Dalla pianta all’estratto: descrizione del processo di macerazione

 

1. LE PIANTE
Le piante producono e sono costituite da una numerosissima e diversificata gamma di sostanze chimiche, alcune delle quali sono necessarie per la sopravvivenza, lo sviluppo e la crescita della pianta (Carboidrati, Lipidi, Amminoacidi, Acidi Nucleici e Proteine) e vengono definite metaboliti primari. Altre sostanze invece non rivestono un ruolo essenziale per la vita della cellula, ma partecipano alla sopravvivenza e all’adattamento all’ambiente; la totalità di queste ultime sostanze viene identificata come metaboliti secondari (Alcaloidi, Composti Fenolici, Glicosidi, Terpeni…). Tali composti derivano comunque dal metabolismo primario, in particolare dagli zuccheri, che sono i prodotti della fotosintesi e i precursori di diverse classi di composti.

L’insieme di queste sostanze viene definito fitocomplesso e la parte della pianta che ne contiene il maggior contenuto è detta droga vegetale.

Le droghe vegetali possono essere piante intere, frammentate o tagliate, parti di piante, essudati (gomme, resine…) alghe, funghi, licheni, in forma essiccata o fresca. Le droghe vengono definite con precisione dal nome scientifico botanico secondo il sistema binomiale (genere, specie, varietà e autore).
Il nome scientifico a differenza del nome volgare (o comune) ha un carattere universale in quanto si basa su regole stabilite e riconoscite.

La nomenclatura della specie si basa sul binomio linneano: ciascuna pianta classificata ha due nomi latini, il primo corrisponde al genere di appartenenza, il secondo corrisponde alla specie ed è il frutto della fantasia dell’autore che lo ha descritto per primo e di cui viene riportata la sigla accanto al nome della specie.

Esempio:
Rosa canina L.
Rosa è il nome del genere e si scrive in corsivo con la maiuscola iniziale.
canina è il nome della specie, si scrive in corsivo e tutto minuscolo.
L. è l’iniziale del botanico che l’ha classificata, in questo caso Linneus, si riporta solo l’iniziale puntata in stampatello.
Nel caso della Rosa canina la droga è costituita dai cinorrodi (fructus) oppure dalle gemme, giovani getti (sùrculi).

Nota. Negli estratti, ma anche quando si compone una tisana è importante specificare la droga utilizzata; spesso le diverse parti della pianta contengono sostanze funzionali differenti e di conseguenza sono indicate per motivazioni differenti.

2. L’ ESTRAZIONE
La finalità dell’estrazione è quella di tirar fuori delle sostanze d’interesse da una pianta officinale o aromatica, e in questo caso si tratta di un’estrazione solido-liquido. Questa operazione permette di separare dalla matrice solida (la droga) le sostanze funzionali desiderate (metaboliti) mediante un opportuno liquido solvente.

Solido: parti solide (droga) di piante officinali (foglie, fiori,radici, frutti, ecc.)
Soluto: varie sostanze chimiche (metaboliti) presenti nella droga
Solvente: acqua o alcool etilico e miscele

Vengono definiti estratti le preparazioni di consistenza liquida (estratti liquidi e tinture), semisolida (estratti molli e oleoresine) o solida (estratti secchi).

Le tecniche maggiormente utilizzate per l’estrazione da matrice vegetale sono: Macerazione (digestione, infusione e decozione); Spremitura; Percolazione; Distillazione in corrente di vapore; Estrazione tramite Naviglio estrattore; Estrazione tramite esposizione a fluidi supercritici; Estrazione tramite esposizione ad ultrasuoni; Estrazione tramite l’apparecchio Soxhlet.

La scelta dei metodi e delle tecnologie connesse ad un processo estrattivo deve tener conto delle peculiarità della matrice, caratterizzata da una certa complessita strutturale in basè alla parte della pianta che costituisce la droga, e della natura dei composti da estrarre: il loro comportamento in presenza di diversì sistemi solventi, la termolabilità, il comportamento in base al pH, la velocità di passaggio in solvente, ecc.
Nell’estrazione in genere si procede considerando che a seconda del solvente e della tecnica scelta verranno estratti determinati composti con caratteristiche chimicofisiche simili. L’estrazione con un certo solvente, infatti, riguarda l’intera gamma dei componenti con caratteristiche di affinità nei suoi confronti.

Nel caso di estrazioni finalizzate all’isolamento di un certo composto, noto o meno, si procederà successivamente attraverso sistemi di separazione (attraverso le analisi cromatografiche), la determinazione strutturale (per via delle analisi spettroscopiche).

• Pianta (corretta identificazione botanica della pianta)
• Droga (parte di pianta da esaminare)
• Estrazione (con solventi opportuni)
• Separazione (frazionamento dell’estratto, cromatografia)
• Determinazione strutturale della sostanza (tecniche spettroscopoche)

In questo articolo tratteremo solo le tecniche estrattive tradizionali come la macerazione.

