Obtinerea Si Caracterizarea Fizico Chimica A Uleiului Volatil DE Lavandula Angustifolia
OBȚINEREA ȘI CARACTERIZAREA FIZICO-CHIMICĂ A ULEIULUI VOLATIL DE LAVANDULA ANGUSTIFOLIA
CUPRINS
1. INTRODUCERE
1.1 ORIGINEA PLANTELOR NATURALE
1.2 CIVILIZAȚII ANTICE
1.3 COMORILE DIN EST
1.4 ALCHIMIE
1.5 REVOLUȚIA ȘTIINȚIFICĂ
2. LAVANDULA ANGUSTIFOLIA
2.1 DESCRIERE BOTANICĂ
2.2 PARTICULARITĂȚI
2.3 UTILIZĂRI ISTORICE ȘI POPULARE
2.4 COMPUȘI CHIMICI
3. ULEIURI VOLATILE
3.1 GENERALITĂȚI
3.2 AROMATERAPIE
3.3 EFECTELE ȘI UTILIZĂRILE ULEIURILOR VOLATILE
3.3.1 PIELEA
3.3.2 CIRCULAȚIA MUȘCHIILOR ȘI A ARTICULAȚIILOR
3.3.3 SISTEMUL RESPIRATOR
3.3.4 SISTEMUL DIGESTIV
4. METODE DE OBȚINERE A ULEIURILOR VOLATILE
4.1 ANTRENAREA CU VAPORI DE APĂ
4.1.2 ANTRENAREA LA FOC DIRECT
4.1.3 ANTRENAREA IN CURENT DE VAPORI
4.1.4 ANTRENAREA CU ABUR SUB PRESIUNE
4.1.4 ANTRENAREA LA PRESIUNE REDUSĂ
4.2 EXTRACȚIA
4.2.1 PRINCIPII GENERALE PRIVIND MACERAREA , PERCOLAREA ȘI DIGERAREA
4.2.2 PROCEDURA GENERALĂ DE MACERARE
4.2.3 PROCEDURILE DE EXTRACȚIE LA SCARĂ LARGĂ
4.2.4 EXTRACȚIA CIRCULATORIE
4.2.5 EXTRACȚIA POLIFAZICĂ
4.2.6 PERCOLAREA
4.3 EXTRACȚIA CU SOLVENȚI ORGANICI
4.4 EXTRACȚIA CU GRĂSIMI NATURALE
4.5 EXTRACȚIA CU GAZE LICHEFIATE
4.5.1 EXTRACȚIA CU CO2 SUPERCRITIC
4.6 EXTRACȚIA PRIN PRESARE
4.7 ADSORBȚIA PE UN MATERIAL ADSORBANT
5. IDENTIFICAREA SPECTROFOTOMETRICĂ A PRINCIPALELOR COMPONENTE DIN ULEIUL DE Lavandula angustifolia
5.1. METODA GAZ – CROMATOGRAFICĂ
5.2. SPECTROMETRIA DE MASĂ
5.3. APARATUL GAZ – CROMATOGRAF CUPLAT CU SPECTROMETRUL DE MASA (GC-MS)
1. INTRODUCERE
1.1 ORIGINEA PLANTELOR NATURALE
Când decojim o portocală, umblăm printr-o grădină de trandafiri sau când trecem o crenguță de lavandă printre degete , simțim cu toții aromele pe care le deține acea plantă. Dar ce este de fapt ceea ce mirosim? În general vorbind , sunt uleiuri esențiale care dau aroma și mirosul specific mirodeniilor și plantelor aromatice , florilor și fructelor parfumul lor. Uleiul esențial din coaja de portocală nu este greu de identificat. Acesta este atât de abundent, încât stropește când aceasta se decojește. Picăturile de ulei, care sunt cuprinse în celulele glandulare din pericarp sunt foarte volatile , se evaporă ușor și revarsă aerul cu aroma lor caracteristică.
Dar nu toate plantele conțin uleiuri volatile sau esențiale în această concentrație. Concentrația de compuși organici din florile de trandafiri este atât de mică încât este nevoie de o tonă de petale pentru a produce 300g de ulei de trandafir. Nu este de înțeles de ce unele plante conțin ulei volatil și altele nu. Este evident faptul că uleiurile aromatice joacă un rol important în atragerea sau repulsia anumitor insecte sau animale. S-a sugerat faptul că uleiurile au rol în procesul de viață, de transpirație și protejează planta de apariția bolilor. Acestea au fost descrise ca fiind “hormonul” sau “seva” unei plante , datorită naturii lor extrem de concentrate și esențiale.
Uleiurile aromatice pot fi întâlnite în diferite părți ale plantei : semințe , coajă , rădăcină , frunze , flori , lemn, balsam și rășină. Din portocalul amar , se extrage ulei de portocale din fructe , coajă, petigrain din frunze și ramuri și ulei de neroli din florile de portocal. Arborele de cuișoare produce diferite tipuri de ulei esențial din muguri , tulpini și frunze , în timp ce pinul produce uleiuri distincte de la ace , lemn și rășină. Gama largă de materiale aromatice , obținute din surse naturale , arta de extracție și utilizarea lor s-a dezvoltat încet de-a lungul timpului.
1.2 CIVILIZAȚII ANTICE
Plantele aromatice și uleiurile au fost folosite mii de ani , în calitate de tămâi, parfumuri și cosmetice pentru aplicațiile lor medicale și culinare. Utilizarea lor rituală a constituit o parte integrală a tradiției în majoritatea culturilor antice , în care rolurile religioase și terapeutice au devenit inseparabile. Acest tip de practică este încă în probe: de exemplu , în Est , ramurile de ienupăr sunt arse în templele tibetane ca o formă de purificare , iar în Occident tămâia este folosită în timpul slujbelor romano-catolice.
În literatura de specialitate vedică din India, care datează din anul 2000 î.Hr. , există liste care cuprind peste 700 de substanțe , inclusiv scorțișoară, ghimbir , smirnă , coriandru și lemn de santal. Dar aromaticele au fost considerate a fi mai mult decât doar parfumuri; în limba indo-ariană , “Atar” înseamnă fum , vânt , miros , esență , și Rig Veda codifică utilizarea lor atât in scopuri liturgice cât și terapeutice. Modul în care este scris reflectă o perspectivă spirituală și filozofică , în care omenirea este văzută ca o parte a naturii , precum și manipularea plantelor ca o sarcină sacră : “Simplii , voi care ați existat de atât timp , chiar și înainte de zeii care s-au născut , vreau să înțeleg cele șapte sute de secrete !”….”Veniți, plante înțelepte, și vindecați acest pacient pentru mine.”
Chinezii au , de asemenea , o tradiție veche pe bază de plante care insoțește practica acupuncturii, cele mai vechi inregistrări fiind în Cartea Împăratului Galben de Medicină Internă, datând din mai mult de 2000 de ani î.Hr. Printre remedii , sunt mai multe aromatice , cum ar fi opiu și ghimbir , care , in afară de cererile lor terapeutice , sunt cunoscute ca fiind utilizate în scopuri religioase din cele mai vechi timpuri , cum ar fi in Li-ki și Tcheou-Li. Camforul este încă utilizat pe scară largă în China pentru scopuri rituale.
