การสกัดพิเพอรีนจากพริกไทยด้วยอัลตราซาวนด์

• พิเพอรีนเป็นสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่พบในเมล็ดพริกไทย และมีคุณค่าเนื่องจากคุณสมบัติทางเภสัชวิทยา
• อัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคการสกัดที่มีประสิทธิภาพ เรียบง่าย และรวดเร็ว สำหรับแยกพิเพอรีนคุณภาพสูง
• การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่เชื่อถือได้และผ่านการพิสูจน์แล้ว ซึ่งมีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยาและอาหาร

การสกัดพิเพอรีนด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง

พิเพอรีนเป็นสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีคุณค่า ซึ่งเป็นที่รู้จักจากศักยภาพในการเพิ่มการดูดซึมเคอร์คูมิน ซีลีเนียม วิตามิน B12 เบตาแคโรทีน และสารประกอบอื่น ๆ ดังนั้น อุตสาหกรรมยาและโภชนาการจึงให้ความสนใจอย่างมากต่อการสกัดพิเพอรีนคุณภาพสูงอย่างรวดเร็วและเรียบง่าย
การสกัดพิเพอรีนและพิเพอริดีนแบบดั้งเดิมดำเนินการด้วยการสกัดด้วยตัวทำละลายที่ใช้เวลานาน โดยใช้ DMC (ไดคลอโรมีเทน) ซึ่งเป็นพิษ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เหนือกว่าการสกัดด้วยตัวทำละลายแบบดั้งเดิมด้วยผลได้ที่สูงกว่า การใช้ตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษ (เช่น เอทานอล) และกระบวนการสกัดที่รวดเร็ว อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสร้างคาวิเทชันในของเหลว คาวิเทชันจากคลื่นเสียงหรืออัลตราซาวนด์ก่อให้เกิดสภาวะรุนแรงเฉพาะจุด เช่น ความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันที่สูงอย่างยิ่ง ลำเจ็ตของเหลว และแรงเฉือน แรงจากอัลตราซาวนด์เหล่านี้ทำลายผนังเซลล์และเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลายที่อยู่โดยรอบ ทำให้สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพถูกปลดปล่อยออกมา การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่ผ่านการพิสูจน์แล้วสำหรับแยกสารประกอบเป้าหมาย เช่น พิเพอรีน จากพริกไทยบด (piper nigrum, piper longum).

สภาวะการสกัดที่เหมาะสมที่สุดโดยใช้การให้คลื่นอัลตราซาวนด์

ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของการแยกสารด้วยอัลตราซาวนด์คือการควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการทั้งหมดได้อย่างแม่นยำ ความเข้มของอัลตราซาวนด์ (แอมพลิจูด กำลัง รอบการทำงาน) เวลาในการสกัด ตัวทำละลาย อัตราส่วนของแข็งต่อตัวทำละลาย และอุณหภูมิ สามารถปรับให้เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้ผลได้สูงที่สุดของพิเพอรีนคุณภาพสูง

ตัวอย่างขั้นตอนการสกัดพิเพอรีนด้วยอัลตราซาวนด์

ในการจัดชุดทดลองด้วยบีกเกอร์ขนาดเล็ก ผลได้สูงสุดของพิเพอรีน (5.8 mg/g) จาก Piper longum บด ได้มาภายใต้สภาวะการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ที่ปรับให้เหมาะสมที่สุด ซึ่งพบว่าเป็นดังต่อไปนี้:
เครื่องให้คลื่นอัลตราซาวนด์ UP200St หรือ UP200Ht (200W, 26kHz)
พารามิเตอร์อัลตราซาวนด์: แอมพลิจูด 100%, รอบการทำงาน 80%
เวลาให้คลื่นอัลตราซาวนด์: ประมาณ 18 min.
ตัวทำละลาย: เอทานอล
อัตราส่วนของแข็งต่อตัวทำละลาย: 1:10
อุณหภูมิ: 50°C

ผลลัพธ์ที่เหนือกว่า

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์มีข้อได้เปรียบอย่างมีนัยสำคัญเหนือการสกัดแบบแบตช์และการสกัดด้วยตัวทำละลายแบบดั้งเดิม Rathod (2014) แสดงให้เห็นว่าเวลาในการสกัดลดลงจาก 8h สำหรับการสกัดด้วยตัวทำละลายแบบแบตช์ และ 4h สำหรับการสกัดแบบ Soxhlet เหลือ 18 min. สำหรับการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ นอกจากนี้ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ยังให้ผลได้ในการสกัดพิเพอรีนสูงกว่า พบว่าผลได้ในการสกัดพิเพอรีนจากวิธีสกัดแบบ Soxhlet และแบบแบตช์เท่ากับ 1.67 mg/g และ 0.98 mg/g ตามลำดับ ซึ่งต่ำกว่าผลได้ 5.8mg/g ที่ได้จากอัลตราซาวนด์อย่างมาก Rathod (2014) สรุปว่าการสกัดองค์ประกอบจากพืชตามธรรมชาติ เช่น พิเพอรีน โดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย ลดปัญหาความสามารถในการสกัดต่ำและเวลาในการสกัดที่ยาวนานเมื่อเทียบกับวิธีดั้งเดิม

อัลตราซาวนด์ยังใช้สกัดน้ำมันหอมระเหยจากพริกไทยดำได้สำเร็จอีกด้วย คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการกลั่นน้ำมันหอมระเหยด้วยน้ำโดยใช้อัลตราซาวนด์!

