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11％。胡椒堿為無色單斜棱柱狀晶體；熔點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；能與強酸生成結晶的鹽。胡椒堿是一種廣譜抗驚厥藥，對小鼠實驗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方"白胡椒加蘿卜"，并人工合成了結構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。
化學成分分析[2]
1819年首次從胡椒中提取出黃色結晶狀物質———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)，其化學結構見圖。
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，。胡椒堿的熔點為128～130℃，它極不穩(wěn)定，通過HNO3溶液或堿溶液的水解會產生揮發(fā)性的哌啶(氮雜環(huán)己烷)(C5H11N)，其酸水解產物為胡椒堿酸(C17H19O4)。胡椒堿對光十分敏感，光射胡椒堿的乙醇溶液會產生異胡椒堿與異胡椒脂堿。胡椒堿以四種同分異構體的形式存在：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體的化學合成，其結構見圖。
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道較多，研究發(fā)現(xiàn)胡椒堿可抑制B16F-10黑色素瘤誘導的肺轉移，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的肺癌小鼠體內脂質過氧化水平與核苷酸的含量以及多胺合成，其抑制作用機制是保護蛋白的損傷以及抑制細胞增殖。在黑色素瘤細胞模型上，胡椒堿可有效抑制ATF-2、NF-kappab以及致炎細胞因子的基因表達。
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，其抗氧化能力相當于維生素C的60.05%，且在酸性介質中穩(wěn)定存在。
3. 對中樞神經系統(tǒng)的作用
目前已經研究證明，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的小鼠睡眠時間，還能顯著增加家兔的深睡眠。其機理可能與其增加腦內5-羥色胺含量有關。
4. 免疫調節(jié)作用
對胡椒堿的免疫毒理學研究表明：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胞的影響時發(fā)現(xiàn)胡椒堿能夠抑制活性氧(ROS)的產生并增加谷胱甘肽(GSH)的含量，并抑制細胞凋亡和胸腺依賴性淋巴細胞表型發(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、神經與血管。此外，藥理學研究表明胡椒堿能預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?、保護肝臟，并且不會對睪丸的功能造成損害。而且不論是在體內還是體外，胡椒堿還能減緩腸的蠕動。胡椒堿對神經體系與性器官的作用體現(xiàn)了它具有抗驚厥與擴張血管的特性。
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溶解待分離的液體或固體混合物，然后通過減壓或調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、萃取效率高等特點而被廣泛應用到食品、醫(yī)藥和化工領域等，其中以CO2為溶劑的SFE技術因其對有機物溶解能力強、選擇性好，且CO2無毒、惰性、易得，已成為SFE技術中最為重要的研究和應用技術。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，研究表明，其主要成分為胡椒堿和萜類化合物，當提取溫度為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是一種比較新興的試驗手段，可以更加有效地提高胡椒堿的提取產率。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率的變化，并在分批和連續(xù)模式下進行優(yōu)化實驗。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率均有明顯增長。
3. 酶法提取
酶法提取中草藥活性物質是提取工藝的一大發(fā)展，近年來酶技術在植物有效成分提取方面的研究已有不少，其中纖維素酶的應用最為廣泛，效果也較為顯著。植物細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胞壁，從而有利于細胞中的活性成分的溶出。利用超聲輔助酶法可進一步強化纖維素的酶解作用，提高目標物質的提取率。利用纖維素酶提取白胡椒中的胡椒堿，在單因素試驗基礎上進行條件優(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5.29%。
4. 有機溶劑法
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(質量)為10：1，濾液合并，濃縮，動態(tài)冷卻結晶，無水乙醇多次結晶，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. 超聲波輔助有機溶劑萃取法
超聲波輔助有機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生極大壓力，提高細胞壁的通透性，有助于細胞中有效成分的迅速釋放。同時超聲的振動效應和熱效應可增加傳質系數(shù)，增大溶質的接觸面積，進而增加溶質的溶解度。該法具有時間短、效率高和常溫即可進行的優(yōu)點，被廣泛應用于天然物料的提取分離。采用超聲輔助有機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)的有機溶劑提取法要高。用超聲波輔助有機溶劑萃取法從胡椒中提取胡椒堿，工藝條件為：乙醇體積分數(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行萃取，其特點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. 微波輔助有機溶劑提取法
微波輔助有機溶劑提取法的原理是以溶液內的離子和分子接受微波輻射獲得能量而升溫為基礎，從而提高溶質進入溶劑的能力，此方法的優(yōu)點是耗能低、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化為相應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。目前已有很多文獻報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確，重現(xiàn)性好等優(yōu)點。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；比色法操作復雜繁瑣；紫外分光光度法操作簡單、快速、準確。用紫外分光光度計在吸收波長342～345nm可以測定胡椒堿。
主要參考資料
[1] 中國大百科全書（化學卷）
[2] 胡椒堿的研究進展
[3] 胡椒堿的提取分離及檢測方法的研究進展