Compusi Organici din Mentha Piperitadoc

=== Compusi organici din Mentha Piperita ===

Cuprins

Introducere

1.Generalității……………………………………………………………………………………….pag 3

2.Descrierea speciilor de mentă………………………………………………………………pag 4

3.Compoziția chimică la uleiul din diferite specii de mentă………………………pag 11

3.1 Izma bună (Mentha piperita L.)………………………………………………………..pag 14

3.2 Izma-creață (Mentha spicata L.)…………………………………………pag 25

3.3 Izma-proastă (Mentha longifolia L.)………………………………………………….pag 28

3.4 Izma-Broaștei (Mentha aquatica L.)…………………………………………………..pag 29

3.5 Izma-Cerbului (Mentha arvensis L.)…………………………………………………..pag 30

4.Metode de extracție ale uleiurilor

4.1 Distilarea………………………………………………………………………………………..pag 31

4.2 Antrenarea cu vapori………………………………………………………………………..pag 31

4.3 Extracția Soxhlet……………………………………………………………………………..pag 34

4.4 Extracția cu fluide supercritice…………………………………………………………..pag 36

4.5 Hidrodistilarea…………………………………………………………………………………pag 44

4.6. Extracția cu microunde fără solvenți…………………………………………………..pag 46

5.Principiile active din plante medicinale și aromate……………………………………pag 48

6.Utilizări

6.1 Izma bună (Mentha piperita L.)……………………………………………………………pag 52

6.2 Izma-creață (Mentha spicata L.)……………………………………………pag 53

6.3 Izma-de-pădure (Calamintha sylvatica)…………………………………………………pag 54

6.4 Izma-proastă (Mentha longifolia L.)……………………………………………………..pag 54

6.5 Izma-Broaștei (Mentha aquatica L.)………………………………………………………pag 55

7. Partea experimentală

7.1 Extracția uleiului de mentă cu ajutorul antrenării cu vapori………………………..pag 58

7.2 Extracția uleiului de mentă cu ajutorul hidrodistilării…………………………………pag 59

7.3. Extracția uleiului de mentă cu ajutorul extractorului cu fluide supercritice….pag 60

7.4 Caracterizarea spectală FTIR a uleiului de mentă………………………………………pag 62

7.5 Utilizări ale uleiului de mentă……………………………………………………pag 65

7.6 Utilizări în săpunerie al uleiului volatil…………………………………………pag 66

Concluzii

Bibliografie

Indroducere

Lucrarea ,,Compuși organici din Mentha Piperita” prezintă un studiu realizat asupra mentei, a tipurilor acesteia, compoziției chimice, a metodelor de extracție a uleiului volatil, a caracterizării spectrale a componenților principali (mentolului) și uleiurilor obținute prin diferite metode.

Obiectivele lucrării constau în extragerea uleiului din frunzele de mentă proaspete (Mentha piperita) care au fost procurate din grădinile de la Hîrsești, efectuarea diferitelor aplicații și determinări asupra uleiului, și utilizarea lui în diferite produse. Numeroase studii au aratat că uleiul de mentă se folosește în dermatologie (sub formă de pulberi, badijonări, unguente), la prepararea diferitelor medicamente sau preparate profilactice, în tehnica farmaceutică, în industria cosmetică și foarte puțin în parfumerie. Cantitățile cele mai mari sunt folosite pentru aromatizarea produselor alimentare (băuturi alcoolice și nealcoolice, dulciuri, creme, produse lactate etc.). Cantitatea maximă admisă este de 0,104 % în produse alimentare.

Lucrarea este structurată în 7 capitole. Primul capitol prezintă date generale despre mentă, așezarea geografică și condițiile pedoclimatice, dar și conținutul de ulei volatil și producția medie în principalele țări cultivatoare de mentă.

Al doilea capitol prezintă descrierea speciilor de mentă în care Genul Mentha cuprinde numeroase specii caracterizate prin compoziția chimică a uleiului volatil. Dintre speciile cunoscute în flora mondială, spontană sau cultivată, cele mai importante sunt următoarele: Izma bună, Izma creață, Izma de pădure, Izma proastă, Izma broaștei, Izma cerbului.

Al treilea capitol prezintă compoziția chimică a uleiul din diferite specii de mentă. Principalul constituent al uleiului esențial din mentă este terpenoida monociclică mentolul. Astfel, se cunoaște că inflorescențele au cel mai mic conținut de mentol, în timp ce frunzele bazale sunt cele mai bogate, deci conținutul de mentol al plantei din mentă crește de la vârf spre bază.

Al patrulea capitol prezintă metodele de extracție ale uleiurilor din Mentha Piperita. Ca metode de extracție descrise și caracterizate în funcție de aparatură și modul de lucru au fost: distilarea, antrenarea cu vapori, extracția Soxhlet, extracția cu fluide supercritice, hidrodistilarea, extracția cu microunde fără solvenți.

În capitolul cinci sunt prezentate principiile active ale plantei, aceste principii au un scop bine definit: efectul terapeutic. Cele mai importante clase de principii active folosite sunt: glucidele, uleiurile grase, acizii organici, saponizidele, taninurile, principiile amare, antibioticele, vitaminele, uleiurile volatile.

În capitolul șase sunt prezentate utilizările diferitelor specii de mentă în: fitoterapie, medicina veterinară, medicina umană pentru uz intern și extern, contraindicații și cosmetică.

În ultimul capitol este prezentată partea experimentală. Uleiul de mentă a fost extras prin mai multe procedee: antrenare cu vapori, extracție cu microunde, extracție cu fluide supercritice. Astfel, uleiul proaspăt extras a fost caracterizat spectral ATR-FTIR și folosit pentru obținerea săpunului.

Mentha Piperita

1.Generalități

Menta denumită și izmă bună sau mintă este o plantă ierboasă cu miros plăcut și gust răcoritor datorită conținutului de ulei volatil și în special componentului principal al acestuia–mentolul.

Așezarea geografică și condițiile pedoclimatice caracteristice țării noastre oferă posibilități nelimitate pentru a deveni una din cele mai importante țări producătoare de mentă și respectiv ulei volatil.

Menta este o plantă aromatică și medicinală. Datorită conținutului de ulei volatil și mentol, ea are multiple întrebuințări în industria alimentară la fabricarea lichiorurilor, bomboanelor, tutunului, pastelor de dinți etc. și în industria medico-farmaceutică, unde este folosită la fabricarea numeroaselor medicamente.

Extractul fluid total mărește secreția biliară de 10–12 ori, soluția de ulei volatil de 5 ori, în timp ce extractul de foi desolate (fară ulei) este aproape lipsit de acțiune asupra sistemului hepato-biliar. S-a constatat de asemenea că uleiul de mentă de tip mentol inhibă complet activitatea micobacteriei B.C.G. de tip nevirulent.

Proprietățile terapeutice ale mentei au fost cunoscute încă din antichitate, fiind menționate într-o serie de lucrări din acea vreme.

Deșeurile rezultate la distilarea frunzelor și tulpinilor de mentă, prin conținutul lor de peste 18% proteină, 49% grăsimi brute, pot constitui un excelent furaj sau un foarte bun îngrășământ organic dacă sunt compostate cu gunoi de grajd. Tot în deșeuri s-au identificat 9 substanțe carotenoide în proporție globală de 5,6 mg %, dintre care se remarcă printr-o importanță deosebită: rodoxantina, criptoxantina și violoxantina. S-a identificat de asemenea prezența hesperetinei și α-tocoferolului. Se recomandă folosirea acestor deșeuri la obținerea industrială a carotinei și tocoferolului.

Multiplele utilizări ale mentei se îndreptățesc să o considerăm ca una din culturile importante pentru agricultura țării noastre.

Datele statistice evidențiază faptul că actualmente producția mondială anuală de ulei volatil de peste 5000 tone este obținută în principal de la 3 specii (tabelul 1).

Tabelul 1

Repartiția, pe specii, a producției mondiale de ulei volatil

Producția mondială de ulei volatil a crescut în perioada 1938–1962 de peste 2,5 ori. Datele prezentate scot în evidență cerințele mereu crescânde de ulei volatil.

În ceea ce privește conținutul de ulei volatil și producțiile medii de hectar ce se realizează în diferitele țări cultivatoare de mentă, datele prezentate în tabelul 2 scot în evidență diferențe remarcabile. Se evidențiază în primul rând o serie de țări ca: Anglia, Germania, caracterizate printr-un climat mai răcoros și umed, unde menta realizează un conținut de ulei volatil și producții medii mai mici, comparativ cu S.U.A., Italia, Franța, Japonia, China și Brazilia. Japonia, China și Brazilia cultivă în mod deosebit Mentha arvensis L. (menta cerbului), care realizează producții medii de ulei volatil foarte mari, ca urmare a posibilităților deosebite de obținere a două recolte pe an și a conținutului de ulei volatil mult superior. Uleiul obținut din menta cerbului conține până la 90% mentol și se folosește în principal la obținerea acestuia.

Tabelul 2

Conținutul de ulei volatil și producția medie în principalele țări cultivatoare de mentă

Conținutul mediu de ulei volatil foarte ridicat ce se realizează în U.R.S.S. se datorează introducerii în cultură a unor soiuri foarte valoroase.

În țara noastră conținutul de ulei volatil în mentă este destul de ridicat [1].

2. Descrierea speciilor de mentă

Genul Mentha cuprinde numeroase specii caracterizate prin compoziția chimică a uleiului volatil. Dintre speciile cunoscute în flora mondială, spontană sau cultivată, cele mai importante sunt următoarele:

2.1. Izma bună (Mentha piperita L.), fam. Lamiaceae/Labiatae. Plantă erbacee, perenă, medicinală, meliferă, cultivată; se mai numește borșniță, camfor, iarbă neagră, izmă, izma de gradină, izmă de leac, izmă domnească, izmă spirtoasă, mentă, mintă, mintă bună, mintă de grădină, mintă de leac, mintă moldovenească.

Planta este cunoscută din antichitate. Se consideră că izma bună (menta) cultivată astăzi pe tot Globul provine prin înmulțire vegetativă din hibridul apărut în Marea Britanie. Această plantă este mult apreciată. Dintre plantele medicinale aflate în cultură, ea este una dintre cele mai răspândite, fiind cultivată pe tot Globul. În România, a fost printre primele plante aromatice și medicinale luate în cultură. Astăzi, se cultivă aproape pe toate continentele [2].

Specie cu plasticitate ecologică foarte mare. Pretinde cu climat mai răcoros, suficient de umed. Pornește în vegetație la 2-3 ºC. Plantele tinere suportă geruri târzii de -8 ºC; în timpul iernii, fără a fi acoperite cu zăpadă, suportă geruri de -17 ºC, iar acoperite cu zăpadă, până la -30 ºC. Plantele cresc excelent la temperaturi moderate, cu media lunară de 18-20 ºC, iar maximele de 25-30 ºC. De la răsărit până la înflorire, planta are nevoie de o sumă a temperaturilor egală cu 1500 ºC. La temperatura medie zilnică de 18-19 ºC, această sumă se realizează în 80-90 de zile, iar la media zilnică de 15-16 ºC, se realizează în 90-100 de zile. Temperaturile ridicate dăunează producției de ulei, la fel și temperaturile scăzute. S-a constatat că, la aceeași cultură, conținutul în ulei volatil variază în cadrul celor două recoltări: la cea din vară el este mai mare, iar la cea din toamnă mai scăzut, dar conține un procent mai mare de mentol.

Rizom orizontal, lignificat, aflat la mică adâncime, din care pornesc numeroase rădăcini adventive fibroase și stoloni subterani albicioși, la nodurile căruia se formează rădăcini adventive și noi tulpini aeriene. Tulpină erectă, în patru muchii, verde-închis, uneori cu nuanțe violacee, cu peri scurți pe muchii, înaltă până la 100 cm. Frunze oval-lanceolate, acute la vârf, pe fața superioară netedă, iar pe cea inferioară cu nervuri proeminente, cu peri secretori de ulei eteric. Flori violacee, grupate în cime, la subsuoara frunzelor, la rândul lor dispune într-o inflorescență spiciformă conică, alungită (4-10 cm). Fructe, nucule ovoidale, lucioase, foarte mici (0,75/0,5 mm).

Columna este un soi de origine românească. Este rezistent la cădere. Este precoce. Are un randament de prelucrare a uleiului volatil de 0,36%. În prezent, se cultivă pe aproape întreaga suprafață cu mentă din țară.

Dozele de îngrășăminte se dau în funcție de gradul de fertilitate a solului. Acestea sunt cuprinse între 50-70 kg/ha azot (pe soluri sărace 120-160 kg/ha azot), 50-80 kg/ha superfosfat și 35-60 kg/ha sare potasică. Fosforul și potasiul se încorporează odata cu discuirea pentru plantat. Azotul se dă primavara, în 1-2 reprize. Pentru solurile sărace, cel mai bun îngrășământ este gunoiul de grajd bine fermentat, în doze de 25-40 t/ha. Fertilizarea cu gunoi de grajd se face toamna sub arătura de bază.

Înmulțirea se face prin stoloni sau lăstari înrădăcinați. Stolonii pentru plantat trebuie să aibă 3-4 noduri. Cele mai viguroase plante se obțin de la nodurile din mijlocul stolonului. Se folosesc numai stoloni subterani, de culoare albă, suculenți. La plantările din toamnă, stolonii se scot, se fasonează și se plantează imediat. La fel se procedează și la plantatul de primăvară.

Frunzele se recoltează când ajung la lungimea de 6 cm. Se rupe frunză cu frunză, se așează în coșuri de nuiele și se transportă la locurile de uscare. Parțile aeriene se recoltează pentru uscare când plantele sunt înflorite în proporție de 15-20%, iar pentru extragerea uleiului volatil, cand plantele au înflorit în proporție de cca 50%. Tăierea plantelor se face mecanic cu cositori la înnălțimea 6-10 cm de la sol. Produsul se transportă în aceeași zi la locul de prelucrare. Uscarea frunzelor și părților aeriene se face la soare sau la umbră, întinse pe rogojini, în strat subțire. Frunzele se întorc de 2-3 ori în prima zi, apoi, în următoarele zile o singură dată pe zi. Uscarea artificială la 35 ºC. Frunzele se ambalează în lăzi speciale, căptușite cu hârtie de culoare închisă. Iarba se ambalează în saltele. Randamentul de uscare este de 6:1 la frunze și de 4:1 la iarbă.

Frunzele se recepționează conform tabelului 3. Partea aeriană proaspătă trebuie să conțină minimum 0,23% ulei volatil; maximum 3% impurități formate din tulpini mai lungi de 10 cm înainte de ultima ramificație; maximum 0,1 5 corpuri străine organice; maximum 0,1% corpuri străine minerale; frunzele să nu aibă urme de apă pe ele. La partea aeriană uscată se admit ca impurități: maximum 5%, frunze brunificate; maximum 3%, tulpini mai groase de 2 cm; maximum 2% corpuri străine organice; maximum 1% corpuri minerale; maximum 13% umiditate; fără fructificații. La produsul sitat se admit ca impurități: maximum 3%, restul de tulpini, de pețioli și nervuri; maximum 2% fragmente care trec prin sită cu ochiuri de 0,5 mm; maximum 35 fragmente ramificate; nu se admit corpuri străine organice și minerale. Umiditatea maximă 12% nu se admit fructificații. Producții medii: 10-20 t/ha iarbă proaspătă; 2,5-3 t/ha iarbă uscată; 300 kg/ha frunze uscate.

Tabelul 3

Recepționarea frunzelor de izmă bună (Mentha piperita)

Boli și dăunători. Antracnoza mentei (Sphace-loma menthae). Micoza care se manifestă prin apariția pe părțile inferioare ale tulpinei și pe stoloni a unor mici pete ovale, adâncite, de culoare brună și cu centrul colorat în cenușiu-pal. Pe frunze, petele sunt ovale, colorate brun-închis pe margini și brun-deschis în mijloc. Plantele atacate sunt desfrunzite, reducând considerabil producția de ulei volatil.

Făinarea mentei (Erysiphe biocellata). Micoza care acoperă toate organele verzi ale plantei cu o membrană prăfoasă. Boala determină uscarea plantei, producând pierderi de recoltă.

Ofilirea mentei (Verticillium allboatrum var. Menthae). Micoza care apare în aprilie-mai. Tulpinile atacate rămân nedezvoltate, creșterea lor este anormală, internodiile sunt scurte. Frunzele atacate sunt asimetrice, încrețite, colorate în cafeniu-închis și grupate în vârful tulpinii. Plantele atacate de timpuriu mor în scurt timp. Cele atacate mai târziu se îngălbenesc și se usucă. Pe tulpini și stoloni apar pete cu țesături de putrefacție.

Rugina mentei (Puchinia menthae). Micoza care provoacă căderea prematură a frunzelor. În unii ani, producția poate fi redusă până la 40%. Ciuperca iernează sub formă de teleutospori care apar toamna pe toate resturile de plante. Primăvara teleutosporii germinează când temperatura trece peste 10 ºC. Combaterea se face prin aceleași măsuri ca la antracnoza mentei.

Croitorul mentei (Phytoecia virgula). Adultul are corpul alungit, lung de cca 8 mm, colorat în negru și acoperit cu perișori scurți. Provoacă pagube care ajung la 30%. Pagubele sunt produse atât de adulți cât și de larvele ce rod muchiile tulpinilor și nervurile frunzelor provocând uscarea lor. Pagubele cele mai mari le provoacă femela, care, înainte de depunerea ouălor, roade tulpina în spirală, provocând uscarea plantelor. Culturile tratate chimic nu se vor folosi decât pentru obținerea uleiului volatil.

Gândacul mentei (Chrysomela menthastri). Adultul este lung de 7-11 mm. Are culoare albastru-verzuie. Aripile tari sunt punctate abia vizibil. Ouăle sunt oval-alungite, galben-oranj. Larva este colorată în cenușiu-închis, până la negru. Iernează sub formă de adult. Primăvara se depun ouăle. Acestea sunt așezate în grupe de 7-9 pe partea dorsală a frunzelor. Dezvoltă o singură generație pe an. Se hrănesc cu frunzele multor specii de mentă, producând pagube mari. Plantele tratate chimic se vor utiliza exclusiv pentru obținerea uleiului volatil.

Gândacul țestos (Cassida viridis). Adultul are corpul colorat cafeniu-închis, până la roșu-închis, cu aripile verzi. Ouăle sunt de culoare galben-deschis și depuse într-o materie cafeniu-închis, care, în contact cu aerul, se întărește. Acest material reprezintă un mijloc de protejare a ouălelor. Larva este colorată în verde cu pete mici, mai deschise, și o dungă închisă pe spate. Iernează sub formă de adult, sub resturile de mentă. Dezvoltă două generații pe an.

Păduchele frunzelor de mentă (Aphis menthae). Adultul este colorat cu verde deschis. Iernează sub formă de ou. Are 10-15 generații într-un an. Produce pagube însemnate prin larve, ninfe și adulți care se hrănesc cu sucul din frunze și cu vârfurile tinere. Frunzele atacate se deformează, încrețindu-se. Ele cad de timpuriu sau, dacă rămân pe plantă au un conținut redus de ulei. Combaterea se face prin stropirea plantelor preparate organofosforice.

Păianjenul mentei (Eriophyes menthae). Adultul este alb-murdar cu pete cafeniu-verzui. Formează 5-6 generații anual. Femela iernează în sol, la 3-10 cm. adâncime. Larva este de culoare alb-strălucitor până la alb murdar. Dăunătorul se tranzmite din materiale de înmulțire. Adulții și larvele se hrănesc cu sucul extras din frunzele situate în vârful de creștere a tulpinilor și a ramificațiilor. Frunzele atacate se rotunjesc și se îndoaie în sus, iar pețiolul este foarte scurt. Tulpinile rămân scurte. În locul înflorescențelor apar formațiuni globuloase unde se întâlnesc ouă, adult și larve. Pagubele sunt semnificative prin pierderea cantitativă a uleiului volatil [3].

Puricele mentei (Longitarsus lycopi). Adultul are corpul oval, colorat în galben-închis până la cafeniu deschis. Ouălele au culoarea galben-deschis. Larvele sunt colorate în alb-murdar și prevăzute cu 3 perechi de picioare. Formează o singură generație pe an. Adulții și larvele se hrănesc cu frunze formând orificii prin ele.

Puricele rădăcinilor de mentă (Gobaischis pallida). Adultul are corpul oval de culoare maro închis până la neagră. Se hrănește cu sucul rădăcinilor provocându-le mici umflături, iar solul din jurul acestora se usucă puternic. Rădăcinile atacate se subțiază și se usucă. Combaterea se face prin respectarea tuturor măsurilor de igenă culturală [4].

Figura 2.1.a Izma bună

Figura 2.1.b Izma bună

2.2. Izma-creață (Mentha spicata L.), fam.Laminaceae/Labiatae. Plantă erbacee, perenă, cultivată frecvent prin grădinile țărănești alături de busuioc, spontan se găsește în zăvoaie, pe lângă ape, rar, sălbăticită prin grădini; se mai numește creață, crețișoară, diană, gizmă creață, iarbă creață, iarbă neagră, izmă bătrânească, izma-creață a cerbilor, izmă de grădină, mintă creață.

