Olá, como já aprendemos que as plantas possuem compostos bioativos com diversas ações farmacológicas, vamos entender como fazemos para obtê-los??
Hoje iremos falar um pouco sobre a extração desses compostos e os diferentes métodos!
Para que nós possamos obter esses metabólitos e suas ações farmacológicas é necessário utilizar maneiras para extraí-los, uma maneira bem comum em nosso dia a dia são os chás, que é a extração por infusão por exemplo. A extração é uma etapa importante para que se tenha grande quantidade desses compostos bioativos provenientes do tecido vegetal e garantir melhor ação farmacológica [1].
Existem inúmeros métodos para extrair esses compostos e esses métodos dependem do uso que o mesmo terá. Também há outros fatores na escolha do método de extração por exemplo o conhecimento acerca da espécie, gênero ou até família da planta, visto que sabemos que esses metabolitos são restritos e muitos metabolitos secundários serão produzidos diante das condições ambientais em que a planta se encontra [2].
Diante do conhecimento dos metabólitos secundários normalmente produzido por tal planta é necessário buscar melhores condições e formas de extração, outros fatores também são analisados, como: matriz vegetal, custo, estabilidade das substâncias extraídas, rendimento, eficiência, disponibilidade, entre outros.
Entre as várias técnicas de extração existentes, vamos falar sobre as amplamente empregadas pelos pesquisadores e essas incluem: maceração, percolação, agitação magnética, extração assistida por micro-ondas (MAE) e ultrassom (UAE), soxhlet, fluido supercrítico e extração de líquidos pressurizados (PLE).
Mas antes de abordarmos sobre os tipos de extração é necessário definir a matriz vegetal, como irá usá-la (in natura ou seca).
Matriz vegetal
Quando decidimos alguma espécie de planta e a coletamos na natureza é necessário primeiramente levá-la a um botânico fazer a exsicata e produzir um relatório com todas as especificações e identificação dessa planta.
Após isso é necessário decidir o tipo de matriz vegetal que será utilizado:
In natura – usa a parte da planta fresca sem nenhuma etapa anterior. Muitos metabólitos podem ser conservados nessa maneira, porém há muita água em sua composição podendo deste modo dificultar a extração dos mesmos. Outra desvantagem é que a matriz in natura está mais susceptível a contaminação por microrganismos.
Seca – a matriz seca, significa a necessidade de uma etapa anterior ao seu uso. É necessário colocá-la para secar retirando toda a sua umidade. Alguns ensaios para determinar o teor de umidade dessa matriz seca podem ser realizados. Após a secagem essa matriz será triturada em moinho de facas. Alguns metabólitos voláteis podem ser perdidos nesse processo a depender da forma e temperatura de secagem, no entanto há menor possibilidade de contaminação ao retirar toda a água.
Após é necessário macerar essa matriz vegetal (in natura ou seca) para que tenhamos acesso ao conteúdo interno das células, onde estão localizados a maioria dos metabólitos secundários.
A maceração normalmente é feita em moinho de facas e após é feita a análise granulométrica [3] usando o tamis ou peneiras que são formadas por uma fina malha, circundada geralmente por bronze ou metal inoxidável por onde passam principalmente pós.
Possui a finalidade de reduzir o tamanho de partícula e produzir pós com tamanhos desejados. O tamanho desse pó que é sua matriz vegetal precisa ser definido e usado em todo o processo.
Por que produzir esse pó?
Quando fazemos extração utilizamos solventes que farão com que se obtenha os compostos bioativos de interesse, o tamanho dessas partículas da matriz vegetal está envolvido diretamente com o poder de solvatação desse solvente, por isso é necessário a padronização do mesmo durante todo processo para garantir a reprodutibilidade dos experimentos.
Maceração
Se trata de um método estático, adicionamos a matriz vegetal com o solvente em um recipiente fechado a temperatura ambiente durante um período que pode variar de horas a dias, apesar de ser um método barato e fácil, trata-se de um processo lento e não garante o aproveitamento máximo do vegetal.
