背景及概述[1]
一種生物堿，分子式C17H19NO3。它存在于多種胡椒屬植物果實(shí)中，為其辛辣味成分之一，但胡椒的辛辣味主要來自它的異構(gòu)體佳味堿。在商品黑胡椒和白胡椒中，胡椒堿的含量為5％～9％，有時高達(dá)11％。胡椒堿為無色單斜棱柱狀晶體；熔點(diǎn)130～133℃；溶于乙酸、苯、乙醇和氯仿，微溶于乙醚，在水和石油醚中幾乎不溶；入口最初無味，后有辛辣味；能與強(qiáng)酸生成結(jié)晶的鹽。胡椒堿是一種廣譜抗驚厥藥，對小鼠實(shí)驗(yàn)性電驚厥有良好的對抗作用，對戊四氮、印防己毒素、士的寧，以及腦室內(nèi)注射筒箭毒堿、谷氨酸等引起的驚厥發(fā)作和聽源性發(fā)作，都有不同程度的對抗作用。臨床試用，對某些類型的癲癇病也有療效。國有一種治療癲癇病的民間驗(yàn)方"白胡椒加蘿卜"，并人工合成了結(jié)構(gòu)簡化的胡椒堿類似物3－（3，4－次甲二氧苯基）丙烯酰哌啶（商品名抗癇靈）。胡椒堿對蠅類的毒性較除蟲菊高。
化學(xué)成分分析[2]
1819年首次從胡椒中提取出黃色結(jié)晶狀物質(zhì)———胡椒堿，這種生物堿是胡椒的主要辛辣成分。此外，在胡椒的提取物中還發(fā)現(xiàn)了胡椒油堿B、胡椒林堿、胡椒油酸A、胡椒新堿等生物堿也具有辛辣刺激味。而胡椒堿在胡椒所有的生物堿中含量，活性也最高許多科研人員對胡椒堿的五種相似物進(jìn)行了分離與鑒定。它們分別是胡椒亭(piperettine)、胡椒新堿(piperanine)、胡椒油酸A(piperylinA)、胡椒油堿B(piperoleinB)與胡椒林堿(pipericine)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖。
此外，于1997年還分離鑒定出其他六種生物堿。胡椒堿的分子式C17H19O3N，。胡椒堿的熔點(diǎn)為128～130℃，它極不穩(wěn)定，通過HNO3溶液或堿溶液的水解會產(chǎn)生揮發(fā)性的哌啶(氮雜環(huán)己烷)(C5H11N)，其酸水解產(chǎn)物為胡椒堿酸(C17H19O4)。胡椒堿對光十分敏感，光射胡椒堿的乙醇溶液會產(chǎn)生異胡椒堿與異胡椒脂堿。胡椒堿以四種同分異構(gòu)體的形式存在：胡椒堿(piperine)、異胡椒堿(isopiperine)、胡椒脂堿(chavicine)、異胡椒脂堿(isochavicine)。但是異胡椒堿(isopiperine)、異胡椒脂堿(isochavicine)與胡椒脂堿(chavicine)散發(fā)出來的辛辣刺激味都非常微弱。Grewe等完成了這些同分異構(gòu)體的化學(xué)合成，其結(jié)構(gòu)見圖。
藥理功效[2]
胡椒是印度醫(yī)藥上最基本的成分，被用來治療多種疾病。藥理學(xué)研究證明了許多它們傳統(tǒng)的藥效如：具有止痛與退熱的功效、抗氧化作用、抗菌作用等等，胡椒堿是胡椒的有效成分。胡椒堿的藥理作用較為廣泛，目前已發(fā)現(xiàn)具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等作用。
1. 抗腫瘤作用
針對胡椒堿抗腫瘤作用的報(bào)道較多，研究發(fā)現(xiàn)胡椒堿可抑制B16F-10黑色素瘤誘導(dǎo)的肺轉(zhuǎn)移，明顯減少腫瘤的形成，延長荷瘤小鼠存活期。這說明胡椒堿有抗腫瘤轉(zhuǎn)移的作用。研究發(fā)現(xiàn)口服胡椒堿可以明顯降低苯并芘誘導(dǎo)的肺癌小鼠體內(nèi)脂質(zhì)過氧化水平與核苷酸的含量以及多胺合成，其抑制作用機(jī)制是保護(hù)蛋白的損傷以及抑制細(xì)胞增殖。在黑色素瘤細(xì)胞模型上，胡椒堿可有效抑制ATF-2、NF-kappab以及致炎細(xì)胞因子的基因表達(dá)。
