Ultraljud extraktion av piperin från peppar

• Piperin är ett bioaktivt ämne som finns i pepparkorn och värderas för sina farmakologiska egenskaper.
• Ultraljud är en effektiv, enkel, och snabb extraktionsteknik för att isolera piperin av hög kvalitet.
• Ultraljud extraktion är en pålitlig och beprövad metod, som redan används i stor utsträckning inom läkemedels- och livsmedelsindustrin.

Piperinextraktion med högpresterande ultraljud

Piperine är en uppskattad bioaktiv förening som är känd för sin potential att öka absorptionen av curcumin, selen, vitamin B12, betakaroten och andra föreningar. Därför är läkemedels- och näringsindustrin starkt intresserad av snabb och enkel extraktion av piperin av hög kvalitet.
Konventionell extraktion av piperin och piperidin utförs genom tidskrävande lösningsmedelsextraktion med hjälp av toxisk DMC (diklormetan). Ultraljud extraktion överträffar konventionell lösningsmedelsextraktion genom högre utbyten, användning av giftfria lösningsmedel (t.ex. etanol) och en snabb extraktionsprocess. Högpresterande ultraljud skapar kavitation i vätskor. Akustisk kavitation eller ultraljudskavitation genererar lokalt extrema förhållanden som superhöga temperatur- och tryckskillnader, vätskestrålar och skjuvkrafter. Dessa ultraljudskrafter bryter ner cellväggarna och ökar massöverföringen mellan cellens inre och det omgivande lösningsmedlet så att de bioaktiva ämnena frigörs. Ultraljud extraktion är en beprövad teknik för att isolera riktade föreningar såsom piperin från mald peppar (Piper nigrum, Piper Longum).

Optimala extraktionsförhållanden med hjälp av ultraljudsbehandling

En av de viktigaste fördelarna med ultraljudsisoleringen är den exakta kontrollen av alla processparametrar. Ultraljudsintensitet (amplitud, effekt, arbetscykel), extraktionstid, lösningsmedel, förhållande mellan fast ämne och lösningsmedel och temperatur kan ställas in på optimala förhållanden för att få högsta utbyte av piperin av hög kvalitet.

Exemplariskt protokoll för ultraljud piperinextraktion

I en småskalig bägaruppställning ska det maximala utbytet av piperin (5,8 mg/g) från marken Piper Longum erhålls vid optimerade ultraljudsextraktionsförhållanden, som har visat sig vara följande:
Ultraljudsbehandling UP200St eller UP200Ht (200 W, 26 kHz)
Ultraljudsparametrar: 100 % amplitud, 80 % arbetscykel
Ultraljudsbehandling Tid: Ca. 18 min.
Lösningsmedel: etanol
Förhållande mellan fast och lösningsmedel: 1:10
temperatur: 50°C

Överlägsna resultat

Ultraljud extraktion har betydande fördelar jämfört med traditionell batch och lösningsmedel extraktion. Rathod (2014) visar att extraktionstiden reduceras från 8 timmar satsvis lösningsmedelsextraktion och 4 timmar Soxhlet-extraktion reduceras till 18 minuter ultraljudsextraktion. Dessutom ger ultraljudsextraktion ett högre extraktionsutbyte av piperin. Extraktionsutbytet av piperin erhållet från Soxhlet-extraktion och satsvisa extraktionsmetoder visade sig vara 1,67 mg/g respektive 0,98 mg/g, vilket var mycket lägre än det ultraljudsmässigt erhållna utbytet på 5,8 mg/g. Rathod (2014) drar slutsatsen att ultraljudsassisterad extraktion av naturliga fytobeståndsdelar som piperin minskar problemet med låg extraherbarhet och långa extraktionstider jämfört med traditionella metoder.

Ultraljud används också framgångsrikt för att extrahera eteriska oljor från svartpeppar. Klicka här för att lära dig mer om ultraljudshydrodestillation av eteriska oljor!

Hitta den bästa ultraljudsbehandlingen för piperinextraktion

Hielscher Ultrasonics är sedan länge en erfaren tillverkare av högpresterande ultraljudsextraktionssystem. Vår produktportfölj sträcker sig från små, kraftfulla Ultraljudsapparater för labb till robust Stationära och industriella system, som ger ultraljud med hög intensitet för effektiv extraktion och isolering av bioaktiva ämnen (t.ex. piperin, Curcumin och så vidare).
Alla ultraljudsenheter från 200 W till 16 000 W har en färgad display för digital kontroll, ett integrerat SD-kort för automatisk dataregistrering, webbläsarens fjärrkontroll och många fler användarvänliga funktioner. Sonotroderna och flödescellerna (de delar som är i kontakt med mediet) kan autoklaveras och är lätta att rengöra.
Alla våra ultraljudsapparater är byggda för 24/7 drift, kräver lågt underhåll och är enkla och säkra att använda.

