Métodos de extração

Métodos de extração

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MÉTODOS DE EXTRAÇÃO

EXTRAÇÃO:

A extração objetiva retirar da planta as substâncias desejadas. Existem vários tipos de extração, que variam de acordo com o caráter da substância a ser extraída.

Existem fatores que interferem nesta operação, como características do material vegetal (semelhante a do solvente), o seu grau de divisão (como o solvente deve penetrar no material para possibilitar a difusão, este deve ser dividido de acordo com sua rigidez), o meio extrator (escolher o solvente mais afim) e a metodologia utilizada (forma de extração mais indicada para cada caso).

GRAU DE DIVISÃO:

O grau de divisão está relacionado com a eficiência da extração, que por sua vez relaciona-se com a estrutura histológica do vegetal. Se a estrutura está bem compactada, como nos caules e raízes, o solvente terá maior resistência para penetrar, por isso esta deve ser cortada em pedaços menores, ao passo que em folhas e flores apresentam estrutura mais delicada não necessitando ser picada em pedaços tão pequenos.

Como o poder de penetração dos solventes depende da consistência dos tecidos que formam o material a extrair, é necessário considerar que quanto mais rígido o material, menor deve ser a sua granulometria.

O solvente escolhido deve ser o mais seletivo possível. É graças à seletividade que se pode extrair apenas as substâncias desejadas ou em maior quantidade.

Como a seletividade depende da polaridade, é necessário o conhecimento do grau de polaridade da mistura solvente que mais se aproxima do ótimo de seletividade para aquela extração.

Em análises fitoquímicas, quando não se conhece previamente o conteúdo do material a ser analisado, costuma-se submeter o material vegetal a sucessivas extrações, com solventes de polaridade crescente, conseguindo-se assim, uma extração fracionada, em que as diferentes frações contêm compostos de polaridade também crescente.

Exemplos de solventes em ordem crescente de polaridade:

Solvente

Tipos de substâncias extraídas

Éter de petróleo, hexano

Lipídios, ceras, pigmentos, furanocumarinas

Tolueno, diclorometano, clorofórmio

Bases livres de alcalóides, antraquinonas

Livres, óleos voláteis, glicosídeos cardiotônicos

Acetato de etila, n-butanol

Flavonóides, cumarinas

Etanol, metanol

heterosídeos em geral

Misturas hidroalcoólicas, água

Saponinas, taninos

Água acidificada

Alcalóides

Água alcalinizada

saponinas

A extração de determinadas substâncias ainda pode ser influenciada pelo pH do líquido extrator.

Ex: extração de alcalóides (natureza alcalina) com soluções ácidas

Na escolha de um solvente, além dos fatores relacionados à eficiência do processo extrativo devem ainda ser considerados a toxicidade e/ou os riscos que seu manuseio representa a estabilidade das substâncias extraídas, a disponibilidade e o custo do solvente.

Os fatores relacionados aos métodos de extração dizem respeito à agitação, temperatura e ao tempo necessário para executá-los.

A agitação pode diminuir o tempo gasto em um processo extrativo, se levarmos em conta que os processos de extração dependem de fenômenos de difusão e que a renovação do solvente em contato com as substâncias a dissolver influencia na velocidade da difusão.

O aumento da temperatura provoca um aumento da solubilidade de qualquer substância, por isso extrações a quente são sempre mais rápidas que aquelas realizadas à temperatura ambiente. O calor nem sempre pode ser empregado, já que muitas substâncias são instáveis em altas temperaturas.

O tempo de extração varia em função da rigidez dos tecidos do material vegetal, do seu estado de divisão, da natureza das substâncias a extrair, do solvente e do emprego ou não de temperatura e/ou agitação.

Como a composição química das plantas é extremamente complexa, ocorre a extração concomitante de vários tipos de substâncias, farmacologicamente ativas ou não, por isso, deve-se primeiramente definir, com a maior precisão possível, o que se deseja obter.

MÉTODOS DE EXTRAÇÃO SÓLIDO/LÍQUIDO

EXTRAÇÃO A FRIO:

Os métodos de extração a frio são a turbolização, maceração e a percolação.