Dar poate cele mai faimoase și mai bogate asociații privind primele materiale aromatice sunt cele din jurul Egiptului antic. Manuscrisele pe papirus datând din timpul domniei lui Khufu, în jurul anului 2800 î.Hr. , au înregistrat utilizarea mai multor plante medicinale , în timp ce un alt papirus scris aproximativ prin 2000 î.Hr , vorbește de uleiuri fine, parfumuri și tămâia din temple. Gumele aromatice și uleiurile , cum ar fi cedru și smirnă au fost folosite în procesul de îmbălsămare, rămășițele lor fiind încă detectate mii de ani mai târziu, împreună cu unguente parfumate și uleiuri, cum ar fi styrax și tămâie conținute într-un număr mare de borcane ornamentate și vase de cosmetice găsite în morminte. Iconografia completă care acoperă procesul de pregătire pentru astfel de uleiuri , balsamuri și lichioruri fermentate a fost păstrată în inscripții pe piatră de către oamenii din valea Nilului. Egiptenii au fost , de fapt , experții în cosmetică și renumiți pentru preparatele lor pe bază de plante și unguente. Un astfel de remediu a fost cunoscut sub numele de “kyphi” , un amestec de șaisprezece ingrediente diferite , care poate fi folosit ca o tămâie , un parfum sau ingerat ca un medicament. Acesta a fost declarat ca fiind antiseptic , balsamic , calmant și un antidot la otrava care , conform lui Plutarh , ar putea adormi pe cineva și ar putea să ii alunge anxietatea.
1.3 COMORILE DIN EST
Aromaticele naturale și materialele de parfum constituie unul din cele mai vechi elemente comerciale ale lumii antice, fiind rare și extrem de apreciate. Când poporul evreu a început exodul lor din Egipt spre Israel în jurul anului 1240 î.Hr., au luat cu ei mai multe gume prețioase și uleiuri , împreună cu cunoștințele de utilizare a acestora. În călătoria lor , în conformitate cu Cartea Exodului , Dumnezeu a transmis lui Moise formula pentru ulei de ungere special , care a inclus smirnă , scorțișoară , obligeană , cassia și ulei de măsline printre ingredientele sale. Acest ulei a fost folosit pentru a sfinți pe Aaron și fiii săi aflați în preoție , care a continuat din generație în generație. Tămâie și smirnă , ca și comori din Est , au fost oferite lui Isus la nașterea sa.
Negustorii fenicieni exportau , de asemenea , uleiuri parfumate și gume în Peninsula Arabică și treptat în întreaga regiune mediteraneană , în special Grecia și Roma. Ei au introdus Occidentului, bogațiile Orientului : au adus camfor din China , scorțișoară din India , gume din Arabia și trandafiri din Siria , asigurându-se mereu că păstrează tranzacțiile lor secrete.
Grecii au învățat multe de la egipteni ; Herodot și Democrates , care au vizitat Egiptul în timpul secolului V î.Hr. au fost mai târziu să transmită ceea ce au învățat despre parfumuri și terapii naturale. Herodot a fost primul care a înregistrat metoda de distilare a terebentinei , în aproximativ 425 î.Hr., furnizarea primelor informații despre parfumuri , precum și numeroase alte detalii cu privire la materialele mirositoare. Dioscorides a făcut un studiu detaliat despre sursele, utilizările plantelor și aromaticelor folosite de greci și romani , care le-a compilat în cele cinci volume din Materia medica , cunoscut sub numele de Herbarius.
Hipocrate , care a fost născut în Grecia în anul 460 î.Hr., și universal fiind cunoscut ca “părintele medicinei”, a prescris, de asemenea , fumizări parfumate ; întradevăr , “din practica medicală greacă este derivat termenul “iatralypte” care a vindecat prin utilizarea funcțiilor aromatice. Unul dintre cele mai faimoase preparate grecești, realizat din smirnă , scorțișoară și cassia , a fost numit megaleion, după creatorul său Megallus. Ca și egipteanul “kyphi”, ar putea fi folosite amândouă ca și parfum , sau ca remediu pentru inflamația pielii și a rănilor de luptă.
Romanii au fost chiar mai generoși în utilizarea de parfumuri și uleiuri aromatice decât grecii. Ei au folosit trei tipuri de parfumuri : “ladysmata” – unguente solide , “stymmata” – uleiuri parfumate și “diapasmata” – parfumuri sub formă de praf. Acestea au fost utilizate pentru a parfuma părul , trupul , hainele și păturile lor. Au fost utilizate cantități mari de ulei pentru masajul după baie. Odată cu căderea Imperiului Roman și apariția creștinismului , mulți medici au fugit la Constantinopol luând cu ei cărțile lui Galen, Hipocrate și Dioscorides mergând cu ei. Aceste mari lucrări greco-romane au fost traduse în persană , arabă și alte limbi , și la sfârșitul Imperiului Bizantin, cunoștințele lor au fost transmise lumii arabe. Europa , între timp , a intrat în așa numitul Evul Mediu.
1.4 ALCHIMIE
Între secolele VII-XII , arabii au produs mulți oameni de știință, printre care se află Avicenna (980 – 1037 d.Hr.). Acest medic foarte talentat și savant a scris peste o sută de cărți de-a lungul vieții sale , dintre care una din ele a fost dedicată în întregime florii cele mai prețuite de către Islam , și anume trandafirul. Printre descoperirile sale , el a fost creditat pentru inventarea bobinei refrigerate , un progres în arta de distilare , pe care le-a folosit pentru a produce uleiuri esențiale pure și ape aromatice. Cu toate acestea , în 1975 , Dr. Paolo Rovesti a condus o expediție arheologică în Pakistan pentru a investiga civilizația antică din Valea Indusului. Acolo, în muzeul din Taxila , la poalele munților Himalaya , el a găsit un aparat de distilare perfect conservat din teracotă. Prezența recipientelor de parfumuri, expuse , de asemenea, în muzeu , datând din aceeași perioadă, aproximativ 3000 î.Hr. a confirmat utilizarea acestora pentru prepararea de uleiuri aromatice. Această descoperire sugerează că arabii au reînviat sau îmbunătățit pur și simplu un proces care a fost cunoscut de peste 4000 de ani!
Apa de trandafiri a devenit una dinre cele mai populare parfumuri și a venit în Occident în timpul Cruciadelor, împreună cu alte esențe exotice, precum și metoda de distilare. Prin secolul al XIII-lea , “parfumurile din Arabia” au fost celebre în întreaga Europă. În Evul Mediu , podelele au fost acoperite cu plante aromatice și mici buchete pe bază de plante, care au fost realizate ca o protecție împotriva ciumei și a altor boli infecțioase. Treptat , europenii , lipsiți de gumele din Orient , au început să experimenteze cu plantele lor native , cum ar fi lavanda , salvia și rozmarinul. Prin secolul al XVI-lea , apa și uleiurile esențiale de lavandă, cunoscute sub numele de “uleiuri chimice” puteau fi cumpărate de la farmacie , și, după inventarea tiparului , care le-a folosit pentru a produce uleiuri esențiale pure și ape aromatice. Cu toate acestea , în 1975 , Dr. Paolo Rovesti a condus o expediție arheologică în Pakistan pentru a investiga civilizația antică din Valea Indusului. Acolo, în muzeul din Taxila , la poalele munților Himalaya , el a găsit un aparat de distilare perfect conservat din teracotă. Prezența recipientelor de parfumuri, expuse , de asemenea, în muzeu , datând din aceeași perioadă, aproximativ 3000 î.Hr. a confirmat utilizarea acestora pentru prepararea de uleiuri aromatice. Această descoperire sugerează că arabii au reînviat sau îmbunătățit pur și simplu un proces care a fost cunoscut de peste 4000 de ani!