Plantă cunoscută din vechime. Ea a fost folosită de medicina populară ca leac de tuse, dureri de stomac, crampe și chiar pentru cancer, cunoscut atunci sub numele de rac. Puțin pretențioasă față de căldură. Rezistentă la temperaturi scăzute [2].

Rizom scurt, din care pornesc rădăcini adventive și stoloni. Tulpina erectă în patru muchii înalte până la 80 cm. Frunze foarte încrețite, cu marginea dințată. Flori mici, roz-liliachii, grupate în verticale, la baza frunzelor din vârful ramurilor. Fructe, nucule. Are tulpina erectă, înaltă de 60-90 cm, de culoare verde cu nuanță antocianică. Frunza este fară pețiol, lungă de 2-2,5 cm și lată de 2,5-3 cm.

Florile sunt colorate în violaceu și grupate în înflorescențe spiciforme. Soiul este productiv, are o bună capacitate de regenerare și un conținut bogat în ulei volatil. El a înlocuit în cultură populația locală americană, care era sensibilă la lumină și cu un conținut inferior în ulei volatil (2,56-2,80%) în frunza uscată. Producția medie de iarbă proaspătă este de 120-250 q/ha, de frunză uscată de 35-40 q/ha și de ulei volatil 26-40 kg/ha.

Frunzele se recoltează înainte de înflorire. Se usucă la soare sau la umbră, în strat subțire. Uscare artificială, la 35ºC [4].

2.3. Izma-de-pădure (Calamintha sylvatica Bromf.), fam. Lamiaceae/Labiatae. Plantă erbacee, perenă, meliferă, întâlnită prin stufărișuri, pajiști, margini de pădure din zone de silvostepă până la munte, etajul fagului; se mai numește iasmă, izma pădurilor, izmă de munte, izmă sălbatică, izmușoară, mintă de munte, mintă sălbatică, voeșniță.

Plantă cunoscută din antichitate. Utilizată de medicina populară pentru stimularea secrețiilor gastrointestinale, stimularea apariției menstruației, combaterea colicilor abdominale și vindecarea rănilor.

Are cerințe mijlocii față de căldură cu izotermele anuale 4,5-7,5ºC, dar și în stațiuni mai calde care depășesc izoterma medie de 7,5ºC. Crește în plină lumină, dar suportă și semiumbră. Vegetează pe soluri uscat-revene până la revene inclusiv, cu troficitate scăzută (T=10-30) sau cu troficitate scăzută spre mijlocie sau chiar mijlocie (T=30-80), cu pH-ul 7,2 și mai mare de 7,2. Are miros specific.

Tulpini ascendente, de obicei ramificate, înalte de 20-60 (80) cm, verzi sau mai mult sau mai puțin violete, mai mult sau mai puțin patent păroase, cu peri lungi, aproape cât diametrul tulpinilor.

Frunze ovale sau rotund-ovale, lungi de 2-5 (7) cm, late de 1,5-4 cm, pe ambele fețe fin păroase, pe fața inferioara des-punctat glanduloase, pe margini serate, uneori aproape crenate, cu pețioli păroși.

Flori roz sau violacee, dispuse în verticile compuse din dihazii laxe, pedunculate, formând o inflorescență paniculată, lungă și laxă. Fructe, nucule brune, ovoidale.

Părțile aeriene înflorite ale plantei se recoltează pe timp frumos, însorit, după ora 12. Se usucă la umbră, în strat subțire, de preferat în podul caselor acoperite cu tablă [4].

2.4. Izma-proastă (Mentha longifolia (L) Nath.), fam. Lamiaceae/ Labiatae. Plantă erbacee, perenă, medicinală, meliferă, întâlnită foarte frecvent în locuri umede, mlăștinoase de pe marginea apelor, în șanțuri, de-a lungul drumurilor, în zăvoaie, lunci, pe lângă izvoare, de la câmpie, până în regiunea montană; se mai numește boiejniță, boleșniță, iarbă creață, izma broaștei, izma broștească, izmă de câmp, izmă de leac, izmă lungă, izma proastă, izma salbatică, mentă de câmp, mintă, minta broaștelor.

Planta este cunoscută din antichitate. Din vechime a fost folosită ca leac pentru tuse, răceli, gripă, dureri de stomac, reumatism, umflături.

Are cerințe mijlocii față de căldură. Crește în plină lumină, pe locuri însorite, dar și la semiumbră. Vegetează pe soluri jilav-umede sau umed-ude. Are o largă amplitudine ecologică față de reacția ionică a solului.

Tulpină viguroasă, rar ascendentă, înaltă de 30-150 cm, în partea inferioară de obicei simplă, în cea superioară cu 2-7 perechi de ramuri terminate cu inflorescențe spiciforme.

Frunze sesile sau cu pețiol, lung de 1-2 mm, oval-eliptice sau lat-ovate, până la oval-lanceolate sau alungit-lanceolate, cu baza îngustată sau rotunjită, uneori cordată.

Flori de culoare roz sau liliachie, rar albe. Fructe, nucule, lungi de 1-2 mm, spre vârf punctate.

Frunzele plantei se recoltează pe timp frumos, însorit, între orele 11-15. Se usucă la umbră, în strat subțire. Părțile aeriene înflorite se recoltează când 50% din florile înflorescenței sunt deschise. Tulpinile se taie la 10-15 cm deasupra solului. Se usucă la umbră, în strat subțire. Atât frunzele, cât și tulpinile cu frunze și flori recoltate puse la uscat se întorc de 2-3 ori pe zi primele 2 zile. Uscare artificială, la 35ºC [4].

2.5. Izma–Broaștei (Mentha aquatica L.), fam. Lamiaceae/Labiatae. Plantă erbacee, perenă, spontană, medicinală, meliferă, întâlnită frecvent în întreaga țară, prin locuri apătoase, dar mai ales în ape lin curgătoare și în ape stătătoare adânci până la 2 m, bogate în calciu; se mai numește voiejniță, buruiana-dracului, iarba-cucului, izma-apei, izma lungă, izmă porcească, izmă proastă, izmă creață, izmă neagră, minta-bălților.

Plantă cunoscută din antichitate. Ceaiul din tulpinile florifere, îndulcit cu miere, era folosit ca stimulent în convalescență și contra palpitațiilor. Decoctul plantei se mai lua contra diareei [2].

Are cerințe mijlocii față de căldură. Este iubitoare de lumină, căutând să evite semiumbra. Vegetează pe soluri jilav-umede până la umed-ude. Are rădăcinile în apă sau în solul înmlăștinit. Posedă o largă amplitudine ecologică față de reacția ionică a solului.

Rizom subțire cu internodii lungi. Tulpină ascendentă, simplă sau ramificată, dispers și fin-păroasă, înaltă de 10-120 cm. Frunze ovale, oval-eliptice, eliptice sau alungit-eliptice, ușor-serate pe margine. Flori violet-deschis, roșu-liliachii, rar albe. Fructe, nucule ovoide, brune-deschis.

Frunzele sau părțile aeriene ale plantei se recoltează, daca este posibil, numai din ce există deasupra apei. Se usucă la soare, într-un strat subțire, sau la umbră, în poduri acoperite cu tablă. Se păstrează în pungi de hârtie [4].

2.6. Izma-Cerbului (Mentha arvensis L.), fam. Lamiaceae/Labiatae. Plantă erbacee, perenă, întâlnită prin locuri umede și umbroase, de-a lungul râurilor, zăvoaielor: se mai numește izma broaștei, cătușnică, mintă, minta broaștelor.

Are cerințe mijlocii față de căldură. Suportă umbrirea, de aceea este întâlnită în locuri umbroase și umede. Vegetează pe soluri jilav-umede.

Rizom subțire, cu stoloni subterani solzoși și aerieni foliați. Tulpini ascendente sau culcate, lungi de 20-50(100) cm, de obicei ramificate, cu peri rari, patenți, mai rari glabrescente, la vârf cu un fascicul de frunze.

Frunze de obicei scurte, pețiolate, ovale, eliptice sau rombic-eliptice, cu baze îngustate, cu 3-6 perechi de nervuri.

Flori de culoare liliachie, grupate într-o înflorescență compusă din 8-12 verticile globuloase, cu bracteole lanceolate, depărtate unul de altul. Fructe, nucule lungi de 0,7 mm, netede sau foarte fin punctate [4].

3. Compoziția chimică

3.1. Uleiul de mentă

Uleiul de mentă este un lichid limpede, incolor sau alb gălbui, cu miros caracteristic și gust răcoritor.

S-a semnalat prezența a 26 compuși organici în uleiul de M. Piperita cultivată în țara noastră. Totuși trebuie menționat faptul că în uleiul de mentă în general au fost identificați aproximativ 40 de compuși chimici.

Tabelul 4

Conținutul de mentol al unor uleiuri de mentă de origini diferite

Din multiplitudinea de substanțe prezente în uleiul de mentă cel mai important component este mentolul. Valorile conținutului de mentol total și esterificat sunt redate în tabelul 4.

Se observă din datele prezentate, că valorile conținutului de mentol sunt diferite de la o țară la alta.

De asemenea, numeroase cercetări au aratat că organele vegetative ale mentei au un conținut de uleiuri volatil diferit (tabelul 5). Stolonii subterani nu conțin ulei volatil, iar tulpinile în funcție de soi conțin de la unele urme până la 0,3%. Frunzele conțin cantități mai mari de ulei volatil (1,90-4,07% și chiar mai mult), ele reprezentând organul principal de acumulare al producției de ulei volatil atât prin conținut, cât și prin aportul mare, 35-45%, la producția de masă vegetativă a mentei.

Cel mai bogat organ vegetativ al mentei în ulei volatil este inflorescența, care conține de la 4-7,55% ulei volatil și al cărei aport la realizarea producției de masă verde nu este de loc neglijabil (10-15%). Se remarcă din cercetările întreprinse, că nu toate frunzele plantei de mentă au același conținut de ulei volatil. Rezultatele prezentate în tabelul 4 demonstrează că frunzele din etajul de bază și din vârful tulpinii prezintă cel mai redus conținut de ulei volatil. Frunzele bazale fiind îmbătrânite dau mai puțin ulei deoarece multe din glandele oleifere de pe acestea au fost distruse datorită unor cauze mecanice. Frunzele din etajele superioare în proces de intensă creștere (etajul IV) sunt tinere și o dată cu acestea cresc și glandele oleifere, fapt pentru care conținutul de ulei volatil este cel mai scăzut.

Valorile maxime ale conținutului de ulei volatil se înregistrează în etajul al II- lea, porțiune unde frunzele sunt complet dezvoltate și au glande pline cu ulei. După marimea conținutului urmează frunzele etajului al III-lea, care se găsesc la sfârșitul creșterii și a căror glande oleifere sunt aproape pline cu ulei volatil. Unele cercetări au scos în evidență faptul, că în cadrul aceluiași etaj, frunzele sunt identice în ceea ce privește mărimea lor și conținutul de ulei volatil. Numai frunzele opuse de la aceeași inserție au aceleași dimensiuni, aceeași greutate și aceeași cantitate de ulei volatil. De asemenea s-a stabilit că frunzele de la inserția a VIII-a au cantitatea cea mai mare de ulei volatil.

Nici valorile conținutului de mentol al uleiului volatil obținut prin prelucrarea frunzelor situate la nivelele diferite nu sunt aceleași. Astfel, se cunoaște că inflorescențele au cel mai mic conținut de mentol, în timp ce frunzele bazale sunt cele mai bogate, deci conținutul de mentol al plantei de mentă crește de la vârf spre bază.

Tabelul 5

Conținutul de ulei volatil în diferite organe vegetative și etaje foliare

Obținerea industrială a uleiului volatil de mentă se realizează prin distilarea masei vegetative verzi sau uscate cu ajutorul vaporilor de apă. Prelucrarea mentei se efectuează sub mai multe forme și anume: masa vegetativă verde, masă vegetativă ofilită, masă vegetativă uscată sub formă de fân sau balotată sau frunză uscată obținută prin treierarea masei vegetative uscate. Menta se usucă la umbră, la soare sau în uscătorii speciale. Prelucrarea mentei sub formă de masă verde prezintă avantaje deosebite. Se recuperează prin aceasta uleiul volatil din inflorescențe, care conțin cu 1,5-2 ori mai mult decât frunzele, se reduc pierderile de frunze și se obține un spor considerabil de ulei volatil la hectar. La producerea mentei în stare verde însă cheltuielile de pelucrare pe tone sunt mai mari, iar instalația este rațional folosită.

În U. R. S. S. se practică distilarea mentei sub formă de frunze uscate, obținute prin treierarea masei vegetative uscate direct sau prin depozitarea acesteia sub forma de ,,fân” sau balotată și apoi treierată. Prin prelucrarea mentei sub formă de masă uscată balotată se obține un spor de producție de 3,0-4,5 kg/ha ulei volatil comparativ cu menta prelucrată sub formă de frunze uscate, la care pierderile ajung până la peste 10%. Prelucrarea mentei sub formă de masă vegetativă uscată balotată duce la folosirea completă a instalației și la o reducere considerabilă a forței de muncă. Balotarea duce însă la pierderi mari de frunze prin scuturare, existând totodată pericolul ivirii condițiilor climatice nefavorabile atunci când menta rămâne în brazde pentru uscare. Deficiențele menționate se pot îndepărta dacă menta se usucă în uscătorii speciale la 30-35ºC, care deocamdată sunt nerentabile.

S-a demonstrat că menta prelucrată sub formă de masă vegetativă verde sau ofilită dă cel mai mare randament de ulei volatil indiferent de viteza distilării și de presiunea vaporilor. De aceea în practică, menta se prelucrează în cea mai mare parte sub formă de masă vegetativă verde sau ofilită și numai în unele cazuri sub formă de masă vegetativă uscată balotată. Cantitatea și calitatea uleiului obținut din menta ofilită este asemănătoare uleiului din menta proaspătă. Aceasta eliberează ulei determinând o mai bună folosire a instalațiilor de prelucrare.

Se consideră că uleiurile volatile sunt rezultatul activității metabolice a plantelor aflate în stadiul vegetativ. Aceasta nu înseamnă că uleiurile volatile sunt substanțe de rezervă, care pot fi mobilizate din nou de plante ca sursă de carbon sau de energie în metabolism. Uleiurile volatile trebuie considerate ca un produs final al unui proces de dezasimilare care merge paralel cu procesele de asimilare. Acest proces continuă până la sfârșitul perioadei de vegetație, când organele plantelor au atins un maxim de acumulare [1].

Randamentul uleiul volatil de izmă bună din planta proaspătă este cuprins între 0,1 și 0,25%, iar din cea uscată între 0,5 și 1,5%. Este un ulei foarte aromat, cu gust arzător la început și care ulterior provoacă o senzație de racoreală. Este aproape incolor, are densitatea relativă la 20ºC de 0,900-0,910. Punctul de fierbere este între 190 și 200ºC. Componentul său principal până la circa 55%, este un alcool secundar mentolul. Mentolul pur fierbe la 212ºC și distilă fără să se descompună. În ulei, mentolul se găsește atât în stare liberă, cât și în combinație cu acidul acetic, sub forma unui ester. Alți componenți ai uleiului de izmă bună sunt cetonele (mentona) și diferitele terpene. Mirosul uleiului este cu atât mai plăcut, cu cât conține mai mult mentol combinat.

Mentolul se obține din uleiul de mentă rectificat, prin răcirea uleiului la -10ºC, temperatură la care aceasta cristalizează și se poate separa. Când se urmărește separarea mentolului, la rectificare se îndepărtează prima cantitate de 20% din distilat, care reprezintă terpenele cu punctul de fierbere mai scăzut. La cristalizat se trece apoi numai restul de ulei obținut prin rectificare, lasându-se în vasul de rectificare circa 3% reziduu. Când nu se urmărește separarea mentolului, nu se îndepărtează nimic din uleiul obținut prin rectificare.

Analiză: 1 ml de ulei de mentă, amestecat cu 1 ml de alcool de 70%, dă o soluție tulbure care se limpezește prin adăugarea unei noi cantități de 2 ml alcool de 70%. La acest ulei este foarte importantă proba de solubilitate în alcool, deoarece produsul este deseori falsificat cu ulei de terebentină. Din acest motiv trebuie ținut seama că, deși uleiul pur nu reacționează violent cu iodul, totuși, în eventualitatea unei falsificări, cotactul acestui amestec cu iodul este periculos.

Indicele de aciditate trebuie să fie sub 0,5, iar indicele de esteri între 15 și 25. Înmulțind indicele de esteri cu 0,28, se obține procentul conținutului în esteri al uleiului, exprimat în acetat de metil. Indicele din iod, luându-se pentru anliză 0,5 g ulei, trebuie să fie între 45 și 65.

Uleiul de izmă este un ulei volatil a cărui producție mondială se ridică la mai multe sute de mii de kilograme. El are o întrebuințare foarte variată în industia de medicamente, în cea cosmetică, alimentară și chimică.

În ultima vreme în R.P.R., se dă o atenție deosebită culturilor de mentă, producția de ulei de mentă a patriei noastre crescând an de an.

Randamentul de ulei volatil obținut din izma bălți este între 0,3 și 0,5%, ea dând însă un ulei volatil de o calitate mai slabă decât varietatea cultivată. Conținutul în mentol este mult mai redus și rareori trece de 25%. Uleiul volatil din izma bălților are aceeași utilizare ca și uleiul din izma bună, fără însă să servească la obținerea mentolului.

Randamentul de ulei volatil obținut din izma creață prospăt culeasă variază între 0,15 și 0,30%, iar cel din planta uscată, între 0,5 și 1%.

Uleiul volatil de izma creață nu conține mentol. El este compus din carvonă, limonen și felandren. Are culoarea slab gălbuie sau verzuie și un miros asemănător uleiului volatil de chimion. La 20ºC densitatea relativă este 0,920-0,940.

Analiză: este complet (fără reziduu) solubil în orice proporție în alcool de 90 % [5].

3.1. Izma bună (Mentha piperita L.)

Frunzele și toate părțile verzi ale plantei conțin ulei eteric (0,20-3,60%), lipide (3,60%), acizii oleic, oleanolic, linoleic, ursolic; ergocalciferol, amestec de parafine (triacontan, hentriacontat), acizi fenolici (cafeic, clorogenic, furulic, cumaric), taninuri, flavonoide (hesperitina), glucide (ramnoză, galactoză, glucoză, fructoză, zaharoză, rafinoză, verbascoză), carotenoide (rotoxantină, criptosantină, violoxantină), carotină, enzime (catalază, peroxidază), vitamina C, vitamina D2, tocoferoli, acid nicotinic, săruri minerale cu K, Ca, P, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, B, Cu. Uleiul eteric este format din mentol (52,6-63,2%), mentonă, mentofuran, hidrocarburi terpenice (α-terpinen, α-felandren, limonen, camfen, terpinolen, sabinen, p-cimen, mircen, cadinen, cariofilen, copaen ), numeroși alcooli, fenolii, carvacrol și timol. Florile conțin mai mult ulei eteric decât frunzele. Rădăcinile sunt lipsite de ulei eteric [4].

Acidul oleic este un acid gras care se găsește în diferite grăsimi și uleiuri animale și vegetale. Din punct de vedere chimic, acidul oleic este clasificat ca un acid gras mononesaturat, abreviat cu un numar de lipide de 18:1 cis-9. Are formula CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH [6,7].