. MACERAÇÃO: designa a operação na qual a extração da matéria-prima vegetal é realizada em recipiente fechado, em temperatura ambiente, durante um período prolongado (horas ou dias), sob agitação ocasional e sem renovação do líquido extrator.

Não conduz ao esgotamento da matéria-prima vegetal, seja devido à saturação do líquido extrator ou ao estabelecimento de um equilíbrio difusional entre o meio extrator e o interior da célula.

FATORES QUE INFLUENCIAM SUA EFICIÊNCIA:

  • Fatores vinculados ao material vegetal: quantidade, natureza, teor de umidade, tamanho da partícula, capacidade de intumescimento

  • Fatores vinculados ao líquido extrator: seletividade e quantidade

  • Fatores vinculados ao sistema: proporção droga: líquido extrator, temperatura, agitação, ph, tempo de extração.

As drogas vegetais mais indicadas para serem extraídas por maceração são aquelas ricas em substâncias ativas que não apresentam uma estrutura celular como gomas, resinas.

Líquidos muito voláteis são raramente utilizados, não se recomendando também o emprego de água ou de misturas hidroalcóolicas inferiores a 20%, dadas as condições favoráveis à proliferação microbiana.

PERCOLAÇÃO: este tipo de operação tem como característica comum a extração exaustiva das substâncias ativas. A droga vegetal moída é colocada em um recipiente cônico ou cilíndrico (percolador), de vidro ou metal, através do qual é feito passar o líquido extrator.

A percolação é uma operação dinâmica, indicada na extração de substâncias farmacologicamente muito ativas, presentes em pequenas quantidades ou pouco solúveis e quando o preço da droga é relevante.

PERCOLAÇÃO SIMPLES:

1º) Intumescimento prévio da droga com líquido extrator

2º) Empacotamento homogêneo ( p/ o líquido não passar entre os espaços) e não muito compacto do percolador, onde devem ser considerados homogeneidade de enchimento (compactação excessiva), tamanho da partícula (inferiores a 1 mm) e fenômenos de difusão.

PERCOLAÇÃO FRACIONADA:

Implica a separação das 2 ou 3 primeiras frações do percolado que contém em torno de 75 a 80 % das substâncias passíveis de extração, das frações seguintes mais diluídas.

A quantidade de líquido extrator requerida para esgotar a droga vegetal é uma das desvantagens da percolação. Para contornar este inconveniente pode se usar percoladores em série, onde as frações mais diluídas de um percolador passam a alimentar o seguinte.

EXTRAÇÃO A QUENTE EM SINSTEMAS ABDRTOS:

  • INFUSÃO: a extração se dá pela permanência, durante certo tempo do material vegetal em água fervente, num recipiente tapado. É aplicável a partes de vegetais de estrutura mole, que devem ser cortadas para que possam ser facilmente penetradas pela água.

  • TURBOLIZAÇÃO: a extração ocorre concomitante com a redução do tamanho da partícula. Pode-se usar liquidificador. A redução drástica da partícula e o conseqüente rompimento das células favorecem a rápida dissolução das substâncias ativas, resultando em tempos de extração da ordem de minutos e quase o esgotamento da droga.

  • DECOCÇÃO: consiste em manter o material vegetal um contato, durante certo tempo com um solvente (água) em ebulição. Seu emprego é restrito, pois muitas substâncias ativas são alteradas pelo aquecimento prolongado e é empregada com materiais vegetais duros de natureza lenhosa.

EXTRAÇÃO AQUENTE EM SISTEMAS FECHADOS:

METODOS DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO/LÍQUIDO:

  • EXTRAÇÃO SOB REFLUXO: consiste em submeter o material vegetal à extração com um solvente em ebulição em aparelho acoplado a um condensador, de forma que o solvente evaporado durante o processo seja recuperado e retorne ao conjunto.Extração altamente eficiente empregando quantidade reduzida de solvente, mas devem ser tomadas precauções com a temperatura.