Apa de trandafiri a devenit una dinre cele mai populare parfumuri și a venit în Occident în timpul Cruciadelor, împreună cu alte esențe exotice, precum și metoda de distilare. Prin secolul al XIII-lea , “parfumurile din Arabia” au fost celebre în întreaga Europă. În Evul Mediu , podelele au fost acoperite cu plante aromatice și mici buchete pe bază de plante, care au fost realizate ca o protecție împotriva ciumei și a altor boli infecțioase. Treptat , europenii , lipsiți de gumele din Orient , au început să experimenteze cu plantele lor native , cum ar fi lavanda , salvia și rozmarinul. Prin secolul al XVI-lea , apa și uleiurile esențiale de lavandă, cunoscute sub numele de “uleiuri chimice” puteau fi cumpărate de la farmacie , și, după inventarea tiparului , în perioada 1470 – 1670 au fost publicate mai multe plante medicinale , cum ar fi Grete Herball publicat in 1526, unele din ele cuprinzând și ilustrații de replici și distilare folosite pentru extracția uleiurilor volatile.
În mâinile filozofilor , arta distilării a fost folosită în practica alchimiei , dedicată urmăririi ermetice a transformării metalelor de bază în aur și brutul în rafinat. A fost, în primul rând, o misiune religioasă în care diferitele etape ale procesului de distilare a fost echivalat cu etape de transmutare psihic interioară , “dizolvarea și coagularea” : separarea (negru, plumb) , extracția (alb,mercur), fuziunea (roșu , sulf) , și în cele din urmă sublimarea (aur sau “lapis”). În același mod în care materialul aromat ar putea fi distilat pentru a produce o esență pură și puternică, astfel încât emoțiile umane să fie rafinate și concentrate pentru a descoperi fructele lor valoroase, sau adevărata natură. În acest context, uleiurile volatile pot fi asimilate cu psihicul uman purificat sau “chintesența” alchimiștilor, fiind o emanație de materie și de manifestare a spiritului , mediator între cele două tărâmuri.
1.5 REVOLUȚIA ȘTIINȚIFICĂ
De-a lungul perioadei Renașterii , materialele aromatice au umplut farmacopeile, care timp de multe secole au rămas protecția principală împotriva epidemiilor. De-a lungul următoarelor secole, proprietățile medicinale și aplicațiile numeroase de uleiuri esențiale noi au fost analizate și înregistrate de către farmaciști. Lista a inclus atât aromatice bine stabilite , cum ar fi cedru , scorțișoară, tămâie , ienupăr , trandafir , rozmarin , lavandă și salvie , dar, de asemenea, esențe ca artemisia , cajeput , asmățui, flori de portocal , valeriană și pin.
Industria de parfumerie și de distilare a atras nume ilustre ale zilei și în țările nordice ale Europei , mai ales la Grasse în Franța , ducând la apariția de întreprinderi comerciale. Până la sfârșitul secolului al XVII-lea, profesia de parfumerie s-a desprins din domeniile paramedicale, și a fost făcută o distincție între parfumuri și aromatice care au devenit domeniul farmaciei.
Alchimia a făcut loc tehnicii chimice , și odată cu ea a fost în interesul intercolării dintre materie și spirit , precum și interdependența de medicină și psihologie. Așa s-a dezvoltat ideea de combatere a speculațiilor cu logica și rațiunea deductivă.
Odată cu revoluția științifică a secolului al XIX-lea, chimiștii au fost capabili de a identifica pentru prima dată diferitele elemente constitutive ale uleiurilor , și de a le da nume specifice , cum ar fi “geraniol” , “citronelol” și “cineol”. În anuarul de Farmacie și Tranzacțiile Conferinței Farmaceutice Britanice în 1907 , găsim de exemplu :
“O grămadă de specii botanice nedeterminate a dat un ulei esențial de culoare albă, cu miros de terebentină. O cantitate mică de pinen a fost detectat , dar nu au fost încă identificați alți constituienți ai săi. Acest ulei prezintă un interes ca fiind prima etapă dintr-un ulei esențial din familia Urticaceae ”
Este ironic faptul că această cercetare a pus bazele pentru dezvoltarea de omologi sintetici de uleiuri , precum și creșterea industriei moderne de droguri. Medicamentele și remediile din plante și-au pierdut credibilitatea în calitate de metode de tratament. Până la mijlocul secolului al XX-lea , rolurile uleiurilor esențiale au fost reduse aproape în întregime în folosirea lor în parfumerie, produse cosmetice și produse alimentare.
2. LAVANDULA ANGUSTIFOLIA
2.1 DESCRIERE BOTANICĂ
Frunzele sunt liniare, cu marginile revolute (recurbate), cenușiu-tomentoase pe ambele fețe. Florile sunt albastru-violet, grupate în dihazii verticilate, distanțate.
Este un subarbust ramificat de talie mică, 20-50 cm cu tulpini subțiri și lemnoase, și cu rădăcina lignificată, groasă pană la 2-3 cm. La un an după plantare, lavanda dezvoltă rădăcina principală mai mult în profunzime, ajungând de la 1 cm până la 1,20 cm în funcție de tipul de sol, iar după 5 ani până la 2,80 cm la plantele obținute prin butași inrădăcinați. Profunzimea și bogăția sistemului radicular conferă lavandei rezistența la secetă.
Înflorește în perioada dintre lunile VI-VIII. Se cultivă ca plantă ornamentală, medicinală, cât și în industria parfumeriei. Din inflorescențe se extrage esența sau uleiul de levănțică cu miros plăcut. Este o specie de origine mediteraneană.
Tulpina este ramificată puternic la bază și formează o tufă aproape globuloasă, semisferică, înaltă de până la 70 cm sau chiar mai inaltă. Tulpina bătrână este brună, cu scoarța exfoliată, iar tulpinile (ramificațiile) tinere sunt pătrunghiulare, pubescente.
Ramificațiile care poartă inflorescențele prezintă frunze numai în partea inferioară și sunt lungi între 25-35 cm.
Frunzele sunt liniar-lanceolate, acute, pe margini sunt ciliate, cele inferioare sunt cenușii, de 1-2 cm lungime și 1,5-2 mm lățime, pe ambele sunt fețe păroase, cu peri ramificați, stelați, iar cele superioare sunt verzi, de 2-3,5 cm lungime și 3-6 mm lățime, mai puțin păroase. Frunzele lavandei nu cad toamna la sfarșitul vegetației.
Florile sunt de tip bobiat, cu miros aromatic datorat glandelor oleifere, și sunt grupate într-o inflorescență speciformă. Florile prezintă un caliciu lung de 5-6 cm, cilindric, usor lățit spre vârf, cu 4 dinți scurți, obtuzi și cu un bobișor lat-oval, de circa 1 mm; caliciul este des păros și glandulos, albastru-cenușiu. Corola este de culoare violetă-albăstruie uneori albastru deschis până la albă. Înflorește în luna iulie.
Fructele sunt 4 mucule, situate la baza caliciului persistent, cu suprafață brună sau cenușie, netedă și lucioasă. Greutatea a 1000 de semințe este de 0,873 g.
