Piperineyra pagrindinis aktyvus alkaloidas, randamas juodųjų ir baltųjų pipirų augalų (Piper nigrum), priklausančių Piperaceae šeimai, vaisiuose. Tai yra pagrindinis aštraus pipirų skonio šaltinis. Jo cheminė formulė yra C1₇H₁₉NO3. Kambario temperatūroje jis atrodo kaip blyškiai geltonos spalvos adatėlė{3}}kaip kristalai, mažai tirpsta vandenyje, bet lengvai tirpsta organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip etanolis, acetonas ir chloroformas. Jis pasižymi geru terminiu stabilumu ir įvairia biologine veikla. Kaip natūralus augalų funkcinis komponentas, piperinas plačiai naudojamas maisto prieduose, funkciniuose sveikatos produktuose, farmacijoje ir žemės ūkio augalų apsaugai. Jo efektyvus išgavimas, rafinuotas valymo proceso optimizavimas ir nuodugnus funkcinės veiklos{7}}tyrimas visada buvo pagrindinės mokslinių tyrimų kryptys ir pagrindinės industrializacijos temos natūralių produktų pramonėje.
I. Pagrindiniai Piperine gavybos procesai ir pramoninio taikymo charakteristikos
Šiuo metu pramonėje naudojama piperino gavybos technologija suformavo tradicinių ir naujų ekologiškų procesų sambūvio modelį. Įvairių procesų gavybos išeiga, gamybos sąnaudos, produktų sauga ir pramoninis pritaikomumas labai skiriasi, be to, juos galima pritaikyti įvairiems scenarijams, pvz., laboratoriniams tyrimams, nedidelio masto bandomajai gamybai ir didelio masto pramoninei masinei gamybai.
1. Tradicinis ekstrahavimo tirpiklio refliuksu metodas
Tai klasikinis ir pagrindinis piperino išgavimo būdas. Jis yra techniškai brandus, reikalauja mažai įrangos barjerų ir yra pagrindinis pasirinkimas mažoms ir vidutinėms{1}}gamybinėms įmonėms. Pramonės-standartinis žaliavų apdorojimas apima džiovintų pipirų grūdelių susmulkinimą į 40-60 akučių miltelius, kaip ekstrahavimo tirpiklį naudojant 95 % etanolį, kontroliuojant kietojo-skysčio santykį maždaug 1:10 ir du kartus virinant su grįžtamu šaldytuvu 80 laipsnių temperatūroje, kiekviena ekstrahavimo trukmė 2 valandas. Tada ekstraktai sujungiami ir koncentruojami sumažintame slėgyje, kad pašalintų organinį tirpiklį, gaunamas neapdorotas piperino ekstraktas. Šis procesas yra paprastas ir nebrangus, tačiau jis turi didelių trūkumų: ilgas ekstrahavimo laikas, didelė tirpiklio likučių rizika ir nedidelio veikliųjų medžiagų praradimo rizika dėl ilgo apdorojimo aukštoje temperatūroje. Bendra ekstrahavimo išeiga yra tik 65–75%, o produkte yra gana didelis priemaišų kiekis, todėl jis tinkamas tik žemos klasės žaliavų apdorojimo scenarijams.
2. Ekstrahavimo ultragarsu / mikrobangėmis metodas
Tai modifikuotas pagalbinis ekstrahavimo procesas, kuris įveda fizinio lauko pagerinimą tradiciniam ekstrahavimui tirpikliu. Šiuo metu tai plačiai naudojama mažos ir vidutinės apimties{1}}rafinuotos gamybos technologija. Ultragarsas gali suardyti pipirų augalų ląstelių sieneles per kavitaciją, pagreitindamas piperino tirpimą iš ląstelių vidaus; mikrobangos naudoja elektromagnetinius laukus, kad greitai pakeltų temperatūrą ir sutrumpėtų ekstrahavimo pusiausvyros laikas. Pramonės-optimizuoti proceso parametrai yra: ultragarso galia 300-400 W, ištraukimo temperatūra 50-60 laipsnių ir ištraukimo laikas 30-40 min. Lyginant su tradiciniu refliukso metodu, ekstrahavimo laikas sutrumpėja daugiau nei 70%, išeiga padidinama iki 78%-85%, o apdorojimas žemoje temperatūroje maksimaliai išsaugo piperino biologinį aktyvumą. Šis procesas sunaudoja saikingas energijos sąnaudas, nepažeidžia komponentų, subalansuoja efektyvumą ir kainą, todėl tinka vidutinės klasės funkcinių žaliavų gamybai.
