Ультразвуковая экстракция пиперина из перца

• Пиперин – это биологически активное вещество, которое содержится в горошках перца и ценится за свои фармакологические свойства.
• Ультразвуковое исследование — это эффективный, простой и быстрый метод экстракции для выделения высококачественного пиперина.
• Ультразвуковая экстракция – надежный и проверенный метод, уже широко применяемый в фармацевтике и пищевой промышленности.

Экстракция пиперина с помощью высокоэффективного ультразвука

Пиперин является ценным биологически активным соединением, известным своей способностью увеличивать усвоение куркумина, селена, витамина B12, бета-каротина и других соединений. Поэтому фармацевтическая промышленность и индустрия питания сильно заинтересованы в быстрой и простой экстракции высококачественного пиперина.
Традиционная экстракция пиперином и пиперидином осуществляется путем трудоемкой экстракции растворителем с использованием токсичного DMC (дихлорметана). Ультразвуковая экстракция превосходит обычную экстракцию растворителем благодаря более высокому выходу, использованию нетоксичных растворителей (например, этанола) и быстрому процессу экстракции. Высокоэффективный ультразвук создает кавитацию в жидкостях. Акустическая или ультразвуковая кавитация создает локально экстремальные условия, такие как сверхвысокие перепады температур и давления, струи жидкости и силы сдвига. Эти ультразвуковые силы разрушают клеточные стенки и увеличивают массоперенос между внутренней частью клетки и окружающим растворителем, что приводит к высвобождению биологически активных веществ. Ультразвуковая экстракция является проверенным методом выделения целевых соединений, таких как пиперин, из молотого перца (Piper nigrum, Piper Longum).

Оптимальные условия экстракции с помощью ультразвуковой обработки

Одним из важнейших преимуществ ультразвуковой развязки является точный контроль всех параметров процесса. Интенсивность ультразвука (амплитуда, мощность, рабочий цикл), время экстракции, растворитель, соотношение твердых и средних растворителей и температуру могут быть настроены на оптимальные условия для получения максимального выхода высококачественного пиперина.

Примерный протокол ультразвуковой экстракции пиперина

В мелкомасштабной установке стакана максимальный выход пиперина (5,8 мг/г) из измельченного металла Piper Longum получается при оптимизированных условиях ультразвуковой экстракции, которые были признаны следующими:
ультразвуковой аппарат УП200Ст или УП200Хт (200 Вт, 26 кГц)
Ультразвуковые параметры: 100% амплитуда, 80% рабочий цикл
Время обработки ультразвуком: около 18 мин.
Растворитель: этанол
Соотношение твердых частиц и растворителей: 1:10
температура: 50°C

Превосходные результаты

Ультразвуковая экстракция имеет значительные преимущества по сравнению с традиционной периодической экстракцией и экстракцией растворителем. Rathod (2014) показывает, что время экстракции сокращается с 8 часов периодической экстракции растворителем, а 4 часа экстракции по Сокслету сокращается до 18 минут ультразвуковой экстракции. Кроме того, ультразвуковая экстракция дает более высокий выход пиперина. Было установлено, что выход экстракции пиперина, полученного методами экстракции по методу Сокслета и методом периодической экстракции, составил 1,67 мг/г и 0,98 мг/г соответственно, что значительно ниже полученного ультразвуковым методом выхода 5,8 мг/г. Ратход (2014) приходит к выводу, что ультразвуковая экстракция природных фитокомпонентов, таких как пиперин, уменьшает проблему низкой экстрагируемости и длительного времени экстракции по сравнению с традиционными методами.

Ультразвук с успехом используется и для извлечения эфирных масел из черного перца. Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковой гидродистилляции эфирных масел!

Найдите лучший ультразвуковой аппарат для экстракции пиперина

Hielscher Ultrasonics является многолетним производителем высокопроизводительных ультразвуковых экстракционных систем. Наш ассортимент продукции варьируется от небольших, мощных лабораторные ультразвуковые аппараты к прочному настольные и промышленные системы, которые обеспечивают высокую интенсивность ультразвука для эффективной экстракции и выделения биологически активных веществ (например, пиперина, Куркумин и т.д.).
Все ультразвуковые устройства мощностью от 200 Вт до 16 000 Вт оснащены цветным дисплеем для цифрового управления, встроенной SD-картой для автоматической записи данных, дистанционным управлением через браузер и многими другими удобными функциями. Сонотроды и проточные ячейки (части, которые контактируют со средой) могут быть автоклавированы и легко чистятся.
Все наши ультразвуковые аппараты рассчитаны на работу в режиме 24/7, не требуют особого обслуживания, просты и безопасны в эксплуатации.

