AULA 3 - SOLUÇÕES EXTRATIVAS

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18/10/2017

Universidade Federal do Amapá Curso de Farmácia Disciplina: Farmacotécnica II

Objetivos Apresentar os procedimentos de extração: Tipos e fatores que influem na qualidade dos extratos Classificar os tipos e a padronização de extratos vegetais

SOLUÇÕES EXTRATIVAS Prof. Fco Fábio Oliveira de Sousa

Indicar os critérios de avaliação da qualidade dos extratos obtidos

Outubro, 2017

Extrato

Extração

É a preparação de consistência líquida, sólida ou intermediária, obtida a partir de material animal ou vegetal. O material utilizado na preparação de extratos pode sofrer tratamento preliminar, tais como, inativação de enzimas, moagem ou desengorduramento.

Extração - Operação de retirada e/ou separação de componentes de um sistema específico, empregando solventes líquidos, vapor de água ou gases no estado supercrítico.

Farmacopéia Brasileira, 5ª ed

Farmacopéia Brasileira, 5ª ed

Preparação dos extratos (purificação)

Preparação dos extratos Droga vegetal

Limpeza, Secagem, Redução, CQ

Droga vegetal

Limpeza, Secagem, Redução, CQ

Adição de solvente

Adição de solvente

Extrato fluido Extrato espesso Extrato seco

Extração

Extração

Separação de marcadores não desejáveis Concentração de desejáveis

Concentração Secagem

Concentração Extrato “purificado“ especial

Secagem

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Influência do Solvente nas Propriedades Farmacológicas do Extrato

Marcadores Definição

Achyrocline satureioides

Moléculas quimicamente definidas Relevantes para

Extração com hexano

Extração com mistura águaetanol Extração com água

Inseticida

Imunomoduladora

Controle de qualidade Eficácia Segurança

Antiinflamatória

Substâncias presentes

Extratos Drogas vegetais com princípios ativos

Com atividade clínica (princípios ativos) Com atividade farmacológica (marcadores ativos) Contribuem para eficácia (marcadores ativos) Relevantes para CQ (marcadores analíticos) Substâncias associadas (princípios inativos) Compostos tóxicos (marcadores negativos) Substâncias insolúveis (matriz)

Folhas de Senne Castanha da índia Kava Kava Aloe

senosídeo (gicosídeos antraquinônicos - laxante) escina (saponinas – antiinflamatória) cavaína (lactonas – sedativa e ansiolítica) aloina (antraquinonas – laxante)

Drogas vegetais com marcadores ativos Ginco Alho Erva de São João

glicosídeos flavonoídicos, lactonas terpênicas aliínas, alicinas hiperforina, hipericina

Drogas vegetais com marcadores analíticos Valeriana Equinácea

ácidos sesquiterpênicos ácido cafêico

Drogas vegetais com marcadores negativos Valeriana Ginco Confrei

Extração Os processos extrativos podem ser classificados como: - sólido-líquido - líquido-líquido Extração sólido-líquido origina uma solução extrativa

valepotriatos ácido gincólico alcalóides

Fatores que influenciam na extração Substâncias intrínsecas/ extrínsecas

Solvente Temperatura Agitação

Extração líquido-líquido fração enriquecida

Granulometria pH Tempo de extração Planta: solvente

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Difusão

Extração Droga Seca

Solvente

Lei de Fick (dm/dt) = -D.A.(C0 – C)

Solvente DISSOLUÇÃO DIFUSÃO

dm = massa extraída dt = intervalo de tempo D = velocidade de dissolução A = superfície de contato C0 = conc. de saturação C = conc. no tempo t

Intumescimento

DISSOLUÇÃO LIXIVIAÇÃO

Técnicas de extração

Procedimentos

Técnicas de extração

Empregando calor Sem emprego de calor - decocção - prensagem - infusão - maceração - digestão* - percolação - arraste a vapor - turbólise

Técnicas de extração

Prensagem

Decocção

-Obtenção de sucos vegetais e óleos.

