• پیپرین یک ماده بیولوژیکی فعال است که در دانه های فلفل یافت می‌شود و به خاطر خواص داروشناختی خود ارزشمند است.
• اولتراسونیک یک تکنیک استخراج کارآمد، ساده و سریع برای جداسازی پیپرین با کیفیت بالا است.
• استخراج اولتراسونیک یک روش قابل اعتماد و ثابت است که در صنایع دارویی و غذایی به طور گسترده استفاده می‌شود.

استخراج پیپرین با اولتراسونیک

پیپرین یک ترکیب بیولوژیکی ارزشمند است که به خاطر قابلیت افزایش جذب کورکومین، سلنیوم، ویتامین B12، بتا-کاروتن و سایر ترکیبات شناخته شده است. بنابراین، صنایع دارویی و تغذیه به طور شدید به استخراج سریع و ساده پیپرین با کیفیت بالا علاقه‌مند هستند.

استخراج معمولی پیپرین و پیپریدین با استفاده از استخراج حلال زمان‌بر با استفاده از ماده سمی DMC (دی‌کلرومتان) انجام می‌شود. برتری استخراج اولتراسونیک از استخراج معمولی بازده بالاتر، استفاده از حلال‌های غیر سمی (مانند اتانول) و فرآیند استخراج سریع است. اولتراسونیک هموژنایزر باعث ایجاد کاویتیشن در مایعات می‌شود. کاویتیشن صوتی یا اولتراسونیک شرایط محلی بسیار شدیدی مانند دمای و اختلاف فشارهای بسیار بالا ، جت‌های مایع و نیروهای برشی ایجاد می‌کند. این نیروهای اولتراسونیک دیواره‌های سلول را شکسته و انتقال جرم بین داخل سلول و حلال محیطی را افزایش می‌دهند تا مواد فعال زیستی آزاد شوند. استخراج اولتراسونیک یک تکنیک اثبات شده برای جداسازی ترکیبات هدف مانند پیپرین از فلفل خرد شده (پیپر نیگرام، پیپر لانگوم) است.

بهینه سازی شرایط استخراج التراسونیک

یکی از مهم‌ترین مزایای عصاره گیری فراصوت، کنترل دقیق تمامی پارامترهای فرآیند است. شدت التراسونیک (دامنه، قدرت، چرخه کاری)، زمان استخراج، حلال، نسبت جامد به حلال، و دما می‌توانند به شرایط بهینه تنظیم شوند تا بهترین عملکرد و بالاترین بازده پپرین با کیفیت بالا را بدست آورد.

پروتکل نمونه برای استخراج التراسونیک پیپرین

در یک محیط کوچک از آزمایشگاه، بالاترین بازده پیپرین (5.8 میلی‌گرم در گرم) از پیپر لانگوم خرد شده با شرایط بهینه استخراج فوق‌صوتی به دست می‌آید که به شرح زیر است:

سونیکاتور 200 وات

پارامترهای فوق‌صوتی: دامنه 100%، چرخه کاری 80%

زمان سونیکیشن: تقریباً 18 دقیقه

حلال: اتانول

نسبت جامد به حلال: 1:10

دما: 50 درجه سانتی‌گراد

نتیجه حیرت انگیز

استخراج اولتراسونیک مزایای قابل توجهی نسبت به روش‌های سنتی بچ و استخراج حلال دارد. راتود (2014) نشان می‌دهد که زمان استخراج از 8 ساعت در استخراج بچ حلال و 4 ساعت در استخراج سوکسله به 18 دقیقه در استخراج اولتراسونیک کاهش می‌یابد. علاوه بر این، استخراج اولتراسونیک بازدهی بالاتری از پیپرین ارائه می‌دهد. بازدهی استخراج پیپرین از روش‌های استخراج سوکسله و دسته‌ای به ترتیب 1.67 میلی‌گرم بر گرم و 0.98 میلی‌گرم بر گرم بود، که بسیار کمتر از بازدهی به دست آمده از روش استخراج اولتراسونیک به مقدار 5.8 میلی‌گرم بر گرم بود. راتود (2014) استنتاج می‌کند که استخراج با فراصوت از مواد طبیعی مانند پیپرین مشکل کمبود قابلیت استخراج و زمان‌های طولانی استخراج را نسبت به روش‌های سنتی کاهش می‌دهد.