2. 抗氧化作用
以DPPH-自由基的發(fā)生體系，研究了胡椒堿在無水乙醇介質(zhì)中清除該種自由基的能力，其清除自由基的能力可以表示其抗氧化能力的強(qiáng)弱。研究證明胡椒堿具有一定的抗氧化活性，其抗氧化能力相當(dāng)于維生素C的60.05%，且在酸性介質(zhì)中穩(wěn)定存在。
3. 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用
目前已經(jīng)研究證明，胡椒堿具有鎮(zhèn)靜、催眠、抗驚厥、骨骼肌松弛和抗抑郁等多方面的作用，研究胡椒堿對動物睡眠的影響，發(fā)現(xiàn)胡椒堿可明顯減少小鼠的自主活動，并明顯延長戊巴比妥鈉誘導(dǎo)的小鼠睡眠時間，還能顯著增加家兔的深睡眠。其機(jī)理可能與其增加腦內(nèi)5-羥色胺含量有關(guān)。
4. 免疫調(diào)節(jié)作用
對胡椒堿的免疫毒理學(xué)研究表明：用胡椒堿連續(xù)五天灌胃小鼠，無明顯毒性作用，肝臟重量正常增加。研究胡椒堿對胸腺細(xì)胞的影響時發(fā)現(xiàn)胡椒堿能夠抑制活性氧(ROS)的產(chǎn)生并增加谷胱甘肽(GSH)的含量，并抑制細(xì)胞凋亡和胸腺依賴性淋巴細(xì)胞表型發(fā)生改變等。
5. 減少炎癥的發(fā)生
胡椒堿能夠減少炎癥和疼痛的發(fā)生。按50mg/kg的劑量口服胡椒堿，能夠明顯減少炎癥的發(fā)生。胡椒堿具有消炎的作用。胡椒堿與其同族體能夠通過皮膚吸收，因此能夠作用于皮下組織、神經(jīng)與血管。此外，藥理學(xué)研究表明胡椒堿能預(yù)防動脈粥樣硬化的作用、降血脂作用、具有抗驚厥與抗?jié)兊幕钚?、保護(hù)肝臟，并且不會對睪丸的功能造成損害。而且不論是在體內(nèi)還是體外，胡椒堿還能減緩腸的蠕動。胡椒堿對神經(jīng)體系與性器官的作用體現(xiàn)了它具有抗驚厥與擴(kuò)張血管的特性。
提取分離[3]
1. 超臨界流體萃取(Supercriticalfluidextraction，SFE)SFE特別適合富含生物活性的天然物質(zhì)的提取分離，它是以超臨界流體作為萃取媒介，利用超臨界流體的溶劑化效應(yīng)溶解待分離的液體或固體混合物，然后通過減壓或調(diào)解溫度來降低其密度，從而降低其溶劑能力，使萃取物得到分離。SFE因具有分離工藝簡單、萃取效率高等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到食品、醫(yī)藥和化工領(lǐng)域等，其中以CO2為溶劑的SFE技術(shù)因其對有機(jī)物溶解能力強(qiáng)、選擇性好，且CO2無毒、惰性、易得，已成為SFE技術(shù)中最為重要的研究和應(yīng)用技術(shù)。采用超臨界CO2法提取胡椒中的胡椒堿，研究表明提取工藝條件為：提取溫度為40℃，壓力為200bar，無水乙醇添加量為7.5%(V：V)，CO2恒定溶劑流速為(8±2)g/min。利用超臨界CO2法提取胡椒中的胡椒堿，從20g平均粒徑為0.42mm的胡椒粉中提取胡椒堿的條件為：提取溫度為60℃，壓力為300bar，提取時間為45min，CO2流量為2L/min。Grinevicius等[12]采用超臨界CO2法從黑胡椒中提取抗腫瘤活性物質(zhì)，研究表明，其主要成分為胡椒堿和萜類化合物，當(dāng)提取溫度為40℃，壓力為200bar，CO2流量為(8±2)g/min時，提取物的抗腫瘤活性最高，此時提取物中胡椒堿的含量也最高(6.035±0.014)%。
