Ultrazvuková extrakcia piperínu z korenia

• Piperín je bioaktívna látka, ktorá sa nachádza v korení a je cenená pre svoje farmakologické vlastnosti.
• Ultrazvuk je efektívna, jednoduchá a rýchla extrakčná technika na izoláciu vysokokvalitného piperínu.
• Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá a osvedčená metóda, ktorá sa už široko používa vo farmaceutickom a potravinárskom priemysle.

Extrakcia piperínu vysokovýkonným ultrazvukom

Piperín je cenná bioaktívna zlúčenina známa pre svoj potenciál zvyšovať vstrebávanie kurkumínu, selénu, vitamínu B12, betakaroténu a ďalších zlúčenín. Preto má farmaceutický a výživový priemysel veľký záujem o rýchlu a jednoduchú extrakciu vysokokvalitného piperínu.
Konvenčná extrakcia piperínu a piperidínu sa vykonáva časovo náročnou extrakciou rozpúšťadlom pomocou toxického DMC (dichlórmetánu). Ultrazvuková extrakcia vyniká konvenčnou extrakciou rozpúšťadlom vyššími výťažkami, použitím netoxických rozpúšťadiel (napr. etanolu) a rýchlym procesom extrakcie. Vysokovýkonný ultrazvuk vytvára kavitáciu v kvapalinách. Akustická alebo ultrazvuková kavitácia vytvára lokálne extrémne podmienky, ako sú veľmi vysoké teplotné a tlakové rozdiely, prúdy kvapaliny a šmykové sily. Tieto ultrazvukové sily rozbíjajú bunkové steny a zvyšujú prenos hmoty medzi vnútrom bunky a okolitým rozpúšťadlom, takže sa uvoľňujú bioaktívne látky. Ultrazvuková extrakcia je osvedčená technika na izoláciu cielených zlúčenín, ako je piperín, z mletého korenia (Piper Nigrum, Piper longum).

Optimálne podmienky extrakcie pomocou sonikácie

Jednou z najdôležitejších výhod ultrazvukovej izolácie je presná kontrola všetkých parametrov procesu. Ultrazvukovú intenzitu (amplitúda, výkon, pracovný cyklus), čas extrakcie, rozpúšťadlo, pomer pevných látok k rozpúšťadlu a teplotu je možné naladiť na optimálne podmienky, aby sa dosiahol najvyšší výťažok vysokokvalitného piperínu.

Príkladný protokol pre ultrazvukovú extrakciu piperínu

V zostave kadičiek v malom meradle maximálny výťažok piperínu (5,8 mg/g) zo zeme Piper longum sa získava pri optimalizovaných podmienkach ultrazvukovej extrakcie, o ktorých sa zistilo, že sú nasledovné:
Sonikátor UP200St alebo UP200Ht (200 W, 26 kHz)
Ultrazvukové parametre: 100% amplitúda, 80% pracovný cyklus
Doba sonikácie: cca 18 min.
Rozpúšťadlo: etanol
Pomer pevných látok k rozpúšťadlám: 1:10
teplota: 50°C

Vynikajúce výsledky

Ultrazvuková extrakcia má významné výhody oproti tradičnej dávkovej a rozpúšťadlovej extrakcii. Rathod (2014) ukazuje, že čas extrakcie sa skráti z 8 hodín dávkovej extrakcie rozpúšťadlom a 4 hodiny Soxhletovej extrakcie sa skráti na 18 minút ultrazvukovej extrakcie. Okrem toho ultrazvuková extrakcia poskytuje vyššiu výťažnosť extrakcie piperínu. Zistilo sa, že výťažky extrakcie piperínu získaného Soxhletovou extrakciou a dávkovou extrakčnou metódou boli 1,67 mg/g a 0,98 mg/g, čo bolo oveľa nižšie ako ultrazvukom získaný výťažok 5,8 mg/g. Rathod (2014) dospel k záveru, že ultrazvukom asistovaná extrakcia prírodných fytokonzíderov, ako je piperín, znižuje problém nízkej extrakovateľnosti a dlhých časov extrakcie oproti tradičným metódam.

Ultrazvuk sa úspešne používa aj na extrakciu esenciálnych olejov z čierneho korenia. Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej hydrodestilácii éterických olejov!

Nájdite najlepší sonikátor na extrakciu piperínu

Hielscher Ultrasonics je dlhoročný výrobca vysokovýkonných ultrazvukových extrakčných systémov. Naše portfólio produktov siaha od malých a výkonných Laboratórne ultrazvukové prístroje až robustný Stolové a priemyselné systémy, ktoré poskytujú ultrazvuk s vysokou intenzitou na účinnú extrakciu a izoláciu bioaktívnych látok (napr. piperínu, Kurkumín atď.).
Všetky ultrazvukové prístroje od 200 W do 16 000 W sú vybavené farebným displejom pre digitálne ovládanie, integrovanou SD kartou pre automatické zaznamenávanie údajov, diaľkovým ovládaním prehliadača a mnohými ďalšími užívateľsky prívetivými funkciami. Sonotródy a prietokové bunky (časti, ktoré sú v kontakte s médiom) sa dajú autoklávovať a ľahko sa čistia.
Všetky naše ultrazvukové prístroje sú skonštruované pre prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni, vyžadujú nízku údržbu a ich obsluha je jednoduchá a bezpečná.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

