Ултразвучна екстракција пиперина из бибера

• Пиперин је биоактивна супстанца која се налази у зрну паприке и цењена је због својих фармаколошких својстава.
• Ултразвук је ефикасна, једноставна и брза техника екстракције за изоловање висококвалитетног пиперина.
• Ултразвучна екстракција је поуздана и доказана метода која се већ широко користи у фармацеутској и прехрамбеној индустрији.

Екстракција пиперина ултразвуком високих перформанси

Пиперин је цењено биоактивно једињење познато по свом потенцијалу да повећа апсорпцију куркумина, селена, витамина Б12, бета-каротена и других једињења. Због тога је фармацеутска и прехрамбена индустрија веома заинтересована за брзу и једноставну екстракцију висококвалитетног пиперина.
Конвенционална екстракција пиперина и пиперидина се изводи дуготрајном екстракцијом растварачем коришћењем токсичног ДМЦ (дихлорометана). Ултразвучна екстракција надмашује конвенционалну екстракцију растварачем већим приносима, употребом нетоксичних растварача (нпр. етанол) и брзим процесом екстракције. Ултразвук високих перформанси ствара кавитацију у течностима. Акустична или ултразвучна кавитација ствара локално екстремне услове као што су супер-високе разлике температуре и притиска, млазнице течности и силе смицања. Ове ултразвучне силе разбијају ћелијске зидове и повећавају пренос масе између унутрашњости ћелије и околног растварача тако да се ослобађају биоактивне супстанце. Ултразвучна екстракција је доказана техника за изоловање циљаних једињења као што је пиперин из млевене паприке (пипер нигрум, пипер лонгум).

Оптимални услови екстракције помоћу ултразвука

Једна од најважнијих предности ултразвучне изолације је прецизна контрола свих параметара процеса. Интензитет ултразвука (амплитуда, снага, радни циклус), време екстракције, растварач, однос чврсте материје и растварача и температура могу се подесити на оптималне услове како би се добио највећи принос висококвалитетног пиперина.

Пример протокола за ултразвучну екстракцију пиперина

У поставци чаше малог обима, максимални принос пиперина (5,8 мг/г) из земље пипер лонгум се добија при оптимизованим условима ултразвучне екстракције, за које је утврђено да су следећи:
соницатор УП200Ст или УП200Хт (200В, 26кХз)
ултразвучни параметри: 100% амплитуда, 80% радни циклус
време соникације: прибл. 18 мин.
растварач: етанол
однос чврсте материје и растварача: 1:10
температура: 50°Ц

Супериор Ресултс

Ултразвучна екстракција има значајне предности у односу на традиционалну серијску екстракцију и екстракцију растварачем. Ратход (2014) показује да је време екстракције смањено са 8-часовне екстракције растварачем и 4-часовне Сокхлетове екстракције на 18 минута. ултразвучна екстракција. Штавише, ултразвучна екстракција даје већи принос екстракције пиперина. Утврђено је да су екстракциони приноси пиперина добијени методом Сокхлет екстракције 1,67 мг/г односно 0,98 мг/г, што је много ниже од ултразвучног приноса од 5,8 мг/г. Ратход (2014) закључује да ултразвучна екстракција природних фитоконституената као што је пиперин умањује проблем ниске способности екстракције и дугог времена екстракције у односу на традиционалне методе.

Ултразвук се успешно користи и за екстракцију етеричних уља из црног бибера. Кликните овде да сазнате више о ултразвучној хидродестилацији етеричних уља!

Пронађите најбољи соникатор за екстракцију пиперина

Хиелсцхер Ултрасоницс је дугогодишњи произвођач ултразвучних система за екстракцију високих перформанси. Наш портфолио производа се креће од малих, моћних лабораторијски ултрасоникатори да робустан столни и индустријски системи, који испоручују ултразвук високог интензитета за ефикасну екстракцију и изолацију биоактивних супстанци (нпр. пиперин, куркумин итд.).
Сви ултразвучни уређаји од 200В до 16,000В имају екран у боји за дигиталну контролу, интегрисану СД картицу за аутоматско снимање података, даљинско управљање претраживачем и многе друге функције прилагођене кориснику. Сонотроде и проточне ћелије (делови који су у контакту са медијумом) могу се аутоклавирати и лако се чисте.
Сви наши ултрасоникатори су направљени за рад 24/7, захтевају мало одржавања и лаки су и безбедни за рад.

