Metodi di estrazione meccanica delle droghe

Spremitura, compressione e punzonatura

Si applicano generalmente su droghe fresche utilizzando apposite attrezzature quali torchi, mulini o altro. Si ricavano succhi, come nel caso di frutti con abbondante componente acquosa, oli essenziali e oli fissi, in questo caso utilizzando le drupe delle olive o i semi del lino e del ricino. La punzonatura viene utilizzata, ad esempio, per estrarre gli oli essenziali dall’epicarpo degli agrumi, rompendone le tasche lisigene.

Si tratta di preparazioni che vanno consumate/utilizzate rapidamente poiché soggette a naturali fenomeni di degradazione, come la proliferazione batterica, la perdita di principi volatili o l’irrancidimento delle componenti lipidiche.

Centrifugazione

Tecnica estrattiva applicata su droghe fresche. Può essere utilizzata da sola o come completamento delle altre tipologie di estrazione meccanica, ad esempio per separare ulteriormente un succo dalle componenti solide residue. Si usano piccole centrifughe.

Da tutte queste tecniche si ottengono diverse frazioni partendo da una stessa droga. Tali frazioni possono essere ulteriormente raffinate, ad esempio tramite la decantazione, per separare fasi diverse sfruttando la gravità, o il filtraggio.

Il succo ottenuto è un prodotto di elevata qualità (fermo restando l’alta qualità della droga di partenza), soprattutto se consumato in tempi molto brevi. Può essere raffinato, filtrato e conservato.

Le emulsioni oleose sono generalmente ancora troppo grezze e devono essere raffinate, ad esempio con la separazione tramite centrifuga, la quale permette di suddividere la sostanza in fasi di diversa densità. L’operazione separa anche dall’acqua residua.

Anche i pannelli residui della lavorazione meccanica, possono essere riutilizzati destinandoli ad altri campi di applicazione (ad esempio nella produzione di mangimi animali).

Estrazione dei principi attivi dalle piante officinali

L'estrazione di principi attivi dalle droghe può avvenire per estrazione meccanica o con solvente.

Estrazione meccanica

Si effettua sulla droga fresca tramite spremitura, compressione, punzonatura e centrifugazione. Si ottengono oli essenziali, oli fissi e succhi. Questi vanno consumati rapidamente oppure ben conservati. Quando ciò è possibile o necessario, si procede con la decantazione e la filtrazione. (approfondisci)

Estrazione con solventi

Consiste nell’indurre la migrazione dei principi attivi verso un solvente che viene messo a contatto con la droga.

L’estrazione di principi attivi deve essere condotto nel modo migliore possibile. La sua efficacia dipende principalmente dai fattori che seguono.

1) Preparazione e stato della droga

La droga può essere fresca o essiccata, a secondo della destinazione d’uso. Può essere soggetta a frantumazione, triturazione o polverizzazione. Nel momento dell’estrazione con solvente, è importante che la superficie specifica sia la più ampia possibile.

2) Tipologia di solvente

Il solvente, o la miscela di solventi, viene scelto in base alla polarità della molecola d’interesse da estrarre. Il solvente agisce per diffusione e per dilavamento.

3) Temperatura di lavoro

La temperatura del solvente è un fattore limitante, in quanto vi sono principi attivi più termolabili di altri. La temperatura ideale è quella che permette la miglior diffusione del solvente nella droga, senza degradare i principi attivi.

4) Tempo di estrazione

E’ determinato dalla capacità del solvente di penetrare la droga e permearla. E’ un fattore determinante nel caso si utilizzi una temperatura accettabile in tempi brevi, ma compromettente in tempi lunghi.

Le estrazioni con solvente possono essere divise in due categorie fondamentali:

1) estrazione per contatto col solvente: percolazione, macerazione, digestione, decozione, infusione, enflourage, estrazione con fluidi supercritici; (approfondisci)

2) estrazione con le diverse tecniche di distillazione come la distillazione diretta e la distillazione in corrente di vapore. (approfondisci)

Preparazione delle droghe: metodi meccanici

In questa fase si riducono le dimensioni della droga da estrarre, in modo da aumentarne la superficie specifica e migliorare così l’efficienza dell’estrazione. I principali metodi meccanici sono frantumazione, triturazione e polverizzazione.

1) Frantumazione

Si utilizza per materiali coriacei, duri, resistenti e di dimensioni consistenti, come fusti, radici e cortecce. Gli impianti di frantumazione si basano sull’uso:

- mortai,

- macinatori,

- grattugie rotanti,

- macinatori,

generalmente in acciaio o rame.

Può avvenire anche per criofrantumazione tramite ausilio di azoto liquido. Quest’ultima procedura apporta notevoli vantaggi nel mantenimento della qualità della droga.

2) Triturazione

Si utilizza per droghe di consistenza ridotta, come parti erbacee, fiori, foglie, frutti ecc.

Vengono impiegati omogeneizzatori, coltelli rotanti e taglierine.

Radice di rabarbaro polverizzata

 3) Polverizzazione

Tecnica che prevede la riduzione della droga a dimensione particellare di circa 125 micron o a quella stabilita dalla Farmacopea per la specifica droga.

Può seguire i procedimenti di frantumazione e triturazione.

Schema di un impianto di polverizzazione:

a) pretrituratore di materiale che può essere già parzialmente preparato, dotato di un mulino a martello;

b) selezionatore capace di discriminare ed eliminare detriti quali pietre, sabbia, pezzi di metallo;

c) macinatore fine (mulino) dotato di filtro in modo da trattenere le particelle non ancora abbastanza piccole. Queste vengono nuovamente convogliate nel mulino per essere lavorate ulteriormente.

d) mescolatore a caduta libera, dal quale si raccoglie il prodotto finito.

