície de resposta. Food Chemistry, Volume 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Extração assistida por ultra-sons à base de líquido iónico de piperina de pimenta branca. Analytica Chimica Ata 640, 2009. 47-51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Extração de piperina de Piper longum utilizando ultra-sons. Culturas e Produtos Industriais Vol. 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Otimizar a extração de compostos fenólicos da jujuba (Ziziphus Jujube) utilizando o método de extração assistido por ultra-sons.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extração e caraterização de proteínas da flor da bananeira (Musa Sapientum L) e avaliação das actividades antimicrobianas. J Food Sci Technol (fevereiro de 2018) 55(2):658-666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Otimização dos parâmetros de extração do galato de epigalocatequina utilizando água quente convencional e métodos assistidos por ultra-sons a partir do chá verde. Processamento de Alimentos e Bioprodutos 111 (2018). 37-44.

Fatos, vale a pena conhecer

Extração por ultra-sons

A extração ultra-sónica de substâncias bioactivas de plantas baseia-se no princípio de Cavitação acústica. A cavitação acústica ocorre quando ondas de ultra-sons altamente intensas (por exemplo, amplitudes elevadas de 100µm, geradas por ultra-sons de 20-26kHz) são acopladas a um líquido. As forças de cisalhamento cavitacionais perfuram e rompem as paredes celulares do material vegetal e empurram e puxam o solvente circundante para dentro e para fora do interior da célula. Após o processo de extração, o solvente transporta as moléculas visadas, que podem então ser separadas (por exemplo, por centrifugação). Sabe-se que a extração por ultra-sons permite obter elevados rendimentos de extractos vegetais intactos.

Extração de ultra-sons a partir de células: a secção transversal microscópica (TS) de haste apical de hortelã (Mentha piperita) mostra o mecanismo de acções durante a extração de ultra-sons a partir de células (ampliação 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011]

Piperina

A piperina (1-piperiol-piperidina) é o principal composto pungente da pimenta (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). O sabor do pimento, a sua pungência e, por conseguinte, a sua qualidade, estão correlacionados com a quantidade de piperina. Este atributo de qualidade pode ser alterado através da hidrólise da piperina, de modo a que o anel piperidina seja clivado.
A piperina é conhecida por vários efeitos farmacológicos, por exemplo, actividades antifúngicas, antidiarreicas, anti-inflamatórias e inibidoras da 5-lipoxigenase e da ciclo-oxigenase-1. Além disso, a piperina aumenta a biodisponibilidade de curcumina em 2000%. Por conseguinte, a piperina é uma substância popular utilizada em fórmulas de suplementos (por exemplo, BioPerine®).
A piperina pode ser extraída de piper nigrum e piper longum.
A piperidina é uma amina secundária cíclica, que é uma estrutura molecular encontrada em muitos alcalóides vegetais. A piperidina resulta da hidrólise da piperina. A piperidina e os seus derivados são blocos de construção omnipresentes na síntese de produtos farmacêuticos e de química fina.

Pimenta

piper nigrumA pimenta preta é uma planta trepadeira florida da família das Piperaceae. É cultivada pelos seus frutos de pimenta, que são normalmente secos e utilizados como especiaria e tempero. Os grãos de pimenta preta, verde e branca são todos obtidos a partir da planta da pimenta preta. As diferentes cores são o resultado do tratamento e da preparação dos grãos de pimenta. Os grãos de pimenta preta são obtidos fervendo as drupas verdes em água quente e secando-as de seguida. A pimenta branca é colhida como bagas totalmente maduras da planta da pimenta; em seguida, a pele escura do fruto maduro é removida (retintagem). Os grãos de pimenta verde são obtidos a partir das drupas verdes, tratando-as com dióxido de enxofre, enlatando-as ou liofilizando-as, a fim de manter a sua cor verde.

Piper longum Linntambém conhecida como pimenta longa indiana (pipli), é um parente próximo da piper nigrum e tem um sabor semelhante, mas mais picante do que piper nigrum.
Os frutos de piper longum contém cerca de 1% de óleos voláteis, resina, alcalóides piperina e piperlonguminina, um alcaloide ceroso Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamida e uma substância terpenóide. O alcaloide piperidina é responsável pelo sabor picante e pungente das bagas de pimenta. A piperlongumina é uma substância farmacologicamente ativa que demonstra atividade contra muitos tipos de cancro, incluindo o cancro da próstata, da mama, do pulmão, do cólon, linfoma, leucemia, tumores cerebrais primários e cancro gástrico.
Para além disso, podem ser encontradas as seguintes quantidades de minerais nas bagas de pimento: 1230mg/100g de cálcio, 190mg/100g de fósforo e 62,1mg/100g de ferro. As raízes contêm piperina, piperlongumina ou piplartina e dihidrostigmasterol.