2.2 PARTICULARITĂȚI
Uleiul esențial de lavandă este frecvent utilizat în aromaterapie și masaj. Beneficiile sale majore clinice sunt asupra sistemului nervos central. Multe studii realizate atât pe animale cât și pe oameni susțin utilizarea sa ca un sedativ, anxiolitic și modulator al stării de spirit. Uleiul de lavandă are activitate antimicrobiană “in vitro” împotriva bacteriilor, fungilor și a unor insecte. Uleiul esențial de lavandă exercită o acțiune antispastică la nivelul musculaturii netede “in vivo”, sprijinind utilizarea sa istorică ca un ajutor digestiv. Constituenții chimici speciali ai lavandei au proprietăți puternice anticarcinogene și analgezice; efectele sale antioxidante sunt mai puternice decât cele ale altor membrii ai familiei sale botanice, cum ar fi rozmarinul și salvia. Au fost raportate reacții alergice la lavandă. Din cauza efectelor sale puternice asupra sistemului nervos central, persoanele epileptice și cei care folosesc medicamente sedative ar trebui să consulte un medic înainte de a folosi levănțica. Deși lavanda a fost în mod tradițional utilizată pentru a trata simptome variind de la neliniște la colici, la sugari și copii, nu au fost efectuate studii sistematice pentru a testa eficacitatea și siguranța de utilizare a lavandei la sugari și copii sau în timpul sarcinii sau alăptării.
2.3 UTILIZĂRI ISTORICE ȘI POPULARE
Poate cel mai bine cunoscut pentru utilizarea sa populară în industria de parfum, lavanda are, de asemenea, o lungă istorie de utilizare medicinală. Multe soiuri de lavandă sunt cultivate în întreaga lume. Cel puțin cinci specii diferite sunt utilizate în scopuri medicinale, și fiecare specie este considerată a avea proprietăți medicinale diferite. Astăzi, există un interes reaprins în lavandă pentru aromaterapie.
Numele de lavanda provine de la latinescul "lavare", ceea ce înseamnă a spăla. Florile parfumate au fost folosite în Roma antică și Africa de Nord pentru a parfuma băile publice și au fost purtate de către armata romană pentru utilizarea sa ca un dezinfectant. Lavanda a fost folosită în vremurile medievale și a renașterii la depozitarea de rufe. Se spune că Egiptenii antici s-au folosit de flori în procesul de mumificare.
În medicina tradițională chineză, lavanda este utilizată pentru tratarea mai multor condiții, inclusiv infertilitate, infecții, anxietate, și febră. Ea a fost mult timp folosit în medicina arabă pentru a trata durerile de stomac și afecțiunile rinichilor. Lavanda a fost frecvent folosită ca un afrodisiac în Era Victoriana. Diverse tradiții populare au folosit planta pentru o serie de alte scopuri medicinale, de la amețeală la pierderea părului. Preparatele din plante au fost folosite pentru a crește fluxul biliar, tratamentul ulcerelor varicoase, și de a ușura sindromul de tunel carpian. Aceasta a fost considerată un antidepresiv, un antispasmodic, antiflatulent și antiemetic; un diuretic; și un tonic general. Un soi de lavandă a fost recomandat ca vermifug și ca remediu topic pentru mușcături de insecte.
Lavanda este frecvent utilizată în prezent în parfumuri, săpunuri, lumânări și plicuri parfumate. Cantități mici sunt uneori folosite pentru a aroma ceaiurile și alimentele, cum ar fi plantele franceze de Provence.
Parfumul puternic și plăcut al florii a dus la utilizarea sa populară în aromaterapie, unde este considerat unul dintre cele mai versatile și utile uleiuri esențiale. Aromaterapia cu ulei de lavandă a fost recomandată pentru a trata o gamă largă de boli, inclusiv stresul, anxietatea, depresia, oboseala, răul de mișcare, și hipertensiunea arterială. De multe ori administrat prin masaj în Europa, uleiul este folosit pentru a ajuta la relaxare, tratarea colicilor și de a stimula apetitul. Masajul cu o combinație de lavandă și uleiuri esențiale de mentă a fost recomandat pentru a calma durerile de cap.
Specii medicinale: Genul Lavandula conține cel puțin 28 de specii diferite. Dintre speciile mai comune considerate a avea o valoare medicinală sunt Lavandula dentata (lavanda franceză), L. angustifolia, officinalis sau vera (de grădină, engleză, lavanda roz, albă, sau adevărată), L. latifolia sau spica, L. intermedia sau hybrida reverchon sau hybrida burnamii (Lavandin, un hibrid de L. angustifolia și L. latifolia), L. stoechas (lavanda spaniolă, italiană, sau mărginită), și L. dhufarensis (lavanda arabă).
Speciile de lavandă mai dure (L. angustifolia, L latifolia, L. intermedia) nu cresc atât de înalte ca și speciile mai fragede de lavandă (L. dentata, L. stoechas) și înfloresc doar o dată pe an.
2.4 COMPUȘI CHIMICI
Compoziția chimică a uleiului esențial de lavandă depinde în mare măsură de specia din care a fost obținut. Mai jos, vom discuta despre compușii potențial activi chimici găsiți în patru specii medicinale majore de lavandă: L. dentata, L. angustifolia, L. latifolia, și L. hybrida. Specia L. stoechas, deși, este de asemenea, medicinal activă, nu va fi inclusă în această discuție, deoarece compoziția chimică a acestei plante este destul de diferită de soiurile tradiționale.
În cadrul aceleași specii, conținutul biochimic de ulei esențial găsit în floare, tulpină, sau frunze diferă semnificativ în funcție de locul și în ce condiții a fost cultivată planta. Prezența și concentrația anumitor constituenți chimici variază de asemenea, în funcție de sezon și maturitatea plantei la recoltare. Chiar și procesul de extracție utilizat pentru colectarea uleiului introduce variații a concentrației compușilor biochimici prezenți în distilat. Extractele distilate cu abur au un raport caracteristic mai mare de alfa-terpinol, linalol și acetat de linalil, comparativ cu extractele cu fluide supercritice. Arderea uleiului de lavandă nu afectează compoziția sa, ceea ce înseamnă că inhalarea de fum de lumânări din aromaterapia cu lavandă poate avea același impact ca și inhalarea vaporilor de ulei esențial neîncălzit.
Compușii chimici potențial activi ai lavandei:
Monoterpene: alfa-pinen, beta-pinen, beta-o-cimen, camfen, camfor, limonen, p-cymen, sabinen, terpinen
Alcooli monoterpenici: alfa-terpineol, borneol, lavandulol, linalol, p-cymen-8-ol, transpivocarveol
Aldehide monoterpene: chimen aldehidă
Eteri monoterpenici : 1,8-cineol (eucaliptol)
Esteri monoterpenici : acetat de linalil, acetat de terpenil
Cetone monoterpenice : carvonă, cumarină, cryptone, methylheptanon, n-octanonă, p-metilacetofenonă
Benzenoide: eugenol, cumarină, cavacrol, acid hidroxi-cinamic, acid rozmarinic, timol
Sesquiterpene: cariofilen, oxid cariofilen, alfa-fotosantanol, alfa-norsantalenon, alfa-santalal
Urme de componente în alți compuși au fost identificate, cum ar fi flavonoide.
Acțiunile biologice ale multor dintre compușii chimici găsiți în lavandă nu sunt bine înțelese. Până la 350 de componente chimice au fost detectate în complexul uleiului esențial de L. latifolia Vill. Peste 150 de compuși au fost izolați din ulei de L. dentata; L. angustifolia conține cel puțin 38 de compuși diferiți, și L. hybrida conține cel puțin 50 de compuși. Deși compozițiile chimice ale acestor uleiuri sunt complexe, activitățile biologice ale unor specii chimice majore prezente au fost evaluate.