A secondo del tipo di droga si procede con un metodo diverso fino a quando il prodotto non sia polverizzabile, ad esempio la foglia di eucalipto è più dura della foglia di melissa; le foglie di mate e rosmarino sono molto dure e fragili, mentre quelle di malva e salvia sono molli e fibrose; le foglie di betulla e di boldo contengono grassi e resine e vanno trattate opportunamente con appositi additivi, quali ciclodestrine, amido e mannitolo.

Saggi chimici quali/quantitativi

Le droghe possono essere sottoposte a diverse tipologie di analisi chimiche, nelle quali vengono determinati elementi di carattere generale o molecole specifiche, questo in relazione alla farmacopea, oppure in base ai criteri di progettazione di un prodotto. Si possono quindi avere:

- analisi di classi caratteristiche di principi attivi come gli alcaloidi della belladonna o glicosidi digitalici;

- analisi di elementi specifici come la glicirrizina (glicoside saponinico della liquirizia - Glycyrrhiza glabra) o la reserpina (alcaloide indolico della rawolfia Rauwolfia serpentina).

Schema gascromatografia

Analisi spettrofotometrica

Si osserva l’assorbimento di determinate lunghezze d’onda, aspetto caratterizzante di specifiche classi di molecole. Ad esempio il licopene assorbe a 470 nm.

Analisi di fluorescenza

Si sfrutta la proprietà di diverse molecole di emettere una luce caratteristica quando irradiate tramite un’opportuna fonte luminosa. Questo fenomeno è conosciuto come fluorescenza.

Ad esempio:

- l’aconitina (alcaloide dell’aconito – Aconitum napellus) emette una luce blu;

- la berberina (alcoloide benzenisochinolico - Hydrastis canadensis) emette una luce gialla;

- l’emetina (alcaloide della Psychotria ipecacuanha) emette una luce arancio.

Si usa anche per analizzare polveri, come la farina, ad esempio per verificare la presenza di ascomiceti come l’ergot (Claviceps purpurea)

Spettroscopia NMR (Risononanza Magnetica Nucleare)

Capace di discriminare i nuclei degli atomi.

Si utilizza per determinare quantitativamente la presenza di classi di molecole o molecole specifiche nelle droghe, come ad esempio gli alcaloidi joscina e atropina in giusquiamo (Hyoscyamus niger), stramonio (Datura stramonium) e belladonna (Atropa belladonna) o i sennosidi nella senna (Cassia angustifolia).

Spettroscopia di massa

Frammenta le molecole in unità minime discriminabili spettroscopicamente.

Saggi radioimmunologici

Sfrutta la reattività antigene specifico – anticorpo specifico, metodo molto potente e costoso.

Saggi chimici separativi

Tutte le tecniche cromatografiche: gascromatografia, tlc, hp-tlc (lastra), hplc (colonna).

Le varie tecniche possono essere usate in associazione.

Come la gascromatografia-spettrofotmoetria (GC-MS), con la quale si ottiene un grafico nel tempo che evidenzia diversi picchi, caratterizzati da altezza e area. Esistono librerie che permettono, per esempio, di riconoscere le sostanze in base al tempo di uscita dalla colonna.

Ad esempio se si analizza un estratto di Carica papaya, fra le diverse molecole, avremo fra le prime  ad uscire (quindi tra le più leggere) l’acido protocatecuico (11 minuti circa), e fra le ultime la quercitina (più pesante, circa 20 minuti).

Determinazione dell’attività emolitica

L’attività emolitica di una droga è dovuta fondamentalmente al suo contenuto in saponine.

Le saponine sono glicosidi generalmente triterpenici e steroidei. Sono composti da un aglicone, detto sapogenina, e una frazione zuccherina.

La sapogenina ha carattere lipofilo, mentre la frazione zuccherina fortemente idrofila. Ciò conferisce alla saponina la tipica caratteristica dei tensioattivi.

escina, saponina dell'Hedere helix

Colesterolo

Somiglianza fra l'aglicone dell'escina (sapogenina) e il colesterolo, molecola strutturale delle membrane cellulari animali.

L’attività emolitica delle saponine (e non delle sapogenine come erroneamente riportato in alcuni siti), è dovuta proprio a questo. L’aglicone, affine al colesterolo, unito alle molecole saccaridiche, si rende capace di destabilizzare le membrane permeabilizzandole, e causando dei fori veri e propri, causando l’emolisi degli eritrociti. La sola sapogenina (lipofila) priva della componente idrofila, non può svolgere questa funzione.

Fra le saponine più conosciute vi sono, ad esempio, l’escina (Aesculus hippocastanum), la glicirrizina (Glycyrrhiza glabra) e l’ederina (Hedera helix).

Osservando l’attività emolitica di una droga su una data quantità di sangue di bue, si può definire il contenuto in saponine di quella droga.

Il saggio di determinazione si svolge utilizzando terreno solido agar con un soluzione conosciuta di sangue di bue.

Si osserva l’azione della soluzione saponinica in esame e la si compara con l’attività della soluzione saponinica standard di riferimento.

Le soluzioni in esame vengono tenute a un pH di 7,4 utilizzando un tampone fosfato.

Viene esaminata sia la soluzione saponinica estratta da una certa droga, sia una soluzione del fitocomplesso estratto dalla stessa droga.

Dopo avere osservato e annotato le soluzioni capaci di produrre emolisi totale del campione si sangue, si procede con la seguente formula:

Attività emolitica = S x a / b

dove:

S = 30.000 – rappresenta un valore fisso relativo alla soluzione saponinica standard di riferimento;

a = quantità di saponina in esami in grammi, capace di causare emolisi totale;

b = quantita di droga in grammi, il cui estratto produce emolisi totale.