Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0°C, 1000hPa).
Piperin ist das Hauptalkaloid des schwarzen Pfeffers (Piper nigrum), das in den Samen (Pfefferkörnern) und dem Perikarp vorkommt, und ist der Träger des scharfen Pfeffergeschmacks.[8][9] In den Blättern und Stängeln kommt es nicht vor.[10] In mehreren Untersuchungen wurde der Piperingehalt in Pfefferkörnern zu 10,17 bis 11,68%[9], zu 2 bis 7,4%[7] oder zu 5 bis 9%[7][10] bestimmt. Es findet sich auch in den anderen Handelsformen von Piper nigrum (in weißem, grünem und rotem Pfeffer). In grünem Pfeffer ist der Gehalt besonders hoch.[11] Im weißen Pfeffer beträgt der Gehalt etwa 5-10%.[12]
Piperin findet sich außerdem im Langen Pfeffer (Piper longum) mit 3 bis 5% sowie in Piper ribesoides und Piper retrofractum.[13][7][10][14] Es wurde auch in diversen weiteren Piper-Arten nachgewiesen, darunter Piper capense, Piper chuba und Piper nepalense.[15] Ein endophytischerPilz von Piper nigrum, Colletotrichum gloeosporioides, kann ebenfalls Piperin bilden.[16]
Neben dem Vorkommen in verschiedenen Piper-Arten wurde Piperin auch in Paradieskörnern (Aframomum melegueta)[17] und im ätherischen Öl aus der Rinde von Rhamus caroliniana nachgewiesen.[18] Es kommt außerdem in Ludwigia hyssopifolia aus der Gattung der Heusenkräuter vor[19], sowie in Alpinia purpurata.[20]
Ausgangspunkt der Biosynthese des Piperidins in Pflanzen ist L-Lysin, das nach Bindung an Pyridoxalphosphat decarboxyliert wird. Durch oxidative Desaminierung entsteht 5-Aminopentanal, das zu ∆1-Piperidein zyklisiert wird.[21][22]
Piperinsäure wird dabei durch Kondensation von Malonyl-Coenzym A und einem aktivierten Zimtsäurederivat bereitgestellt.[21][22] Der letzte Schritt in der Biosynthese der Piperinsäure ist der Aufbau der Methylendioxystruktur des Benzodioxols durch ein selektives Cytochrom-P450-Enzym.[23] Die Kondensation der Piperinsäure (in der Form von Piperoyl-Coenzym A) zum Amid wird durch eine selektive Acyltransferase katalysiert.[22][24][25]
Piperinsäure kann durch weitere Säuren ersetzt werden, sodass etwa 50 Piper-Alkaloide vorkommen.[21]
Piperin lässt sich synthetisch aus Piperidin und Piperinsäure herstellen, kann aber auch aus schwarzem Pfeffer mit Ethanolextrahiert und anschließend kristallisiert werden.