3. Superkritinis CO₂ ekstrahavimo metodas Kaip aukščiausios klasės ekologiškas ekstrahavimo procesas pramonėje, tai yra pagrindinė technologija, skirta gaminti didelio -grynumo farmacinio- piperiną. Šiame procese kaip ekstrahavimo terpė naudojamas superkritinis CO₂, todėl nebereikia naudoti organinių reagentų ir visiškai išvengiama tirpiklio likučių problemų. Pramonės-standartizuoti eksperimentai patvirtino, kad optimalūs proceso parametrai yra 25 MPa ekstrahavimo slėgis, 50 laipsnių temperatūra ir 20 l/h CO₂ srautas. Tokiomis sąlygomis piperino ekstrahavimo išeiga gali siekti 88 %-92 %, o neapdoroto ekstrakto grynumas tiesiogiai gali siekti daugiau nei 90 %. Šis procesas veikia žemoje temperatūroje, nesukelia terminio komponentų skilimo ir užtikrina aukštą produktų saugą, todėl jis tinkamas farmacijos ir aukščiausios klasės sveikatos produktų srityse. Tačiau tai susiję su didelėmis investicijomis į įrangą ir didelėmis priežiūros išlaidomis, todėl ją galima naudoti tik didelio masto, aukštos klasės pramoninėje gamyboje.
4. Naujas žalias eutektinis tirpiklio ekstrahavimo metodas
Tai pastaraisiais metais populiari novatoriška gavybos technologija, pabrėžianti ekologiškumą, didelį efektyvumą ir mažą kainą. Ekstrahavimo tirpikliui paruošti naudojant cholino chlorido -citrinų rūgšties-propilenglikolio sudėtinę eutektinę sistemą, kartu su 25 % gryno vandens, ji gali efektyviai suardyti pipirų ląstelių sienelių struktūrą ir pasiekti selektyvesnį piperino ekstrahavimo efektą nei tradiciniai organiniai tirpikliai. Šiame procese nėra lakiųjų toksiškų tirpiklių, jis yra žalias ir neužterštas-, o ekstrahuotame produkte yra nedaug polifenolinių priemaišų ir jis išlaiko visą aktyvumą. Šiuo metu yra baigtas laboratorinių procesų optimizavimas, kuris palaipsniui perkeliamas į pramoninę bandomąją gamybą, kuri yra pagrindinė žaliosios gamybos plėtros kryptis ateities pramonėje.
II. Pagrindinės rafinuoto piperino valymo technologijos
Neapdorotame piperino ekstrakte, gautame po ekstrahavimo, yra daug priemaišų, pvz., pipirų aliejaus, polifenolių ir cukrų, kurių grynumas paprastai yra nuo 60 % iki 90 %, o tai negali atitikti farmacijos ir aukščiausios klasės maisto produktų naudojimo standartų. Reikalingas tolesnis valymas. Pagrindinės pramonės valymo technologijos skirstomos į dvi kategorijas: fizinį valymą ir dervos adsorbcijos valymą.
1. Rūgšties{1}}bazės reguliavimo nusodinimo metodas
Tai nebrangus{0}}pirminis valymo procesas, tinkamas išankstiniam priemaišų pašalinimui iš neapdorotų ekstraktų. Neapdoroto piperino etanolio ekstrakto pH sureguliuojamas iki 4,0 6 mol/l druskos rūgštimi ir 4 valandas leidžiama stovėti kambario temperatūroje. Pasinaudojus sumažėjusiu piperino tirpumu rūgštinėse sistemose, kristalai nusėda. Po filtravimo, kad būtų pašalintos vandenyje tirpios rūgštinės priemaišos ir cukraus priemaišos, ekstraktas vėl ištirpinamas etanolyje, išplaunamas vandeniu, koncentruojamas ir išdžiovinamas, todėl piperino grynumas gali padidėti iki daugiau nei 85%. Šį procesą paprasta valdyti ir jo kaina yra labai maža, tačiau priemaišų pašalinimo tikslumas yra ribotas ir naudojamas tik kaip išankstinis apdorojimas.
