Ultrazvočna ekstrakcija piperina iz popra

• Piperin je bioaktivna snov, ki jo najdemo v popru in je cenjena zaradi svojih farmakoloških lastnosti.
• Ultrasonic je učinkovita, preprosta in hitra tehnika ekstrakcije za izolacijo visokokakovostnega piperina.
• Ultrazvočna ekstrakcija je zanesljiva in dokazana metoda, ki se že pogosto uporablja v farmacevtski in živilski industriji.

Ekstrakcija piperina z visoko zmogljivim ultrazvokom

Piperin je cenjena bioaktivna spojina, znana po svojem potencialu za povečanje absorpcije kurkumina, selena, vitamina B12, beta-karotena in drugih spojin. Zato je farmacevtska in prehranska industrija močno zainteresirana za hitro in enostavno ekstrakcijo visokokakovostnega piperina.
Konvencionalna ekstrakcija piperina in piperidina se izvaja z dolgotrajno ekstrakcijo s topilom z uporabo toksičnega DMC (diklorometana). Ultrazvočna ekstrakcija odlikuje konvencionalno ekstrakcijo s topili z višjimi donosi, uporabo nestrupenih topil (npr. Etanola) in hitrim postopkom ekstrakcije. Visoko zmogljiv ultrazvok ustvarja kavitacijo v tekočinah. Akustična ali ultrazvočna kavitacija ustvarja lokalno ekstremne pogoje, kot so zelo visoke temperaturne in tlačne razlike, tekočinski curki in strižne sile. Te ultrazvočne sile razbijejo celične stene in povečajo prenos mase med notranjostjo celice in okoliškim topilom, tako da se bioaktivne snovi sproščajo. Ultrazvočna ekstrakcija je dokazana tehnika za izolacijo ciljnih spojin, kot je piperin, iz mletega popra (Piper Nigrum, Piper longum).

Optimalni pogoji ekstrakcije z uporabo ultrazvočnega razbijanja

Ena najpomembnejših prednosti ultrazvočne izolacije je natančen nadzor vseh procesnih parametrov. Ultrazvočna intenzivnost (amplituda, moč, delovni cikel), čas ekstrakcije, topilo, razmerje med trdnimi snovmi in topili ter temperaturo lahko prilagodimo optimalnim pogojem, da se doseže najvišji donos visokokakovostnega piperina.

Vzorčni protokol za ultrazvočno ekstrakcijo piperina

V majhni postavitvi čaše je največji donos piperina (5,8 mg/g) iz tal Piper longum je pridobljen pri optimiziranih pogojih ultrazvočne ekstrakcije, za katere je bilo ugotovljeno, da so naslednji:
Sonicator UP200St ali UP200Ht (200 W, 26 kHz)
Ultrazvočni parametri: 100% amplituda, 80% delovni cikel
Čas ultrazvočne obdelave: približno 18 min.
topilo: etanol
razmerje med trdnimi snovmi in topilom: 1:10
temperatura: 50°C

Vrhunski rezultati

Ultrazvočna ekstrakcija ima pomembne prednosti pred tradicionalno ekstrakcijo šarže in topil. Rathod (2014) kaže, da se čas ekstrakcije zmanjša z 8-urne šaržne ekstrakcije s topilom in 4-urna Soxhletova ekstrakcija se zmanjša na 18 min. ultrazvočna ekstrakcija. Poleg tega ultrazvočna ekstrakcija daje večji donos ekstrakcije piperina. Ugotovljeno je bilo, da je ekstrakcija piperina, pridobljenega s Soxhletovo ekstrakcijo in šaržno ekstrakcijo, 1,67 mg / g oziroma 0,98 mg / g, kar je bilo veliko nižje od ultrazvočno pridobljenega donosa 5,8 mg / g. Rathod (2014) zaključuje, da ultrazvočno podprta ekstrakcija naravnih fitokonstituentov, kot je piperin, zmanjšuje problem nizke ekstrakcije in dolgih časov ekstrakcije v primerjavi s tradicionalnimi metodami.

Ultrazvok se uspešno uporablja tudi za ekstrakcijo eteričnih olj iz črnega popra. Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočni hidrodestilaciji eteričnih olj!

Poiščite najboljši zvočnik za ekstrakcijo piperinov

Hielscher Ultrasonics je dolgoletni proizvajalec visoko zmogljivih ultrazvočnih ekstrakcijskih sistemov. Naš portfelj izdelkov sega od majhnih, zmogljivih Laboratorijski ultrazvočni aparati do robusten Namizni in industrijski sistemi, ki zagotavljajo ultrazvok visoke intenzivnosti za učinkovito ekstrakcijo in izolacijo bioaktivnih snovi (npr. piperina, Kurkumin itd.).
Vse ultrazvočne naprave od 200W do 16.000W imajo barvni zaslon za digitalno krmiljenje, integrirano kartico SD za samodejno snemanje podatkov, daljinski upravljalnik brskalnika in še veliko več uporabniku prijaznih funkcij. Sonotrode in pretočne celice (deli, ki so v stiku z medijem) se lahko avtoklavirajo in se enostavno čistijo.
Vsi naši ultrazvočni aparati so izdelani za delovanje 24/7, zahtevajo malo vzdrževanja in so enostavni in varni za uporabo.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:

Literatura/Reference

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Antioksidativni in antiglikacijski potencial zelene paprike (Piper nigrum): Optimizacija ekstrakcije na osnovi β-ciklodekstrina z metodologijo odzivne površine. Kemija hrane, letnik 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ultrazvočna ekstrakcija piperina iz belega popra na ionski tekočinski osnovi. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Rathod SS; Rathod V.K. (2014): Ekstrakcija piperina iz Piper longum z ultrazvokom. Industrijske rastline in proizvodi, zvezek 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimizirajte ekstrakcijo fenolnih spojin jujube (Ziziphus Jujube) z uporabo ultrazvočne metode ekstrakcije.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Analni A.K. (2018): Ekstrakcija in karakterizacija beljakovin iz cvetja banane (Musa Sapientum L) in vrednotenje protimikrobnih aktivnosti. J Food Sci Technol (februar 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Mi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizacija parametrov ekstrakcije epigalokatehin galata z uporabo običajne vroče vode in ultrazvočnih metod iz zelenega čaja. Predelava hrane in bioproizvodov 111 (2018). 37–44.

Dejstva, ki jih je vredno vedeti

Ultrazvočna ekstrakcija

Ultrazvočna ekstrakcija bioaktivnih snovi iz rastlin temelji na načelu akustična kavitacija. Akustična kavitacija se pojavi, ko se zelo intenzivni ultrazvočni valovi (npr. visoke amplitude 100 μm, ki jih ustvarja ultrazvok 20-26 kHz) povežejo v tekočino. Kavitacijske strižne sile perforirajo in raztrgajo celične stene rastlinskega materiala ter potisnejo in potegnejo okoliško topilo v notranjost celice in iz nje. Po postopku ekstrakcije topilo prenaša ciljne molekule, ki jih je mogoče nato ločiti (npr. s centrifugiranjem). Znano je, da ultrazvočna ekstrakcija daje visoke donose nepoškodovanih fito izvlečkov.

Ultrazvočna ekstrakcija iz celic: mikroskopski prečni prerez (TS) apikalnega stebla mete (Mentha piperita) kaže mehanizem delovanja med ultrazvočno ekstrakcijo iz celic (povečava 2000x) [vir: Vilkhu et al. 2011]

Piperine

Piperin (1-piperyol-piperidin) je glavna ostra spojina popra (Piper Nigrum / Piper longum, Piperaceae). Okus popra, njegova ostrost in s tem kakovost so povezani s količino piperina. Ta atribut kakovosti se lahko spremeni s hidrolizo piperina, tako da se piperidinski obroč cepi.
Piperin je znan po različnih farmakoloških učinkih, npr. protiglivičnih, protidriskovih, protivnetnih ter zaviralnih učinkih 5-lipoksigenaze in ciklooksigenaze-1. Poleg tega piperin poveča biološko uporabnost Kurkumin za 2000 %. Zato je piperin priljubljena snov, ki se uporablja v dopolnilnih formulacijah (npr. BioPerine®).
Piperin se lahko ekstrahira iz Piper Nigrum in Piper longum.
Piperidin je ciklični sekundarni amin, ki je molekularna struktura, ki jo najdemo v številnih rastlinskih alkaloidih. Piperidin nastane s hidrolizo piperina. Piperidin in njegovi derivati so povsod prisotni gradniki pri sintezi farmacevtskih izdelkov in finih kemikalij.

paprika

Piper Nigrum, črni poper, je cvetoča trta v družini Piperaceae. Prideluje se zaradi plodov popra, ki se običajno posušijo in uporabljajo kot začimba in začimba. Črni, zeleni in beli poper so pridobljeni iz rastline črnega popra. Različne barve so rezultat obdelave in priprave popra. Zrna črnega popra dobimo tako, da nezrele koščice kuhamo v vroči vodi in jih nato posušimo. Beli poper se nabira kot popolnoma zrele jagode rastline popra; nato se odstrani temna koža zrelega sadja (retting). Zrna zelenega popra so narejena iz nezrelih koščic tako, da jih obdelamo z žveplovim dioksidom, konzerviramo ali sušimo z liofilizacijo, da ohranimo zelena barvila.

Piper longum Linn, znan tudi kot indijski dolgi poper (pipli), je bližnji sorodnik Piper Nigrum in ima podoben okus, vendar bolj pekoč okus kot Piper Nigrum.
Plodovi Piper longum vsebuje približno 1% hlapnih olj, smole, alkaloidov piperin in piperlonguminine, voskast alkaloid Nisobutildeca-trans-2-trans-4-dienamid in terpenoidno snov. Piperidinski alkaloid piperin je odgovoren za pikanten, oster okus jagod popra. Piperlongumin je farmakološka zdravilna učinkovina, ki deluje proti številnim vrstam raka, vključno s prostato, dojkami, pljuči, debelim črevesom, limfomom, levkemijo, primarnimi možganskimi tumorji in rakom želodca.
Poleg tega lahko v jagodah popra najdemo naslednje količine mineralov: 1230 mg / 100 g kalcija, 190 mg / 100 g fosforja in 62,1 mg / 100 g železa. Korenine vsebujejo piperin, piperlongumin ali piplartin in dihidrostigmasterol.