Acidul oleanolic [8]:

Acidul linoleic este un acid gras nesaturat. Acidul linoleic face parte din una dintre cele două familii de acizi grași esențiali. Acidul linoleic, are un aspect uleios, incolor, care se oxidează ușor în contact cu aerul. Organismul nu poate sintetiza acidul linoleic din alte produse alimentare. Acidul linoleic a devenit tot mai popular în industria de produse cosmetice datorită proprietăților sale benefice asupra pielii [6]:

Acidul ursolic este un triterpenoid oxigenat cu scheletul format din 6 unități izoprenice C30H48. A fost cunoscut încă mai de mult sub denumirea de ursonă, apoi acid ursolic, dar structura sa a putut fi lămurită mai târziu [8]:

Acidul clorogenic (acidul heliatic), izolat mai întâi din boabele de cafea, unde se găsește în cantitate de 4-7,5%, este foarte răspândit în regnul vegetal. Este cunoscut prin proprietățiile lor antimicrobiene și are în vitro o acțiune toxică asupra unui numar mare de microorganism [9]:

Acidul cafeic este mult răspândit în natură. Se găsește în cucută, în degețelul roșu, în rășina coniferelor. Este o componentă a acidului clorogenic, a cărui sare de potasiu apare, sub forma unei combinații moleculare cu cofeină, în concentrație mare, în boabele de cafea [6]:

Acidul cumaric [8]:

Acidul ferulic [8]:

Tanin [8]:

Hesperitina [8]:

D–Galactoza este răspândită mai ales în oligozaharide, polizaharide numite galactani, glicozide și lipide complexe. D-Galactoza trece în alcoolul hexahidroxilic optic inactiv, dulcitol, o substanță care se întâlnește și în natură și în vegetale [6]:

D-Glucoza se găsește în stare liberă în fructele dulci, în flori, alături de fructoză și zaharoză. Glucoza se obține industrial prin hidroliza amidonului cu acidul clorhidric diluat. Forma stabilă este cea piranozică. Glucoza este folosită în locul zahărului în unele produse de cofetărie și lichioruri. Datorită proprietăților reducatoare se folosește la fabricarea oglinzilor [6]:

D-Fructoza este cea mai importantă. Se găsește alături de glucoză în fructele dulci, în roșii și mierea de albine. Dintre monozaharide, fructoza are gustul cel mai dulce. În stare liberă, fructoza formează inelul piranozic, iar în oligozaharide, polizaharide și în esterii fosforici se găsește sub formă furanozică [6]:

Zaharoza este dizaharidul care se găsește în trestie și sfeclă din care se extrage. Prin hidroliză rezultă D–glucoză și D–fructoză [6]:

Rafinoza sau melitoza. Rafinoza este un trizaharid nereducator format din D-galactoză,

D-glucoză și D-fructoză. Legătura dintre ultimele două este identică cu cea din zaharoză, în timp ce legătura dintre primele două este de alt tip. Rafinoza însoțește în cantitate mică zaharoza în sfecla de zahar. Ea se acumulează în cantitate de 1,5–4% în melasa de sfeclă, nu însa în cea de trestie de zahar [6]:

Verbascoza, care poate fi considerată ca fiind formată din stahioză de care se găsește atașată la restul de D–galactoză terminal încă un rest de D–galactopiranoză legat 1,6–α–glicozidic [9]:

Criptoxantina [9]:

Rodoxantina face parte din puținele carotenoide naturale cu sistemul polienic ,,retro’’. [9].

Violoxantina [9]:

α-Carotina însoțește de obicei β-carotina în proporție de 15-20%. α-carotina dispune de numai 10 duble legături conjugate și de una izolată [9]:

β-carotina, principala hidrocarbură carotenoidică, se caracterizează printr-o catenă terminală la ambele margini cu câte un ciclu, denumit ciclul β-iononic. Sistemul polienic al β-carotenei cuprinde 11 duble legături conjugate. Structura β-carotenei poate fi reprezentată în felul următor [9]:

În toate celulele vegetale se găsește o endoenzimă care catalizează descompunerea apei oxigenate, numită catalază. Schematic reacția de oxidare a unui alcool de către catalază poate fi reprezentată precum urmează [9]:

Perozidazele sunt cele mai răspândite în plante. Ele catalizează reacția dintre oxigen peroxidic și un substrat acceptor de oxigen peroxidic sau donor de hidrogen [9]:

Vitamina C sau acidul L (+)-ascorbic, este foarte răspândită în regnul vegetal, unde se găsește în toate plantele superioare și în multe plante inferioare. Substanța a fost găsită în numeroase plante și s-a recunoscut rolul ei în respitația plantelor și acțiunea ei de vitamina antiscorbutică. Structura acidului ascorbic a fost dedusa prin comportările ei chimice și a fost confirmată prin numeroase sinteze [6]:

Vitamina D2 numită și calciferul sau ergocalciferol, se formează în organismul animal sau sub acțiunea razelor ultraviolete din ergosterol.

La fabricarea vitaminelor D2 este folosită ca materie primă ergosterolul (provitamina D2), respectiv 22-dehidroergosterol (provitamina D4) compuși care spre deosebire de colesterol, posedă și dubla legătură din poziția 7 [6]:

Ergosterolul este un micosterol, un precursor al vitaminei D2 (o provitamină). Se izolează industrial din drojdie, unde se găsește într-o concentrație de până la 2,5% însoțit de cantități mici de alți steroli. A fost izolat din uleiul rezultat la degresarea cornului de secară (aproximativ 1%) sau din micelii obținute la filtrarea lichidului de fermentație de la fabricarea penicilinei [6]:

Acidul nicotinic, numit și niacină, a fost preparat pentru prima oară din nicotină și izolat mai întâi din tărâțe de orez și din drojdie.

Acidul nicotinic cristalizează din apă sau etanol sub formă de ace, p. t. 230-231ºC. În apă și etanol este relativ solubil, în alți solvenți organici este greu solubil. Sărurile metalelor alcaline sunt ușor solubile în apă. Acidul nicotinic manifestă acțiune de vitamină analogă cu a nicotinamidei [9]:

Limonenul este un reperezentant important al terpenilor monociclici. Se găsește în natură ca (+) limonen, (-) limonen și ca (±) limonen numit și dipenten. Limonenul este un compus lichid, insolubil în apă, glicerol, solubil în etanol și în uleiurile volatile. Este un compus nesaturat, reactiv. Prin hidrogenarea limonenului se obține p-mentanul, hidrocarbură de bază a terpenilor monociclici [6]:

Mentolul este o terpenoidă monociclică importantă, conținând trei atomi de carbon asimetrici. Astfel, pot exista patru mentoli racemici, fiecare scindabil în forme (+) și (-). Au fost obținuți în laborator și sunt cunoscuți sub numele de: (±)–mentol, (±)–neomentol, (±)–izomentol și (±)–neoizomentol [6].

Mentona este puțin solubilă în apă, solubilă în etanol apos 1:3 (etanol 70%) și miscibilă cu solvenți organici. Are un miros mentolat, proaspăt, o radianță bună dar o tenacitate redusă, gustul este proaspăt, răcoros, însă amar. Prin oxidarea mentolului se obține mentona. Această cetonă se găsește alături de mentol în diverse uleiuri esterice [6, 10]:

Mentofuranul este puțin solubil în apă, miscibil cu etanol și uleiuri eterice. Are un gust amar, fenolic, puțin plăcut și un miros dulceag, fin, lactonic dar și asemănător cu mentolul. A fost găsit în uleiul de mentă 1-8 % [8, 10]:

α-Terpinenul este un lichid mobil, insolubil în apă, miscibil cu solvenți organici, una din terpenele cu duble legături conjugate. Are un miros proaspăt citric, puțin tenace și un gust de lămâie la concentrații sub 40 ppm [8, 10]:

Camfenul are un miros terpenic, camforaceu și un gust de conifere. Se utilizează la reconstruirea uleiurilor volatile de brad, lavandă, cedu, citice, la odorarea produselor industriale și casnice, în compoziții de aromatizare în concentrații între 20-120 ppm și în amestecuri de condimente [6].

Terpinolenul are un miros dulce, uleios, amintind de brad, dacă este liber de alte componente de terebentină din care se obține prin funcționare [10]:

Sabinenul este o altă terpenă biciclică relativ răspândită în uleiurile volatile și în produsele naturale. Se prepară prin fracționarea uleiurilor volatile și se utilizează la reconstituirea unor uleiuri volatile [10]:

p-Cimenul pur are un miros proaspăt citric. Mirosul petrolier al unora din produsele tehnice se datorează impurităților din materiile prime, cu miros foarte puternic și greu de indepărtat [10]:

Mircenul este o trienă cu două duble legături conjugate și una izolată. Prezintă o reactivitate chimică mare, polimerizează, dă reacții cu filodiene. Mircenul este conținut în foarte multe uleiuri volatile, de obicei în cantități modeste (0,5-2,5%), alteori în cantități mari. Are un miros plăcut, dulce, balsamic, proaspăt, citric, eterat cu nuanțe ierboasă, rășinoasă, cu tenacitate mică. Gustul este dulce, balsamic, la concentrația sub 10 ppm [6]:

Cadinenul, C15H24 este un sesquiterpen biciclic, mult răspândit în natură. Este o substanță uleioasă ce se rezinifică ușor în aer. Are un miros delicat, uscat, lemnos, cu notă medicinală, fenolică [6]:

Cariofilenul face parte din categoria sesquiterpenelor. Este un lichid incolor, cu miros slab aromat, care se rezinifică în aer. Structura cariofilenului a fost dedusă din reacții de degradare și de sinteză [8]:

acid (+)-trans-nor-cariofilenic

Copaenul este un sesquiterpen triciclic cu schelet de bază de tip cadalinic [8]:

Carvacrolul este puțin solubil în apă, solubil în diverși solvenți organici. Este un compus fenolic relativ stabil, generând cu ușurință esteri și eteri. Are un miros fenolic (medicamentos), cald, puternic, cu o nuanță ierboasă și de condiment [8, 10]:

Timolul este o substanță cristalină, albă puțin solubilă în apă, solubilă în solvenți organici. Dă amestecuri lichide cu mentol, camfor. Are un miros fenolic, aromatic, puternic ierbos, cald, cu o nuanță medicamentoasă. Gustul este dulce, picant, ierbos până la 100 ppm, apoi medicamentos [8,10]:

3.2. Izma-creață (Mentha spicata L.)

Conținutul uleiului volatil în frunza uscată este de 2,56-2,80%. Componenta principală a uleiului volatil este carvonă, o cetonă terpenică nesaturată cu o concentrație cuprinsă între 45 și 60%; hidrocarburile terpenice variază între 5 și 20%; este prezent 1,8-cineolul, linalool, α-terpineol, mentonă, cariofilen, mircen, p-cimen, limonen, α-felandren, piperitonă, pulegonă, iar mentolul se află sub formă de urmă [10]:

Carvona face parte din monoterpenoide, este un ulei puțin vâscos, cu miros de chimen. Se găsește în parfumerie, pastă de dinți (3000 ppm) și aromatizarea băuturilor răcoritoare (maxim 850 ppm), alcoolice înghețate, bomboane, pâine, condimente, conserve [8, 10]:

1,8-Cineolul este un lichid incolor, mobil, se solidifică la +1ºC. Este puțin solubil în apă (0,6%), solubil în etanol apos 1:2 (etanol 70%). Are un miros proaspăt, camforat, de mică tenecitate și un gust proaspăt, înțepător, dulce, răcoros [10]:

Linaloolul este un izomer al geraniolului, un alcool terțiar dublu nesaturat. Este foarte puțin solubil în apă, solubil în alcool apos 1:4 (etanol 60%) [10]:

α-Terpineolul pur este semisolid sau un lichid vâscos. Terpineolul tehnic este un produs lichid și este cel mai important dintre izomeri [10]:

Mentona este puțin solubilă în apă, solubilă în etanol apos 1:3 (etanol 70%) și miscibilă cu solvenți organici. Are un miros mentolat, proaspăt, o radianță bună dar o tenacitate redusă, gustul este proaspăt, răcoros, însă amar. Prin oxidarea mentolului se obține mentona. Această cetonă se găsește alături de mentol în diverse uleiuri esterice [6, 10]:

Cariofilenul face parte din categoria sesquiterpenelor. Este un lichid incolor, cu miros slab aromat, care se rezinifică în aer. Structura cariofilenului a fost dedusă din reacții de degradare și de sinteză [8]:

acid (+) – trans-nor-cariofilenic

Mircenul este o trienă cu două duble legături conjugate și una izolată. Prezintă o reactivitate chimică mare, polimerizează, dă reacții cu filodiene. Mircenul este conținut în foarte multe uleiuri volatile, de obicei în cantități modeste (0,5-2,5%), alteori în cantități mari. Are un miros plăcut, dulce, balsamic, proaspăt, citric, eterat cu nuanțe ierboasă, rășinoasă, cu tenacitate mică. Gustul este dulce, balsamic, la concentrația sub 10 ppm [6]:

p-Cimenul pur are un miros proaspăt citric. Mirosul petrolier al unora din produsele tehnice se datorează impurităților din materiile prime, cu miros foarte puternic și greu de indepărtat [8, 10]:

Limonenul este un reperezentant important al terpenilor monociclici. Se găseste în natură ca (+) limonen, (-) limonen și ca (±) limonen numit și dipenten. Limonenul este un compus lichid, insolubil în apă, glicerol, solubil în etanol și în uleiurile volatile. Este un compus nesaturat, reactiv. Prin hidrogenarea limonenului se obține p-mentanul, hidrocarbură de bază a terpenilor monociclici [6]:

α-Felandrenul are un atom de carbon asimetric. Este un compus relativ instabil, fotosensibil, polimerizează cu ușurință. Are un miros plăcut, citric, cu o notă de piper și mentă, este puțin tenace [10]:

Mentolul este o terpenoidă monociclică importantă, conținând trei atomi de carbon asimetrici. Astfel, pot exista patru mentoli racemici, fiecare scindabil în forme (+) și (-). Au fost obținuți în laborator și sunt cunoscuți sub numele de: (±)–mentol, (±)–neomentol, (±)–izomentol și (±)–neoizomentol [6]:

Piperitona are un gust iute, mentolat și un miros puternic, ierbaceu la îmbătâniri. Este prezent în multe uleiuri volatile printre care cele de mentă și eucalipt sunt cele mai importante

Se utilizează în parfumeria industrială pentru împrospătarea aerului, la reconstituirea uleiului de chimion și tarhon, în arome de fructe (1-8 ppm). Este folosit și la aromatizarea pastei de dinți și la fabricarea mentolului [10]:

Pulegona este un compus cu doi izomeri optici, insolubil în apă, are un miros plăcut, metolat, puternic ierbos și balsamic. Se utilizează limitat în parfumerie în compoziții de tip lavandă, picant, pentru reconstituirea unor, uleiuri volatile și în sinteza mentolului [10]:

3.3. Izma-proastă (Mentha longifolia L.)

Este foarte diferită în funcție de subspecie, varietate, formă. Au fost identificate substanțele mentonă, piperitonă, acid ursulic, acid oleic [11].

Mentona este puțin solubilă în apă, solubilă în etanol apos 1:3 (etanol 70%) și miscibilă cu solvenți organici. Are un miros mentolat, proaspăt, o radianță bună dar o tenacitate redusă, gustul este proaspăt, răcoros, însă amar. Prin oxidarea mentolului se obține mentona. Această cetonă se găsește alături de mentol în diverse uleiuri esterice [6]:

Piperitona are un gust iute, mentolat și un miros puternic, ierbaceu la îmbătâniri. Este prezent în multe uleiuri volatile printre care cele de mentă și eucalipt sunt cele mai importante. Se utilizează în parfumeria industrială pentru împrospătarea aerului, la reconstituirea uleiului de chimion și tarhon, în arome de fructe (1-8 ppm). Este folosit și la aromatizarea pastei de dinți și la fabricarea mentolului [10]:

Acidul oleic este un acid gras care se găsește în diferite grăsimi și uleiuri animale și vegetale.

Din punct de vedere chimic, acidul oleic este clasificat ca un acid gras mononesaturat, abreviat cu un numar de lipide de 18:1 cis-9. Are formula CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH [6]:

Acidul ursolic este un triterpenoid oxigenat cu scheletul format din 6 unități izoprenice C30H48. A fost cunoscut încă mai de mult sub denumirea de ursonă, apoi acid ursolic, dar structura sa a putut fi lămurită mai târziu [8]:

3.4. Izma – Broaștei (Mentha aquatica L.)

Părțile aeriene conțin ulei volatil, colină, tanin, acizi grași, zaharuri, principiu amar, substanțe antibiotice, săruri minerale [4].

Colina este foarte răspândită în natură, fiind o componentă a lecitinelor. Este solubilă în apă, în alcool, absolut insolubilă în eter; în soluție are caracterul unei baze puternice, formează cu ușurință săruri. A fost izolată pentru prima dată din fierea de bou și de porc. Mai târziu a fost găsită în materia nervoasă. Colina se izolează cel mai ușor și în gălbenușul de ou, bogat în lecitină. Cantități importante de colină se găsesc în colostrul animalelor domestice, în special în colostrul primei zile (90-143 mg%). Formula empirică este C5H15O2N. Se obține sintetic din etilenoxid și trimetilamină [6,12].

Tanin [8]:

3.5. Izma-Cerbului (Mentha arvensis L.)

Unele varietăți sunt bogate în mentol. Mentolul este o terpenoidă monociclică importantă, conținând trei atomi de carbon asimetrici. Astfel, pot exista patru mentoli racemici, fiecare scindabil în forme (+) și (-). Au fost obținuți în laborator și sunt cunoscuți sub numele de: (±)–mentol, (±) neomentol, (±)–izomentol și (±)–neoizomentol [6]:

4.Metode de extracție

4.1. Distilarea este operația de separare prin fierbere a unui amestec, pe baza diferenței de volatilitate a componenților. Datorită acestei diferențe de volatilitate se realizează o compoziție diferită a fazei lichide de cea a vaporilor în echilibru cu ea, permițându-se astfel separarea componenților.

Distilarea simplă permite separarea (de obicei incompletă) a comportamentului volatil de cel mai puțin volatil, printr-o succesiune de două etape: vaporizarea și condensarea. Dacă această succesiune de etape se repetă de mai multe ori, realizându-se în același aparat un număr mare de echilibre lichid-vapori, operația (de regulă foarte eficace) se numește rectificare.

Produsul ușor volatil obținut într-o distilare sau rectificare se numește distilat, iar produsul greu volatil, care rămâne de obicei în aparatul de distilare, se numește reziduu.

Distilarea, operație cunoscută încă din antichitate, a rămas până în prezent una dintre cele mai importante metode de separare a compușilor organici. Utilizată pe scară largă în industria chimică și petrochimică, distilarea, în multiplele ei variante, este de nelipsit și din laboratoarele de chimie organică. Se consideră că distilarea și recristalizarea sunt cele mai importante operații din laboratorul de chimie organică [13].

S-a demonstrat că la majoritatea probelor de mentă, în primul sfert de oră, întreaga cantitate de ulei volatil era epuizată, iar în cca 15% din probele recoltate epuizarea totală de ulei volatil s-a realizat după maxim o oră. De asemenea durata distilării nu influențează cu nimic calitatea uleiului obținut. În condiții de laborator unde se lucrează cu probe mici (10-20 g) se recomandă limitarea timpului de antrenare a uleiului volatil la 60 minute.

În condiții de producție durata de antrenare este mai mare, 2-2,5 ore sau altfel experimentată, 50 l distilat pe oră la 1 m³ balon. Apa din refrigerent trebuie sa aibă 15-20ºC, iar apa care curge din refrigerent 70-90ºC. Temperatura distilatului care conține și ulei volatil în stare lichidă trebuie să aibă 30-35ºC. Pentru extragerea completă a uleiului volatil presiunea vaporilor în balon trebuie să fie de 3-5 atmosfere [1].

4.2. Antrenarea cu vapori de apă. Separarea și purificarea substanțelor organice prin deplasarea lor în curent de vapori de apă se numește antrenare cu vapori de apă. Metoda este un caz particular al distilării, fiind distilat un amestec de apă cu substanțe organice, la o temperatură sub temperatura de fierbere a componentei celei mai volatile.

Pentru ca o substanță, prezentată într-un amestec solid sau lichid, să fie antrenabilă cu vapori de apă trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

– să fie insolubilă sau greu solubilă în apă;

– să nu reacționeze cu apa la temperatura sa de fierbere (100ºC)

– să aibă presiune de vapori mare la 100ºC.

În locul vaporilor de apă, pentru antrenare se pot folosi vaporii unor substanțe organice, în special hidrocarburi. Condițiile rămân aceleași [14].

Aparatura și modul de lucru pentru antrenarea cu vapori. Vapori de apă provin din balonul 1, prevăzut cu două tuburi de sticlă. Unul dintre acestea pătrunde până aproape de fundul vasului, fiind totodată mult mai înalt decât acest vas, iar cel de al doilea, îndoit în unghi aproape drept, pătrunde foarte puțin în balon, rămânând mereu deasupra lichidului. Vasul se umple circa 2/3 cu apă și se încălzește cu flacăra directă. În momentul fierberii apei, vaporii încep să iasă prin tubul cotit. După racordarea tubului la balonul cu substanța de antrenat, vaporii, ajungând până în fundul acestuia, realizează distilarea azeotropului care, după condensarea în refrigerent, se acumulează în vas. În tot timpul antrenării, vaporii au o ușoară suprapresiune (corespunzătoare coloanei de apă care se ridică până la un anumit nivel h).

Pentru a diminua cantitatea de lichid condensat în balonul 2 este recomandabil ca și acest balon să fie încălzit cu o sursă exterioară de căldură, sau să se realizeze cel puțin izolarea sa termică. În timpul antrenării substanțelor solide, acestea pot să cristalizeze în refrigerent. În asemenea cazuri se oprește din când în când circulația apei de răcire prin refrigerent.

Imediat după terminarea unei antrenări este necesară desfacerea racordului, pentru a nu se produce aspirații de lichid din balonul 2 în balonul 1.

Antrenarea cu vapori constituie o foarte bună metodă pentru purificarea produșilor organici (separarea compușilor unitari din amestecurile brute de reacție conținând gume, polimeri etc.) sau pentru separarea unor compuși înrudiți (de exemplu, dintr-un amestec de o-nitrofenol și p-nitrofenol, primul este ușor antrenabil cu vapori datorită formării de legături de hidrogen intramoleculare, în timp ce al doilea produs, care nu poate forma decât legături intermoleculare, dă naștere unor asociații moleculare mult mai puțin volatile, neantrenabile cu vapori) [13].