2. Makroporinės adsorbcijos dervos valymo metodas
Šiuo metu tai yra pagrindinis pramoninės masinės gamybos valymo procesas, subalansuojantis valymo tikslumą ir gamybos efektyvumą. Pagrindinis pramonės pasirinkimas yra HPD722 makroporinė adsorbcinė derva, kuri pasižymi specifine piperino adsorbcijos geba ir itin maža priemaišų adsorbcija. Standartizuoti proceso parametrai yra: piperino koncentracija pakrovimo tirpale 2,6 mg/mL, įkrovos srauto greitis 3 ml/min. ir eliuavimo tirpiklis 70 % etanolio. Po dinaminės adsorbcijos ir eliuavimo piperino grynumas gali būti padidintas iki daugiau nei 95%, o derva gali būti pakartotinai regeneruojama ir pakartotinai naudojama. Gamybos sąnaudos yra kontroliuojamos, tinkamos didelio masto nepertraukiamai gamybai, be to, tai yra pagrindinis maisto{10} ir sveikatos produktų{11} rūšies piperino valymo procesas.
3. Rekristalizavimo gryninimo metodas: tai aukščiausios klasės-rafinavimo ir gryninimo procesas, naudojamas aukšto-grynumo, daugiau nei 98 %, piperinui paruošti. Naudojama etanolio -vandens sudėtinė perkristalizavimo sistema. 95 % gryno neapdoroto piperino ištirpinama karštame bevandeniame etanolyje ir lėtai lašinamas grynas vanduo, kad sureguliuotų tirpiklio poliškumą. Kristalizacija atliekama žemoje temperatūroje, o nedideli lipidų -tirpių ir vandenyje -tirpių priemaišų pėdsakai palaipsniui pašalinami per daugkartinį perkristalizavimą. Šiuo procesu pasiekiamas didelis gryninimo tikslumas, gaunamas 98 %-99 % chromatografiškai grynas piperinas, atitinkantis farmacinių preparatų, mokslinių tyrimų eksperimentų ir aukštos kokybės reagentų naudojimo reikalavimus. Jo trūkumai yra ilgas valymo ciklas ir šiek tiek didesnis produkto nuostolis, todėl jis tinkamas tik mažoms{16}}aukštos klasės produktų serijoms gaminti.
4. Kolonėlės chromatografijos gryninimo metodas
Tai laboratorinio-lygio itin-aukšto grynumo gryninimo technika. Naudojant silikagelio arba aliuminio oksido kolonėles kaip atskyrimo terpę, gradiento eliuavimo metu piperinas visiškai atskiriamas nuo homologinių priemaišų pėdsakų. Išgryninto produkto grynumas gali siekti daugiau nei 99,5%. Jis daugiausia naudojamas farmakologiniams tyrimams ir standartiniam paruošimui ir netinka didelio masto pramoninei gamybai.
III. „Piperine“ pagrindinė funkcinė veikla ir pramonės tyrimų pažanga
Naujausi farmakologiniai ir taikomieji tyrimai patvirtino, kad piperinas pasižymi daugybe natūralių biologinių veiklų, turinčių didelį saugumą ir aiškius tikslus. Jos funkcinė veikla išsiplėtė nuo tradicinio maisto aromatizavimo iki kelių sričių, tokių kaip gydymas vaistais, sveikatos intervencija ir žemės ūkio augalų apsauga.
1. Padidintas biologinis prieinamumas
Tai yra pagrindinė didžiausią pramoninę vertę turinčio piperino savybė. Piperinas gali veiksmingai sumažinti funkcinių sudedamųjų dalių ir vaistų metabolinį klirensą, nes slopina gliukuroniltransferazę ir P-glikoproteino ištekėjimo siurblio veiklą žarnyne ir kepenyse. Klinikinių tyrimų duomenys rodo, kad piperinas gali 2000% padidinti geriamąjį kurkumino biologinį prieinamumą ir žymiai pagerinti kvercetino, įvairių antibiotikų ir analgetikų absorbcijos efektyvumą in vivo. Tai vienas geriausių biologinį prieinamumą gerinančių medžiagų tarp natūralių produktų ir plačiai naudojamas optimizuojant sudėtinių sveikatos produktų ir geriamųjų preparatų formulę.
