Ekstraktimi i piperinës nga piperi me ultratinguj

• Piperina është një substancë bioaktive që gjendet në kokrrat e piperit dhe vlerësohet për vetitë e saj farmakologjike.
• Ekstraktimi me ultratinguj është një teknikë efikase, e thjeshtë dhe e shpejtë për izolimin e piperinës me cilësi të lartë.
• Ekstraktimi me ultratinguj është një metodë e besueshme dhe e provuar, tashmë e përdorur gjerësisht në industrinë farmaceutike dhe ushqimore.

Ekstraktimi i piperinës me ultratinguj me performancë të lartë

Piperina është një përbërje bioaktive e vlerësuar, e njohur për potencialin e saj për të rritur përthithjen e kurkuminës, selenit, vitaminës B12, beta-karotenit dhe përbërjeve të tjera. Prandaj, industria farmaceutike dhe ajo e ushqyerjes kanë interes të madh për ekstraktimin e shpejtë dhe të thjeshtë të piperinës me cilësi të lartë.
Ekstraktimi konvencional i piperinës dhe piperidinës kryhet përmes ekstraktimit me tretës, i cili kërkon shumë kohë dhe përdor DMC (diklorometan) toksik. Ekstraktimi me ultratinguj e tejkalon ekstraktimin konvencional me tretës përmes rendimenteve më të larta, përdorimit të tretësve jotoksikë (p.sh. etanolit) dhe një procesi të shpejtë ekstraktimi. Ultratingujt me performancë të lartë krijojnë kavitacion në lëngje. Kavitacioni akustik ose ultrasonik krijon lokalisht kushte ekstreme, si diferenca jashtëzakonisht të larta të temperaturës dhe presionit, rryma të vrullshme lëngu dhe forca prerëse. Këto forca ultrasonike thyejnë muret qelizore dhe rrisin transferimin e masës midis brendësisë së qelizës dhe tretësit përreth, duke mundësuar çlirimin e substancave bioaktive. Ekstraktimi me ultratinguj është një teknikë e provuar për izolimin e përbërjeve të synuara, si piperina, nga piperi i bluar (piper nigrum, piper longum).

Kushtet optimale të ekstraktimit duke përdorur sonikimin

Një nga përparësitë më të rëndësishme të izolimit me ultratinguj është kontrolli i saktë i të gjithë parametrave të procesit. Intensiteti i ultratingujve (amplituda, fuqia, cikli i punës), koha e ekstraktimit, tretësi, raporti i lëndës së ngurtë ndaj tretësit dhe temperatura mund të rregullohen në kushte optimale për të përftuar rendimentin më të lartë të piperinës me cilësi të lartë.

Shembull protokolli për ekstraktimin e piperinës me ultratinguj

Në një konfigurim në shkallë të vogël me gotë laboratorike, rendimenti maksimal i piperinës (5,8 mg/g) nga Piper longum i bluar arrihet në kushte të optimizuara të ekstraktimit me ultratinguj, të cilat janë përcaktuar si më poshtë:
Sonikator UP200St ose UP200Ht (200W, 26kHz)
parametrat e ultratingujve: amplitudë 100%, cikël pune 80%
koha e sonikimit: rreth 18 min.
tretësi: etanol
raporti i lëndës së ngurtë ndaj tretësit: 1:10
temperatura: 50°C

Rezultate superiore

Ekstraktimi me ultratinguj ka përparësi të konsiderueshme krahasuar me ekstraktimin tradicional me lote dhe me tretës. Rathod (2014) tregon se koha e ekstraktimit zvogëlohet nga 8h për ekstraktimin me tretës me lote dhe 4h për ekstraktimin Soxhlet në 18 min. për ekstraktimin me ultratinguj. Për më tepër, ekstraktimi me ultratinguj jep një rendiment më të lartë të ekstraktimit të piperinës. Rendimentet e ekstraktimit të piperinës të përftuara me ekstraktimin Soxhlet dhe metodat e ekstraktimit me lote rezultuan të ishin përkatësisht 1,67 mg/g dhe 0,98 mg/g, të cilat ishin shumë më të ulëta se rendimenti prej 5,8mg/g i përftuar me ultratinguj. Rathod (2014) arrin në përfundimin se ekstraktimi i përbërësve natyrorë bimorë, si piperina, i asistuar me ultratinguj, zvogëlon problemin e ekstraktueshmërisë së ulët dhe të kohëve të gjata të ekstraktimit krahasuar me metodat tradicionale.