عصاره گیری التراسونیک

استخراج اولتراسونیک مواد فعال زیستی از گیاهان بر اساس اصل تشکیل حفره صوتی است. تشکیل حفره صوتی زمانی رخ می‌دهد که موج‌های فراصوتی بسیار شدید (به عنوان مثال، دامنه‌های بالای 100 میکرومتر، تولید شده توسط فراصوت 20-26 کیلوهرتزی) به مایع اعمال می‌شوند. نیروهای برشی حفره‌ای پوسته‌های سلولی مواد گیاهی را سوراخ می‌کنند و پاره می‌کنند، و محلول محیطی را به داخل و بیرون از داخل سلول فشار و کشیدگی می‌کنند. پس از فرایند استخراج، حلال مولکول‌های هدف را حمل می‌کند، که سپس می‌توان آن‌ها را جدا کرد (به عنوان مثال، توسط سانتریفیوژ). استخراج اولتراسونیک به خوبی به عنوان روشی مواد فیتوشیمایی را به سلامت و با بازده بالا ارائه می‌کند شناخته می‌شود.

پپرین

پیپرین (1-پیپریول-پیپریدین) ترکیب تند اصلی فلفل (پیپر نیگرم / پیپر لانگوم، Piperaceae) است. طعم فلفل، تندی آن، و از این رو کیفیت آن، با مقدار پیپرین مرتبط است. این ویژگی کیفی می‌تواند توسط هیدرولیز پیپرین تغییر یابد، به طوری که حلقه پیپریدینی شکسته می‌شود. پیپرین به دلیل اثرات داروشناختی مختلفی که دارد، از جمله اثرات ضد قارچی، ضد اسهال، ضد التهابی و فعالیت‌های مهار کننده 5-لیپواکسیژناز و سایکلواکسیژناز-1، شناخته شده است. علاوه بر این، پیپرین باعث افزایش قابلیت جذب کورکومین تا 2000% می‌شود. بنابراین، پیپرین یک ماده محبوب در فرمولاسیون مکمل‌ها (مانند BioPerine®) استفاده می‌شود. پیپرین می‌تواند از پیپر نیگرم و پیپر لانگوم استخراج شود. پیپریدین یک آمین ثانویه حلقوی است، که یک ساختار مولکولی در بسیاری از آلکالوئیدهای گیاهی یافت می‌شود. پیپریدین از تجزیه پیپرین به وجود می‌آید. پیپریدین و مشتقات آن، بلوک‌های ساختمانی جاودانه در سنتز داروها و مواد شیمیایی فراورده هستند.

فلفل

پیپر نیگرم، یا فلفل سیاه، یک نرم ساقه گلده در خانواده پیپریا است. این گیاه برای میوه‌های خشک‌شده خود که به عنوان فلفل و ادویه استفاده می‌شوند، کشت می‌شود. دانه‌های فلفل سیاه، سبز و سفید همه از گیاه فلفل سیاه به دست می‌آیند. اختلاف رنگ‌ها نتیجه‌ی فرآوری و آماده‌سازی دانه‌های فلفل است. دانه‌های فلفل سیاه با جوشاندن میوه‌های نارس در آب جوش و سپس خشک شدن آنها به دست می‌آیند. فلفل سفید با برداشت میوه‌های کاملاً رسیده‌ی گیاه فلفل، پس از حذف پوست تاریک میوه رسیده (retting) بدست می آید. دانه‌های فلفل سبز از میوه‌های نارس با استفاده از دی‌اکسید گوگرد، تنک کردن یا خشک کردن با سرما برای حفظ رنگ سبز آنها تهیه می‌شوند. پیپر لانگوم لین، که به عنوان پیپلی نیز شناخته می‌شود، نیز یک نسل نزدیک به پیپر نیگرم است و طعمی مشابه، اما تندتر از پیپر نیگرم دارد. میوه‌های پیپر لانگوم حاوی حدود 1٪ روغن‌های اسانس، رزین، آلکالوئید پیپرین و پیپرلونگومینین، یک آلکالوئید مومی به نام Nisobutyldeca-trans-2-trans-4-dienamide و یک ماده ترپنوئیدی هستند. آلکالوئید پیپریدین مسئول طعم تند فلفل می‌باشد. پیپرلونگومینین یک ماده فعال فارماکولوژیک است که فعالیت خود را در برابر بسیاری از سرطان‌ها از جمله سرطان پروستات، سینه، ریه، روده، لنفوم، خون، تومورهای اولیه مغز و سرطان معده نشان داده است. علاوه بر این، مقادیر زیر از مواد معدنی در دانه‌های فلفل یافت می‌شود: 1230 میلی‌گرم کلسیم، 190 میلی‌گرم فسفر و 62.1 میلی‌گرم آهن در هر 100 گرم. ریشه‌ها حاوی پیپرین، پیپرلونگومینین یا پیپلارتین و دی‌هیدرواستیگماسترول هستند.