ค้นหาเครื่องให้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ดีที่สุดสำหรับการสกัดพิเพอรีน

Hielscher Ultrasonics เป็นผู้ผลิตระบบสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงที่มีประสบการณ์ยาวนาน ผลิตภัณฑ์ของเราครอบคลุมตั้งแต่ เครื่องอัลตราซาวนด์สำหรับห้องปฏิบัติการขนาดเล็กที่มีกำลังสูง ไปจนถึง ระบบแบบตั้งโต๊ะและระบบอุตสาหกรรมที่ทนทาน ซึ่งให้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงสำหรับการสกัดและแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอย่างมีประสิทธิภาพ (เช่น พิเพอรีน, เคอร์คูมิน เป็นต้น)
อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ทั้งหมดตั้งแต่ 200W ถึง 16,000W มีจอแสดงผลสีสำหรับการควบคุมแบบดิจิทัล การ์ด SD ในตัวสำหรับบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ การควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ และคุณสมบัติที่ใช้งานง่ายอีกมากมาย โซโนโทรดและเซลล์การไหล (ชิ้นส่วนที่สัมผัสกับตัวกลาง) สามารถฆ่าเชื้อด้วยเครื่องนึ่งฆ่าเชื้อแรงดันไอน้ำและทำความสะอาดได้ง่าย
เครื่องอัลตราซาวนด์ทั้งหมดของเราสร้างขึ้นสำหรับการทำงาน 24/7 ต้องการการบำรุงรักษาน้อย และใช้งานได้ง่ายและปลอดภัย

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:

เอกสารวิชาการ/เอกสารอ้างอิง

• Leonardo Cristian Favre, Guido Rolandelli, Ndumiso Mshicileli, Lusani Norah Vhangani, Cristina dos Santos Ferreira, Jessy van Wyk, María del Pilar Buera (2020): ศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระและยับยั้งไกลเคชันของพริกไทยเขียว (Piper nigrum): การปรับการสกัดโดยใช้ β-cyclodextrin ให้เหมาะสมที่สุดด้วยวิธีพื้นผิวตอบสนอง. Food Chemistry, เล่ม 316, 2020.
• Cao X.; Ye X.; Lu Y.; Mo W. (2009): การสกัดพิเพอรีนจากพริกไทยขาวโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยและใช้ของเหลวไอออนิกเป็นตัวทำละลาย. Analytica Chimica Acta 640, 2009. 47–51.
• Rathod S.S.; Rathod V.K. (2014): การสกัดพิเพอรีนจาก Piper longum โดยใช้อัลตราซาวนด์. Industrial Crops and Products เล่ม 58, 2014. 259–264.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): ปรับการสกัดสารประกอบฟีนอลิกจากพุทรา (Ziziphus Jujube) ให้เหมาะสมที่สุดด้วยวิธีสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): การสกัดและการศึกษาลักษณะของโปรตีนจากดอกกล้วย (Musa Sapientum L) และการประเมินฤทธิ์ต้านจุลชีพ. 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): การปรับพารามิเตอร์การสกัด epigallocatechin gallate จากชาเขียวให้เหมาะสมที่สุด โดยใช้วิธีน้ำร้อนแบบดั้งเดิมและวิธีที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วย. การแปรรูปอาหารและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ 111 (2018). 37–44.

ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์

การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืชด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยหลักการของ คาวิเทชันจากคลื่นเสียง. คาวิเทชันจากคลื่นเสียงเกิดขึ้นเมื่อมีการส่งผ่านพลังงานคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงมากเข้าสู่ของเหลว (เช่น แอมพลิจูดสูงที่ 100µm ซึ่งเกิดจากอัลตราซาวนด์ที่ 20–26kHz) แรงเฉือนจากคาวิเทชันทำให้ผนังเซลล์ของวัสดุพืชเป็นรูและแตกออก และผลักและดึงตัวทำละลายที่อยู่โดยรอบเข้าและออกจากภายในเซลล์ หลังจากกระบวนการสกัด ตัวทำละลายจะมีโมเลกุลเป้าหมายอยู่ ซึ่งสามารถแยกออกได้ในขั้นตอนถัดไป (เช่น ด้วยการปั่นเหวี่ยง) การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักกันดีว่าให้ผลได้สูงของสารสกัดจากพืชที่ยังคงสภาพสมบูรณ์

การสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์: ภาพตัดขวาง (TS) ของส่วนยอดลำต้นสะระแหน่ (Mentha piperita) ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ (กำลังขยาย 2000x) [แหล่งที่มา: Vilkhu et al. 2011]

พิเพอรีน

พิเพอรีน (1-piperyol-piperidine) เป็นสารประกอบหลักที่ทำให้เกิดรสเผ็ดฉุนของพริกไทย (piper nigrum / piper longum, Piperaceae). กลิ่นรสของพริกไทย ความเผ็ดฉุน และคุณภาพของพริกไทยจึงสัมพันธ์กับปริมาณพิเพอรีน คุณลักษณะด้านคุณภาพนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไฮโดรไลซ์พิเพอรีน ทำให้วงแหวนพิเพอริดีนถูกตัดขาด
พิเพอรีนเป็นที่รู้จักว่ามีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาหลายประการ เช่น ฤทธิ์ต้านเชื้อรา ต้านอาการท้องเสีย ต้านการอักเสบ และยับยั้ง 5-lipoxygenase และ cyclooxygenase-1 นอกจากนี้ พิเพอรีนยังเพิ่มชีวปริมาณออกฤทธิ์ของ เคอร์คูมิน ขึ้น 2000% ดังนั้น พิเพอรีนจึงเป็นสารที่นิยมใช้ในสูตรผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร (เช่น BioPerine®)
พิเพอรีนสามารถสกัดได้จาก Piper nigrum และ Piper longum.
พิเพอริดีนเป็นเอมีนทุติยภูมิแบบวงแหวน ซึ่งเป็นโครงสร้างโมเลกุลที่พบในแอลคาลอยด์จากพืชหลายชนิด พิเพอริดีนเกิดจากการไฮโดรไลซิสของพิเพอรีน พิเพอริดีนและอนุพันธ์เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์ยาและสารเคมีมูลค่าสูง

พริกไทย

Piper nigrum หรือพริกไทยดำ เป็นไม้เถามีดอกในวงศ์ Piperaceae. ปลูกเพื่อเก็บผลพริกไทย ซึ่งมักนำไปทำให้แห้งและใช้เป็นเครื่องเทศและเครื่องปรุงรส เมล็ดพริกไทยดำ เขียว และขาวล้วนได้จากต้นพริกไทยดำ สีที่แตกต่างกันเป็นผลจากการจัดการและการเตรียมเมล็ดพริกไทย เมล็ดพริกไทยดำได้จากการต้มผลแบบดรูปที่ยังไม่สุกในน้ำร้อน แล้วทำให้แห้งในภายหลัง พริกไทยขาวเก็บเกี่ยวจากผลพริกไทยที่สุกเต็มที่ จากนั้นจึงนำเปลือกสีเข้มของผลสุกออก (โดยการแช่ให้เปื่อย) เมล็ดพริกไทยเขียวทำจากผลแบบดรูปที่ยังไม่สุก โดยผ่านการจัดการด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ การบรรจุกระป๋อง หรือการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง เพื่อคงสารสีเขียวไว้

Piper longum Linn หรือที่รู้จักกันในชื่อดีปลีอินเดีย (pipli) เป็นพืชที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับ Piper nigrum และมีรสชาติคล้ายกัน แต่เผ็ดกว่า Piper nigrum.
ผลของ Piper longum มีน้ำมันระเหยง่ายประมาณ 1%, เรซิน, แอลคาลอยด์พิเพอรีนและพิเพอรลองกูมินีน, แอลคาลอยด์ลักษณะคล้ายขี้ผึ้ง Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide และสารเทอร์พีนอยด์ พิเพอรีนซึ่งเป็นแอลคาลอยด์พิเพอริดีนเป็นสารที่ทำให้ผลพริกไทยมีรสเผ็ดและฉุน พิเพอรลองกูมีนเป็นสารออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่แสดงฤทธิ์ต่อมะเร็งหลายชนิด ได้แก่ มะเร็งต่อมลูกหมาก เต้านม ปอด ลำไส้ใหญ่ มะเร็งต่อมน้ำเหลือง มะเร็งเม็ดเลือดขาว เนื้องอกสมองปฐมภูมิ และมะเร็งกระเพาะอาหาร
นอกจากนี้ ยังพบแร่ธาตุในผลพริกไทยในปริมาณดังต่อไปนี้: แคลเซียม 1230mg/100g, ฟอสฟอรัส 190mg/100g และเหล็ก 62.1mg/100g รากมีพิเพอรีน พิเพอรลองกูมีนหรือพิพลาร์ทีน และไดไฮโดรสติกมาสเตอรอล