Pode-se também levar a saturação a depender da quantidade de matriz utilizada versus a quantidade de solvente e impedir uma maior extração desses compostos.Como alternativas para otimização desse processo há a maceração dinâmica, que é basicamente o mesmo método só que sob constante agitação mecânica e a remaceração que consiste em repetir o processo utilizando o mesmo material vegetal, apenas com a renovação do líquido extrator.
Percolação
A percolação é um método pelo qual a extração é feita pelo arraste do princípio ativo através da passagem constante do líquido extrator pelo vegetal que está colocado em um recipiente de vidro ou metal, levando ao esgotamento da planta através do gotejamento lento do material [4].
Esse método é o oposto da maceração, permite obtenção de soluções mais concentradas, economizando o líquido extrator, além da extração ser feita em um período curto.
A extração do material vegetal ocorre pela permanência, durante certo tempo, do material em contato com água fervente em um recipiente tampado. A infusão é aplicável a partes vegetais moles, as quais devem ser contundidas, cortadas ou pulverizadas, a fim de que possam ser mais facilmente penetradas e extraídas pela água [4].
Extração assistida por micro-ondas (MAE)
É uma técnica de extração que combina a ação do micro-ondas com a extração tradicional por solvente. Entre suas vantagens está o baixo custo de produção com menor tempo de processamento, menor necessidade de solvente e uso da biomassa úmida [5,6].
As micro-ondas são capazes de penetrar em biomateriais e agir com moléculas polares para criar calor, dessa forma pode aquecer toda a matéria, assim a água na planta absorve energia e leva ao rompimento das células promovido pelo superaquecimento, o que leva na dessorção de produtos químicos [5].
A energia eletromagnética convertida em calor aumenta a temperatura interna das células da matriz, devido ao aquecimento e à evaporação da umidade presente, ocasionando o aumento da pressão interna, rompimento de membranas.
A energia de micro-ondas permite a penetração do solvente nas camadas das amostras. Um campo elétrico oscilante causa "vibrações de moléculas polares" junto com atrito inter e intramolecular. O atrito de todos os íons carregados na amostra causa um aquecimento muito rápido de toda a amostra (aquecimento volumétrico).
A evaporação intracelular de água aumenta a pressão, resultando em ruptura celular. Posteriormente, a partição máxima de lipídios na fase solvente é observada na mesma proporção de solvente, aumentando a eficiência da extração.
Extração assistida por ultrassom
Método que se baseia na ação de ondas mecânicas de baixa frequência as quais resultam na cavitação. A cavitação é um fenômeno responsável pela criação de bolhas que refletem áreas de alta intensidade e temperatura facilitando o processo de extração das substâncias. Esse método é uma operação simples e eficiente que não necessita de longos períodos de preparo, altas temperaturas e pressão elevada [7].
Na extração assistida por ultrassom, o processo de extração baseia-se na ação de ondas mecânicas de baixa frequência, as quais são responsáveis pela formação e colapso de microbolhas ocasionando áreas pontuais de alta pressão e temperatura na solução.
Essas ondas mecânicas facilitam a extração dos elementos, a sedimentação do material particulado em suspensão e promove a quebra de células vegetais. Por ser uma simples operação, ela não necessita de longos períodos para o preparo das amostras nem da utilização de altas temperaturas e pressão elevada.
Aparelho Soxlet
É um método tradicional onde usa-se a amostra totalmente seca e moída em pequenas partículas. O equipamento possui três partes: frasco, câmara de extração e o condensador tipo bolha. A amostra é colocada no dedal e assim que o frasco é aquecido o solvente é evaporado e levado ao condensador onde é convertido em líquido e coletado na câmara de extração [8].
É um método usado comumente, porém oferece certas desvantagens, como solventes orgânicos perigosos e inflamáveis, emissões potenciais de compostos tóxicos durante a extração, uso de solventes caros e procedimentos elaborados e demorados [8].
Extração de Líquido Pressurizado (PLE)
Esse método funciona de forma que é conduzida em alta temperatura e pressão, o que permite uma alta solubilidade do composto no solvente enquanto mantém o solvente abaixo do seu ponto de ebulição, como resultado disso há uma alta taxa de penetração do solvente na matriz da amostra [9].