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:

Litteratur/Referenser

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): Antioxidant- och anti-glykationspotential hos grön paprika (Piper nigrum): Optimering av β-cyklodextrinbaserad extraktion genom responsytmetodik. Livsmedelskemi, volym 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): Jonisk vätskebaserad ultraljudsassisterad extraktion av piperin från vitpeppar. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47-51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): Extraktion av piperin från Piper longum med hjälp av ultraljud. Industriella grödor och produkter Vol. 58, 2014. 259-264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimera extraktionen av fenolföreningar av jujube (Ziziphus Jujube) med hjälp av ultraljudsassisterad extraktionsmetod.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraktion och karakterisering av proteiner från bananblomma (Musa Sapientum L) och utvärdering av antimikrobiella aktiviteter. J Food Sci Technol (februari 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bülent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Vi, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimering av extraktionsparametrarna för epigallokatekingallat med hjälp av konventionellt varmvatten och ultraljudsassisterade metoder från grönt te. Bearbetning av livsmedel och bioprodukter 111 (2018). 37–44.

Fakta som är värda att veta

Ultraljud extraktion

Ultraljud extraktion av bioaktiva ämnen från växter bygger på principen om akustisk kavitation. Akustisk kavitation uppstår när mycket intensiva ultraljudsvågor (t.ex. höga amplituder på 100 μm, genererade av 20-26 kHz ultraljud) kopplas till en vätska. De kavitationella skjuvkrafterna perforerar och bryter cellväggarna i växtmaterialet och trycker och drar det omgivande lösningsmedlet in och ut ur cellens inre. Efter extraktionsprocessen bär lösningsmedlet de riktade molekylerna, som sedan kan separeras (t.ex. genom centrifugering). Ultraljud extraktion är välkänt för att ge höga utbyten av intakta fytoextrakt.

Ultraljud extraktion från celler: den mikroskopiska tvärgående sektionen (TS) av apikal stam av mynta (Mentha piperita) visar verkningsmekanismen under ultraljud extraktion från celler (förstoring 2000x) [resurs: Vilkhu et al. 2011]

Piperin

Piperin (1-piperyol-piperidin) är den huvudsakliga skarpa föreningen av peppar (Piper nigrum / Piper Longum, Piperaceae (Piperaceae)). Pepparsmaken, dess skarphet och därmed dess kvalitet är korrelerade med piperinmängden. Denna kvalitetsegenskap kan ändras genom hydrolysering av piperin, så att piperidinringen klyvs.
Piperin är känt för olika farmakologiska effekter, t.ex. svampdödande, antidiarré, antiinflammatoriska och 5-lipoxygenas- och cyklooxygenas-1-hämmande aktiviteter. Dessutom ökar piperin biotillgängligheten av Curcumin med 2000 %. Därför är piperin ett populärt ämne som används i kosttillskott (t.ex. BioPerine®).
Piperin kan utvinnas ur Piper nigrum och Piper Longum.
Piperidin är en cyklisk sekundär amin, som är en molekylär struktur som finns i många växtalkaloider. Piperidin är resultatet av hydrolys av piperin. Piperidin och dess derivat är allestädes närvarande byggstenar i syntesen av läkemedel och finkemikalier.

peppar

Piper nigrum, svartpeppar, är en blommande vinstock i familjen Piperaceae (Piperaceae). Den odlas för sina pepparkornsfrukter som vanligtvis torkas och används som krydda och krydda. Svartpeppar, grönpeppar och vitpeppar kommer alla från svartpepparplantan. De olika färgerna är resultatet av behandlingen och beredningen av pepparkornen. Svartpepparkorn framställs genom att koka de omogna stenfrukterna i varmt vatten och torka dem efteråt. Vitpeppar skördas som fullt mogna bär från pepparplantan; Ta sedan bort det mörka skalet på den mogna frukten (rötning). Grönpepparkorn framställs av de omogna stenfrukterna genom att behandla dem med svaveldioxid, konserveras eller frystorkas för att behålla de gröna färgämnena.

Piper longum Linn, även känd som indisk långpeppar (pipli), är en nära släkting till Piper nigrum och har en smak som liknar den, men är hetare än Piper nigrum.
Frukterna av Piper Longum innehåller ca 1 % flyktiga oljor, harts, alkaloiderna piperin och piperlonguminin, en vaxartad alkaloid Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamid och en terpenoid substans. Piperidinalkaloiden piperin är ansvarig för den kryddiga, skarpa smaken av pepparbär. Piperlongumin är en farmakologisk aktiv substans som visar aktivitet mot många cancerformer inklusive prostata-, bröst-, lung-, tjocktarms-, lymfom, leukemi, primära hjärntumörer och magcancer.
Dessutom finns följande mängder mineraler i pepparbär: 1230 mg/100 g kalcium, 190 mg/100 g fosfor och 62,1 mg/100 g järn. Rötterna innehåller piperin, piperlongumin eller piplartin och dihydrostigmasterol.