Coloane de distilare (rectificare). Orice instalație de rectificare cu coloană se compune din următoarele părți: balonul de distilare sau fierbătorul, coloana propriu-zisă, ,,capul’’ coloanei, incluzând dispozitivul de condensare și cel de reglare a reflexului, și vasul de colectare a distilatului. Unele coloane sunt astfel construite încât permit lucrul atât la presiune atmosferică cât și în vid, altele sunt destinate numai lucrului la presiune atmosferică.

Balonul sau fierbătorul este de obicei un balon din sticlă termorezistentă. Acesta poate avea diferite dimensiuni (volum) și forme (la volume mici balonul are forma de pară) și se atașează coloanei propriu-zise printr-un slif normalizat, având în general un diametru mare. Pentru distilarea în vid balonul de fierbere este prevăzut cu un al doilea gât la care se montează o capilară de distilare. Prin aceasta pătrunde în instalație un flux extrem de mic de aer (sau gaz inert) sub formă de bule fine care uniformizează fieberea și menține echilibrul presiuni în instalație. În cazul distilării la presiune atmosferică se introduc în balonul fierbător ,,pietricele’’ ceramice de distilare având același scop. În gâtul lateral al balonului de ditilare se poate monta un termometru care măsoară temperatura lichidului în fierbere sau în fierbător de imersie. Încălzirea controlată a balonului se realizează de cele mai multe ori cu mantale flexibile de încălzire în combinație cu un autotransformator Variac sau un regulator de energie.

Coloana propriu-zisă este un tub vertical din sticlă cu secțiune circulară, având de obicei lungimi mari (în comparație cu diametru). În funcție de scopul urmărit se utilizează diferite tipuri de coloane care sunt amintite pe scurt în cele ce urmează.

Coloanele fară umplutură au de obicei practicate în pereți o serie de sicane în formă de cui, dispune circular simetric pe toată înălțimea. Acestea măresc suprafața de contact permițând obținerea echilibrului vapori-lichid pe o înălțime mai mică. Coloanele de acest tip cunoscute sub numele de coloane Vigreux, au de obicei eficacități mici. Avantajul principal este acela al unei retenți foarte mici de lichid în înteriorul lor (deci pierderi mici).

Coloanele cu spațiu inelar (coloanele cu ,,miez’’). Într-o asemenea coloană se introduce concentric un corp cilindric (,,miez’’) pe care se găsesc uneori imprimate spirale. Acestea au rolul de a obliga refluxul să urmeze de sus în jos un drum în spirală, îmbunătățindu-se astfel contactul lichid-vapori. Folosindu-se un miez cu diametru mai mic, spațiu inelar liber din interiolul coloanei se mărește, permițându-se astfel și distilarea în vid (treceri rapide de debite mari de vapori). Dezavantajul principal este legat de durata mare de timp necesară unei distilări corecte.

Coloane cu bandă rotativă. În spațiul perfect cilindric din interiorul coloanei se rotește cu viteze mai mari o bandă de oțel inoxidabil care permite obținerea unui contact foarte bun lichid-vapori. Reținerile acestor coloane sunt mici, ca și pierderile de presiune.

Coloanele cu umplutură sunt cele mai des utilizate coloane de distilare în laboratorul de chimie organică. În aceste coloane, suprafața mare de contact lichid-vapori este realizată prin introducerea în interior a unei umpluturi din sticlă, materiale ceramice sau metale inoxidabine. În foarte multe cazuri se utilizează diferite corpuri de umplutură dispuse neuniform, la intâmplare (acestea se introduc în coloane fără nici un aranjament prestabilit). Dintre variatele forme ale unor asemenea umpluturi se menționează în special inelele Raschig (caracteristică esențială: diametrul egal cu înălțimea) care sunt cele mai des folosite.

În alte cazuri umplutura este dipusă uniform în interiorul coloanei de distilare. Dintre diferitele tipuri de asemenea umpluturi se menționează spirarele metalice fixate pe un ax central sau trunchiurile de con din sită metalică prevăzute cu orificii pentru vapori.

Coloanele cu umplutură realizează un numar mare de talere pe unitatea de lungime, însă au rețineri foarte mari de lichid. Căderea de presiune este de asemenea mare.

Coloanele cu talere sunt miniaturi din sticlă ale coloanelor industriale cu talere, spre deosebire de acestea având însă un singur clopot pe taler. Numărul de talere pe metru liniar de coloană este de circa 30-40. Eficacitatea acestor coloane este foarte mare la o operare corectă putându-se atinge pentru fiecare taler 90% din eficacitatea unui taler teoretic. Principalele dezavantaje sunt reținerile mari de lichid în fiecare taler, fragilitatea și dificultatea curățirii și uscării.

Izolația coloanelor. Regimul adiabatic nesesar bunei funcționări a coloanelor se poate realiza (întotdeauna imperfect) prin diferite metode, cum ar fi izolarea temică sau încălzirea exterioară, pentru compensarea pierderilor de caldură. Izolațiile (de exemplu din sfoară de azbest) reprezintă un mijloc rudimentar. Montarea, prin sudură, a unei mantale vidate de izolație, care poate fi argintată (manta Dewar) reduce mult pierderile de cadură în exterior. Pentru urmărirea regimului de lucru al coloanei se practică în izolație sau în statul argintat mici întreruperi funcționând drept ,,vizori’’. Dacă mantaua izolatoare se încălzește, de exemplu electic, la o temperatură cu câteva grade sub temperatura coloanei, pierderile de căldură se reduc la un minim acceptabil. Pentru preîntâmpinarea spargerii din șocuri termice, mantalele coloanelor sunt prevăzute de obicei cu ,,copensatoare de dilatare’’. În cazurile în care se urmărește separarea unor componenți care fierb pe un interval mai mare de temperatură (câteva zeci de grade), diferențele de temperatură ce apar între vârful și baza coloanei au valorile relativ mari. În aceste cazuri încălzirea electrică a mantalei exterioare se realizează în mai multe tronsoane cu puteri electrice crescând spre baza coloanei. Condiții foate apropiate de cele adiabatice se realizează montând o asemenea manta cu încălzire electrică în exteriorul unei mantale Dewar, eventual cu o diferență de temperatură reglată automat.

Capul de coloană este piesa montată (de obicei prin îmbinarea cu slif) la partea superioara a coloanelor de distilare, cu ajutorul căreia se realizează condensarea vaporilor precum și împărțirea distilatului între produs și reflux. Un termometru, montat în calea vaporilor permite citirea temperaturi acestora.

De cele mai multe ori capetele de coloana sunt prevăzute cu dispozitivele de condensare totală; ca urmare, reglarea rației de reflux se face în fază lichidă cu ajutorul robinetului, și a număratoarelor de picături pentru distilat și pentru reflux. Condensarea vaporilor se realizează cu ajutorul unor refrigerente eficace, cu spirală, cu bule, sau de tip ,,deget de răcire’’.

La unele instalații de distilare, capul coloanei efectuează separarea vaporilor, realizând deci o condensare parțială. Astfel în capul de coloană, atunci când valva este coborâtă în jos, vaporii se condensează total și sunt recirculați în coloană ca reflux prin tub. Daca valva este ridicată vapori părăsesc instalația prin stuțul, fără a fi condensați. Mișcarea valvei este dirijată din exterior cu ajutorul unui solenoid ce înconjoară capătul ei metalic. Un dispozitiv electronic reglează programul valvei (durata de timp în poziția superioară/durata de timp în poziția inferioară) și deci rația de reflux. În cazul coloanelor ce lucrează sub vid, la capul coloanei este montat și un dispozitiv ce permite scoaterea de distilat cu o perturbare minimă a vidului și deci a regimului de funcționare a coloanei, printr-un sistem de ,,ecluza’’ cu robinete [13].

4.3. Extracția este operația prin care unul sau mai mulți componenți ai unei faze (lichide sau solide) sunt transferați într-o altă fază (lichidă) nemiscibilă (sau parțial miscibilă) adusă în contact cu prima. În funcție de starea fizică a fazei care include componentul interesat, se deosebește: extracția solid-lichid (sau elutriere), extracția lichid-lichid și extracția gaz-lichid. Dintre acestea, cea mai des aplicată și mai bine fundamentată teoretic este extracția lichid-lichid, care este dezvoltată mai amplu. Extracția gaz-lichid, fiind în fond o absorție a gazelor de lichide sau o spălare a gazelor.

Extracția lichid-lichid este utilizată de obicei în laborator (și în industrie) în scopul separării sau concentrării unor componenți, sau pentru eliminarea unor componenți în faza inițială în care aceștia constituiau impurități.

Faza care conține inițial componenții interesați se numește faza de exces, iar faza cu care acesta se aduce în contact faza extractoare sau solvent. După efectuarea operației, faza care a preluat componenții se numește extract, iar faza ramasă rafinat.

Extracția solid-lichid. Există diferite precedee de extracție a solidelor cu solvenți. Când substanța din faza solidă se extrage prin adăugare repetată din solvent, operația este numită macerare, dacă se efectuează la rece sau digerare, dacă se efectuează la cald. În afara de aceste procedee se aplică pe scară largă și extracții continuue în aparaturi speciale (percolatoare, extractoare Soxhlet), în care de obicei solventul proaspăt este furnizat prin fierberea extractului.

Principalii factori care influențează o extracție solid-lichid sunt solubilitatea solidului în solvent și viteza de transfer a solidului în fază lichidă. Dacă primul dintre acești factori poate fi influențat exterior prin alegerea unor solvenți adecvatici, cel de-al doilea factor este dependent de multiple fenomene și mărimi fizice intime (mărimea granulelor solidului, difuziunea substanței solide în lichid, viteza de pătrundere a solventului în solid, sistemul cristalin etc.) al căror efect cumulat este greu de exprimat cantitativ exact. Ca urmare, extracțiile uzuale de laborator se mărginesc la influențarea în sens favorabil a trecerii solidului în solvent, de exemplu prin mărirea suprafeței fazei solide, prin extracție continuă cu solvent proaspăt, prin agitarea viguroasă sau prin adsorbția compusului de extras pe suprafața unei faze solide insolubile. Ridicarea temperaturii mărește atât solubilitatea compusului (fenomen termodinamic) cât și viteza sa de transfer în fază lichidă (fenomen cinetic) [13].

Aparatură și tehnici de extracție. În practică, în funcție de modul de repartizare a componentei de extras în solvent, se folosește două procedee de extracție:

-extracția simplă, în care solventul vine o singură dată în contact cu substanța de extras (contact simplu), în timp ce rafinatul (soluția) poate fi extrasă de mai multe ori cu solvent proaspăt (contact multiplu);

-extracția multiplă, în care ambele faze vin în contact repetat, fiecăruia corespunzându-i o nouă repartiție la echilibru.

În extracția prin contact multiplu solid-lichid se folosește aparatul Soxhlet din figura 4.3 [web 1]. Aparatul este folosit pe larg în extracția grăsimilor din semințe, fructe, țesuturi animale, alimente etc., a aromelor și coloranților naturali (pigmentați) și multe altele.

Figura 4.3 Aparatul Soxhlet

Cei mai folosiți solvenți sunt eterul etilic, eterul de petrol, metanolul, etanolul, benzenul, hexanul, cloroformul, clorura de metilen, tetraclorura de carbon etc.

Materialul de extras trebuie uscat și măcinat sau mojarat la dimensiuni de particule convenabile. Proba de extras se introduce în cartușul din hârtie de filtru, cântărit. Cartușul se închide și se recântărește pentru a cunoaște masa solidului cercetat.

Se introduce cartușul în extractorul, care se atașează prin slif la balonul cu solventul fixat cu o clemă pe baia de încălzire, aleasă în funcție de temperatura de fierbere a solventului. Se fixează refrigerentul ascendent, se leagă la apa de răcire și se începe încălzirea balonului. Vaporii de solvent pătrund prin racordul lateral, condensează în refrigerent și picăturile formate cad peste cartușul cu material. Are loc extracția prin aport continuu de solvent din balon. Când extractul a umplut ramura exterioară a sifonului, pe baza vaselor comunicante, are loc sifonarea extractului în balon. Circulația vaporilor de solvent se reia până când se apreciază că proba a fost epuizată în component util.

Se oprește încălzirea, se lasă să se răcească baia de apă și se scoate balonul și cartușul. Balonul se atașează la o instalație de distilare simplă pentru recuperarea solventului. Recântărind balonul, după scăderea tăriei acestuia, se află masa de extract. Cartușul, uscat în etuvă, se recântărește. Scăzând din masa probei, masa reziduului se află masa de compus extras [14].

4.4 Extracția cu fluide supercritice (SFE) este o metodă rapidă, selectivă și convenabilă pentru prepararea probelor înainte de analiza compușilor volatilii produsă de plante matrice. De asemenea, SFE este o tehnică simplă, ieftină, rapidă, eficientă și practic fără solvenți probă de pre-tratament, prezentă în figura 4.4.a. Această revizuire oferă o discuție detaliată și actualizată a evoluțiilor, modurilor și aplicațiilor SFE în izolarea uleiurilor esențiale din plante matrici. SFE se face de obicei cu dioxid de carbon pur sau modificat, care facilitează off-line colecție de extracte și cuplare on-line cu alte metode analitice, cum ar fi gaz, lichid și cromatografia fluidelor supercritice. În cele din urmă, SFE a fost comparată cu metodele convenționale de extracție în termeni de selectivitate, rapiditate, curățenie și posibilitatea de a manipula compoziția extractului [15].

Figura 4.4.a Diagrama schematică a extractorului cu fluide supercritice

1-cilindrul de CO2

2-circulator baie de răcire

3-vas co-solvent

4-schimbător de căldură

5-vas extractor

6-temperatură de controlare

7-regulator de presiune automat

8-ciclon colector

P1 și P2 seria pompă de înaltă presiune

V1, V2 și V3 supape

Există 2 tipuri de extragere CO2:

Extracție la rece de presiune joasă.

Implică CO2 răcit la 35-550F și pompat printr-un materialul vegetal între 800-1500 ψ.

Extracția supercritică.

Aceasta implică încălzirea CO2 mai sus de 870F și pomparea mai sus de 1100 ψ. De obicei, acest lucru este între 6000 la 10000 ψ CO2, fluid supercritic, poate fi cel mai bine descris ca o ceață densă atunci când CO2 este folosit în stare lichidă densă. CO2 de joasă presiune este de multe ori cea mai bună metodă pentru producerea de extracte din plante de înaltă calitate. Rata de încărcare de CO2 în această stare înseamnă a avea mai mult CO2 pompat prin plantă. Rata de încărcare este de obicei 10-40 de volume. Din acest motiv, este important de a avea CO2 pompat, care este mult mai rapid. Rata de încărcare este de 2-10 volume și o gamă largă de utilizări.

Proprietățile fluidelor supercritice:

fluidele supercritice sunt gaze foarte comprimate, care combină proprietăți de gaze și lichide;

fluidele supercritice pot duce la reacții, care sunt dificil sau chiar imposibil de realizat în solvenți convenționali;

fluidele supercritice au o putere de solvent similară cu hidrocarburile ușoare, pentru cea mai mare a substanțelor dizolvate. Cu toate acestea, compuși fluorurați sunt adesea mai solubili în CO2 supercritic decât în hidrocarburi; această solubilitate crescută este importantă pentru polimerizare;

solubilitatea crește odată cu creșterea densității (creșterea presiunii). Expansiunea rapidă a soluțiilor supercritice conduc la precipitarea unui solid fin divizat. Aceasta este o caracteristică esențială a reactoarelor;

fluidele sunt de obicei miscibil permanent cu gazele (de exemplu: N2 sau H2) și acest lucru duce la concentrații mult mai mari de gaze dizolvate decât poate fi realizate în solvenții convenționali [16].

În termeni generali, fluidele supercritice au proprietăți între cele ale unui gaz și ale unui lichid.

Tabelul 6

Proprietățile critice ale diverșilor solvenți utilizați în procesele SFE

Starea supercritică a diferiților solvenți a fost investigată în tabelul 6; Totuși, mai mult de 90% dintre extracțiile cu fluide supercritice au fost efectuate cu CO2 ca solvent supercritic, cauza motivelor fiind într-adevăr mai sigur și mai puțin nociv, sunt ușor de eliminat sau recuperat.

SC-CO2 are o polaritate comparabilă cu pentanul lichid și prin urmare, acesta este compatibil pentru solubilizarea compușilor lipofili, cum ar fi lipidele și uleiurile esențiale. Totuși, acest indice de polaritate scăzut face ca SC-CO2 să nu fie potrivită pentru extracția compușilor polari. Pentru a depăși această restricție, metodele practice implică utilizarea de co-solvenți polari.

Extracția cu fluide supercritice (SFE) a evoluat ca o alternativă a metodelor convenționale pentru extracția organică a compușilor din diferite matrici. Principalul avantaj al aceastei tehnologi este posibilitatea de a controla selectivitatea prin intermediul presiunii și temperaturii ce poate fi descrisă printr-o diagramă de fază (p, T), care este reprezentarea grafică a tuturor fazelor de echilibru pentru p,T coordinate în figura 4.4.b. Regiunea diagramei între punctul triplu, în care toate cele trei stari fizice (faza lichidă, gazoasă și solidă) coexistă, și punctul critic definesc echilibrul vapori-lichid la p,T coordonate. Deasupra punctul critic (p>pc, T>Tc), sistemul este un fluid supercritic. Spre deosebire de altă parte a diagramei, fluidul supercritic nu este delimitat de orice curbă a fazei de tranziție, în consecință trecerea prin punctul critic este fără schimb de căldură latentă. Prin urmare, pentru un gaz la T> Tc, dar p<pc va produce o creștere a densiți fără formare de lichid și fără schimb de căldură latentă. Peste pc presiunea critică a sistemul trece în stare supercritică [17].

Fig.4.4.b Diagrama de fază pentru un compus pur. Punctul triplu indică presiunea critică și temperatura dioxidului de carbon

Utilizarea fluidelor supercritice prezintă numeroase avantaje, în special utilizarea de SC-CO2, ca solvenți de extracție. De asemenea, posibilitatea de a îmbunătăți transferul de masă, rezistența solvenților variabili de fluide supercritice sunt foarte utili pentru a realiza extracțiile selective. Pe de altă parte, plantele din familia Labiatae sunt în mare parte ierburi aromatice perene ale căror miros puternic le face utile pentru producția de alimente de cofetărie, băuturi alcoolice și nealcoolice. Mentha Piperita este utilizată frecvent ca o plantă culinară din cauza aromei distinctive și plăcute. Această plantă conține cantități mari, cum ar fi carotenoidele [18].

După cum se știe, carotenoizi sunt tetraterpeni care apar în toate țesuturile plantei și a căror prezență este deosebit de interesantă datorită proprietățile lor nutritive și antioxidante excelente. Dintre toate carotenoidele, β-carotenul este, una dintre cele mai studiate din cauza provitaminei-A. În mod similar, luteina a demonstrat că joacă un rol important în nutriția umană, în special, în atenuarea degenerări legate de vârstă [19].

În analizele de plante, au fost raportate alte avantaje ale SFE-ului pentru prepararea probei, multe dintre probe posedă fie stabilitate termică scăzută sau reactivitate ridicată. În mod similar, interesul în utilizarea tehnologiei fluidelor supercritice pentru extracția carotenoidelor a crescut în ultimii ani din cauza comodități păstrând proprietățile nutritive menționate anterior ale acestor compuși. În acest sens, studii de SFE pentru β-caroten pot fi găsite în literatura de specialitate. Cu toate acestea, există relativ puține cunoștințe despre izolarea de luteina folosind fluide supercritice [20].

Repetabilitatea asociată cu extracția randamentului obținut prin SFE și exprimată ca deviația standard relativă, a fost estimată la un raport semnal/zgomot egală cu 5 și de la trei replici ale compușilor investigate, obținerea valorilor < 2% din toate cazurile. După cum se vede în cromatograma HPLC prezentată în figura 4.4.c, în esență, patru carotenoide au fost identificate în extractele: toate-trans-luteina, toți-trans-β-caroten și cis-izomer corespunzătoare de carotenoide menționate anterior.

Fig. 4.4.c Cromatograma HPLC corespunde unui extract de M.Piperita L. obținut prin extracția CO2 supercritic folosind 323K temperatură și 700 g/l densitate de CO2. Cromatograma a fost monitorizată la 450 nm. Vârfurile numerotate sunt atribuite: cis-luteina (1); (1’) toate-trans-luteina; (2) cis-β-caroten; (2’) toți-trans-β-caroten [21].

Fluidele supercritice au fost folosite ca solvenți pentru o largă varietate de aplicații, cum ar fi extracția uleiului esențial, extracția cation metalic, sinteza polimer și formarea de nuclee de particule. În practică, mai mult de 90% din toate extracțiile cu fluide supercritice (SFE) sunt realizate cu dioxid de carbon (CO2) din mai multe motive practice. În afară de a avea o presiune relativ scăzută critică (74 bar) și o temperatură (32ºC), CO2 este relativ non-toxic, non-inflamabil, disponibil în puritate ridicată la costuri relativ scăzute și este ușor de îndepărtat.