Acetatul de linalil și linalol au efecte sedative și efecte anestezice locale; linalolul are de asemenea efecte antifungice și antibacteriene insecticide. Acești doi compuși sunt cei mai proeminenți constituenți chimici ai uleiul esențial de L. angustifolia, reprezentând până la 90% din uleiul de volum. Ele cuprind, de asemenea, mai mult de 70% din uleiul esențial de L. hybrida, o specie frecvent utilizată de către industria de parfumuri și industria farmaceutică. Concentrațiile relative de acetat de linalil și linalol sunt mai mici în L. latifolia, și variază de la 5% – 75 % în L. dentata.
După aplicarea topică a uleiului esențial de L. angustifolia, acetatul de linalil și linalol pot fi detectați în sânge în decurs de cinci minute, peak-ul fiind realizat în 19 minute și sunt eliminate în termen de 90 de minute. Ele pot fi, de asemenea, detectate în sânge după inhalarea de ulei de lavandă și în aerul expirat în urma masajului.
Uleiurile de lavandă sunt adesea modificate cu linalol sintetic și acetatul de linalil, caz în care impuritățile dehydrolinalool și dihydrolinalol sunt de asemenea prezente și pot fi detectate.
Cineolul are proprietăți antispastice și antifungice. Acesta cuprinde mai mult de 50% din uleiul esențial de L. dentata. Cineolul a fost, de asemenea, detectat în L. angustifolia, L. latifolia și L. hybrida, deși în concentrații mult mai mici.
Eugenolul are, de asemenea, o acțiune antispastică, precum și efecte anestezice locale. Proprietățile antibacteriene ale L angustifolia au fost, de asemenea atribuite parțial acțiunilor eugenolului (care este, de asemenea, găsit în L. latifolia) și acidului rozmarinic (care a fost, de asemenea, detectat în L. hybrida).
Alți constituenți ai lavandei cu efecte antibacteriene includ alfa-terpinol, terpenen 4-ol (găsit în L. dentata, L. latifolia și L. hybrida), și camfor (prezentă în fiecare, dar a fost constatat în concentrații mari în L. latifolia, comparativ cu celelalte soiuri). Acidul rozmarinic, prezent în L. angustifolia și L. hybrida, are, de asemenea, proprietăți antibacteriene.
Alfa-pinen, 1,8-cineol, beta-pinen și p-cimen au o oarecare acțiune antifungică. Terpineol, alfa-pinen și camfen au acțiune împotriva păduchilor.
Acidul rozmarinic, acid hidroxi-cinamic, 1,8-cineol, și beta-pinen pot contribui acțiunii antioxidante a L. angustifolia
Alcoolul perilil, un metabolit al limonenului găsit în L. latifolia și L. hybrida și în concentrații mici în L. angustifolia, precum și în cireșe și mentă, exercită efecte chimioprotectoare împotriva genezei tumorale “in vitro”. Alcoolul perilil este în prezent în faza I a studiilor clinice împotriva cancerului de sân.
Cumarina (găsit în L. angustifolia, L. latifolia și L. dentata) și oxidul de cariofilen (găsit în L. latifolia și L. angustifolia) au efecte anti-inflamatorii.
Lavanda: Potențialele efecte benefice :
Cardiovascular: Angioprotectant
Pulmonar: Expectorant
Echilibrul renal și electrolitic: Nu există date
Gastro-intestinal / hepatic: Efecte asupra metabolismului hepatic, colagog, antispastic / digestiv ajutor
Neuropsihic: sedativ / hipnotic, anxiolitic, anticonvulsivant, efecte asupra starii de spirit, efectele pe funcția cognitivă, analgezic
Endocrin: efecte hipoglicemice
Hematologic: Nu există date
Reumatologic: analgezice pentru durerea din artrită
Reproducere: emenagog, afrodisiac, reparații de perineu
Sistemul imunitar: anti-inflamator
Antimicrobian: antibacterial, antifungic, insecticid
Antineoplazic: chimioprofilaxie
Antioxidant
Membrane de piele și mucoase: Nu există date
Alte / diverse: Stimulant al creșterii părului
3. ULEIURI VOLATILE
3.1 GENERALITĂȚI
Uleiurile volatile sunt amestecuri complexe de hidrocarburi alifatice, aromatice și hidro-aromatice, aldehide, alcooli, esteri și alți constituienți în care, în general predomină compuși din clasa terpenoidelor. Uleiurile volatile sunt lichide cu un miros caracteristic, aromatic și plăcut, antrenabile cu vapori de apă.
În monografia de generalități Aetherolea din Farmacopeea Română ediția a X-a, uleiurile volatile sunt definite ca fiind amestecuri de substanțe volatile și lipofile, cu miros aromat, care aparțin diferitelor clase de compuși organici (mai ales terpene și derivații lor oxigenați). Denumirea de uleiuri volatile este adecvată deoarece exprimă proprietatea cea mai caracteristică a acestor compuși: tensiunea de vapori ridicată și faptul că se volatilizează la temperatura camerei.
Celelalte denumiri de uleiuri eterice, uleiuri esențiale sunt improprii deoarece ele nu sunt formate numai din combinații eterice și nici denumirea de esență nu este întotdeauna
corespunzătoare.
Uleiurile volatile sunt relativ răspândite în regnul vegetal, unele familii fiind foarte bogate în astfel de substanțe, atât ca număr de specii cât și cantitativ. Dintre aceste familii mai reprezentative sunt: Pinaceae, Labiatae, Umbelliferae, Myrtaceae, Lauraceae, Rutaceae, Caryophylaceae, Compositae, Zingiberaceae
Plantele aromatice sunt acele specii care conțin o cantitate mai mare de ulei volatil (cel puțin 0,1-0,2%), care au miros suficient de perceptibil sau care se pretează unei explorări economic rentabile. În afară de acestea, mai sunt însă și alte specii care deși nu au un miros caracteristic, conțin substanțe terpenice care intră în compoziția uleiurilor volatile.
Pe de altă parte în cadrul aceleiași familii conținând ”esența”, unele dintre specii nu conțin componente de ulei volatil: când uleiul volatil există, el este adesea diferit de la un gen la altul sau de la o specie la alta.
Uleiurile volatile sunt produși ai metabolizării vegetale secundare, secretați de celule specializate, de obicei amestecuri dintre constituenți chimici. Sunt repartizate în diferite organe și depozitate în canale secretorii, papile și peri glandulari, sub formă de lichide puternic aromate, mai rar ca substanțe vâscoase sau cristalizate.
Aproape nu există organ din alcătuirea plantelor aromatice, în care, la diverse specii, să nu existe cantități mai mari sau mai mici de uleiuri volatile. Așa sunt rădăcinile de valeriană, frunzele de labiate, florile de trandafir, fructele de citrice și semințele de migdale.
Nu există sau încă nu se cunosc legi generale care să delimiteze modalitatea de localizare ale uleiurilor volatile. Uleiurile volatile se formează mai devreme sau mai târziu în plante și se acumulează, uneori, în organele verzi în faza de creștere.
Trebuie, evident, să se țină seama, de faptul că plantele anuale nu au metabolism identic cu cele perene. Mulți autori consideră că uleiurile volatile se formează și se acumulează în anumite puncte precise ale organismului plantei, că de fapt, aparatul secretor produce uleiul “în situ” și deci nu este un organ de rezervă. Locul de formare ar fi, totodată, și locul de acumulare.