Ultratingujt përdoren me sukses edhe për ekstraktimin e vajrave esencialë nga piperi i zi. Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth hidrodistilimit të vajrave esencialë me ultratinguj!

Gjeni sonikatorin më të mirë për ekstraktimin e piperinës

Hielscher Ultrasonics është një prodhues me përvojë shumëvjeçare i sistemeve të ekstraktimit me ultratinguj me performancë të lartë. Gama e produkteve tona shtrihet nga ultrasonikatorët laboratorikë të vegjël e të fuqishëm deri te sistemet e qëndrueshme për tavolinë pune dhe ato industriale, të cilat ofrojnë ultratinguj me intensitet të lartë për ekstraktimin dhe izolimin efikas të substancave bioaktive (p.sh. piperinës, kurkuminës etj.).
Të gjitha pajisjet ultrasonike nga 200W deri në 16 000W kanë një ekran me ngjyra për kontroll digjital, një kartë SD të integruar për regjistrimin automatik të të dhënave, telekomandim përmes shfletuesit dhe shumë funksione të tjera të lehta për përdoruesin. Sonotrodat dhe qelizat e rrjedhjes (pjesët që janë në kontakt me mjedisin) mund të sterilizohen në autoklavë dhe pastrohen lehtë.
Të gjithë ultrasonikatorët tanë janë ndërtuar për funksionim 24/7, kërkojnë pak mirëmbajtje dhe përdoren lehtë dhe në mënyrë të sigurt.

Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të ultrasonikatorëve tanë:

Literatura/Referencat

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Potenciali antioksidues dhe kundër glikimit i piperit të gjelbër (Piper nigrum): Optimizimi i ekstraktimit të bazuar në β-ciklodekstrinë me metodologjinë e sipërfaqes së përgjigjes. Food Chemistry, Vëllimi 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Ekstraktimi i piperinës nga piperi i bardhë me ndihmën e ultratingujve, duke përdorur lëng jonik. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47–51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Ekstraktimi i piperinës nga Piper longum duke përdorur ultratinguj. Industrial Crops and Products Vëll. 58, 2014. 259–264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimizimi i ekstraktimit të përbërjeve fenolike të hideve (Ziziphus Jujube) duke përdorur metodën e ekstraktimit me ndihmën e ultratingujve.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Ekstraktimi dhe karakterizimi i proteinave nga lulja e bananes (Musa Sapientum L) dhe vlerësimi i aktiviteteve antimikrobike. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizimi i parametrave të ekstraktimit të galatit të epigalokatekinës nga çaji i gjelbër duke përdorur metoda konvencionale me ujë të nxehtë dhe metoda me ndihmën e ultratingujve. Përpunimi i Ushqimit dhe Bioprodukteve 111 (2018). 37–44.

Fakte që ia vlen të njihni

Ekstraktimi ultrasonik

Ekstraktimi ultrasonik i substancave bioaktive nga materialet bimore bazohet në parimin e kavitacionit akustik. Kavitacioni akustik ndodh kur valë ultrasonike me intensitet shumë të lartë (p.sh. me amplituda të larta prej 100µm, të gjeneruara nga ultratinguj me frekuencë 20–26kHz) transmetohen në një lëng. Forcat prerëse të kavitacionit shpojnë dhe çajnë muret qelizore të materialit bimor dhe e shtyjnë dhe tërheqin tretësin përreth brenda dhe jashtë qelizës. Pas procesit të ekstraktimit, tretësi mbart molekulat e synuara, të cilat më pas mund të ndahen (p.sh. me centrifugim). Ekstraktimi ultrasonik njihet mirë për rendimente të larta të ekstrakteve bimore të paprekura.