2. Prieš-uždegiminis ir antioksidacinis aktyvumas
Piperinas gali slopinti uždegiminių faktorių TNF- ir IL-6 išsiskyrimą organizme, blokuoti uždegiminių signalų perdavimo kelius ir turėti gerą intervencinį poveikį lėtiniam mažo laipsnio uždegimui. Jis taip pat gali sunaikinti laisvuosius radikalus organizme, sustiprinti antioksidantų fermentų aktyvumą ir sumažinti oksidacinio streso žalą ląstelėms. Jis plačiai naudojamas anti-senėjimo ir metabolinio sindromo intervencijos sveikatos produktuose, o susiję preparatai buvo komercializuoti. 3. Priešnavikinis ir farmakologinis aktyvumas: daugybė ląstelių eksperimentų in vitro ir gyvūnų modelių tyrimų patvirtino, kad piperinas gali reikšmingai slopinti įvairias naviko ląsteles, įskaitant plaučių vėžį, kepenų vėžį ir krūties vėžį, skatindamas naviko ląstelių apoptozę, slopindamas itin toksišką naviko ląstelių apoptozę ir slopindamas mažo histizmo ląstelių proliferaciją. normalios ląstelės. Tuo pačiu metu piperinas yra plataus spektro prieštraukulinis preparatas, slopinantis įvairių veiksnių sukeltus traukulius, turintis gerą potencialą kuriant adjuvantinius vaistus nuo epilepsijos. Šiuo metu su juo susijusių farmakologinių mechanizmų tyrimai bręsta ir juda į naują vaistų kūrimo etapą.
4. Antibakterinis ir žemės ūkio biologinis aktyvumas: Piperinas turi didelį slopinamąjį poveikį įvairiems vaistams -atspariems patogenams ir grybeliams, pvz., *Pseudomonas aeruginosa*, *Vibrio cholerae* ir *Candida albicans*, ir gali sutrikdyti mikrobų bioplėvelių susidarymą, turėdamas natūralų antibakterinį ir konservuojantį poveikį. Be to, jis turi toksišką poveikį žemės ūkio kenkėjams, pvz., *Aedes aegypti* ir *Cornus asiaticus*, todėl insekticidinis poveikis pasiekiamas trukdydamas kenkėjų chitino apykaitai, todėl tai yra aukštos-kokybės žaliava žaliaviniams biologiniams pesticidams ir natūraliems maisto konservantams.
IV. Dabartinė vamzdynų pramonės padėtis ir tendencijos
Buitinė piperinų pramonė suformavo visą pramoninę grandinę, apimančią žaliavų apdorojimą, gavybą ir gryninimą bei galutinio{0}}naudojimo taikymą, o produktai apima daugybę rūšių, įskaitant pramoninius, maisto, sveikatos priedus ir farmaciją. Populiarėjant natūralios, sveikos ir ekologiškos gamybos koncepcijoms, pramonė rodo dvi pagrindines tendencijas: pirma, ekologiškas gavybos ir valymo procesų atnaujinimas. Tradiciniai daug -tirpiklio- likučių, daug{5}}energijos- sunaudojantys procesai palaipsniui pakeičiami ekologiškais procesais, tokiais kaip superkritinis skysčių ekstrahavimas ir eutektinis tirpiklio ekstrahavimas, nuolat gerinant gamybos proceso ekologiškumą ir produktų saugą. Antra, rafinuotas funkcinių programų išplėtimas. Pramonė pereina nuo paprasčiausio piperino žaliavų tiekimo prie galutinio -naudojimo produktų, pagrįstų biosinergine, priešuždegimine ir prieš{11}}navikine veikla, kūrimu. Sparčiai vystosi subsektoriai, pvz., sudėtiniai funkciniai sveikatos produktai, natūralios antibakterinės medžiagos ir biopesticidai.
Tuo tarpu pramonė vis dar susiduria su tam tikrais plėtros iššūkiais, įskaitant koncentruotus aukščiausios klasės{0}}, didelio- grynumo piperinų gamybos pajėgumus, nepakankamą rafinuotą gryninimo technologiją mažose ir vidutinėse įmonėse ir žemą funkcinės veiklos industrializacijos laipsnį. Būsimi technologiniai tyrimai ir plėtra bus sutelkti į nebrangių ekologiškų valymo procesų optimizavimą, funkcinių sudėtinių formų kūrimą ir farmakologinio veiksmingumo kliniškai patvirtinimą, siekiant dar labiau atskleisti pramoninę piperino vertę.
Shaanxi Lvke Chunyuan Biotechnology Co., Ltd.
Mūsų adresas
Huaxia Yue World, Weibin rajonas, Baoji miestas, Shaanxi provincija, Kinija
Telefono numeris
86-13992760792( Grace liu Pardavimų vadybininkas)
El-paštas