Proprietăți fizice. Uleiurile volatile sunt substanțe lichide, foarte volatile, cu miros aromat, plăcut. Datorită tensiunii de vapori ridicate dau amestecuri azeotrope cu vaporii de apă și care distilă la temperaturi mult mai joase. În general sunt incolore, dar există și uleiuri volatile colorate: în roșu (uleiul volatil de scorțișoară), în albastru (uleiul volatil de mușețel), în verde (uleiul volatil de absint).
Fierb la temperaturi cuprinse între 150-300˚C și sunt mai ușoare decât apa. Excepție fac uleiurile de scorțișoară, migdale amare și cuișoare, care sunt mai grele decât apa. Sunt substanțe care posedă activitate optică, cu indici de refracție caracteristici, cu vâscozitate redusă, unele fiind foarte fluide. Sunt solubile în solvenți organici, în alcool, în uleiuri fixe, insolubile în apă, solubile în soluția de 60% cloralhidrat, fiind buni solvenți lipofili.
Uleiurile volatile penetrează prin învelișul cutanat. Fiind solubile în stratul lipidic al pielii, ele traversează foarte repede straturile externe și intră rapid în sânge. Prin aplicarea lor în doze mari pielea șoarecilor sau a șobolanilor provoacă imediat moartea acestora. În doze mai mici, ele provoacă fenomene de depresie sau excitație.
În Farmacopeea Română ediția a X-a, uleiurile volatile sunt descrise ca lichide limpezi, în majoritatea cazurilor, incolore sau colorate cu miros aromat, caracteristic de obicei componentei principale și cu gust arzător. La temperaturi scăzute, anumite uleiuri volatile depun cristale care se redizolvă prin ușoară încălzire. La aer și lumină își modifică proprietățile fizice.
Proprietăți chimice. În funcție de componenții săi, fiecare ulei volatil prezintă proprietăți chimice specifice. În general uleiurile volatile păstrate la lumină se brunifică, drept urmare a unor reacții de oxidare fotochimică. Oxidabilitatea lor se explică prin existența dublelor legături precum și a funcțiilor oxidril și carbonil grefate pe catena sau nucleul de bază. Ca urmare, unele din componentele uleiului trec cu ușurință în compușii de condensare macromoleculari. Cu acidul sulfuric concentrat dau colorații intense.
Compoziția chimică. Majoritatea uleiurilor volatile aparțin clasei terpenoidelor. Pentru anumite particularități pe care le reprezintă fiecare substanță inclusă în această grupă, toate se numesc terpenoide dar termenul de terpenă se acordă, în general, numai compușilor cu 10 atomi de carbon.
O serie de terpenoide, cum sunt carotenoidele, acizii rezinici, acizi triterpenici, saponozidele, nu sunt incluse în grupul uleiurilor volatile datorită greutății moleculare, a stării de agregare solide și deci a lipsei de volatilitate. Numai monoterpenele și unele sesquiterpene sunt constituente ale uleiurilor volatile. În afară de acesta, în categoria uleiurilor volatile sunt incluse și o serie de combinații aromatice, antrenabile cu vapori de apă, cu miros plăcut, cu origine biogenetică fie din acetilcoenzima A, dar și de origine fenil-propanoică. Așa este cazul timolului, eugenolului și anetolului.
Un fenomen des întâlnit este faptul că, în timpul degradărilor metabolice din plantă, sau de altă natură, o serie de compuși nu mai corespund denumirii de ulei volatil căci, prin noile lor proprietăți se apropie de rezine și balsamuri.
Monoterpenele, compușii cei mai bine reprezentați cantitativ în compoziția tuturor uleiurilor volatile, constituie produși secundari rezultați ca urmare a activității metabolismului secundar. Sunt combinații cu 10 atomi de carbon în moleculă, alcătuite din următoarele grupări funcționale:
Hidrocarburi: aciclice (mircen, ocimen), monociclice (cimen), biciclice (pinen)
Alcooli: linalool (lavandă, coriandru), geraniol (portocal), farmesol (ylang-ylang), mentol (mentă), borneol (rozmarin, pin)
Aldehide: citronelal (scorțișoară, lămâie, melisă)
Cetone: carvonă (chimen, anason, mentă), camfora (camfor, scorțișoară, salvie), mentona (mentă)
Esteri: acetat de terpenil (pin), acetat de bornil (rozmarin)
Eteri: anetol (mărar, anason), apiol (pătrunjel)
Peroxizi: ascaridol
Fenoli: timolul (cimbru), carvacrol (mentă, roiniță).
Sescviterpenele sunt alcătuite din 3 unități de izopren (15 atomi de C). Creșterea lanțului determină astfel și o creștere a numărului de structuri chimice. Sunt alcătuite din grupări funcționale similare monoterpenelor:
Azulene: guaiazulena (guaiacol), camazulena (mușețel, coada șoricelului)
Alcooli: bisabolol (mușețel), farmesol (lămâie, trandafir)
Cetone: turmerona (turmeric)
Componente aromatice. În compoziția uleiurilor volatile se găsesc și unele substanțe cu structură aromatic, care pe lângă mirosul lor plăcut prezintă și proprietatea de a fi antrenabile cu vapori de apă. Din punct de vedere biogenetic ele sunt de origine terpenoidă sau fenil-propanică. Componentele aromatice cuprind ca și grupări funcționale:
Aldehide: aldehida cinamică (scorțișoară)
Fenoli: eugenol (scorțișoară, mărar)
Alcooli: alcoolul cinamic (scorțișoară)
Clasificare. Diversitatea substanțelor care intră în compoziția uleiurilor volatile face ca un singur criteriu de clasificare să nu poată reflecta structurile și proprietățile componenților. De aceea au fost adoptate mai multe criterii de clasificare.
După numărul atomilor de carbon din moleculă: terpene 10C, sescviterpene 15C, diterpene 20C, triterpene 30C.
După funcțiile grefate pe nucleul de bază: hidrocarburi, alcooli, aldehide, cetone, acizi, compușii cu funțiile mixte.
După forma moleculei: aciclice, monociclice, biciclice, triciclice.
3.2 AROMATERAPIE
Aromele florilor și ierburilor încântă oamenii, îmbunătățesc starea de spirit și duc la o stare de bine general. Uleiurile esențiale, metaboliții secundari ai plantelor, și extractele cele mai sublime ale plantelor și-au găsit locul în medicina herbală. Inhalând aromele în scopuri terapeutice și apoi folosirea uleiurilor esențiale în orice mod benefic au devenit bazele aromaterapiei.
Termenul de aromaterapie a fost conceput în 1928 de Gattefossé, un chimist francez care a lucrat în afacerea familiei de parfumerie. El a devenit fascinat de posibilitățile terapeutice ale uleiurilor după ce a descoperit din întâmplare că lavanda a fost capabilă de a vindeca rapid o arsură gravă pe mâna lui și a ajutat la prevenirea cicatrizării.
De asemenea, el a constatat că multe dintre uleiurile esențiale au fost mai eficiente în totalitate decât înlocuitorii lor sintetici sau ingredientele active izolate. Încă din 1904 Cuthbert Hall a demonstrat că puterea antiseptică a uleiul de eucalipt, în forma sa naturală a fost mai puternică decât principalul său constituent activ izolat, "eucaliptol" sau "cineol".
Un alt medic francez și om de știință, Dr. Jean Valnet, a utilizat uleiurile esențiale ca parte din programul său, prin care el a fost capabil să trateze cu succes tulburările medicale și psihiatrice specifice, ale căror rezultate au fost publicate în 1964 în calitate de aromaterapie.