Ekstraktimi ultrasonik nga qelizat: prerja tërthore mikroskopike (TS) e kërcellit apikal të mendrës (Mentha piperita) tregon mekanizmin e veprimeve gjatë ekstraktimit ultrasonik nga qelizat (zmadhim 2000x) [burimi: Vilkhu et al. 2011]

Piperina

Piperina (1-piperyol-piperidine) është përbërja kryesore djegëse e piperit (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). Shija e piperit, djegësia e tij dhe, rrjedhimisht, cilësia e tij lidhen me sasinë e piperinës. Kjo karakteristikë cilësore mund të ndryshohet duke hidrolizuar piperinën, në mënyrë që unaza e piperidinës të çahet.
Piperina njihet për efekte të ndryshme farmakologjike, p.sh. aktivitete antifungale, kundër diarresë, anti-inflamatore dhe frenuese të 5-lipoksigjenazës dhe ciklooks​​igjenazës-1. Për më tepër, piperina rrit biodisponueshmërinë e kurkuminës me 2000%. Prandaj, piperina është një substancë e përdorur gjerësisht në formulimet e suplementeve (p.sh. BioPerine®).
Piperina mund të ekstraktohet nga Piper nigrum dhe Piper longum.
Piperidina është një aminë dytësore ciklike, një strukturë molekulare që gjendet në shumë alkaloide bimore. Piperidina përftohet nga hidroliza e piperinës. Piperidina dhe derivatet e saj janë njësi ndërtuese të kudogjendura në sintezën e produkteve farmaceutike dhe kimikateve të imëta.

Piperi

Piper nigrum, piperi i zi, është një bimë kacavjerrëse me lule e familjes Piperaceae. Kultivohet për kokrrat e piperit, të cilat zakonisht thahen dhe përdoren si erëz dhe për t’u dhënë shije ushqimeve. Kokrrat e piperit të zi, të gjelbër dhe të bardhë përftohen të gjitha nga bima e piperit të zi. Ngjyrat e ndryshme janë rezultat i trajtimit dhe përgatitjes së kokrrave të piperit. Kokrrat e piperit të zi përftohen duke zier frutat e papjekura me bërthamë në ujë të nxehtë dhe duke i tharë më pas. Piperi i bardhë vilet kur kokrrat e bimës së piperit janë plotësisht të pjekura; më pas hiqet lëkura e errët e frutit të pjekur (me njomje). Kokrrat e piperit të gjelbër përftohen nga frutat e papjekura me bërthamë duke i trajtuar me dioksid squfuri, duke i konservuar ose duke i liofilizuar për të ruajtur lëndët e tyre ngjyruese të gjelbra.

Piper longum Linn, i njohur edhe si piperi i gjatë indian (pipli), është një i afërm i ngushtë i Piper nigrum dhe ka një shije të ngjashme, por më djegëse se ajo e Piper nigrum.
Frutat e Piper longum përmbajnë afërsisht 1% vajra të avullueshëm, rrëshirë, alkaloidet piperinë dhe piperlongumininë, një alkaloid dyllor Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide dhe një substancë terpenoide. Piperina, një alkaloid piperidinik, është përgjegjëse për shijen pikante dhe djegëse të kokrrave të piperit. Piperlongumina është një substancë farmakologjikisht aktive që shfaq veprim kundër shumë llojeve të kancerit, përfshirë kancerin e prostatës, gjirit, mushkërive, zorrës së trashë, limfomën, leuçeminë, tumoret parësore të trurit dhe kancerin e stomakut.
Për më tepër, në kokrrat e piperit mund të gjenden këto sasi mineralesh: 1230mg/100g kalcium, 190mg/100g fosfor dhe 62,1mg/100g hekur. Rrënjët përmbajnë piperinë, piperlonguminë ose piplartinë dhe dihidrostigmasterol.