2. 酶輔助超臨界二氧化碳提取
酶輔助超臨界二氧化碳提取技術(shù)是一種比較新興的試驗(yàn)手段，可以更加有效地提高胡椒堿的提取產(chǎn)率。利用此方法提取黑胡椒中的胡椒堿，所用酶為α-淀粉酶(來自地衣芽孢桿菌)，研究對比了酶添加前后胡椒堿提取物產(chǎn)率的變化，并在分批和連續(xù)模式下進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。研究表明酶配比為：酶量：黑胡椒粉=1：5000，時間為2.25h，CO2流量為2L/min。在連續(xù)模式下，酶的比活性提高了2.13倍，批量模式呈現(xiàn)1.25倍增加，同時胡椒堿提取物的產(chǎn)率均有明顯增長。
3. 酶法提取
酶法提取中草藥活性物質(zhì)是提取工藝的一大發(fā)展，近年來酶技術(shù)在植物有效成分提取方面的研究已有不少，其中纖維素酶的應(yīng)用最為廣泛，效果也較為顯著。植物細(xì)胞壁的主要成分為纖維素和果膠，添加纖維素酶能有效地破壞細(xì)胞壁，從而有利于細(xì)胞中的活性成分的溶出。利用超聲輔助酶法可進(jìn)一步強(qiáng)化纖維素的酶解作用，提高目標(biāo)物質(zhì)的提取率。利用纖維素酶提取白胡椒中的胡椒堿，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行條件優(yōu)化，確定3.0g白胡椒粉中提取胡椒堿的工藝為：纖維素酶為6mg，酶解溫度為50℃，酶解液pH值為7，時間為6h，此條件下提取物中胡椒堿的含量可達(dá)5.29%。
4. 有機(jī)溶劑法
胡椒堿幾乎不溶于水，微溶于乙酸，可溶于苯或醋酸，易溶于氯仿和乙醇，因此可用有機(jī)溶劑法萃取。利用85%的乙醇提取胡椒中的胡椒堿，確定工藝條件為：回流提取2次，乙醇(體積)：胡椒(質(zhì)量)為10：1，濾液合并，濃縮，動態(tài)冷卻結(jié)晶，無水乙醇多次結(jié)晶，提取的胡椒堿純度大于98%。用甲醇作為萃取溶劑，利用索氏抽提技術(shù)提取胡椒中的胡椒堿，測得粗胡椒堿的含量為3.80%。
5. 超聲波輔助有機(jī)溶劑萃取法
超聲波輔助有機(jī)溶劑萃取法是一種現(xiàn)代的分離方法。超聲波的空化作用會產(chǎn)生極大壓力，提高細(xì)胞壁的通透性，有助于細(xì)胞中有效成分的迅速釋放。同時超聲的振動效應(yīng)和熱效應(yīng)可增加傳質(zhì)系數(shù)，增大溶質(zhì)的接觸面積，進(jìn)而增加溶質(zhì)的溶解度。該法具有時間短、效率高和常溫即可進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于天然物料的提取分離。采用超聲輔助有機(jī)溶劑法從胡椒中提取胡椒堿，用乙醇作為提取溶劑，提取時間18min，料液比為1：10，超聲功率為125W，超聲頻率為25kHz，溫度為50℃。研究表明胡椒堿的提取效率比傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法要高。