- Droga seca (granulometria)

-Utilizada com matéria prima em grande quantidade

- Água com temp. > 90 oC (1:5, 1:10)

e de baixo custo

- Manter na temperatura 15 – 30 min. - Filtrar ainda quente (SE1) - Prensar (SE2) - Reunir SE1 e SE2 - Para completar volume ou massa: extrair resíduo nas mesmas condições

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Técnicas de extração

Técnicas de extração

Infusão

Infusão vs. Decocção

- Droga seca (granulometria) -Adicionar parte da água - Deixar intumescendo de 15 a 30 min. - Adicionar restante da água ( > 90oC) - Agitação ocasional nos primeiros 5 min - Deixar em repouso até temp. ambiente - Prensar e completar o volume

Técnicas de extração

Maceração

Maceração: Operação na qual a extração se fundamenta no contato prolongado entre o solvente (líquido extrator) e a matéria-prima vegetal,com agitação ocasional

Classificação: - maceração propriamente dita: estático, a frio - digestão: estático, com emprego de calor (40 – 60 oC) - remaceração: estático, a frio, renovação do solvente - maceração dinâmica: dinâmico, a frio

Procedimento: - misturar uma parte da droga com 10 partes do solvente - tempo e temperatura de agitação de acordo com o recomendado Droga ou resíduo Solvente

Características: - processo não exaustivo, dependente do farmacógeno, granulometria, seletividade do solvente e solubilidade das substâncias. calor

filtro

calor

Extrato

Vantagens e desvantagens: + simplicidade, custo; - tempo, eficiência, reprodutibilidade, proliferação microbiana Aplicações: - drogas com substâncias solúveis, em teor elevado, baratas e pouco ativas

Técnicas de extração Percolação: Operação na qual ocorre extração exaustiva da substância de interesse, recomendado para substâncias muito ativas, com baixo teor ou pouco solúveis e quando o valor do material vegetal é elevado

PERCOLADOR Líquido extrator

droga

septo poroso

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Percolação Procedimento: - Eliminar fração de finos - Macerar a droga (1 a 3 horas), com cerca de 30 % do solvente (fora) - Preencher o percolador com o macerado (torneira aberta) - Adicionar o solvente para eliminação de ar - Fechar a torneira quando iniciar o gotejamento - Deixar em repouso durante 24 h - Percolar repondo o solvente - Regular a velocidade de gotejamento, 4-6 gotas por 100 g de droga - Misturar uma parte da droga para 10 partes do solvente - Ajustar tempo e temperatura

Turbo extração

Percolação Características: processo exaustivo, dependente da seletividade do solvente e solubilidade das substâncias. Vantagens: Processo dinâmico Obtenção de soluções extrativas mais concentradas Menor tempo de realização (comparado com a maceração) Possibilita a utilização de gradiente de polaridade Solução extrativa com pouco material suspenso Desvantagem: Uso de grandes quantidades de solvente Aplicações: Extração até o esgotamento das substâncias solúveis, em teor bastante elevado. Na terceira ou quarta fração, cerca de 80 a 90 % dos constituintes são extraídos

Turbólise

Turbo extração: É o processo no qual se separa substâncias a partir de um forte movimento mecânico de forma circular, semelhante a um liquidificador

Alimentação (partículas maiores)

Rotor Estator

Saída (finos)

Turbo extração (Turbólise)

Soxhlet

Características:

Características:

Processo não exaustivo, consistindo em extração e moagem simultâneas, baseado na força rotatória empregada.

Vantagens: - Simplicidade e rapidez (pode-se usar material integro) - Elevado grau de destruição celular - Eficiência comparável à percolação Desvantagens: - Redução excessiva das partículas - Liberação de calor - Problemas com materiais duros ou fibrosos Aplicações: - A redução drástica do tamanho da partícula e o conseqüente rompimento das células favorece a rápida dissolução das substâncias ativas. Extração até o quase esgotamento das substâncias solúveis, em teor bastante elevado.