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:

Литература/Референце

• Леонардо Кристијан Фавр, Гвидо Роландели, Ндумисо Мшичилели, Лусани Норах Вангани, Кристина дос Сантос Фереира, Џеси ван Вик, Марија дел Пилар Буера (2020): Антиоксидативни и антигликациони потенцијал зеленог бибера (Пипер нигрум): Оптимизација екстракције на бази β-циклодекстрина методологијом површине одговора. Хемија хране, свеска 316, 2020.
• Цао Кс.; Ие Кс.; Лу И.; Мо В. (2009): Ултразвучна екстракција пиперина из белог бибера на бази јонске течности. Аналитица Цхимица Ацта 640, 2009. 47-51.
• Ратход СС; Ратход ВК (2014): Екстракција пиперина из Пипер лонгум ултразвуком. Индустријске културе и производи Вол. 58, 2014. 259-264.
• Фоолади, Хамед; Мортазави, Сеииед Али; Рајаеи, Ахмад; Елхами Рад, Амир Хосеин; Салар Баши, Давуд; Саваби Сани Каргар, Самира (2013): Оптимизујте екстракцију фенолних једињења жижуле (Зизипхус Јујубе) коришћењем методе екстракције уз помоћ ултразвука.
• Ситтхииа, К.; Девкота, Л.; Садик, МБ; Анал АК (2018): Екстракција и карактеризација протеина из цвета банане (Муса Сапиентум Л) и процена антимикробних активности. Ј Фоод Сци Тецхнол (фебруар 2018) 55(2):658–666.
• Аииилдиз, Сена Саклар; Карадениз, Булент; Сагцанб, Нихан; Бахара, Бану; Ми, Ахмет Абдулах; Аласалвар, Цесареттин (2018): Оптимизација параметара екстракције епигалокатехин галата коришћењем конвенционалне топле воде и ултразвучних метода из зеленог чаја. Прерада хране и биопроизвода 111 (2018). 37–44.

Чињенице које вреди знати

ултразвучна екстракција

Ултразвучна екстракција биоактивних супстанци из биљака заснива се на принципу акустична кавитација. Акустична кавитација настаје када се високо интензивни ултразвучни таласи (нпр. велике амплитуде од 100 µм, генерисани ултразвуком од 20-26 кХз) споје у течност. Силе кавитационог смицања перфорирају и пуцају на ћелијске зидове биљног материјала и потискују и извлаче околни растварач унутра и из унутрашњости ћелије. Након процеса екстракције, растварач носи циљане молекуле, који се затим могу раздвојити (нпр. центрифугирањем). Познато је да ултразвучна екстракција даје високе приносе нетакнутих фито екстраката.

Ултразвучна екстракција из ћелија: микроскопски попречни пресек (ТС) апикалне стабљике нане (Ментха пиперита) показује механизам деловања током ултразвучне екстракције из ћелија (увећање 2000к) [извор: Вилкху ет ал. 2011]

пиперин

Пиперин (1-пипериол-пиперидин) је главно оштро једињење бибера (пипер нигрум / пипер лонгум, Пиперацеае). Укус бибера, његова оштрина, а самим тим и квалитет, су у корелацији са количином пиперина. Овај атрибут квалитета се може променити хидролизом пиперина, тако да се пиперидински прстен цепа.
Пиперин је познат по различитим фармаколошким ефектима, нпр. антифунгалним, антидијарејским, антиинфламаторним и инхибиторним активностима 5-липоксигеназе и циклооксигеназе-1. Штавише, пиперин повећава биорасположивост куркумин до 2000%. Стога је пиперин популарна супстанца која се користи у формулацијама додатака (нпр. БиоПерине®).
Пиперин се може екстраховати из пипер нигрум и пипер лонгум.
Пиперидин је циклични секундарни амин, који је молекуларна структура која се налази у многим биљним алкалоидима. Пиперидин настаје хидролизом пиперина. Пиперидин и његови деривати су свеприсутни градивни блокови у синтези фармацеутских производа и финих хемикалија.

бибер

пипер нигрум, црни бибер, је цветна лоза у породици Пиперацеае. Узгаја се због плодова бибера у зрну који се обично суше и користе као зачин и зачин. Црни, зелени и бели бибер у зрну се добијају од биљке црног бибера. Различите боје су резултат третмана и припреме бибера у зрну. Црни бибер у зрну се добија тако што се незреле коштице кувају у врућој води и затим се осуше. Бели бибер се бере као потпуно зреле бобице биљке паприке; затим се тамна кожица зрелог плода уклони (реттинг). Зелени бибер у зрну се прави од незрелих коштица третирањем сумпор-диоксидом, конзервирањем или сушењем замрзавањем како би се задржале зелене боје.

Пипер лонгум Линн, такође познат као индијска дуга паприка (пипли), близак је рођак пипер нигрум и има сличан укус, али љутији од пипер нигрум.
Плодови од пипер лонгум садржи прибл. 1% испарљивих уља, смоле, алкалоида пиперина и пиперлонгуминина, воштаног алкалоида Нисобутилдека-транс-2-транс-4-диенамида и терпеноидне супстанце. Пиперидин алкалоид пиперин одговоран је за пикантан, оштар укус бобица бибера. Пиперлонгумин је фармаколошки активна супстанца која показује активност против многих карцинома укључујући рак простате, дојке, плућа, дебелог црева, лимфома, леукемије, примарних тумора мозга и рака желуца.
Поред тога, у бобицама бибера се могу наћи следеће количине минерала: 1230 мг/100 г калцијума, 190 мг/100 г фосфора и 62,1 мг/100 г гвожђа. Корени садрже пиперин, пиперлонгумин или пиплартин и дихидростигмастерол.