用超聲波輔助有機(jī)溶劑萃取法從胡椒中提取胡椒堿，工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)為95%，提取時間為45min，提取溫度為70℃，料液比1：30(g：mL)。此條件下，提取物中胡椒堿的含量可達(dá)6.12%。1.6加壓液體萃取法(PLE)加壓液體萃取法(PLE)是由連續(xù)溶劑流過固定的含有固體顆粒的萃取柱進(jìn)行萃取，其特點(diǎn)是需要溶劑較少且具有較高的提取效率，同時還可減少萃取時間。用乙醇作為PLE溶劑，將20g研磨的黑胡椒粉裝入提取容器中，壓力設(shè)置為100bar，溫度為40℃，乙流速保持在3mL/min，提取時間為60min。
6. 離子液體的超聲波輔助提取法(ILUAE)
采用基于系列1-烷基-3-甲基咪唑離子液體的超聲波輔助提取法(ILUAE)從白胡椒中提取胡椒堿，評價了烷基鏈長度和陰離子種類對胡椒堿的提取效率的影響，結(jié)果表明其對胡椒堿的萃取效率都有顯著的影響。
7. 微波輔助有機(jī)溶劑提取法
微波輔助有機(jī)溶劑提取法的原理是以溶液內(nèi)的離子和分子接受微波輻射獲得能量而升溫為基礎(chǔ)，從而提高溶質(zhì)進(jìn)入溶劑的能力，此方法的優(yōu)點(diǎn)是耗能低、時間短、效率高并可節(jié)省萃取劑的使用量。采用微波輔助有機(jī)溶劑法提取胡椒中的胡椒堿，確定提取工藝為：乙醇濃度為80%，微波功率為500W，提取時間為60min，提取溫度為55℃，料液比80：50，此條件下提取物中胡椒堿的含量可達(dá)4.12%。
8. 超聲波—微波協(xié)同萃取法
超聲波—微波協(xié)同萃取儀中設(shè)有冷凝裝置，可以極大提高胡椒堿中胡椒油樹脂的得率，減少其揮發(fā)性成分的損失。以黑胡椒為主要原料，研究熱回流提取、索氏抽提和超聲波—微波輔助等提取方法對胡椒油樹脂得率的影響，并用HPLC分析測定胡椒堿的含量。結(jié)果表明，不同提取方法所得胡椒油樹脂及胡椒堿含量有顯著性差異，其中超聲波—微波協(xié)同萃取法得到的胡椒油樹脂的得率最高。
9. 酸水解法
胡椒堿在水中基本不溶，可以在水中加入酸使得胡椒堿轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的胡椒堿鹽溶解于水中，從而被提取出來。]采用醋酸作為提取溶液從黑胡椒中提取胡椒堿，15g黑胡椒使用500g溶劑，提取物中胡椒堿的含量可達(dá)3.0%。
測定方法[2]
一部2000年版藥典規(guī)定可以采用高效液相色譜法(HPLC)來測定胡椒堿的含量。目前已有很多文獻(xiàn)報(bào)道用高效液相色譜法(HPLC)測定藥物中胡椒堿的含量。該法測定具有簡便準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。以乙腈———醋酸氨緩沖液為流動相，用HPLC法測定了胡椒中胡椒堿的含量。采用C18柱，以甲醇———水為流動相，在343nm的檢測波長下，用HPLC法測定小兒止瀉貼中胡椒堿的含量。關(guān)于胡椒中胡椒堿的定量分析測定方法有薄層紫外掃描法、比色法、紫外分光光度法。
薄層紫外掃描法受儀器條件的限制，一些基層單位尚難以普及；比色法操作復(fù)雜繁瑣；紫外分光光度法操作簡單、快速、準(zhǔn)確。用紫外分光光度計(jì)在吸收波長342～345nm可以測定胡椒堿。
主要參考資料
[1] 中國大百科全書（化學(xué)卷）
[2] 胡椒堿的研究進(jìn)展
[3] 胡椒堿的提取分離及檢測方法的研究進(jìn)展