Efectul presiunii și temperaturii

Sunt extrem de utili patru parametrii pentru înțelegerea comportamentului soluției în supercritic mass-media și astfel, în executarea de succes a extracțiilor cu fluide supercritice:

-miscibitatea sau pragul de presiune, care corespund la presiune;

-presiunea la care soluția atinge solubilitatea maximă,

-fracționarea intervalului de presiune, care este regiunea de presiune între miscibilitate și solubilitățile maxime presiuni,

-punctul o cunoaștere de proprietăți fizice ale soluției sale de topire.

Efectul de modificatori pe extracția cu fluide supercritice

Natura modificatorului depinde de natura substanței dizolvate care trebuie extrasă. De exemplu, extracția diuron este îmbunătățită considerabil cu metanol, care este folosită ca un modificator, în loc de acetonitril. Un punct de plecare rezonabil constă în selectarea unui modificator care este un solvent bun în stare lichidă pentru analitul țintă. Trebuie remarcat faptul că adăugarea de cantități mari de modificator va schimba parametrii critici ai amestecului. Modificatori pot fi introduși ca fluide mixte în sistemul de pompare cu două pompe și camera de amestecare, sau pur și simplu injectarea modificatorul lichid în probă înainte de extracție. Alternativ, se poate utiliza direct un rezervor cilindru de CO2 modificat, dar acest lucru este mult mai scump și rezervorul este golit, conținutul de modificator tinde să crească.

Efectul timpului de extracție

Este important pentru a maximiza contactul de solvent fluid supercritic cu materialul de probă pentru a spori eficiența SFE. Mai multe variabile care influențează solventul în contact cu materiale de probă includ debitul, SFE timp și modul de SFE (statice cu nici o urmărire prin intermediul sau dinamic cu urmărire prin intermediul). A fost raportat că, o extracție statică de 10-20 min înainte de extracția dinamică îmbunătățește recuperările extrase, SFE-extracție de α-toxine. Eficiența de extracție a fost investigată ca influență de presiune, temperatură, timp și modificator.

Efectul de debit

Viteza fluidului supercritic curge prin celulă și are o influență puternică asupra eficienței de extracție, este mai lentă viteza fluidului, cu atât pătrunde mai adânc matricea. Viteza fluidului poate fi exprimată prin viteza liniară, care este puternic dependentă de viteza de curgere și geometria celulei. Pentru o celulă dată de extracție, debitul poate fi schimbat cu ușurință folosind un limitator nou cu un alt diametru interior. Scăderea debitului, a dus la o viteză mai mică liniară, de obicei extragerea a crescut.

Dimensiunea particulelor din probă și densitatea de ambalare

În general, reducerea dimensiunii particulelor în SFE creează mai multe suprafațe și beneficii de extracție, dacă analiții readsorb pe suprafețele de matrice. Un debit mai mare poate ajuta la reducerea de partiționare înapoi pe site-uri de matrice în cazul în care acesta este factorul limitativ (în caz contrar, solubilitatea factorilor sunt limitare). Particule mai mari duc la scăderea densității ambalări, probă de dimensiuni mai mici și un vas de extracție mai larg, reducând potențialul efectelor matricei. Dimensiunea particulelor de probă și uniformitatea densități vasului de ambalare în operațiunile de zi cu zi pot fi unii factori în unele aplicații ale SFE care ating rezultate variabile.

Efectul apei în extracția cu fluide supercritice

Apa în probă adesea afectează SFE. Au fost aplicații de SFE directe probelor apoase, dar trebuie luate măsuri de precauție pentru a evita interacțiunea nocivă sau distructivă conținutului probei cu apă; apa trebuie să fie eliminată sau controlată înainte de a efectua SFE. Apa poate ajuta în procesul de extracție sau dăunează, în funcție de apă poate deschide porii, se umflă matricea, permițând astfel accesul unui fluid analit, și mai poate fi de ajutor în fluxul prin matrice.

De asemenea, chiar dacă apă este doar aproximativ 0,3% solubil în CO2 supercritic, servește pentru a crește polaritatea fluidului și permite recuperarea unor mari specii relativ polare. Eliminarea apei se face de obicei prin liofilizarea matricei probei, după cum uscarea la etuvă poate duce la volatilizarea soluției. Alternativ, adaos de agenți de la proba de uscare poate fi utilizat. Acest tratament de probă este atractiv, deoarece favorizează dispersia analiților în matrice și omogenizarea probei. S-a observat că adăugarea de apă ca un modificator a dus la o creștere în extracția de ulei esențial. Pentru extragerea în cazul în care apa a fost adăugată discontinuu, a fost înregistrată o creștere mare în extragerea de uleiuri esențiale.

Efect de uscare.

Uscarea probelor de plante este un proces de conservare major pentru condimente, poate fi realizat clasic de uscarea cu aer (cu sau fără căldură) sau uscarea prin congelare. Este evident, procesul de uscare poate avea o influență asupra conținutului compușilor de aromă. Schimbările compușilor de aromă în timpul uscării depinde de metoda de uscare precum și de tipul de condiment. Există doi factori principali care trebuie luați în considerare:

-procesul de uscare, care influențează compoziția de ulei esențial și prin urmare extrage calitate,

-efectul procesului de uscare asupra celulelor vegetale [15].

Cromografia lichidă de mare performanță (HPLC)

Extractele obținute din CO2 supercritic și extracția Soxhletului convențional (CSE) au fost analizate utilizând cromografia lichidă de mare performanță (HPLC) care este compusă dintr-o pompă de apă 600 lontroller, 9486 detector de unitate ce funcționează pe bază de raze UV. Volumul ciclului de injecție a fost de 20 yl.

Etapa mobilă folosită pentru analiză a fost soluția compusă din soluția A: TFA (acid trifloroacetic) 2,5 ph în apa deionizată și soluția B ce conține metanol 100% (grad HPLC). MeOH 70% a fost de asemenea necesar pentru spalarea sistemului. Flavonoizii au fost identificați la 280 mm. Temperatura a fost reglată la temperatura camerei și rata de transfer a fost reglată la 1,0 ml/min. Toți compușii chimici principali din flavonoizi au fost identificați prin atingerea timpului de retenție contrar cu compușii chimici standard.

Îmbunătațirea condițiilor legate de experiment.

Îmbunătațirea condițiilor legate de experiment reprezintă un pas decisiv în dezvoltarea metodei de extragere a SC-CO2 datorită efectului diferiților parametri din randamentul de extracției. În general, presiunea extracției, temperatura și timpul activ sunt considerați factori importanți.

Producțiile obținute după extragerea cu SFE au fost cuprinse între 30,12-60,57 mg/g. În general pentru o evaluare completă legată de efectul a trei nivele precum și experimentele realizate de doua ori din randamentul de extracției, sunt necesare 54 de experimente (3³ x 2).

Valorile însemnate ale randamentului de extracție pentru parametrii corespunzători de la fiecare nivel au fost calculate în conformitate cu misiunea experimentului. Valorile însemnate ale celor trei nivele corespunzătoare fiecărui parametru îndică cum randamentul de extracție se modifică atunci când nivelul acelui parametru este schimbat.

Toți cei trei parametri studiați au avut un efect important în randamentul de extracției (p<0,05). În tabelul 7 a fost prezentat răspunsul obișnuit al fiecărui nivel legat de randamentul de extracție. De asemenea, valoarea R care este precizată în tabelul 7 presupune un rând între 3 răspunsuri obișnuite ale fiecărui nivel legat de câmpul de extracție. Din valoarea R se poate concluziona că temperatura (R=10,58) a avut un efect dominant legat de randamentul de extracție, fiind urmat de presiunea (R=10,38) și timpul activ (R=8,12).

Tabelul 7.

Rezultatele obținute la condiția experimentală folosind complet (CDS)

Solvenți diferiții cu diferite polarități au fost folosite pentru a determina producerii mai ridicate reveniri ale compușilor chimici flavonoizi bioactivi. Au fost folosiți 4 solvenți precum: mentanol, etanol în stare pură, etanol (70%) și eter de petrol. Randamentul de extracție obținut prin utilizarea fiecărui solvent este prezentat în tabelul 8. Bazându-se pe rezultatele obținute, cel mai ridicat randament de extracție (267,3 mg/g) a fost determinat de extracția de metanol și apoi de o mică diferență, urmată de extracția etanolului în proporții de 70% (257,6 mg/g). Randamentul de extracție cel mai scăzut a fost obținut utilizând eter de petrol (30,4 mg/g), indicând ca acei compuși chimici polari din planta matrice ar fi mai ușor de extras cu un solvent mult mai rece în timp ce solvenții cu o polaritate mai scăzută ne permite să obținem extractele cu concentrație mai ridicată a compușilor chimici bioactivi. Extractele obținute din metanol, etanol în stare pură, etanol 70% și eter de petrol

au fost analizate cu ajutorul HPLC pentru a identifica și a cuantifica profilul principalilor compuși chimici flavonoizi bioactivi. Cu solvenți diferiți, au fost extrași diferiți compuși chimici flavonoizi. Concentrația compușilor chimici flavonoizi din extractul obținut cu eter de petrol a fost nedetectabilă. Utilizând etanol din frunzele de mentă (Mentha Piperita). apigenina a avut cea mai ridicată concentație (0,246 mg/g) dintre ceilalți flavonoizi, care sunt obținuți cu extracția soxhletului convențional etanol pur în stare pura.

Randamentul cel mai ridicat de extracție (267,33 mg/g) a fost obținut cu ajutorul solventului de metanol, care a extras 7 compuși chimici flavonoizi inclunzând catehina, epicatehina, ruteina, miricetina, luteolina și naringenina. Cu toate acestea, concentrațiile de miricetină și naringenină au fost scăzute (0,041 și 0.054 mg/g), iar apigenina a avut cea mai mare concentație (0,392mg/g). Randamentul de extractie obținut din extracția soxhletului convențional 70% etanol a fost apropiat de randamentul de extracție obținut din extracția soxhletului methanol, dar flavonoizii extrași au fost aceeași ca și compuși chimici care sunt extrași în urma extracției de soxhlet. Cinci compuși chimici flavonoizi precum catehina, epicatehina, rutina, luteolina și apigenina au fost extrași din frunzele de mentă cu etanol în stare pură, etanol în proporție de 70%. Dar concentațiile mai ridicate a multor compuși chimici flavonoizi bioactivi au fost descoperiți cu etanol 70% datorită polarității sale ridicate în comparație cu etanolul în stare pură. De exemplu, în extracția etanolului Soxhlet, apigenina cu 0,246 mg/g a avut cea mai ridicată concentrație față de etanol 70% unde concentrația flavonoizilor principali descoperiți, apigenina, a fost atinsă la 0,305 mg/g. Adăugând apă peste etanolul în stare pură până la 30% pentru a face etanol 70%, polaritatea solventului a fost crescută. Prin urmare, compușii chimici polari, flavonoizii, pot fi izolați mai bine din planta matrice [22].

Comparația între extracția SC-CO2 și metodele CSE

Diferitele metode ale extracției materiei naturale au diferite randamente de extracție eficiente. Concentrația mai ridicată a compușilor chimici bioactivi naturali din extracte este un factor împortant în producerea produșilor naturali în timp ce activitatea elementară în această industrie are un cost mai mic ce poate fi atins de un randament de extracție mai bun. Bazându-se pe rezultatele obținute prin extracția Soxhletului convențional metanol, randamentul de extracție și recuperarea compușilor chimici flavonoizi au fost mai bune, dar datorită toxicității sale precum și a consumului mai scazut în industria alimentară, a fost făcută o comparație între rezultatele obținute condiției de extracție a SC-CO2 și extracția Soxhletului convențional 70% etanol (Tabelul 8).

Compoziția extractelor obținute din SC-CO2 și a extracției Soxhletului convențional era destul de diferită. Potrivit rezultatelor randamentului de extracție, extracția Soxhletului convențional 70% etanol (257,6 mg/g) a avut un randament mai ridicat în comparație cu extracția a SC-CO2 (60,57mg/g). Dar, extractul de SC-CO2 s-a considerat a avea o calitate mai bună și mai mulți compuși chimici flavonoizi principali (7 flavonoizi) în comparație cu extracția SO-CO2 etanol 70% (cinci flavonoizi). Compușii chimicii flavonoizi ai plantelor este de obicei extras cu ajutorul celorlalte metode de extracție convenționale precum extracția diluată, distilată pe bază de aburi. Unele din principalele dezavantaje ale tuturor metodelor includ: timpul lung al extracției, pierderi ale compușilor chimici volatili și descompunerea compușilor chimici nesaturați, rezultând compuși chimici insipizi datorită căldurii. Extracția SC-CO2 are diferite avantaje spre deosebire de metoda de extracție a Soxhletului convențional precum: o temperatură scăzută de producere, astfel fără nici o descompunere termică a compușilor chimici instabili, o durată mai scăzută a extracției și eligibilitatea ridicată în extracția compușilor chimici țintă. De asemenea, extracția SC-CO2, pare a fi un proces ieftin la nivel de experimente suplimentare pentru a stabili elemente la scară largă. Prin urmare, poate fi recomandat ca și metodă de extracție potrivită pentru a izola compuși lor chimici flavonoizi bioactivi din frunzele de mentă (Mentha Piperita L) [23].

Tabelul 8

Identificarea și cuantificarea compușilor chimici flavonoizi extrași cu ajutorul extracției Soxhletului convențional (CSE) și a dioxidului de carbon supercritic (SC-CO2)

În general, este posibil să concentrăm compușii chimici flavonoizi din extractele de mentă prin manevrarea condiției de extracție a SC-CO2. Efectul celor trei parametri testați incluzând temperatura, presiunea și timpul activ de extracție au fost analizate și s-a descoperit că ele au efecte semnificative în randamentul de extracție. Cel mai ridicat randament de extracție a atins la 60ºC, 200 bari și 60 min. Produsul cu cea mai bună stare (60ºC, 200 bari și 60 min) a fost analizat cu ajutorul HPLC pentru a identifica și cuantifica principalii compuși chimici flavonoizi bioactivi. Bazându-se pe rezultatele extracției Soxhlet convențional obținut, solvenții polari demonstrează o rupere mai bună a flavonoizilor și a solvenților cu o polaritate mai scăzută ce ne permit să extragem o concentrație mare de flavonoizi. Etanolul în stare pură precum și etanolul 78% erau solvenți siguri cu o toxicitate mai scazută decât a metanolului. De asemenea, randamentul de extracție bun și concentrația ridicată a compușilor chimici flavonoizi bioactivi pot fi izolate prin acești solvenți singuri din plantă. În ciuda rezultatelor bune obținute prin extracția Soxhletului convențional, extracția SC-CO2 a fost testată pentru a căuta o metodă de extracție mai rapidă și mai bună, consumând mai puțin solvent, mai ales pentru cele neplăcute din industria alimentară.

Extracția Soxhletului în comparație cu extracția fluidelor supercritice are unele dezavantaje, dar este încă larg utilizată datorită simplității sale. Extracția Soxhletului convențional nu este întotdeauna acceptată în aplicațiile industriale datorită timpului mare de extracție, consumului mare al solvenților primejdioși precum și a altor dezavantaje. Prin urmare, extracția SC-CO2 poate fi o metodă de extracție alternativă [22].

4.5. Hidrodistilarea (HD) este o simplă formă de distilare cu vapori, care este adesea folosită pentru a izola non-solubil în apă, punct de fierbere ridicat și produse naturale. În hidrodistilare plantele sunt complet scufundate în apă, producând o '' supă '', a cărui abur conține compuși aromatici.

Uleiurile esențiale ale distilatului sunt apoi extrase și analizate. Aceasta este cea mai veche metodă de distilare. Timpul desfășurării acțiunii este lung și poate provoca degradări parțiale ale uleiului volatil datorită supraîncălzirii locale a frunzelor, astfel se pot pierde din compuși volatili. Hidrodistilarea pare să funcționeze cel mai bine pentru pulberi (de exemplu, pulberi de condimente) și materiale foarte dure, cum ar fi rădăcini, lemn sau nuci [24].

Dezvoltarea unor tehnici alternative la hidrodistilarea clasică (HD) a fost determinată din cauza dezavantajelor tehnicilor tradiționale. Printre aceste dezavantaje se numără: degradarea termică parțială, consum mare de energie și acțiunea sa într-un timp mai îndelungat.

Hidrodistilarea generată de microunde (MGH) și hidrodifuzia generată de gravitație (MHG) sunt metode adecvate care pot îmbunătăți pregătirea de uleiuri esențiale. Utilizarea de uleiuri esențiale, în industria alimentară și farmaceutică are o istorie lungă. Uleiurile esențiale sunt un amestec complex de metaboliți secundari, inclusiv terpene, fenoli și alcooli. Deși procedeele alternative sunt cunoscute, marea majoritate a uleiurilor esențiale sunt produse de hidrodistilare sub vapori de abur [25].

În ultimii ani, mai multe laboratoare au aplicat cu succes extracția asistată cu microunde (MAE) și hidrodistilarea generată de microunde (MGH), care sunt atât în ​​prezent bine recunoscute ca tehnicile ecologice și eficiente. Încălzirea dielectrică este o sursă de energie non-clasic, care este capabilă să reducă timpul de extracție, este cauza încălzirii sale selective volumetric, care oferă, de asemenea, calitatea produselor. În MGH, mișcarea moleculară în componentele polare sau ionice sunt cauzate de încălzire. Livrarea rapidă a energiei la probă permite ca temperatura să crească rapid în celula plantei și, după colapsul membranei celulare, uleiul esențial este eliberat și purtat de vaporii de apă; condensarea și colectarea produsului, urmată de izolarea OUG care încheie operațiunea de extracție. Datorită hidrodifuziei extractul poate să se scurgă afară din reactor, apa și uleiurile esențiale sunt colectate și ușor de separat într-un vas adecvat, numit tradițional '' vasul florentin '' [26].

Uleiurile esențiale pot fi izolate din plantele aromatice folosind o serie de tehnici de extracție. Hidrodistilarea a fost abordarea cea mai comună pentru a extrage uleiurile esențiale din plante medicinale și cunoscut sub numele de metoda tradițională de extracție a uleiurilor esențiale. Cu toate acestea, în scopul de a reduce timpul de extracție și, eventual, a îmbunătăți randamentul de extracție, pentru a îmbunătăți calitatea extractelor și, de asemenea, pentru a reduce costurile de operare, noi abordări cum ar fi extracția asistată cu microunde (MAE), extracție cu solvent presurizat, extracție cu fluide supercritice și extracția asistată de ultrasunete au fost, de asemenea căutate [27, 28].

Uleiul esențial extras prin hidrodistilare a fost efectuat în conformitate cu unele modificări ușoare. Echipamentul folosit conține o manta de încălzire electrică (500 W), un balon rotund de 2 l Pyrex1 (cu 1.5 l apă deionizată), un balon rotund modificat de 4 l din sticlă Pyrex1 umplut cu materialul vegetal, un condensator și o biuretă gradată pentru a colecta uleiul. 100-300 g de material uscat a fost plasat în sistemul de distilare cu vapori. Fiecare distilare a durat 105 minute, inclusiv 45 minute în care frunzele sau florile au fost aburite de apa de fierbere în balonul de sticlă, testele anterioare cu un timp de încălzire mai mult nu a crescut randamentul uleiului esențial. Timpul de distilare de 45 de minute a început atunci când prima picătură de lichid, condensat în coloana de răcire, a scăzut în biuretă gradată.

Accelerarea rețelelor de extracție în cuptoare cu microunde asistate de extracție ar putea fi una din cauza unei combinații sinergice de masă și căldură, care acționează în aceeași direcție și, de asemenea, ca urmare a încălzirii intern rapide care depinde de puterea microundelor și factorul de pierdere dielectrică a materialului. Utilizarea cuptorului cu microunde pentru extragerea componentelor active din plante aromatice a fost realizat cu succes. Cuptorul cu microunde a avut un randament foarte mic la extragerea de uleiuri esențiale din trei plante medicinale (busuioc, menta din grădină și cimbru). Cantitatea de uleiuri esențiale obținute într-o jumătate de oră cu această metodă a fost comparabilă, atât din punct de vedere calitativ și cantitativ, cu cele obținute cu ajutorul hidrodistilării care a ținut 4 ore. Într-o încercare de a profita de încălzirea cu microunde și hidrodistilarea convențională, a fost elaborată o nouă tehnică numită hidrodistilarea asistată de microunde (Mahd) pentru extragerea de uleiuri esențiale din plante aromatice.