Lucrarea lui Valnet a fost studiată de către doamna Marguerite Maury care a aplicat cercetările sale la terapia ei de frumusețe, în care avea scopul de a revitaliza clienții săi prin crearea unui "complex aromat strict personal pe care l-a adaptat la temperamentul și la problemele de sănătate particulare ale subiectului. Prin urmare, mergând mult dincolo de orice obiectiv estetic simplu, esențele parfumate, atunci când sunt selectate corect, reprezintă mulți agenți medicinali.
În unele privințe, cuvântul "aromaterapie" poate fi înșelătoare deoarece sugerează că aceasta este o formă de vindecare care funcționează exclusiv prin simțul mirosului, și pe emoții. Acesta nu este cazul pentru că, în afară de parfum său, fiecare ulei esențial are o combinație individuală a elementelor constitutive care interacționează cu chimia organismului într-o manieră directă, care apoi, la rândul său, afectează anumite organe sau sisteme în ansamblu. De exemplu, atunci când uleiurile sunt folosite în exterior, sub forma unui tratament de masaj, acestea sunt ușor de absorbit prin piele și transportat în întregul organism. Acest lucru poate fi demonstrat prin frecarea unui cățel de usturoi pe tălpile de la picioare; conținutul de ulei volatil va fi preluat în sânge și mirosul va apărea în respirație un pic mai târziu. Este interesant de notat că diferite uleiuri esențiale sunt absorbite prin piele cu rate variabile
Prin urmare, este important să recunoaștem că uleiurile esențiale au trei moduri distincte de acțiune în ceea ce privește modul în care reacționează cu corpul uman: farmacologic, fiziologic și psihologic. Efectul farmacologic este ocupat de modificările chimice care au loc atunci când un ulei esențial intră în fluxul sanguin și reacționează cu hormonii și enzimele, etc; efectul fiziologic este ocupat de modul în care un ulei esențial afectează sistemele organismului, indiferent dacă aceștia sunt sedați sau stimulați, etc; efectul psihologic are loc atunci când o esență este inhalată, iar un individ răspunde la mirosul ei. Cu privire la primele două puncte, aromaterapia are foarte multe în comun cu tradiția de herbalism medical sau fitoterapie – cu alte cuvinte, nu doar aroma este importantă, ci și interacțiunea chimică dintre uleiuri și organism, și schimbările fizice care sunt produse.
3.3 EFECTELE ȘI UTILIZĂRILE ULEIURILOR VOLATILE
Cum acționează uleiurile volatile ?
Potențialul terapeutic de uleiuri esențiale , ca și alte căi de atac , derivate din plante , nu a fost încă pe deplin realizat. Deși numeroase plante medicinale au fost folosite încă din antichitate, multe dintre ele au fost exploatate pentru a furniza compuși biologic activi , care formează baza pentru cele mai multe dintre medicamentele noastre moderne (cum ar fi chinina și cocaina).
Cercetările moderne au confirmat în mare măsură convingerile care au avut loc în mod tradițional în ceea ce privește utilizările terapeutice ale unor plante , deși cu timpul terminologia s-a schimbat. O plantă medicinală , cum ar fi busuiocul, a fost descris la un moment dat ca o „protecție împotriva răului”,sau „bun pentru inimă”, acesta poate fi descris în termeni moderni ca un excelent profilactic , tonic nervos si antidepresiv. Cum ar fi remediile pe bază de plante , un ulei esențial poate acoperi un domeniu larg de activități; întradevăr aceiași plantă sau ulei (cum ar fi balsamul de lămâie) poate stimula anumite sisteme ale corpului la anumite persoane , sau poate avea efect sedativ sau de relaxare la altele. Pentru a înțelege mai bine cum acționează uleiurile volatile și o parte din domeniile lor specifice de activitate , este util a se face o vedere de ansamblu a sistemelor organismului uman.
3.3.1 PIELEA
Problemele pielii reprezintă manifestarea la suprafață a unei afecțiuni mai profunde , cum ar fi o acumulare de toxine în sânge , dezechilibru hormonal sau dificultăți nervoase și emoționale. În acest domeniu versatilitatea de uleiuri esențiale este deosebit de valoroasă , deoarece acestea au posibilitatea de a combate reclamații pe mai multe niveluri. Deoarece uleiurile esențiale sunt solubile în ulei și alcool și își răspandesc mirosul lor în apă , oferă ingredientul ideal pentru produse cosmetice și de îngrijire generală a pielii , precum și pentru tratamentul unor boli specifice.
În acest context , următoarele activități sunt de un beneficiu special :
Antiseptice pentru tăieturi , înțepături de insecte , pete, etc; de exemplu : cimbru , salvie , eucalipt , arbore de ceai , cuișoare , levănțică și lămâie.
Uleiuri antiimflamatorii pentru eczeme , răni infectate , umflături , vânătăi , etc; de exemplu : mușețel german și român , lavandă și coada șoricelului.
Uleiuri fungicide pentru picioarele sportivilor , candida , herpes, etc; de exemplu : lavandă , arbore de ceai , smirnă , patchouli și măghiran dulce.
Granulare de stimulare sau cicatrizante (de vindecare) agenți pentru arsuri , tăieturi , cicatrici , vergeturi, etc; de exemplu : lavandă , mușețel , trandafir , neroli , tămâie și mușcată.
Deodorante pentru transpirație excesiva , răni de curățare , etc; de exemplu : bergamota , lavandă , cimbru, ienupăr , chiparos , salvie spaniolă .
Insecticide și antiparazitare pentru păduchi , purici , scabie , căpușe , țânțari , furnici , molii , etc; de exemplu : lavandă , usturoi , eucalipt , cuișoare , camfor , mușcată.
3.3.2 CIRCULAȚIA MUȘCHIILOR ȘI A ARTICULAȚIILOR
Uleiurile esențiale sunt ușor de absorbit prin piele și mucoase în fluxul sanguin , care afectează natura circulației în ansamblu. Uleiurile cu efect de incălzire nu provoacă numai o circulație bună a sângelui , dar și influențează organele interne. Ele aduc o căldură și o strălucire la suprafața pielii și poate oferi ajutor semnificativ durerii prin analgezice sau un efect de amorțire. Astfel de uleiuri pot reduce inflamația locală prin stabilirea de mediatori liberi din organism , care la rândul lor duc la extinderea vaselor de sânge , astfel încât sângele este capabil să se miște mai repede și umflarea este redusă. Unele uleiuri, cum ar fi isopul, tind sa aibă un efect de echilibrare sau reglare asupra sistemului circulator în ansamblu, reducând tensiunea arterială dacă este prea mare sau stimularea sistemului în cazul în care este prea lent.
Hipotensive pentru hipertensiune arterială, palpitații, stres, etc; de exemplu, măghiran dulce, ylang ylang, levanțică, lămâie.
Hipertensivii de circulație proastă, degerături, apatie, etc; de exemplu, rozmarin, lavandă, eucalipt, mentă, cimbru.
Agenți depurativi sau antitoxice pentru artrită, gută, congestie, erupții cutanate, etc; de exemplu, ienupăr, lămâie, chimen, leuștean.
Stimulente limfatice pentru celulită, obezitate, retenție de apă, etc; de exemplu, grapefruit, fenicul, lămâie, mandarină, mesteacăn alb.
Tonice circulatorii și astringente pentru umflături, inflamații, varice, etc; de exemplu, chiparos, coada șoricelului, lămâie.