Percolação cíclica com destilação simultânea (extração contínua) Pode ser empregado qualquer líquido extrator lembrando que se a solução extrativa for aproveitada deve-se evitar o uso de água (alta temperatura de ebulição)

Vantagens: - Reaproveitamento do solvente: baixo custo - Volume reduzido de líquido extrator - Empacotamento da droga vegetal (sem contato com o aquecimento); - Tempo de Extração ~ 2h. Desvantagens: - Solução extrativa em contato com o calor - Solvente deve ser volátil

Aplicações: - Muito empregado para remoção de gordura e clorofila - Substância extraída não pode ser volátil ou termolábil

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Refluxo

Extração em contra-corrente

Características: -Condensador acoplado diretamente ao balão volumétrico Vantagens: - Reaproveitamento do solvente: baixo custo - Rapidez Desvantagens:

- Solução extrativa e droga em contato com o calor Aplicações: - Não indicado para plantas com constituição química desconhecida ou presença de moléculas termolábeis.

Fluido super-crítico

Fatores condicionantes

Importância do solvente

Solventes Alto poder de dissolução;

Tipos de substâncias extraídas

éter de petróleo, hexano

lipídios, ceras, pigmentos, furanocumarinas

Baixo ponto de ebulição;

tolueno, diclorometano, clorofórmio

bases livres de alcalóides, antraquinonas livres, óleos voláteis, glicosídeos cardiotônicos

Não inflamável;

acetato de etila, n-butanol etanol, metanol misturas hidroalcoólicas, água

Polaridade

Solvente

flavonóides, cumarinas heterosídeos em geral saponinas, taninos

água acidificada

alcalóides

água alcalinizada

saponinas

Sem resíduo de destilação (contaminação). Misturas hidroalcoólicas : Extraem a grande maioria das substâncias naturais de interesse (entre 50 e 80% v/v).

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Temperatura

Agitação

Em geral, aumenta a solubilidade de qualquer substância

Aumenta o coeficiente de transferência de massa da operação (n° de choques)

Maior rapidez

Dissolução e difusão dependem do gradiente de concentração (atentar para a saturação)

Cuidado com os termolábeis

Podem se utilizadas bombas, agitadores mecânicos ou ondas ultrassônicas.

Granulometria

pH

Dependente da natureza da droga Aumenta a extração ao incrementar a superfície de contato Usualmente se utiliza um diâmetro entre 0,5 a 2,0 mm

A extração de determinadas substâncias pode ser influenciada pelo pH do líquido extrator Exemplo: Alcalóides em meio ácido tornam-se mais facilmente extraídos em meio aquoso.

Tempo de extração É condicionado pelo(a): Rigidez do material Estado de divisão Natureza das substâncias Solvente utilizado Emprego de temperatura e agitação.

Tipos de extratos

Obs: Um tempo maior de extração pode aumentar a eficiência ou gerar problemas como contaminação

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Soluções extrativas

Tipos de extrato: Tintura

São soluções extrativas:

Características:

(1) Chás

(1) Solução alcoólica ou hidroalcoólica, com grau alcoólico variável (2) Preparadas com materiais vegetais ou animais via extração ou diluição (extratos secos ou concentrados)

(2)Tinturas (3)Extratos ordinários, fluidos, moles

(3) Proporção entre constituintes solúveis da droga e solvente de 1:3 até 1:10 (4) Processos extrativos empregados: maceração ou percolação

(4)Hidrolatos (5)Outros extratos: Extrato seco Extrato seco padronizado

Tipos de extrato: Extrato fluido Características:

(5) Tinturas heróicas (drogas potentes): Percolação, 1:10 droga: solvente (etanol 70%) (6) Tinturas não heróicas (drogas comuns): 1:5 droga:solvente (teor alcoólico variável)

Tipos de extrato: Extrato glicólico Características:

(1) Preparação em geral obtida por percolação (2)Denominada de “preparação 100% (1mL do extrato = ativos de 1g da droga) (3)Pode-se admitir a presença de sedimento durante sua armazenagem

(1) Preparações que contém água e um solvente glicólico (propilenoglicol ou glicerina) em quantidade variável

(4)Preparadas com materiais vegetais ou animais via extração ou diluição de extratos secos ou concentrados

(2)Obtidas por percolação ou maceração

(5)Diminuição no uso: Complexidade no preparo associada a formas mais adequadas e convenientes