Literatúra/Referencie

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Antioxidačný a antiglykačný potenciál zeleného korenia (Piper nigrum): Optimalizácia extrakcie na báze β-cyklodextrínu metodikou povrchu odozvy. Potravinárska chémia, zväzok 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ultrazvuková extrakcia piperínu z bieleho korenia na báze iónovej kvapaliny. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Rathod SS; Rathod V.K. (2014): Extrakcia piperínu z Piper longum pomocou ultrazvuku. Priemyselné plodiny a produkty, zv. 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimalizujte extrakciu fenolových zlúčenín jujuby (Ziziphus Jujube) pomocou metódy extrakcie pomocou ultrazvuku.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extrakcia a charakterizácia proteínov z kvetu banánu (Musa Sapientum L) a hodnotenie antimikrobiálnych aktivít. J Food Sci Technol (február 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; My, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimalizácia extrakčných parametrov epigalokatechín galátu pomocou konvenčných metód horúcej vody a ultrazvukom zo zeleného čaju. Spracovanie potravín a bioproduktov 111 (2018). 37–44.

Fakty, ktoré stoja za to vedieť

ultrazvuková extrakcia

Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych látok z rastlín je založená na princípe akustická kavitácia. Akustická kavitácia nastáva, keď sa vysoko intenzívne ultrazvukové vlny (napr. vysoké amplitúdy 100 μm, generované ultrazvukom 20-26 kHz) spoja do kvapaliny. Kavitačné šmykové sily perforujú a pretrhávajú bunkové steny rastlinného materiálu a tlačia a ťahajú okolité rozpúšťadlo dovnútra a von z vnútra bunky. Po procese extrakcie rozpúšťadlo nesie cieľové molekuly, ktoré sa potom môžu oddeliť (napr. centrifugáciou). Ultrazvuková extrakcia je dobre známa tým, že poskytuje vysoké výnosy neporušených fyto extraktov.

Ultrazvuková extrakcia z buniek: mikroskopický priečny rez (TS) apikálnej stonky mäty (Mentha piperita) ukazuje mechanizmus účinku počas ultrazvukovej extrakcie z buniek (zväčšenie 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]

Piperín

Piperín (1-piperyol-piperidín) je hlavnou štipľavou zlúčeninou korenia (Piper Nigrum / Piper longum, Piperaceae). Chuť korenia, jeho štipľavosť, a tým aj kvalita, súvisia s množstvom piperínu. Tento atribút kvality je možné zmeniť hydrolýzou piperínu, takže piperidínový krúžok sa štiepi.
Piperín je známy rôznymi farmakologickými účinkami, napr. protiplesňovými, protihnačnými, protizápalovými a inhibičnými účinkami 5-lipoxygenázy a cyklooxygenázy-1. Okrem toho piperín zvyšuje biologickú dostupnosť Kurkumín o 2000 %. Preto je piperín obľúbenou látkou používanou v doplnkových prípravkoch (napr. BioPerine®).
Piperín je možné extrahovať z Piper Nigrum a Piper longum.
Piperidín je cyklický sekundárny amín, čo je molekulárna štruktúra nachádzajúca sa v mnohých rastlinných alkaloidoch. Piperidín je výsledkom hydrolýzy piperínu. Piperidín a jeho deriváty sú všadeprítomnými stavebnými kameňmi pri syntéze liečiv a jemných chemikálií.

čierne korenie

Piper Nigrum, čierne korenie, je kvitnúci vinič v rodine Piperaceae. Pestuje sa pre plody korenia, ktoré sa zvyčajne sušia a používajú ako korenie a korenie. Čierne, zelené a biele korenie sa získava z rastliny čierneho korenia. Rôzne farby sú výsledkom ošetrenia a prípravy zrniek korenia. Čierne korenie sa získava varením nezrelých kôstkovic v horúcej vode a následným sušením. Biele korenie sa zbiera ako úplne zrelé bobule rastliny papriky; Potom sa odstránila tmavá šupka zrelého ovocia (retting). Zelené korenie sa vyrába z nezrelých kôstkovic ich ošetrením oxidom siričitým, konzervovaním alebo lyofilizáciou, aby sa zachovali zelené farbivá.

Piper longum Linn, tiež známy ako indické dlhé korenie (pipli), je blízkym príbuzným Piper Nigrum a má podobnú chuť, ale pálivejšiu chuť ako Piper Nigrum.
Plody Piper longum obsahuje približne 1 % prchavých olejov, živicu, alkaloidy piperín a piperlonguminine, voskovitý alkaloid Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamid a terpenoidnú látku. Piperinový piperidínový alkaloid piperín je zodpovedný za korenistú, štipľavú chuť bobúľ korenia. Piperlongumín je farmakologická účinná látka, ktorá vykazuje účinok proti mnohým druhom rakoviny vrátane prostaty, prsníka, pľúc, hrubého čreva, lymfómu, leukémie, primárnych mozgových nádorov a rakoviny žalúdka.
Okrem toho sa v bobuliach papriky nachádzajú nasledujúce množstvá minerálov: 1230 mg/100 g vápnika, 190 mg/100 g fosforu a 62,1 mg/100 g železa. Korene obsahujú piperín, piperlongumín alebo piplartín a dihydrostigmasterol.