OAHD a fost propus recent pentru extragerea de uleiuri esențiale din plante aromatice. Această tehnologie emergentă folosește încălzirea ohmică, generează căldură în interiorul materialelor rapid în funcție de conductivitatea electrică a materialelor. Ca rezultat, întreruperea mai mare și mai rapidă a celulelor și rata de încălzire de asemenea mai mare poate reduce timpul de proces necesar. Această metodă este mai rapidă și mai ecologică decât hidrodistilarea convențională. De asemenea a fost utilizată pentru extracția de uleiuri esențiale și rezultatele au arătat că această metodă a consumat mai puțină energie, a avut timp de extracție mai scurt (aproximativ 25 min față de aproximativ 1 oră pentru hidrodistilare) și a produs aproximativ aceeași cantitate de uleiuri esențiale.

De obicei, tehnologiile emergente au un grad ridicat de incertitudine și complexitate, iar acestea fac industrializările lor dificile. Industria trebuie să decidă care tehnologie emergentă este mai potrivită pentru a fi folosită ca o înlocuire a metodelor tradiționale.  Comparând tehnologiile noi care pot avea aceeași cerere și noi avantaje vor facilita decizia industrială. Atât OAHD și Mahd sunt noile tehnologii propuse pentru industrie, cu o serie de avantaje similare, inclusiv reducerea timpului de proces.

Au fost comparate tehnologiile Mahd și OAHD la speciile de mentă pentru a investiga avantajele lor la extracția uleiului esențial din Mentha Piperita uscată. Au fost comparate timpul de extracție, randamentul și compoziția aromatică a extractelor de Mahd și OAHD cu cele ale hidrosdilării [29].

HD a fost efectuată într-un mod similar cu OAHD, folosind un încălzitor de laborator ca sursă de încălzire. Volumul și dimensiunile recipientului utilizat au fost exact similar cu cel folosit pentru OAHD și procedura Mahd. În plus, parametrii de prelucrare (de exemplu, temperatura și consumul de energie) au fost monitorizate cu ajutorul software-ului proiectat. Mai mult decât atât, consumul de energie de intrare a fost monitorizată cu ajutorul unui Wattmetru separat la intrarea de alimentare cu energie electrică de încălzire.

Treizeci de grame de menta uscată din partea aerienă cu 0,5 I apă distilată au fost puse într-un hidrodistilator de tip Milestone NEOS-GR și uleiul esențial a fost extras timp de 2 ore. Pe parcursul primei ore, uleiul esențial colectat a fost decantat din condensal la intervale de 2,5 min, urmat de decantarea uleiului esențial la fiecare 30 min. După cum OAHD poate fi utilizat numai pentru soluții electrice conductoare (trebuie utilizată apa sărată în loc de apă distilată) și pentru a studia efectul prezenței sării în apă pe extracție, un alt tratament de extracție, adică hidrodistilare sărată (SHD), a fost realizată la condițiile descrise pentru HD, cu excepția SHD 1% NaCl a fost dizolvat în apă distilată înainte de extracție. Eliminarea apei din uleiurile esențiale a fost realizată așa cum este descris pentru probele Mahd și OAHD. Uleiurile esentiale extrase au fost apoi depozitate într-un loc rece (4 °C) și uscat.

OAHD este o metodă de extracție ecologică potrivită pentru extracția uleiurilor esențiale. OAHD are proprietatea de extracție redusă și o economie de energie substanțială în comparție cu Mahd și tehnica HD convențională. După mai puțin de o jumătate de oră de extracții Mahd și OAHD, a fost posibilă colectarea aproape a toate uleiurilor esențiale existente ale mentei, în timp ce la HD apar după 34 de minute primele picături de ulei esențial, iar tot uleiul esențial a fost colectat după aproximativ o oră. Prin scanarea microscopică cu electrod s-a constatat că frunzele de mentă folosite la metodele rapide de extracție (Mahd și OAHD) sunt produse rupturi la glandele producătoare de

ulei esențial, datorită accelerării procesului de extracție. Uleiurile esențiale obținute prin toate metodele de extracție au fost aproape similare în compozițiile lor. Comparativ cu alte tehnici de extracție, OAHD poate fi considerată ca o tehnologie verde, deoarece consumă mai puțină energie pentru a funcționa. Astfel de avantaje ar putea face OAHD o excelentă metodă de extracție alternativă pentru extragerea de uleiuri esențiale [26].

4.6. Extracție cu microunde fără solvenți

Extracția cu microunde fară solvenți (SFME) a ​​fost propusă ca metodă ecologică pentru extragerea uleiului esențial din plante aromatice, care sunt folosite pe scară largă în industria alimentară. Această tehnică este o combinație de încălzire cu microunde și distilare uscată realizată la presiune atmosferică, fără a adauga apă sau solvent.

Extracția cu microunde fără solvenți a fost dezvoltată în 2004, fiind bazată pe un principiu relativ simplu, acest procedeu constă din distilarea uscată asistată cu microunde a unei matrice, plantă proaspătă, fără adăugare de apă sau orice solvent organic. SFME nu este o extracție asistată cu microunde care utilizează solvenți organici. Încălzirea selectivă a conținutului vegetal determină umflarea țesuturilor și glandele secretoare să se spargă. Acest proces eliberează astfel ulei esențial, care este evaporat prin distilare azeotropă cu apa prezentă în materialul vegetal. Excesul de apă poate fi refluxat la vasul de extracție a restabili apa inițială din materialul vegetal. Acest proces a fost aplicat la mai multe tipuri de plante proaspete și uscate, cum ar fi condimentele (chimen indian, chimen și anason stelat), ierburile aromatice (busuioc, menta și roiniță) și citricele [30]

Solventul liber al extracției cu microunde și hidrodistilarea furnizează extrase cu compoziții chimice care sunt similare calitativ. Cu toate acestea, cantitățile substanțiale mai mari de compuși oxigenați și cantitățile mai mici de monoterpene sunt prezente în extractul SFME. Monoterpene sunt mai puțin valoroase decât compușii oxigenați, aceștia fac doar o contribuție minoră la parfumul de ulei esențial. Invers, monoterpenele, sunt foarte odorante și, prin urmare, mai valorose. Reducerea timpului de extracție și cantitatea de apă în metoda SFME reduce deteriorarea componenților (hidroliză, esterificare-trans sau oxidare) și formarea produșilor secundari [31].

Extracția cu microunde fără solvenți a fost efectuată într-un cuptor cu microunde. Acesta este un reactor cu microunde multidot de 2455 MHz, cu o putere maximă de 1000 W livrată treptat în 10 W, dimensiunile cavității sunt 35 cm x 35 cm x 35 cm. În timpul experimentelor, temperatura, presiunea, timpul și puterea pot fi controlate cu ajutorul unui software. Temperatura a fost monitorizată cu ajutorul unui termocuplu ecranat introdus direct în recipientul pentru probe și prin infraroșul extern. Temperatura a fost controlată de un feedback pentru a regala puterea microundelor.

Variabilele extracției cu microunde fără solvenți experimentale au fost optimizate prin metode univariate pentru a maximiza randamentul de ulei esențial. Extracția cu microunde fără solvenți a fost realizată la presiune atmosferică, materialul vegetal proaspăt s-a încălzit folosind o putere fixă ​​de 500 W timp de 30 minute, fără a adăuga apă sau solvent.. Un sistem de răcire în afara cavității cu microunde condensate a distilat continuu. Apă condensată a fost refluxată la vasul de extracție, în scopul de a asigura condiții uniforme de temperatură și umiditate pentru extracție. 

Extracția a fost continuată la 100 ºC până ce se obține numai ulei esențial. Uleiul esențial a fost colectat, uscat cu sulfat de sodiu anhidru și se păstrează la 4ºC până la utilizare [32].

Microundele sunt o formă de radiații electromagnetice neionizante, cu frecvențe cuprinse între 0,3 GHz și 300 GHz. Această energie este transmisă ca valuri, care pot penetra în biomateriale și interacționează cu molecule polare în materiale, cum ar fi apa pentru a genera căldură.

Tehnologiile de separare, cum ar fi extracția, distilarea și cristalizarea sunt promițătoare domeniilor de inovare, care pot promova creșterea proceselor durabile în industria chimică și alimentară.

Aplicarea microundelor în procesele de separare și de extracție a demonstrat reducea timpului de extracție și volumului de solvent necesar, minimizarea impactului asupra mediului prin emiterea CO2 din atmosferă și consumă doar o fracțiune din energia utilizată în metodele de extracție convenționale cum ar fi extracția încălziri directe. Progresele în extracția cu microunde asistată au dus la dezvoltarea a diverse tehnici, cum ar fi distilarea cu microunde cu aer comprimat, cuptor cu microunde cu hidrodistilare în vid, cuptor cu microunde pentru hidrodistilare, extracție cu microunde fără solvenți, cuptor cu microunde de distilare cu abur accelerat, cuptor cu microunde prin hidrodifuzie și gravitate [33].

Extracția cu microunde fără solvenți a dovedit a fi specială în evitarea nevoii de solvenți organici sau apă externă în extracția uleiului esențial din plante. Metoda este astfel ecologică, oferă un ulei esențial mai valoros și permite economie substanțială de timp și energie. Metoda SFME este o tehnologie verde și apare ca o alternativă bună pentru extragerea de uleiuri esențiale din plante și condimente aromatice, de mare interes în alimente, farmaceutică, industria cosmetică [34].

Un nou proces de funcționare pentru extragerea de uleiuri esențiale a fost dezvoltat. Hidrodifuzie cuptor cu microunde și greutate (MHD) este o combinație de microunde pentru hidrodifuzie de uleiuri esențiale de la interior spre exteriorul materialului biologic și gravitatea pământului pentru a colecta și separa. MHG este realizată la presiune atmosferică fără a adăuga solvent sau apă. MHG a fost comparat cu o tehnică convențională, hirodistilare (HD), pentru extragerea uleiului esențial din două plante aromatice: Mentha spicata L. și Mentha pulegium L., aparținând familiei Labiatae (Tabelul 9). Uleiurile esențiale extrase de MHG timp de 15 min au fost cantitativ și calitativ similare cu cele obținute prin hidrodistilarea convențională timp de 90 min. MHG previne, de asemenea, poluarea, prin potențialul de 90% de energie economisită, care poate duce la emisii de gaze [35].

Tabelul 9

Compararea plantelor aromatice cu ajutorul celor două tehnici de extracție MHD și HD

5. Principiile active din plantele medicinale și aromate

Plantele medicinale și aromatice se întrebuințează pentru substanțele pe care le conțin. Substanțele cărora li se datorează proprietățile terapeutice ale diferitelor produse vegetale se numesc principii active.

Principiile terapeutice active fac parte din compoziția chimică a plantelor medicinale și aromatice. Cele două noțiuni, cea de principiu activ și cea de compoziție chimică nu se suprapun. În compoziția fiecărei plante se găsesc un număr foarte mare de compuși chimici dintre care însă numai unii prezintă interes terapeutic. Multe grupe de substanțe intră în mod obligatoriu în compoziția materiei vii, ele se găsesc în fiecare organism vegetal. Aceste substanțe în calitate de principii active sunt folosite numai atunci când se formează într-un procent mare, respectiv dacă prin prezența lor poate fi explicată utilizarea medicinală.

Principiul activ dintr-o specie poate să fie o singură substanță sau un complex întreg de substanțe. Principiul sau principiile active pot fi extrase din plante cu substanțe chimice pure (indivizi chimici) sau sub forma unui complex de substanțe (diferitele tipuri de extracție). După ce

s-a stabilit structura indivizilor chimici izolați din plante, s-a ajuns la obținerea prin sinteză a unui număr însemnat de principii active. Aceste sinteze pot fi totale (când se realizează din molecule simple) sau parțiale (când se preia structura de bază a moleculei naturale pe care se fac diferite transformări). În unele cazuri acești compuși de sinteză au înlocuit în bună măsură produsul natural, de exemplu, la majoritatea vitaminelor.

Plantele medicinale și aromatice, respectiv organele sau părțile folosite în terapeutică, pot fi valorificate sub diferite forme:

-ca atare, când planta proaspătă se aplică pe tăieturi sau când masa verde se folosește fie la obținerea prin distilare a uleiului volatil, fie la obținerea prin extracție a diferitelor preparate galenice;

-ca extract apos obținut de obicei din părțile uscate ale plantei, sub formă de ceai medicinal (infuzie, decoct);

-ca preparate galenice obținute din drogul uscat prin diferite procedee de extracție (tincturi, extracte fluide, extracte uscate) dar de fapt, și infuziile sau decocturile sunt preparate galenice;

-ca principiu activ pur, deci ca și o singură substanță unitară în întregul extract în cazul în care efectul terapeutic dorit poate fi realizat cu acest singur compus (de exemplu mentolul din frunzele de mentă).

Unii compuși chimici sunt foarte larg răspândiți în lumea plantelor. Este vorba, de pildă, de clorofila care asigură culoarea verde a întregului covor vegetal, de carotinoidele care însoțesc întotdeauna clorofila sau de acidul ascorbic (vitamina C) care se găsește în fiecare celulă. Totuși, nu orice plantă se utilizează ca materie primă în vederea obținerii acestor substanțe, ci numai acele specii în organismul cărora principiul activ se acumulează în cantitatea mare sau din care extracția este mai avantajoasă dintr-un motiv sau altul.

Clasificarea principiilor active se poate face în funcție de:

-natura sau structura lor chimică (de exemplu acizi organici, derivați triterpenici, compuși sterolici etc.);

-proprietățile lor fizico-chimice (de exemplu uleiuri volatile, saponozide);

-acțiunea biologică, efectul farmacodinamic (de exemplu antibiotice, antihelmintice, cardiotonice etc.).

Cele mai importante clase de principii active, grupate prin îmbinarea celor trei criterii de clasificare, sunt descrise în cele ce urmează.

Glucidele (hidrații de carbon), produși primari ai fotosintezei, sunt compuși ternari cu funcții cetonice (de exemplu fructoză) sau aldehidice (de exemplu glucoza).

Asemănătoare este structura poliolilor, dar molecula lor conține numai grupări alcoolice, lipsește funcția cetonică sau aldehidică (manitolul, sorbitolul). Mono-, di- și triozele (se numesc și oligozaharide) prezintă de regulă gust dulce, se găsesc în stare liberă sau sunt cuplate cu molecule de altă natură (a se vedea la glicozide). Polizaharidele (poliholozidele, numite și polioze omogene) sunt alcătuite dintr-un număr mare de glucide simple, de același fel, fiind produși de condensare ai glucozei, fructozei, manozei etc. Glucoza se obține de asemenea din amidon, prin hidroliză. Sub formă de soluții sterile, injectabile, glucoza se folosește în alimentația bolnaviilor grav, în hipoglicemie, în insuficiențe hepatice, renale și cardiace, în diferite intoxicații.

Uleiurile grase (lipidele vegetale) sunt substanțe de rezervă formate din esteri ai glicerinei (glicerolului) cu diferiți acizi grasi. Aceștia din urmă sunt aproape fără excepție alifatici și pot fi saturați (de exemplu acidul lauric, miristic, palmitic, stearic) sau nesaturați (de exemplu acidul oleic, linolic, oleanolic). Uleiurile grase sunt lichide nevolatile (,,uleiuri fixe’’), unsuroase la pipăit, nemiscibile cu apa, solubile în așa-zișii solvenți organici ca benzenul, cloroformul, eterul etilic, eterul de petrol, sulfura de carbon etc. Cu excepția uleiului de ricin sunt solubile în alcool etilic. Culoarea gălbuie sau galbenă a multor uleiuri grase se datorează conținutului lor în carotinoide. Unele uleiuri grase rămân lichide în contact cu aerul, motiv pentru care se numesc uleiuri nesicative; altele, întinse în strat subțire, se transformă cu timpul în peliculă elastică și se numesc secative. Uleiurile grase se obțin cu randamentul de 30-50% din diferite semințe, mai rar din fructe (măsline) și se întrebuințează în tehnica farmaceutică ca solvenți ai unor substanțe medicamentoase liposolubile, precum și la prepararea de unguente, emulsii și a altor forme farmaceutice. Uleiurile grase, în componența cărora intră într-un procent mai mare acizi grași nesaturați cu anumite particularități structurale, joacă rolul vitaminei F. Acești acizi grași, numiți și esențiali (indispensabili) sunt folositori într-o serie de afecțiuni dermatologice. Uleiurile grase prezintă efect colagog.

Acizii organici ( acizi carbonici) sunt compuși alifatici sau ciclici care conțin una sau mai multe grupări carboxilice. Sunt larg răspândiți în lumea plantelor atât în stare liberă cât și sub formă de săruri sau esteri. În general, acizii organici contribuie la stabilirea vitaminei C din produse vegetale.

Saponozidele (se mai numesc și saponine) sunt glicozide în compoziția cărora agliconul poate fi un compus sterolic sau un compus triterpenic. Agitate cu apă spanozidele dau o spumă abundentă și persistentă, proprietate de la care derivă și numele lor. Sunt substanțe tensioactive, sub acțiunea lor scade tensiunea superficială a apei. Ele pot servi la obținerea de emulsii stabile. Plantele cu conținut de saponine sunt mai mult sau mai puțin toxice, la om pulberea produselor cu conținut de saponozide irit mucoasele, provoacă strănutul.

Produsele vegetale bogate în saponozide prezintă acțiune expectorantă. Dacă se depășește doza prescrisă, pot declanșa vărsături. Prezența lor înleznește solubilizarea și absorția în organism a altor pricipii active. Solubilitatea unor saponozide este cea mai bună în mediul ușor alcalin, motiv pentru care la prepararea soluțiilor extractive apoase se utilizează cantități mici de bicarbonat de sodiu.

Materiile tantante (taninurile) repezintă o grupă de principii active unitară mai mult din punct de vedere tehnologic, decât al structurii chimice. Din punct de vedere chimic materiile tantante sunt polifenoli de două feluri: compuși formați din fenoli prin esterificare, conținând în molecula lor de multe ori și glucide (se numesc materii tantante hidrolizabile) sau compuși cu nuclee condensate (nehidrolizabile). Materiile tantante cu cicluri condensate conțin nuclee înrudite structural cu catehinele și leucoantocianinele.

Spre deosebire de polifenolii simpli, materiile tanante sunt substanțe cu greutate moleculară de obicei peste 600. Ele sunt mai ușor solubile în mediu alcalin, în care însă se autooxidează. Cu sărurile de fier și de alte metale grele dau colorații. Organele de plante care conțin cantități de peste 5-10% materii tanante sunt folosite în scopuri industriale și respectiv medicinale. Acțiunea lor se explică prin coagularea proteinelor; pe această proprietate se bazează și efectul lor hemostatic local. Empiric sunt folosite în tratamentul rănilor, mai ales a celor sângerânde. În terapeutică se folosesc în tratamentul arsurilor, al stomatitelor și gingivitelor, în unele boli de piele. Administrate intern prezintă acțiune antidiareică datorită efectului asupra mucoasei intestinale și calităților anitiseptice. Toxicitatea materiilor tanante, mai ales dacă se aplică pe suprafețe mari ale organismului, în arsuri, este o problemă încă controversată. Cert este că materiile tanante condensate (nehidrolizabile) sunt mai puțin toxice decât cele hidrolizabile.

Principiile amare formează o grupă în care pot fi încadrate substanțe de diferite structuri datorită unei singure proprietăți organoleptice comune și anume: gustul lor este amar chiar și în diluții mari. Din punct de vedere farmacologic proprietatea comună a acestor substanțe este mărirea poftei de mâncare, respectiv a secreției gastrice și a tonusului peretelui stomacal. Preparatele ce conțin principii amare se administrează în doze mici, cu 15-30 minute înainte de mesele principale. Molecula lor conține de cele mai multe ori grupări lactonice și respectiv cetonice, dar structura de bază poate sa fie diferită.

Antibioticele sunt substanțe de origine vegetală care prezintă acțiune nocivă asupra altor viețuitoare, inhibând dezvoltarea lor sau distrugându-le. Noțiunea de antibiotic prezintă caracter biologic și include toate substanțele care prezintă efectul inhibitor asupra altor organisme, indiferent de structura sau de proveniența lor.

Antibiotice se găsesc în fiecare plantă. Ele asigură imunitatea față de diferiți agenți patogeni. Din punct de vedere terapeutic interesează acele substanțe care opresc dezvoltarea virusurilor, microbilor sau ciupercilor patogeni pentru om. Acțiunea antibiotică a multor plante superioare prezintă avantajul de a se îndrepta asupra surselor patogene, fără să influențeze flora microbiană normală din organism.

Vitaminele reprezintă o grupă de principii biologic active de diferite structuri chimice. Vitaminele se grupează și azi în hidrosolubile și în liposolubile.

Vitamina C (acidul ascorbic, vitamina antiscorbutică) se formează în toate plantele. Este o substanță care se distruge ușor în cursul fierberii și a preparării extractelor, mai ales în prezența metalelor grele. Îi revine un rol important în metabolism. Mărește rezistența organismului față de infecții. Intervine în procesul de coagulare al sângelui. Dintre toate vitaminele, vitamina C este nesesară în cantitatea cea mai mare.

Uleiurile volatile (uleiurile esențiale, uleiuri eterice) sunt principiile active din plante aromatice. În natura se găsesc plante fără miros hotărât și altele care degajă o mireasmă caracteristică. Acestea din urmă se numesc plante aromatice.