  • PARTIÇÃO POR SOLVENTES: A partição implica uma dissolução seletiva e distribuição entre as fases de dois solventes imiscíveis. Este fenômeno pode ser aplicado com vistas à separação de componentes de uma mistura. A concentração de cada um dos componentes em cada fase está relacionada com o coeficiente, partição ou distribuição apresentado por cada substância.

Ex: extração água/clorofórmio: substâncias polares coeficiente de partição maior para a água.

Ver em qual fase está a substância de interesse. Este fracionamento é realizado em funil de separação.

PRINCIPAIS CLASSES DE PRODUTOS NATURAIS DE ORIGEM VEGETAL:

ALCALÓIDES

A definição atualmente aceite para alcalóide deve-se a Pelletier que considera alcalóides as moléculas cíclicas que contêm azoto e que são verdadeiros metabolitos secundários (1982). Esta definição exclui as aminas simples e os derivados de amônia acíclicos e ainda os compostos nitro e nitrosos (uma vez que nos alcalóides o átomo de azoto tem de possuir estado de oxidação negativo). Os alcal--ides formam um grupo muito vasto de metabolitos que podem ocorrer tanto em microorganismos como plantas superiores e inferiores e ainda em animais, apesar de nestes últimos ocorrerem com muito menor freqüência.

A biossíntese dos alcalóides inclui sempre pelo menos um aminoácido. São também incorporadas outras unidades provenientes de piruvato, malonato ou mevalonato. Com precursores de origem Biosintética tão distinta é fácil entender a complexidade e diversidade estrutural que se encontra nestes metabolitos, sendo hoje conhecidos mais de 5 000 alcalóides.

Os aminoácidos precursores de alcalóides (ornitina, lisina, fenilalanina, tirosina, triptofano e ácido antranílico) são restritos comparativamente com o número que existe na Natureza. A partir dos aminoácidos mencionados e em função da estrutura do metabolito final, podem sistematizar-se os alcalóides como derivados de: Ornitina e Lisina; Fenilalanina e Tirosina; Triptofano; Acido Antranílico.

  • Pelletier-1983: “Um alcalóide seria uma substância orgânica cíclica contendo um nitrogênio em estado de oxidação negativo e cuja distribuição é limitada entre os organismos vivos.”, geralmente com ação biológica marcante, como a morfina, a cafeína, a nicotina.

PROPRIEDADES:

  • Contém nitrogênio

  • São básicos

  • Gosto amargo

  • Geralmente são sólidos brancos (exceção - nicotina)

PODEM EXISTIR NA PLANTAS:

  • No estado livre,

  • Como sais ou

  • Como óxidos.

O reagente de Dragendorff (solução do iodeto do bismuto do potássio) forma um precipitado como a maioria dos alcalóides.

CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO:

  • Atividade BIOLÓGICA,

  • Estrutura QUÍMICA,

  • Origem BIOSINTÉTICA (maneira de produção na planta).

SÃO DIVIDIDOS EM:

  • ALCALÓIDES VERDADEIROS: têm anel heterocíclico com um átomo de nitrogênio e sua biossíntese se dá através de um aminoácido.

  • PROTOALCALÓIDES: átomo de nitrogênio não pertence a anel heterocíclico e se originam de um aminoácido. (ex: cocaína)

  • PSEUDO-ALCALÓIDES: não são derivados de aminoácidos e sim de terpenos ou esteróides

AMINOÁCIDOS: A biossíntese dos alcalóides inclui um aminoácido. (exceto pseudo alcalóides)

FUNÇÕES:

  • Proteção dos alcalóides nas plantas, por serem tóxicos.

  • Reserva de nitrogênio,

  • Reguladores do crescimento, do metabolismo interno e da reprodução

  • Agentes de desintoxicação e transformação simples de outras substâncias nocivas ao vegetal, Proteção para raios UV.

LOCALIZAÇÃO:

  • Em uma planta existem vários alcalóides com estrutura química semelhante, e geralmente observa-se predomínio de um deles (alcalóide principal) (Henriques et al., 2001).

  • Distribuem-se por toda a planta, acumulando-se nos tecidos vivos de crescimento ativo, células epidérmicas e hipodérmicas, bainhas vasculares e vasos lactíferos.

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