(4)Emprego em fitocosméticos

Tipos de extrato: Alcoolaturas

Tipos de extrato: Soluções aquosas

Características: (1) Preparações

(3)Relação droga: solvente de 1:10 ou 1:5

Características:

alcoólicas

ou

hidroalcoólicas

(1) Diferenciam-se de tinturas, extratos fluidos, glicólicos

obtidas por maceração estática de plantas frescas

e alcoolaturas por sua susceptibilidade ao crescimento

(e muito sensíveis a processos de degradação) (2)Relação droga:solvente de 1:1 a 1:2 (3)Nas preparações hidroalcoólicas o título de álcool é bastante elevado

microbiano (2)Etanol e glicerina apresentam poder conservante: -1 g de glicerina conservam até 1 g de água (2x seu volume na preparação) -15-20% de etanol conservam uma preparação aquosa

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Tipos de extrato: Sucos

Tipos de extrato: Extrato mole Características:

Características: (1) Preparações semissólidas (de consistência pastosa - 15 a

(1) Vários tipos de preparações obtidas por diferentes métodos

20% de água) obtidas a partir de extratos etanólicos, aquosos ou misturas destes. Necessitam da adição de

(2)Preparações aquosas obtidas por prensagem a frio

conservantes (2) Vantagens: São mais concentrados que os extratos fluidos.

(sucos cítricos) (3)Sucos expressos diferem de sucos concentrados

Facilmente redispersos (3) Desvantagens: Processo de obtenção pode levar a degradação química. Precisam ser pesados e diluídos antes do uso

Tipos de extrato: Extrato seco Definição: Preparações sólidas e pulverulentas com teor de água reduzido Obtenção: Secagem por nebulização, liofilização, etc.

Purificação dos extratos Separação da solução extrativa de resíduos vegetais e material em suspensão indesejável, originados do processo extrativo: Clarificação Sedimentação

Características:

Decantação

1) Produtos secos com biodisponibilidade mais elevada frente as

Centrifugação

drogas vegetais moídas.

Filtração

2) Produtos bastante higroscópicos (alteração de teor dependente das condições de armazenamento)

Concentração

Secagem

Secagem Sem utilização de calor:
Liofilização:
Eliminação apenas de água da solução extrativa; Com a utilização de calor:
Estufa:
Com ou sem circulação de ar.
Evaporação sob vácuo (rotaevaporador).

Liofilização Cintos de secagem Spray drying Estufas Cilindros de secagem Leito fluido

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Padronização dos extratos

Padronização dos extratos

Parâmetros

Estabelecimento dos parâmetros de qualidade: monografias farmacopéicas.

Exame macro e microscópico Exame por cromatografia em camada delgada Quantificação do resíduo de pesticidas Determinação do conteúdo de água Determinação de cinza Determinação de fibras Determinação do teor de extrativos Avaliação da contaminação microbiana Determinação de material estranho de natureza orgânica e inorgânica Determinação do teor de princípios ativos

Padronização dos extratos dos princípios ativos se altere de forma proporcional à concentração dos marcadores no extrato ou em suas preparações derivadas

Quantificação de marcadores não ativos é uma abordagem cientificamente válida?

Plantas com princípios ativos desconhecidos

Quantificação de marcadores não-ativos: Maior valor dessa abordagem está na determinação da quantidade de material vegetal em formas farmacêuticas

(+ descrição do

Descrição de cor e Rf de todas as manchas

Avaliação da qualidade

Soluções Extrativas Preparados finais

Extratos fluidos, Extratos espessos, Tinturas, Macerados, Decoctos, Infusos, etc.

Incorporação Preparações semisólidas e líquidas direta





Preparados intermediários

Facilmente executável

Padronização dos extratos

(1) De forma geral NÃO se espera que a concentração

(2) Fingerprint cromatográfico processo de extração)

Plantas com princípios ativos conhecidos

Preparações sólidas, semi-sólidas e líquidas

Secagem






ConcentraçãoPreparações semisólidas e líquidas




Volume médio Densidade Viscosidade Limpidez/ cor Aspectos microbiológicos Resíduo seco

Teor de ativos/ marcadores Teor alcoólico pH Sabor/Odor Solubilidade Identidade/ fingerprint

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