Obținerea uleiurilor volatile se face de obicei prin distilare cu apă sau prin antrenare cu vapori de apă. Produsul obținut poate fi rafinat sau rectificat prin tratare cu diferite substanțe și distilare fracționată.

Uleiurile volatile nu sunt solubile în apă, nu sunt miscibile cu apa dar, în proporții mici, pot ceda unele substanțe fazei apoase. Pe această proprietate se bazează prepararea apelor aromatice și se explică de ce drogurile aromatice cedează principiile lor active la obținerea soluțiilor extractive apoase (ceaiuri medicinale și respectiv infuzii). Cel mai bun solvent al uleiurilor volatile este alcoolul etilic de la caz la caz, de diferite țării. Aceasta este una din deosebirile față de uleiurile grase care, cu excepția celui de ricin, nu sunt solubile în alcool.

Din punct de vedere al compoziției chimice, uleiurile volatile sunt amestecuri alcătuite dintr-un număr mare de compuși care prezintă o singură proprietate fizică comună: volatilitatea. În cele mai multe uleiuri volatile se găsesc zeci de indivizi chimici, iar numărul total de compuși descriși până la ora actuală din compoziția uleiurilor volatile este de peste 500. În deosebirile mari de structură, compușii care intră în compoziția uleiurilor volatile sunt de obicei de natură terpenică, ceea ce înseamnă că în formula lor se găsesc 10 atomi de carbon, sau sunt sesquiterpene cu 15 atomi de carbon. Compușii terpenici cu greutate moleculară mai mare, alcătuiți din 20 sau din 30 de atomi de carbon (diterpene și triterpene), nu mai sunt volatili.

După natura structurii de bază componenții uleiurilor volatile pot fi aciclici (alifatici) și ciclici. Compușii ciclici pot fi la rândul lor hidroaromatici (mono- sau biciclici) și respectiv aromatici (benzenici sau nebenzenici). Moleculele de bază sunt hidrocarburi. Mai importanți din punct de vedere olfactiv și terapeutic sunt însă derivații oxigenați ai hidrocarburilor: alcoolii, cetonele, aldehidele, acizii, oxizii, peroxizii, terpenici sau sesquiterpenici. Alcoolii și acizii se pot găsi în stare liberă sau ca esteri și eteri. Alături de derivații terpenici și sesquiterpenici, în compoziția multor uleiuri volatile se găsesc și compuși de altă natură, în care numărul de atomi de carbon nu este o cifră ce poate fi considerată multiplul lui 5.

În cursul obținerii uleiului volatil, mai ales sub acțiunea căldurii, uneori și sub influența reacției acide, unii compuși suferă transformări. De obicei aceste transformări sunt nedorite, dar se cunosc și excepții. Atfel, în cazul derivațiilor azulenici asistăm la o degradare a precursorilor incolori în compuși albaștri și activi din punct de vedere terapeutic.

Tensiunea de vapori, volatilitatea diferitelor substanțe din compoziția uleiurilor volatile este diferită de la caz la caz. În consecință, în glandele de la suprafața unor plante aromatice compoziția uleiului volatil se schimbă mereu, chiar în cursul aceleași zile, în funcție de permeabilitatea membranei celulare de valori termice ale atmosferei ambiante și de alți factori.

Proporția de plante aromatice din totalul numărului de specii de plante superioare este de 1-5%. Speciile care conțin saponozide sau alcaloizi de obicei nu sunt producătoare de ulei volatil.

Compoziția chimică a uleiurilor volatile arată deosebiri mari în cadrul diferitelor unități taxonomice. Astfel, mentolul caracteristic uleiului volatil de izmă bună (Mentha piperita) nu se găsește în izma creață (Mentha crispa), în care predomină carvona.

În aceeași stațiune conținutul în ulei volatil este în raport direct cu intensitatea razelor solare. Pe timp noros, ploios, în orele de dimineață randamentul de ulei volatil este constant mai scăzut decât pe timp frumos, însorit, la pranz [36].

6. Utilizări

6.1. Izma bună (Mentha piperita L.):

Fitoterapie

Părțile aeriene ale plantei, dar în special frunzele au utilizări terapeutice în medicina umană și veterinară. Principiile active din frunze acționează bacteriostatic, antiseptic, gastrointestinal, calmant al colicilor hepatobiliare, carminativ, coleretic, colagog, antidiareic, antireumatic, antispastic, sudorific, diuretic, sedativ, fortifiant al sistemului nervos, ușor analgezic.

Mentolul acționează antiemetic și antiseptic, iar compușii flavonici coleretic și colagog; taninurile acționează antidiareic; acizii polifenolici acționează colagog și spasmolitic. Prin aplicații pe piele sau mucoase, mentolul este un excitant al terminațiunilor nervoase sensibile la frig. La nivelul mucoasei bucale, are acțiune paralizantă față de elementele gustative. Inspirat pe nas, mentolul și uleiul de izmă acționează antiinflamator la nivelul sinusurilor. Este un vasodilatator al mucoasei nazale. La inspirație ochii se țin inchiși pentru a evita iritarea mucoasei oculare. Planta se recomandă de medicina umană în colecistopatii, litiază biliară, afecțiuni cronice ale pancreasului, infecții gastrointestinale, balonări abdominale, diaree, vomă, grețuri, nervozitate, litiază renală, reumatism, urticarie, ca dezinfectant bucal.

Medicina umană. Uz intern:

-pentru tratarea infecțiilor gastrointestinale, balonărilor abdominale, diaree, vomei, grețurilor, nervozității, dischinezie biliare cu hipertonie: infuzie, din o linguriță frunze mărunțite (pulbere) la o cană (200 ml) cu apă clocotită. Se lasă acoperită 30 minute. Se strecoară. Se bea conținutul a trei căni pe zi reci;

-pentru combaterea vomei: infuzie pregătită ca mai sus. Se bea rece, treptat, cu îngițituri rare;

-pentru tratarea colicilor abdominali (ușurarea activității digestive), calculozei (litiazei) biliare, dischineziei biliare, calculozei (litiazei) renale și ca tonic general, boli renale, diuretic și depurativ (eliminarea toxinelor): infuzie, din o linguriță frunze mărunțite (pulbere) la o cană (200 ml) cu apă clocotită. Se bea conținutul a 1-2 căni pe zi (Tabelul 10).

Medicina umană. Uz extern:

-pentru tratarea romatismului: soluție, pregătită din 5 ml ulei volatil la 100 ml alcool. Se aplică fricțiuni în zonele afectate;

-pentru dezinfectarea cavității bucale: apă de gură, din 5 ml ulei volatil la 95 ml alcool concentrat. Din soluția astfel pregătită se pun în apă câteva picături, se face gargară și se clătește bine gura. Are efecte răcoritoare, antiseptice, corectează gustul și mirosul neplăcut la fumători,

-pentru combaterea viermilor intestinali (oxiuri): decoct din 16-20 g frunze la 1 l de apă. Se fierbe 10-15 minute. Se lasă acoperit 20-30 minute. Se strecoară. Se face o clismă, seara înainte de culcare;

-pentru reconfortarea organismului: decoct sau infuzie, din 200-300 g frunze uscate la 3 l de apa.

Pentru decoct, se fierb 10-15 minute într-un vas acoperit. Pentru infuzie, apă clocotită se toarnă peste plante într-un vas. Se lasă acoperit 15-20 minute. Se strecoară. Se adaugă apei de baie din cadă, care nu trebuie să depășească 37 ºC. Baia durează 15-20 minute;

-pentru tratarea reumatismului și inflamațiilor urechii: unguent, pregătit din 10 g frunze uscate mărunțite la 1 l ulei. Se lasă la macerat 4 săptămâni. Se strecoară apoi și se păstrează în sticle închise la culoare și bine astupate. Se pun în ureche câteva picături pentru tratarea inflamațiilor și se fac frecții în durerile reumatice;

-pentru tratarea guturaiului, gripei, durerilor de cap: inhalație, oțet mentolat, obținut din macerarea frunzelor în oțet. Frunzele intră în compoziția ceaiurilor recomandate pentru tratarea afecțiunilor cardiace cu substrat nervos, anghinei pectorale, hipertensiunii arteriale, sindroamelor dispeptice (anaciditatea, hipoaciditate), gastritelor hipoacide, enterocolitelor, balonărilor, colicilor hepatobiliare la copii, durerilor abdominale la copii, diabetului zaharat, astmului bronșic, guturaiului, gripei, tuberculozei pulmonare, arsurilor și ca sedativ nervos și remineralizant;

-homeopatic, diluțiile tincturii-mame de la a 3-a decimală la a 4-a centezimală se întrebuințează în laringite și traheite provocate sau agravate de fumat, praf, ceață și aer proaspăt respirat.

Contraindicații.

Consumul excesiv poate da stări de intoxicație, manifestate prin greață, vomă, în cazuri extreme duce la moarte. Nu se administrează bolnavilor de ulcer. Administrarea repetată în doze ponderabile provoacă iritarea mucoasei respiratorii și, mai discret, a mucoasei vaginale și a pielii.

Medicina veterinară.

Pentru tratarea enteritelor, enterocolitelor, dispepsiilor, indigestiile, crampelor abdominale, stărilor a frigore: infuzie, din 2-5 g frunze, uscate peste care se toarnă 100 ml apă clocotită. Se lasă acoperită 30 minute. Se strecoară. Se răcește. Se administrează prin breuvaj bucal (se toarnă pe gât). Dozele de tratament: animale mari (cabaline, taurine), 20-40-50 g; animale mijlocii (ovine, caprine, porcine), 2-5-10 g; animale mici (pisici, câini), 0,5-1-3 g, găini 0,2-0,5 g.

Cosmetică

Pentru îngrijirea tenului gras seboreic: infuzie, din 2 lingurițe frunze mărunțite (pulbere) peste care se toarnă o cană (200 ml) cu apă fierbinte. Se lasă acoperită 15-20 minute. Se strecoară. Se aplică pe ten [4].

6.2. Izma-creață (Mentha spicata L. Sin. Mentha crispa L.):

Fitoterapie

Frunzele au utilizare terapeutică în medicina umană cultă și medicina veterinară tradițională. Principiile active din frunze determină creșterea secreției de bilă a celulelor hepatice (efect coleretic), stimulează contracția vezicii biliare și a căilor biliare golindu-le conținutul (efect colagog), acționează ca antidiareic, antireumatic, antispastic, sudorific, diuretic, sedativ. Medicina umană utilizează frunzele intern în tratamentul colicilor gastrice, stomatitelor, tusei, diareei, bolilor de ficat și meteorismului, iar extern în tratarea reumatismului, rănilor, oxiurilor, reconfortarea organismului. Medicina veterinară folosește intern frunzele ca spasmolitic intestinal, carminativ, colagog-coleretic, iar extern antibacterian. Intră frecvent în compoziția apelor de gură și a pastelor de dinți. Este folosită și ca corector de gust.

Medicina umană. Uz intern:

-pentru tratarea colicilor abdominale (gastrice), diareei, tusei, bolilor de ficat: infuzie, din o linguriță frunze uscate mărunțite (pulbere) la o cană (200 ml) cu apă clocotită. Se lasă acoperită 15-20 minute. Se strecoară. Se bea conținutul a 1-3 căni pe zi;

-pentru stimularea poftei de mâncare și a peristaltismului intestinal: extract în alcool pregătit din 2 linguri frunze uscate la 1 l de alcool. Se lasă la macerat 45 zile. Se strecoară. Se bea câte un păhărel înainte de masă. Este un bun tonic aperitiv (rețetă populară, tabelul 10).

Medicina umană. Uz extern:

-pentru combaterea reumatismului și tratarea rănilor:

a) unguent, din 10 g frunze uscate și mărunțite la 1 l de ulei. Se lasă la macerat 4 săptămâni. Se strecoară. Se păstrează în sticle închise la culoare, bine astupate. Se fac fricțiuni pe locurile dureroase;

b) soluție, pregătită din 5 ml ulei de izmă creață la 100 ml alcool. Se fac fricțiuni pe locurile dureroase.

-pentru tratarea oxiurilor: decoct, din 16-20 minute. Se strecoară. Se face o clismă, seara înainte de culcare ;

-pentru reconfortarea organismului: decoct, din 200-300 g frunze uscate la 3 l de apă. Se fierbe 10-15 minute într-un vas acoperit. Se strecoară. Se adaugă apei de baie.

Contraindicații

Nu se administrează bolnavilor de ulcer. Excesul utilizării plantei duce la iritarea tubului digestiv și slăbirea sistemului nervos central.

Medicina veterinară. Uz intern:

Pentru tratarea dispepsiilor, indigestiilor, crampelor abdominale, enteritelor, enterocolitelor: infuzie, din 2 g frunze uscate peste care se toarnă 100 ml apă clocotită. Se lasă acoperită 30 minute. Se strecoară. Se răcește. Se administrează prin breuvaj bucal (se toarnă pe gât). Dozele de tratament: animale mari (cabaline, taurine), 20-40-50 g; animale mijlocii (ovine, caprine, porcine), 2-5-10 g; animale mici (pisici, câini), 0,5-1 g, găini 0,2-0,5 g.

Medicina veterinară. Uz extern:

Pentru tratarea ragadelor mamelonare: unguent, din pulbere de izmă creață amestecată cu smântână. Se ung mameloanele. Smântână are acțiune emolientă, iar pulberea de izmă creață acționează astringent și antibacterian [4].

6.3. Izma-de-pădure. (Calamintha sylvatica Bromf.):

Fitoterapie

Medicina populară îi atribuie plantei proprietăți stimulante, antispasmotice, sudorifice și emenagoge. Are proprietatea de a excita screțiile gastrointestinale și favoriza digestia; diminuează sau înlatură contracturile mușchiilor netezi din organele interne; mărește sudorația; favorizează apariția ciclului menstrual.

Medicina umană. Uz intern:

Pentru combaterea durerilor abdominale, stimularea digestiei, stimularea apariției menstruației:

-infuzie, din o linguriță cu vârf plantă uscată și mărunțită peste care se toarnă o cană 250 ml cu apă clocotită. Se lasă acoperită 20 minute. Se strecoară. Se bea conținutul a 2-3 căni pe zi, înainte de a mânca, cu 30 minute;

-decoct, din o linguriță plantă uscată și mărunțită la o cană cu apă (250 ml). Se fierbe 5 minute la foc domol. Se strecoară. Se bea conținutul a 2-3 căni pe zi, cu 30 minute înainte de a mânca (Tabelul 10).

Medicina umană. Uz extern:

Pentru tratarea rănilor, bubelor: infuzie, din 2 lingurițe plantă uscată și mărunțită peste care se toarnă o cană (250 ml) cu apă clocotită. Se lasă acoperită 30 minute. Se strecoară. Se fac spălături pe locul afectat, folosindu-se un pansament steril [4].

6.4. Izma-proastă. (Mentha longifolia (L) Nath.):

Fitoterapie

Medicina populară atribuie plantei proprietăți carminative, analgezice, antispastice. Calmează durerile abdominale și ajută la eliminarea gazelor, acționează ca anestezic al mucoasei stomacale, diminuează sau înlătură spasmele mușchilor striați sau netezi, ușurează expectorația prin fluidificarea secrețiilor bronșice; diminuează sau înlătură inflamațiile, diminuează sau înlătură durerile reumatice, împiedică înmulțirea bacteriilor. Folosită pentru infecții gastrointestinale, balonări abdominale, dureri gastrice, gripă, răceală, tuse, reumatism, umflături, urticarie.

Medicina umană. Uz intern:

-empiric, pentru tratarea de tuse, răceală, gripă, guturai, dureri de stomac:

a) infuzie, din o linguriță frunze uscate și mărunțite peste care se toarnă o cană (250 ml) cu apă clocotită. Se lasă acoperită 15-20 minute. Se strecoară. Se îndulcește cu miere. Se bea conținutul a 2-3 căni pe zi (dimineața, prânz, seara). Diabeticii, îndulcirea o fac cu zaharină;

b) decoct, din o linguriță frunze uscate și mărunțite la o cană cu apă (250). Se fierbe 5 minute la foc domol. Se strecoară. Se îndulcește cu miere. Se bea cât mai fierbinte în cazul răcelii.

-empiric, pentru tratarea durerilor de stomac: extracție alcoolică, din frunze de izmă sau tulpini florifere, ambele uscate și mărunțite. Planta se introduce în sticlă închisă la culoare până aproape de jumătate, după care se umple cu rachiu. Se lasă la macerat 10 zile. Zilnic, sticla se agită pentru uniformizarea concentrației. Se strecoară. Se păstrează și se folosește la nevoie. Se bea câte un păhărel înainte de masă (Tabelul 10).

Medicina umană. Uz extern:

-empiric, pentru tratarea de reumatism : decoct, în 200-300 g plantă uscată la 2-3 litri de apă. Se fierbe 30 minute. Decoctul obținut se adaugă apei de baie ;

-empiric, pentru tratarea de umflături : cataplasme, cu plante fierte. Plantele proaspete sau uscate se fierb și se aplică pe umflătură, peste care se așează un tifon umectat în decoctul rezultat din fierberea lor [4].

6.5. Izma–broaștei. (Mentha aquatica L.):

Fitoterapie.

Părțile aeriene ale plantei au utilizări terapeutice empirice în medicina umană și veterinară. Principiile active din uleiul volatil (mentofuran, mentonă, etc.), precum și din restul substanțelor, li se atribuie proprietăți, carminative, sudorifice, antispasmodice, antidiareice, diuretice, antireumatice. Împiedică înmulțirea bacteriilor, favorizează eliminarea gazelor din intestine, sudorația, diminuează sau impiedică spasmul musculaturii netede de la intestine, împiedică diareea și normalizează tranzitul intestinal, favorizează eliminarea urinară de apă și ioni de sodiu corectând stările de reținere hidrosalină, înlătură sau ameliorează durerile reumatice. Planta, este folosită pentru tratarea colicilor abdominale, meteorismului, tahicardiei, reumatismului, urticariei și ca aromatizant.

Medicina umană. Uz intern:

Pentru tratarea empirică a tahicardiei, colicilor abdominale, meteorismului, urticariei: infuzie, din o linguriță pulbere frunze la o cană (200 ml) cu apă clocotită. Se lasă acoperită 10 minute. Se strecoară. Se bea conținutul a 2-3 căni pe zi (Tabelul 10).

Medicina umană. Uz extern:

Pentru tratarea urticariei, reumatismului, ca reconfortant general al organismului: decoct, din 300-400 g plantă uscată la 10 1 apă. Se fierbe acoperit 10-15 minute. Se strecoară și se adaugă apei de baie în cadă, care nu trebuie să depășească 37-40 ºC.

Medicină veterinară

Pentru tratarea ragadelor mameloanelor (crăparea mameloanelor): unguent, preparat din pulbere frunze amestecate cu smântană. Se ung mameloanele de 3 ori pe zi [4].

Tabelul 10

Ceaiuri în compoziția cărora intră și frunzele de mentă

7. Partea experimentală

Materiale și aparatură

Materia primă, frunzele de mentă proaspete (Mentha piperita) au fost procurate din grădinile de la Hîrsești. Uleiul de mentă a fost extras prin mai multe procedee: antrenare cu vapori, extracție cu microunde, extracție cu fluide supercritice. A mai fost folosit ulei volatil de mentă comercial de la Fares în vederea comparării datelor spectrale.

Extracția s-a desfășurat prin trei metode: antrenare cu vapori, realizată în laboratorul de Chimie Organică al Universității din Pitești, extracția prin microunde cu ajutorul aparatului Milestone NEOS–GR la firma Global Step S.R.L Pitești și extracția cu fluide supercritice realizată în laboratorul de Chimie organică al Universității din Pitești, cu ajutorul unui extractor JASCO (Japan Spectroscopic Co).

ECHIPAMENTUL NEOS este un echipament de extracție a uleiurior din plante utilizând tehnica cu microunde, care oferă avantajul reducerii timpului de lucru, renunțând și la utilizarea solvenților conduce la obținerea extractelor de înaltă puritate. Permite o încălzire rapidă a probelor cu o distribuție omogenă a microundelor în întreaga cavitate.

Extracția cu fluid supercritic a fost realizată în laboratorul de Chimie organică al Universității din Pitești, utilizând un extractor JASCO (Japan Spectroscopic Co.), cu o coloană de extracție 250x 20 mm, coloană JASCO CO-2060, pompă de presiune ridicată (JASCO-PU-2080-CO2), regulator de presiune (JASCO BP-2080).

Spectrele FT-IR au fost înregistrate cu un aparat FT-IR 6300 Jasco, în domeniul 4000–400 cm-1, funcția de apodizare Cosine, rezoluție 4 cm-1. Controlul aparatului și achiziția datelor s-a realizat cu ajutorul softului Spectra Manager II. Spectrele au fost efectuate prin tehnica transmisiei prin ATR (reflexie total atenuată) utilizând FT-IR Gladi-ATR cu o singură reflexie pe cristal de diamant.