Unter Lichteinfluss bilden sich Isomere mit (Z,Z)- (Chavicin, cis-cis), (Z,E)- (Isopiperin, cis-trans) und (E,Z)-Konfiguration (Isochavicin, trans-cis).[31] Dies führt zum Schärfeverlust des Gewürzes, da die drei Isomere nur sehr wenig scharf schmecken.[6][32][9] Der Umfang der Isomerisierung hängt sowohl von der Lichtstärke als auch von der Dauer der Einwirkung ab. Auch bestimmte Enzyme können die Isomerisierung katalysieren.[9]
Ähnlich wie Capsaicin hat auch Piperin einen scharfen Geschmack. Beim Piperin ist dieser an die trans-trans-Stellung [(E,E)] der beiden Doppelbindungen geknüpft, die drei anderen Stereoisomere, bei denen eine oder beide Doppelbindungen Z konfiguriert sind, schmecken wenig bis gar nicht scharf.[6][9][32] Der scharfe Geschmack wird durch Aktivierung des Vanilloid-Rezeptors verursacht.[25]
Piperin tritt in mindestens drei verschiedenen monoklinen Kristallstrukturen auf. Form I kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der RaumgruppeP21/n mit den Gitterparameterna = 8,743 Å; b = 13,364 Å, c = 13,147 Å und β = 108,66° sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle. Form II kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P21/n mit den Gitterparametern a = 16,6510 Å; b = 9,5153 Å, c = 18,0362 Å und β = 99,587° sowie acht Formeleinheiten pro Elementarzelle. Form III kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe C2/c mit den Gitterparametern a = 23,3983 Å; b = 10,0341 Å, c = 25,8291 Å und β = 108,545° sowie sechzehn Formeleinheiten pro Elementarzelle.[5]
Pharmakologie
1979 wurde Piperin als erster Bioenhancer beschrieben.[9][7][10][33] Die Wirkung beruht auf mehreren verschiedenen Effekten: Piperin verbessert die Aufnahme anderer Stoffe im Magen-Darm-Trakt. Es inhibiert mehrere Enzyme, die mit der Wirkung von Medikamenten interferieren, darunter CYP450-Isoformen, die verschiedene Medikamente abbauen, sowie das Multidrug-Resistance-Protein 1, das Substanzen, darunter auch Medikamente, aus Zellen herauspumpt. Schließlich inhibiert es die UDP-Glucuronyltransferase, die für die Modifikation von Molekülen mit Glucuronsäure verantwortlich ist, durch die die Wasserlöslichkeit erhöht wird, was wiederum zu einer schnelleren Ausscheidung führt.[10][34] Zum Beispiel wurde in einer Studie mit Mäusen gezeigt, dass Piperin die normalerweise schlechte Bioverfügbarkeit von Resveratrol deutlich verbessert.[35] In einer Studie an Ratten verbesserte es die Bioverfügbarkeit von Ibuprofen.[36] Auch für Tetracyclin und andere Medikamente ist ein positiver Effekt des Piperins auf die Bioverfügbarkeit belegt.[5]
Piperin wird auch als Abnehm-Wundermittel angepriesen. Zwar wurde unter der Leitung von Ui-Hyun Park an der Sejong-Universität in Seoul eine Studie zur Wirkung von Piperin an menschlichen Zellkulturen durchgeführt, die ergab, dass die Substanz eine Neubildung von Fettzellen zu bremsen vermochte.[41] Eine Wirksamkeit gegen Adipositas beim Menschen lässt sich daraus jedoch nicht ableiten.
Toxikologie
In verschiedenen Studien konnten für Piperin in üblicherweise verzehrten Mengen keine negativen gesundheitlichen Effekte festgestellt werden.[42]
Piperin spielt eine wichtige Rolle für die Küche, da es für den scharfen Geschmack des Pfeffers verantwortlich ist, der eines der weltweit meistgenutzten Gewürze ist.[10][7][34] Es wird auch als Aromastoff verwendet. In den USA wird es von der FEMA als GRAS (generally recognized as safe) eingestuft.[42] In der EU ist es als Aromastoff ohne Mengen- oder andere Beschränkungen zugelassen.[43]
Mit Stand 2020 wird Piperin noch kaum pharmazeutisch verwendet, obwohl umfangreiche Untersuchungen durchgeführt wurden und werden und eine zukünftige pharmazeutische Verwendung möglich erscheint.[37] Auch pharmakologische Studien an Menschen wurden schon durchgeführt. Einer Verwendung als Pharmazeutikum steht unter anderem die schlechte Wasserslöslichkeit des Piperins entgegen.[44] Ein Kombinationspräparat aus Rifampicin und Piperin wurde in einer klinischen Phase-III-Studie untersucht und lieferte bessere Resultate als die Kontrolle ohne Piperin.[45]
Zum Teil wird Piperin als Nahrungsergänzungsmittel angeboten.[43] Piperin spielt außerdem eine wichtige Rolle in Ayurveda.[10]
Piperin und seine Isomere können durch eine Kombination aus 1H-NMR und HPLC mit UV-Detektor nachgewiesen und unterschieden werden.[46] Piperin kann auch durch GC-MS nachgewiesen werden.[47]
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