3. TECNICA ESTRATTIVA: MACERAZIONE
Per la macerazione si utilizzano contenitori costituiti di materiale inerte, come l’acciaio o il vetro, si opera a temperatura ambiente e si lascia la droga a contatto con il solvente per un tempo in genere abbastanza lungo, giorni o anche settimane. Il processo estrattivo si compie in una serie di fasi:

La macinazione, consiste nella riduzione della matrice solida mediante un sistema generalmente di tipo meccanico. A seconda delle dimensioni del m
ateriale di partenza e del prodotto finale desiderato, le droghe vegetali vengono frammentate, triturate o polverizzate, al fine di aumentare l’area superficiale specifica e di conseguenza il contatto tra soluto e solvente.
Questo trattamento preliminare favorisce la diffusione del solvente all’interno della matrice.

La fase detta imbimbente: il solvente aggiunto alla matrice da estrarre diffonde in quest’ultima occupando tutti gli spazi vuoti ad esso accessibili. Il solvente diffonde nelle microporosità fino ad arrivare nelle cellule.

La dissoluzione: si crea una soluzione concentrata di soluto nel solvente all’interno delle cellule;

Il trasporto del soluto (estrazione):
per diffusione il soluto, compatibilmente con le caratteristiche del solvente, diffonde verso l’esterno delle cellule e del solido (matrice) fino all’annullamento del gradiente di concentrazione del soluto tra l’interno e l’esterno della matrice solida. Il processo richiede un’agitazione saltuaria per evitare una sovrasaturazione localizzata nelle immediate vicinanze del soluto/solvente e favorire cosi la diffusione dei metaboliti in tutta la massa del liquido estraente.

Raggiunto l’equilibrio il processo estrattivo si arresta e, attraverso processi fisici di sgrondatura, spremitura, filtrazione ed eventualmente centrifugazione, si procede alla separazione della soluzione ricca di composti dalla matrice solida esausta. Il recupero della soluzione dalla matrice imbibita non è totale: una certa parte di essa rimane nella matrice,̀ per cui in alcuni casi si procede ripetendo il ciclo estrattivo con solvente fresco fino a un ragionevole esaurimento della matrice. Al termine dell’operazione si ottiene una soluzione ad una certa concentrazione di sostanze funzionali.

Questo processo estrattivo, generalmente condotto a freddo, si raccomanda per estrarre principi attivi solubili e termolabili, e per quelle matrici che a caldo possono cedere sostanze di scarso interesse terapeutico.
̀Per macerazione vengono prodotte ad esempio le Tinture Madri, con solvente idroalcolico e droga fresca, oppure gli Estratti Idroalcolici da droga secca, o ancora gli Oleoliti.

3.1 Fattori che influenzano il processo diffusivo.
Nel processo estrattivo solido-liquido intervengono i principi fisici della diffusione e dell’osmosi. Il tempo di estrazione è legato alla velocità del processo che aumenta all’aumentare della temperatura e al diminuire dello spessore del solido: è quindi possibile rendere più rapido il processo estrattivo aumentando la temperatura e diminuendo le dimensioni della matrice (macinazione). L’infusione, la decozione e la digestione rappresentano le tecniche della macerazione che utilizzano tali principi per aumentare i tempi di estrazione. Vengono definite preparazioni estemporanee poiché costituiscono, per la ricchezza di sostanze organiche in esse contenute, un substrato ideale per la crescita microbica.

L’infusione è una macerazione per tempi brevi (5-20 minuti) in acqua bollente, si applica generalmente sulle droghe a tessuto delicato e su quelle contenenti sostanze volatili. Il rapporto droga solvente varia da 1 a 10 di droga su 100 g di acqua.

La decozione si pratica su droghe compatte (radice, rizoma, corteccia) con componenti termoresistenti; nel decotto si portano ad ebollizione acqua e droga insieme per un tempo variabile fino a 30 minuti in base alle sostanze da estrarre. Il rapporto droga solvente è solitamente 5 g di droga su 100 g di acqua.

Ultima variante della macerazione classica è la digestione che consiste nel riscaldare il macerato, senza però raggiungere le temperature di ebollizione, indicativamente dai 35° ai 60° circa.

Mixis officina delle erbe

Bibliografia
Colombo P., Alhaique F., Caramella C., Conti B., Gazzaniga A., Vidale E., (2015) Principi di tecnologia farmaceutica, Casa editrice Ambrosiana.
Farmacopea Ufficiale (FU) della Repubblica Italiana (2008) Ist. Poligrafico dello Stato, XII edizione.
Naviglio D., Ferrara L. (2008) Tecniche estrattive solidoliquido. Teoria e pratica, Aracne editore.
Nicoletti M. (2007) Botanica Farmaceutica. . Storia, attività ed impieghi delle piante medicinali. Casa editrice Edises.