7.1. Extracția uleiului de mentă cu ajutorul antrenării cu vapori

Instalația de antrenare cu vapori la mentă cuprinde:

-generator de vapori de apă

-barbotor

-balon de antrenare

-refrigerent descendent

-vas de colectare

Figura 7.1.a Instalația de antrenare cu Figura 7.1.b Instalația de antrenare cu

vapori la mentă vapori la mentă

Materialul de extras a fost măcinat sau mojarat la dimensiuni convenabile. Proba de antrenat se introduce în balonul de antrenare, barbotorul se scufundă în amestecul de antrenat, la care se atașează refrigerentul. La capătul refrigerentului se fixează colectorul. Generatorul de vapori se umple cu apă până la jumătate și se începe încalzirea apei, până la apariția voporilor. Când au aparut vaporii de apă se face legătura la balonul de antrenare. La început vaporii condensează în masă, după care, treptat, începe antrenarea componentei utile în curentul vaporilor de apă ce ies spre refrigerentul, unde condensează și se colectează în vas.

Când la capătul refrigerentului se colectează numai apă, se oprește antrenarea și apoi încălzirea. Deoarece substanța antrenată este insolubilă în apă, antrenantul va fi fie sub formă de suspensie, care se filtrează, fie sub formă de emulsie. În al doilea caz, antrenantului i se adaugă o soluție saturată de NaCl, după care se extrage componentul util din antrenat, cu un solvent organic potrivit (eter, cloroform, hexan etc.).

Din 250 g material vegetal s-au obținut 2,52 g ulei volatil de mentă, iar randamentul extracției a fost de 1,01%.

7.2. Extracția uleiului de mentă cu ajutorul hidrodistilării (HD)

HD este o metodă care este utilizată ca referință pentru cuantificarea uleiurilor esențiale. Parametrii de prelucrare au fost monitorizați cu ajutorul software-ului proiectat. Consumul de energie de intrare a fost monitorizat cu ajutorul unui Wattmetru separat la intrarea de alimentare cu energie electrică de încălzire. În figurile de mai jos sunt prezentate instalațiile de hidrodistilare:

Figura 7.2.a Instalația de hidrodistilare Figura 7.2.b. Instalația de hidrodistilare

Extracția uleiului de mentă a avut loc la firma SC Global Step SRL, Pitești cu ajutorul instalației de hidrodistilare Milestone NEOS-GR. Materialul de extras a fost măcinat la dimensiuni convenabile cu ajutorul unei moare tăietoare 20 de secunde. O sută cinzeci g de mentă au fost plasate într-un vas de 1250 L. Vasul a fost înființat în cavitatea cuptorului cu microunde și un condensator a fost folosit pe partea de sus pentru a colecta uleiurile esențiale extrase.

Cuptorul cu microunde a fost operat la nivelul de putere de 200 W în primele 3 min, iar în următoarele 25 min la puterea de 400 W și la temperatura maximă de 110 ºC. Această perioadă a fost suficientă pentru a extrage uleiul esențial din eșantion, obținându-se 1,7 g. Pe parcursul primei 15 min, uleiul esențial colectat (Figurile 7.2.c și 7.2.d) a fost decantat din condensat în intervale de 5 minut. Timpul de distilare de 45 min a început atunci când prima picătură de lichid, condensat în coloana de răcire, a căzut în biureta gradată. Pentru a elimina apa, uleiul esențial extras a fost apoi uscat pe sulfat de sodiu anhidru și apoi depozitat în flacoane de 4 ºC până când a fost utilizat pentru analiză.

Figura 7.2.c Uleiul de mentă obținut Figura 7.2.d Uleiul de mentă obținut

prin hidrodistilare prin hidrodistilare

Randamentul extracției a fost de 1,13%.

7.3. Extracția uleiului de mentă cu ajutorul extractorului cu fluide supercritice

Extracția cu fluid supercritic a fost realizată în laboratorul de Chimie organică al Universității din Pitești, utilizând un extractor JASCO (Japan Spectroscopic Co.), cu o coloană de extracție 250x 20 mm, coloană JASCO CO-2060, pompă de presiune ridicată (JASCO-PU-2080-CO2), regulator de presiune (JASCO BP-2080). Extracția s-a realizat la 40°C și la o presiune de 10 MPa. Debitul solventului a fost menținut la 2 ml/min. La acest debit se poate aprecia realizarea concentrației de echilibru pentru solvent și solutu. Proba de 4,14 g de frunze de mentă uscate și marunțite au fost plasate în extractor. Extractele au fost colectate într-un tub de-a lungul 240 min, iar randamentul a fost de 1,45%..

Figurile 7.3a și 7.3.b prezintă instalația de extracție a uleiului de mentă cu CO2 supercritic și uleiul de mentă extras.

Figura.7.3a Extractorul JASCO cu CO2 supercritic utilizat la extracția uleiului de mentă

Figura.7.3.b Uleiul de mentă extras cu ajutorul CO2 supercritic

7.4. Analiza FTIR a uleiului de mentă

Așa cum s-a arătat în partea de documentare (capitolul 3), principalul constituent al uleiului esențial de mentă este terpenoida monociclică mentolul.

Mentolul, un terpenoid monociclic, conține trei atomi de carbon asimetrici. Astfel, pot exista patru mentoli racemici, fiecare scindabil în forme (+) și (-). Au fost obținuți în laborator și sunt cunoscuți sub numele de: (±)–mentol, (±)–neomentol, (±)–izomentol și (±)–neoizomentol [6].

(-)-Mentolul, componentul principal al uleiului de mentă, este un component foarte important în formulele farmaceutice pentru tratamentul infecțiilor respiratorii. Prezența acetatului de mentil în uleiul de mentă este o dovadă a alterării [37].

Uleiul esențial de mentă mai conține mentonă (10-30%), mentil esteri (până la 10%), derivați monoterpenici (pulegonă, piperitonă, mentofurane). În tabelul 7.1 sunt prezentate principalele atribuții ale componenților uleiurilor esențiale în spectrul FTIR [38].

Tabelul 7.1 Atribuții grupe funcționale ale componenților din uleiurile esențiale

Figura 7.4. prezintă spectrul ATR-FTIR al mentolului, iar figura 7.5. spectrul ATR-FTIR al uleiului de mentă extras cu ajutorul CO2 supercritic. Peak-urile caracteristice pentru mentol sunt: 3239 cm-1 (grupa OH), 2922.59 și 2845.45 cm-1 (grupele metil), 1044.26 și 1024 cm-1 (legătura C-O), 1367,28 cm-1 (grupa izopropil).

Figura 7.4. Spectrul ATR-FTIR al mentolului

Figura 7.5. Spectrul ATR-FTIR al uleiului de mentă extras cu CO2

Grupa izopropil din mentol se regăsește în uleiul de mentă, fiind la 1376.96 cm-1. Celelalte vibrații din uleiul de mentă extras sunt la: 3404.71 cm-1 atribuit pentru grupa OH, 2920.66 și 2850.27 cm-1 pentru vibrațiile asimetrice și simetrice C-H din grupele metilenice (C hibridizat sp3), 1515.78 cm-1 vibrațiilor de întindere C=C asociate scheletului aromatic din extractul uleios, 1044.26 și 1024.98 cm-1 vibrațiile legăturii C-O.

Figura 7.6. prezintă spectrele suprapuse ale uleiurilor de mentă proaspăt extras și uleiului comercial de la Fares.

Figura 7.6. Spectrul ATR-FTIR al uleiului de mentă extras cu CO2 (verde) și comercial de la Fares (albastru)

În tabelul 7.2. sunt prezentate principalele atribuții ale uleiurilor de mentă, utilizând simbolurile din tabelul 7.1.

Tabelul 7.2. Atribuții grupe funcționale ale componenților din uleiurile de mentă

7.5 Utilizări ale uleiului de mentă

Mentolul cu miros caracteristic și gust răcoritor produce pe piele senzația de rece în urma excitării receptorilor respectivi; în locurile unde predomină receptorii termici (pe pleoape, pe abdomen) manifestă senzație inversă (senzație la cald). Mentolul influențează secrețiile mucoaselor și ale glandelor exocrine. Sub acțiunea lui se mărește secreția glandelor din cavitatea bucală precum și a bilei, dar scade cea nazală și stomacală. Mentolul și ceilalți componenți ai uleiului volatil prezintă totodată acțiune anestezică locală, ușor spasmolitică, antibacteriană și antiinflamatoare.

Ceaiul și diferitele preparate pe bază de extract de frunze de mentă se folosesc în disfuncții digestive. Ceaiul consumat rece, în cantități mici, este un antiemetic inofensiv care se administrează gravidelor și persoanelor suferinde de colecistopatii. În afecțiuni hepato-biliare se utilizează extractele de mentă ca atare, asociate cu alte produse, sau uleiul volatil împreună cu alte esențe. Ceaiul se prepară dintr-o linguriță de frunze uscate care se opăresc într-o ceașcă (200-250 ml) de apă în clocot, nu se fierbe, se filtrează după un sfert de oră. În cazul în care la începutul tratamentului apare diaree, aceasta se datorează reglării funcției colecistului, respectiv eliminării masive de bilă, în acest caz doza se reduce la început la jumătate.

Uleiul volatil și mentolul sunt folosite în dermatologie și în otorino-laringologie sub formă de pulberi, unguente, instilări nazale, eventual în combinație cu alte substanțe medicamentoase, pentru dimiuarea secreției mucoaselor, în vederea diminuării senzației de mâncarime, de calmare a durerilor etc.

Uleiul de mentă și mentolul extras din aceasta micșorează secreția nazală. Se remarcă de asemenea prin acțiunea spasmolitică, anestezică, de coagulare etc. Frunzele de mentă, prin conținutul lor ridicat de materii tanante (8%) reprezintă unul dintre cele mai răspândite ceaiuri antidiareice, fiind și un component al ceaiurilor: antibronșitic, contra colicilor, hepatic, antiastmatic, gastric etc. Uleiul de mentă și mentolul se folosesc la prepararea diferitelor medicamente sau preparate profilactice, cum ar fi: Boroment, Carbocif, Felagol, Saliform, Astmosedol etc.

Uleiul de mentă se folosește în cantități mari pentru aromatizarea pastelor de dinți, a spumelor de ras, a loțiunilor, cremelor și săpunurilor.

Cantități mari se folosesc pentru aromatizarea produselor alimentare (băuturi alcoolice și nealcoolice, dulciuri, creme, produse lactate etc.). Cantitatea maximă admisă este de 0,104 % în produse alimentare. Uleiul de mentă și mentolul sunt folosite și pentru aromatizarea tutunului.

În tehnica farmaceutică și în industria cosmetică (în special pentru paste de dinți) se apreciază efectul corector al gustului și al mirosului altor substanțe, ca și efectul răcoritor al uleiului volatil de mentă.

În produse farmaceutice este folosit uleiul de mentă sau mentolul ca agent aromatizant, anestezic local, antiseptic și antitusiv.

În parfumerie este puțin utilizat, pentru a conferi prospețime și note verzi compozițiilor pe bază de ulei de lavandă, trandafir, geraniu.

Preparate cu conținut de mentol nu se vor administra copiilor mici (sugarilor) și din prudență nici copiilor până la 5-7 ani, nici sub formă de picături de nas sau badijonări ale mucoaselor; ele pot provoca accidente grave ca oprirea reflectorică a respirației sau a bătăilor de inimă [38, 39].

7.6 Utilizări în săpunerie al uleiului volatil

O cantitate de uleiul esențiat obținut la Universitatea din Pitești în laboratorul de chimie a fost folosit pentru preparea săpunului.

Reacția de saponificare a avut loc prin tratarea unui amestec a uleiurilor de masline, palmier și mentă cu NaOH, la rece, după ecuația reacției chimice:

Ingredientele folosite sunt următoarele:

-Apă-164g

-Hidroxid de sodiu-73g

-Ulei de palmier-249g

-Ulei de măsline-276g

-Ulei de mentă -2ml

Figura 7.7. Săpun

Figura 7.8. Săpun

Concluzii

Lucrarea de față prezintă un studiu realizat asupra mentei, a tipurilor acesteia, compoziției chimice, a metodelor de extracție a uleiului volatil, a caracterizării spectrale a componenților principali (mentolului) și uleiurilor obținute prin diferite metode.

Ca metode de extracție au fost folosite:

Extracția cu vapori de apă;

Extracția cu microunde:

Extracția cu fluide supercritice.

Randamentele uleiurilor de mentă au fost prezentate în tabelul de mai jos, observându-se că valoarea cea mai mare a fost obținută prin extracția cu CO2 supercritic,

Randamentul extracției prin cele 3 metode

Uleiul proaspăt extras a fost caracterizat spectral ATR-FTIR. Mentolul, componentul principal a uleiului de mentă, caracterizat spectral, a fost identificat în uleiul proaspăt extras și în cel din comerț.

Bibliografie

[1] Păun, E., Menta colecția ,,Ceres’’, Editura ,,Ceres’’, București 1975, pag. 3, 4, 5, 6, 21, 22, 23, 68, 69, 74;

[2] Tatomirescu, I. P., Zalmoxianismul și plante medicinale, vol. I, Editura Acthicus, Timișoara, 1977, pag. 17, 19;

[3] Păun, E., Mihaelea, A., Dumitru, A., Verzea, M., Cosariu, O., Tratat de plante medicinale și aromatice cultivate, Editura Academiei R.S.R, București, vol. II, 1988. pag. 57, 59;

[4] Pârvu, C., Enciclopedia plantelor; Plante din flora Romaniei, Editura Tehnica, București, vol. II, 2003, pag. 488, 489, 495, 497, 498, 499, 500, 501, 502;

[5] Ladislau, R., Despre valorificarea deșeurilor și resurselor vegetale pe cale chimică, Editura Științifică, București, 1956, pag. 218,219;

[6] Topală, C., Stereochimie. Funcțiuni mixte. Compuși naturali, Editura Universității din Pitești, 2005, pag. 55, 65, 68, 118, 139, 142, 151, 166, 172, 173, 179, 182, 202, 204;

[7] Young, J. A., Chemical Labotarory Information Profile:Oleic Acid, Journal of Chemical Education, 2002, 79:24;

[8] Bodea, C., Tratat de biochimie vegetală, partea I. Fotochimie, vol. II, Editura Academiei Republicii Populare Române, 1964 pag. 990, 1132, 1183, 1296, 1344, 1356, 1424, 1452, 1480, 1538, 1552, 1766, 1808;

[9] Bodea, C., Tratat de biochimie vegetală, partea I. Fotochimie, vol I, Editura Academiei Republicii Populare Române, 1965 pag. 118, 428, 559, 560, 562, 566, 634, 665, 667;

[10] Ceaușescu, E. V., Rădoiaș, Ghe., Cădariu, T., Odorante și aromatizante, Chimie, Tehnologie, Aplicații, Editura Tehnică București, 1988, pag. 231,232,233;

[11] Crăciun, Fl., Bojor, O., Alexan, M., Farmacia naturii, Editura Ceres, București, vol. II, 1977 pag. 78,79;

[12] Soru, E., Biochimie Medicală, volumul I, Editura Medicală, București, 1959;

[13] Pogany, I., Banciu, M., Tehnică experimentală în chimia organică, Editura Științifică și enciclopedică, București, 1977, pag. 200, 201, 241, 273;

[14] Furdui, B., Dinică, M., Glorgescu, M., Chimie organică. Noțiuni teoretice și practice, Editura Galați University Press, 2010, pag. 53, 54, 56;

[15] Pourmortazavi, S. M., Hajimirsadeghi, S. S., Supercritical fluid extraction in plant essential and volatile oil analysis, Journal of Chromatography A, 1163 (2007) 2-24;

[16] Melo M.M.R., Silvestre A.J.D., Silva C.M., Supercritical fluid extraction of vegetable matrices: Applications, trends and future perspectives of a convincing green technology, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 83 (2013) 215– 220;

[17] Capuzzo, A., Massimo E.M., Occhipinti A., Supercritical fluid extraction of plant flavors and fragrances, Molecules 2013, 18, 7194-7238;

[18] Lang, Q., Wai, Ch. M., Supercritical fluid extraction in herbal and natural product studies-a practical review, Talanta 53 (2001) 771-782;

[19] Sun, M., Temelli, F., Supercritical carbon dioxide extraction of carotenoids from Mentha piperita, J. Supercrit. Fluids 37 (2006) 397-408;

[20] Saldana, M. D. A., Sun, L., Guigard, S. E., Temelli, T., Comparison of the solubility of β-carotene in supercritical CO2 based on a binary and a multicomponent complex system, J. Supercrit. Fluids 37 (2006) 342-349;

[21] Gómez-Prieto, M. S., Ruiz del Castillo, M. L., Flores, G., Guillermo S. M., Blanch, G.P., Application of Chrastil’s model to the extraction in SC-CO2 of β–carotene and lutein in Mentha piperita L., J. of Supercritical Fluids 43 (2007) 32-36;

[22] Bimakr, M., Rahman, R. A., Farah S. T., Ganjloo, A., Salleh, L., Selamat, J., Hamid, A., Zaidul, I. S. M., Comparison of different extraction methods for the extraction of major bioactive flavonoid compounds from spearmint (Mentha piperita L.) leaves, Food and Bioproducts Processing 89 (2011) 67-72;

[23] Griganis, D., Sivik, P. R. V., Sandahl, M. and Eskilsson, C. S., Comparison of different extraction techniques for isolation of antioxidants from sweet grass, J. Supercrit Fluids, 33: 223-233, 2005;

[24] Binello, A., Orio, L., Pignato, G., Nicola, S., Chemat, F., Cravatto, G., Effect of microwaver on the in situ hydrodistillation of four different Lamiaceae, C.R.Chimie 17 (2014) 181-186;

[25] Chemat, F., Cravatto, G., Microwave-assisted extraction for bioactive compounds:

theory and practice, Springer Science, New York, USA, 2013, XII, 238;

[26] Gavahian, M., Farahnaky, A., Farhooshe., R., Javidnia K., Shahidi, F., Extraction of essential oils from Mentha piperita using advanced techniques:microwave versus ohmic assisted hidrodistillation, Food and Bioproducts Processing (2015)

[27] Kaufmann, B., Christen, P., Recent extraction techniques for natural prosucts:microware-assisted extraction and pressurized solvent extraction, Phytochemical analysis, 2002, 13(2), 105-113;

[28] Wang, L., Weller, C.L., Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants, Trends in Food Science and Technology, 2006, 17(6), 300-312;

[29] Gavahian, M., Farahnaky, A., Javidnia, K., Majzoabi, H., Comparison of ohmic-assisted hydrodistillation with traditional hydrodistillation for the extraction of essential oils, Innovative Food Science and Emergines Technologies , 2012, 14, 85-91;

[30] Ferhat, M. A., Meklati, B.Y., Chemat, F., Comparison of different isolation methods of essential oil from Citrus fruits: Cold pressing, hydrodistillation and microwave ‘dry’ distillation.

Flavour and Fragrance Journal, 22, 494–504, 2007;

[31] Filly, A., Xavier, F., Minuti, M., Visinoni, F., Cravotto, G., Chemat, F., Solvent-free microwave extraction of essential oil from aromatic herbs: From laboratory to pilot and industrial scale, Food Chemistry 150, 2014, 193–198;

[32] Luchesi, M.E., Chemat, F., Jasqueline, S., Solvent-free microwave extraction of essential oil from aromatic herbs: comparison with convertional hydro-distillation, Journal of chromatography A, 1043 (2004), 323-327;

[33] Bale, A.S., Shinde, N.H., Microwave assisted extraction of essential oil from lemon leaves, International Journal of Recent Scientific Research, Vol.4, Issue, 9, pp. 1414-1417, September, 2013;

[34] Lucchesi, M.E., Chemat, F., Jacqueline S., Solvent-free microwave extraction: an innovative tool for rapid extraction of essential oil from aromatic herbs and spices, Journal of Microwave Power & Electromagnetic Energy Vol. 39, No. 3 & 4, 2004;

[35] Chemat, F., Abert-Vian, M., Huma C. Z., Microwave hydrodiff usion and gravity, a new technique for extraction of essential oils, Journal of Chromatography A 1190 (2008) 14-17:

[36] Kreis, P. Mosandl, A. and Shmarr , H.-G., Mentha-Öle: Enantioselective Analyse des Menthylacetats zur Qualitätsbeurteilung von Mentha-Ölen, Dtsch. Apoth. Ztg., 1990, 130, 2579

[37] Wilmesmeier, S., Steuernegel, S., Wiermann, R., Comparative FTIR and 13C CP/MAS NMR Spectroscopic Investigations on Sporopollenin of Different Systematic Origib, Z. Naturforsch, 48c, 1993, 697-701;

[38] Aristide, L., Rácz, G., Plante medicinale și aromatice, Editura ,,Ceres’’, București, 1975, pag. 21, 190;

[39] Coiciu, EVD., Rácz, G., Plante medicinale și aromatice, Editura Academiei Republicii Populare Române, pag. 430,431;

[web1]https://www.google.ro/search?q=aparat+soxhlet+componente&biw=1024&bih=667&espv=2&source=lnms&tbm=isch