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Литература/Литература

• Леонардо Кристиан Фавр, Гвидо Роланделли, Ндумисо Мшичилели, Лузани Нора Вонгани, Кристина дос Сантос Феррейра, Джесси ван Вик, Мария дель Пилар Буэра (2020): Антиоксидантный и антигликаторный потенциал зеленого перца (Piper nigrum): оптимизация экстракции на основе β-циклодекстрина по методологии поверхности отклика. Пищевая химия, том 316, 2020.
• Цао Х.; Е Х.; Лу Ю.; Мо В. (2009): Ультразвуковая экстракция пиперина из белого перца на основе ионных жидкостей. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Ратход С.С.; Ратход В.К. (2014): Экстракция пиперина из Piper longum с помощью ультразвука. Технические культуры и продукты производства Том 58, 2014. 259-264.
• Фулади, Хамед; Мортазави, Сейед Али; Раджаи, Ахмад; Эльхами Рад, Амир Хоссейн; Салар Баши, Давуд; Саваби Сани Каргар, «Самира» (2013): Оптимизируйте экстракцию фенольных соединений зизифуса (Ziziphus Jujube) с помощью метода ультразвуковой экстракции.
• Ситтия, К.; Девкота, Л.; Садик, М.Б.; А.К. (2018): Экстракция и характеристика белков из цветков банана (Musa Sapientum L) и оценка антимикробной активности. J Food Sci Technol (февраль 2018 г.) 55(2):658–666.
• Айылдыз, Сена Саклар; Карадениз, Бюлент; Сагканб, Нихан; Бахара, Бану; Мы, Ахмет Абдулла; Аласальвар, Чезареттин (2018): Оптимизация параметров экстракции галлата эпигаллокатехина с использованием обычной горячей воды и ультразвуковых методов из зеленого чая. Переработка пищевых продуктов и биопродуктов No 111 (2018). 37–44.

Факты, которые стоит знать

ультразвуковая экстракция

Ультразвуковая экстракция биологически активных веществ из растительных компонентов основана на принципе акустическая кавитация. Акустическая кавитация возникает, когда высокоинтенсивные ультразвуковые волны (например, с высокой амплитудой 100 мкм, генерируемые ультразвуком 20-26 кГц) связываются с жидкостью. Кавитационные сдвиговые силы проникают и разрывают клеточные стенки растительного материала, а также выталкивают и вытягивают окружающий растворитель внутрь и наружу внутри клетки. После процесса экстракции растворитель переносит целевые молекулы, которые затем могут быть отделены (например, путем центрифугирования). Хорошо известно, что ультразвуковая экстракция дает высокие урожаи неповрежденных фитоэкстрактов.

Ультразвуковая экстракция из клеток: микроскопический поперечный срез (ТС) апикального стебля мяты (Mentha piperita) показывает механизм действия при ультразвуковой экстракции из клеток (увеличение 2000x) [источник: Vilkhu et al. 2011]

Пиперин

Пиперин (1-пипериол-пиперидин) является основным острым соединением перца (Piper nigrum / Piper Longum, Трубчатые (Piperaceae)). Вкус перца, его острота и, следовательно, его качество коррелируют с количеством пиперина. Этот качественный атрибут можно изменить путем гидролиза пиперина, так что пиперидиновое кольцо расщепляется.
Пиперин известен различными фармакологическими эффектами, например, противогрибковым, противодиарейным, противовоспалительным и ингибиторным действием 5-липоксигеназы и циклооксигеназы-1. Кроме того, пиперин повышает биодоступность Куркумин на 2000%. Таким образом, пиперин является популярным веществом, используемым в рецептурах добавок (например, BioPerine®).
Пиперин может быть экстрагирован из Piper nigrum и Piper Longum.
Пиперидин представляет собой циклический вторичный амин, молекулярная структура которого содержится во многих растительных алкалоидах. Пиперидин образуется в результате гидролиза пиперина. Пиперидин и его производные являются повсеместными строительными блоками в синтезе фармацевтических препаратов и тонких химических веществ.

перец

Piper nigrum, черный перец, является цветущей лианой в семействе Трубчатые (Piperaceae). Его культивируют из-за плодов перца, которые обычно сушат и используют в качестве специи и приправы. Черный, зеленый и белый перец горошком получают из растения черного перца. Различные цвета являются результатом обработки и подготовки перца горошком. Черный перец горошком получают путем отваривания незрелых костянок в горячей воде и их последующей сушки. Белый перец собирают как полностью созревшие ягоды перечного растения; Затем с спелого плода снимают темную кожицу (реттинг). Зеленый перец горошком получают из незрелых костянок путем обработки их диоксидом серы, консервирования или сублимационной сушки, чтобы сохранить зеленые красители.

Piper longum Linn, также известный как индийский длинный перец (пипли), является близким родственником Piper nigrum и имеет схожий, но более острый вкус, чем Piper nigrum.
Плоды Piper Longum Содержит около 1% летучих масел, смолу, алкалоиды пиперин и пиперлонгуминин, воскообразный алкалоид низобутилдека-транс-2-транс-4-динамид и терпеноидное вещество. Пиперидиновый алкалоид пиперин отвечает за пряный, острый вкус ягод перца. Пиперлонгумин является фармакологическим активным веществом, которое проявляет активность в отношении многих видов рака, включая рак предстательной железы, молочной железы, легких, толстой кишки, лимфому, лейкемию, первичные опухоли головного мозга и рак желудка.
Кроме того, в ягодах перца содержится следующее количество минералов: 1230 мг / 100 г кальция, 190 мг / 100 г фосфора и 62,1 мг / 100 г железа. Корни содержат пиперин, пиперлонгумин или пипплитин и дигидростигмастерин.