A extração com líquido pressurizado permite uma extração rápida, com consumo ‘reduzido de solvente, facilidade de automação, menor impacto ambiental e podendo ser realizada em várias condições operacionais, além de permitir um extrato muito mais puro a comparar com outras técnicas.
Extração por Fluido Supercrítico (SFE)
É um método que se assemelha ao PLE, portanto o fluido supercrítico requer uma pressão mais altas para manter as condições supercríticas. Geralmente em sua extração é utilizado o CO2 como solvente, devido ao seu ponto crítico ser relativamente baixo, propriedades de extração, disponibilidade, estado natural gasoso e segurança [10].
Entre suas vantagens está a densidade do fluído que podem ser alteradas por meio do controle de temperatura e pressão o que permite maior seletividade e versatilidade no processo de extração. Já entre suas desvantagens está o alto custo de instrumentos, tamanhos de amostras relativamente pequenos e processo de desenvolvimento do método mais complicado.
Conclusão
Diante do exposto vimos que existem inúmeras formas de extração, assim como tantas outras que nem foram mencionadas aqui neste post. É necessário ter um conhecimento amplo sobre a planta que você irá estudar e os seus metabólitos secundários produzidos para que se faça a escolha adequada do método extração assim como do solvente (que veremos nas próximas postagens) a ser utilizado.
Com todas essas informações é possível ter um extrato natural rico em diversos compostos bioativos de importância terapêutica.
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Obrigada e até mais!
Referências
[1] T. Belwal, L. Li, X. Yanqun, G. Cravotto, Z. Luo, Ultrasonic-assisted modifications of macroporous resin to improve anthocyanin purification from a Pyrus communis var. Starkrimson extract, Ultrason. Sonochem. (2020). https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104853.
[2] P.R.K. Reddy, M.M.M.Y. Elghandour, A.Z.M. Salem, D. Yasaswini, P.P.R. Reddy, A.N. Reddy, I. Hyder, Plant secondary metabolites as feed additives in calves for antimicrobial stewardship, Anim. Feed Sci. Technol. (2020). https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114469.
[3] R.M.F. Lima, J.A.M. da Luz, Análise granulométrica por técnicas que se baseiam na sedimentação gravitacional: Lei de Stokes, Rem Rev. Esc. Minas. 54 (2001) 155–159. https://doi.org/10.1590/S0370-44672001000200014.
[4] L. Hartanti, S.M.K. Yonas, J.J. Mustamu, S. Wijaya, H.K. Setiawan, L. Soegianto, Influence of extraction methods of bay leaves (Syzygium polyanthum) on antioxidant and HMG-CoA Reductase inhibitory activity, Heliyon. 5 (2019) e01485. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e01485.
[5] H.S. Kusuma, M. Mahfud, Kinetic studies on extraction of essential oil from sandalwood (Santalum album) by microwave air-hydrodistillation method, Alexandria Eng. J. 57 (2018) 1163–1172. https://doi.org/10.1016/j.aej.2017.02.007.
[6] T. Belwal, A. Pandey, I.D. Bhatt, R.S. Rawal, Optimized microwave assisted extraction (MAE) of alkaloids and polyphenols from Berberis roots using multiple-component analysis, Sci. Rep. (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-57585-8.
[7] C.S. Dzah, Y. Duan, H. Zhang, C. Wen, J. Zhang, G. Chen, H. Ma, The effects of ultrasound assisted extraction on yield, antioxidant, anticancer and antimicrobial activity of polyphenol extracts: A review, Food Biosci. 35 (2020) 100547. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100547.
[8] G.G. Hewavitharana, D.N. Perera, S.B. Navaratne, I. Wickramasinghe, Extraction methods of fat from food samples and preparation of fatty acid methyl esters for gas chromatography: A review, Arab. J. Chem. 13 (2020) 6865–6875. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2020.06.039.
[9] M. Lu, C.T. Ho, Q. Huang, Extraction, bioavailability, and bioefficacy of capsaicinoids, J. Food Drug Anal. 25 (2017) 27–36. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2016.10.023.
[10] S.D. Manjare, K. Dhingra, Supercritical fluids in separation and purification: A review, Mater. Sci. Energy Technol. 2 (2019) 463–484. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.04.005.
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