3.3.3 SISTEMUL RESPIRATOR
Infecțiile în nas , gât și plămâni răspund foarte bine la tratamentul cu uleiuri esențiale. Inhalarea este un mod foarte eficient de a utiliza proprietățile lor. Prin inhalare ele sunt absorbite în circulația sângelui , chiar mai repede decât prin aplicare orală. În plus, cele mai multe uleiuri esențiale care sunt absorbite de stomac , sunt apoi excretate prin plămâni , și doar o mică parte prin urină.
Expectorante pentru guturai, sinuzite, tuse, bronșită, etc; de exemplu, eucalipt, pin, cimbru, smirnă, lemn de santal, fenicul.
Antispastice pentru colici, astm, tuse uscată, tuse convulsivă, etc; de exemplu, isop, chiparos, lemn de cedru, bergamot, musețel, cajeput.
Agenți balsamici pentru răceli, frisoane, congestie, etc; de exemplu, benzoin, tămâie, balsam de Tolu, balsam de Peru, smirnă.
Antiseptice pentru gripă, răceli, dureri în gât, amigdalită, gingivită, etc; de exemplu, cimbru, salvie, eucalipt, isop, pin, cajeput, arbore de ceai, borneol.
3.3.4 SISTEMUL DIGESTIV
Nu este recomandat ca uleiurile esențiale să fie luate pe cale orală. Cu toate acestea, în timp ce medicina pe bază de plante are mai multe căi de atac la dispoziția sa pentru o mare varietate de plângeri la nivelul stomacului , vezicii biliare și dureri hepatice , cum ar fi păpădie, nalbă, musețel și crețușcă, o mare parte din eficacitatea lor se bazează pe o combinație de componente aromatice, împreună cu bitter , tanini și mucilagii, care sunt absente în uleiul volatil singur. Aplicarea externă de uleiuri esențiale în probleme ale sistemului digestiv, deși eficientă, este, oarecum limitată în comparație cu utilizarea internă de remedii din plante.
Antispastice pentru spasm, durere, indigestie, etc; de exemplu, mușețel, chimen, fenicul, portocale, mentă, balsam de lămâie, anason, scorțișoară.
Colagog pentru creșterea fluxului de bilă și stimularea vezicii biliare; de exemplu, chimen, lavandă, mentă și borneol.
Hepatice pentru congestia ficatului, icter, etc; de exemplu, lămâie, tei, rozmarin, mentă.
Aperitive pentru pierderea poftei de mâncare, anorexie, etc; de exemplu, anason, angelică, portocale, ghimbir, usturoi.
4. METODE DE OBȚINERE A ULEIURILOR VOLATILE
Uleiurile volatile sunt distribuite în întreaga plantă sau, mai frecvent, se acumulează într-un organ al acesteia.
În ordinea ponderii producției, în prezent se folosesc următoarele procedee de extracție:
antrenarea cu vapori
extracția cu grăsimi
extracția cu solvenți organici
extracția cu fluide supercritice
presarea
absorbția pe solide
În continuare se vor detalia unele aspecte tehnologice specifice uleiurilor volatile insistându-se asupra particularităților de aplicare.
4.1 ANTRENAREA CU VAPORI DE APĂ
În funcție de condițiile de lucru se cunosc patru variante de antrenare cu vapori de apă: la foc direct, în curent de vapori, cu abur sub presiune și la presiune redusă. Toate componentele unui ulei volatil au puncte de fierbere superioare punctului de fierbere al apei, având volatilități ridicate la temperaturi mai mici decât temperatura de fierbere. Prin urmare, uleiurile volatile pot fi ușor antrenate cu vapori de apăă la temperaturi inferioare punctelor lor de fierbere. Având în vedere că sunt insolubili în apă și densitatea lor este diferită de cea a apei, separarea lor este cu atât mai ușoară.
Antrenarea uleiului esențial (volatil) este precedată de difuzia acestuia din celulele vegetale la suprafață. Ca și în cazul uleiurilor vegetale, durata acestui proces depinde de natura materiei prime și este determinantă pentru durata întregului proces. Difuzia are loc mai ușor din flori decât din rădăcini, semințe sau lemn și mai ușor din plante verzi decât din cele uscate. Pentru a ușura extracția, materiile prime sunt în prealabil tocate, zdrobite sau măcinate.
Cea mai mare parte dintre plantele aromatice se prelucrează în stare proaspătă. Uscarea duce la o evaporare parțială a uleiului volatil ca urmare a evaporării acestuia. Plantele trebuie prelucrate într-un timp cât mai scurt după recoltare întrucât procesele fermentative influențează negativ calitatea uleiului. Materiile prime vegetale ca: semințe, unele fructe, rădăcini, cu conținutul scăzut de apă se pot păstra timp îndelungat înainte de prelucrare, fără a afecta calitățile uleiului volatil. În cazul rizomilor de iris, procesele enzimatice care au loc în timpul păstrării duc la eliberarea componentelor aromate ale uleiului volatil din alte combinații chimice.
4.1.2 ANTRENAREA LA FOC DIRECT
Antrenarea la foc direct este cel mai vechi procedeu de extragere a uleiurilor volatile, care este aplicat și astăzi. Acesta coexistă cu procedeele moderne deoarece oferă, în anumite cazuri, unele avantaje. Este aplicat în Spania pentru obținerea uleiului de lavandă, lavandin, rozmarin și cimbru, respectiv în Bulgaria pentru obținerea uleiului de trandafir.
Instalația are ca și componentă principală un recipient metalic, (capacitate aproximativ ), al cărui capac curbat face corp comun cu conducta de evacuare a vaporilor. La cealaltă extremitate a gâtului de lebăda se cuplează o serpentina răcită cu apă , condensul colectându-se într-un vas florentin (separator de faze). Conducta are o formă aparte și o porțiune care se micșorează pe măsură ce se îndepărtează de capac, ceea ce a făcut sa fie numită gât de lebădă.
După ce materialul vegetal a fost introdus în cazan, se acoperă cu apă și se montează capacul. Se încălzește până la fierbere, drept combustibil folosindu-se și deșeurile vegetale uscate rezultate din extracțiile anterioare. Vaporii de apă și uleiul volatil se răcesc parțial în gâtul de lebădă și se condensează în serpentine de racire. Condensul se acumulează în vasul florentin unde uleiul volatil se separă deasupra sau dedesubtul stratului apos, după cum densitatea lui este mai mică sau mai mare ca a apei. În vas se menține un nivel constant de lichid, excesul de apă condensate evacuându-se printr-un tub lateral. În timpul antrenării tubul de golire este închis. De obicei apa obținută din condensare conține cantități mai mari sau mai mici de ulei dizolvat și, pentru a micșora pierderile de substanță, apa se recirculă în cazan, la o nouă șarjă (procedeu denumit cohobatie)
Procedeul are o serie de dezavantaje printre care:
operațiile de încărcare a materiei prime și descărcare se fac manual
contactul direct al materialului vegetal cu pereții supraîncălziți ai recipientului duce la o degradare parțială a uleiului volatil
timp îndelungat pentru atingerea temperaturii de fierbere a apei
pe peretele cazanului se depun săruri (din apă) reducându-se coeficientul de transfer termic
Aceste inconveniențe pot fi diminuate fie prin încărcarea materiei vegetale în coșuri metalice perforate, fie prin introducerea în interiorul cazanului a unei plăci perforate care susține încărcătura.
Pentru antrenarea uleiurilor sensibile provenite din flori, acestea se încarcă într-o coloană dispusă între capac și gâtul de lebădă ceea ce face ca materialul vegetal să fie numai traversat de vapori generali „in situ”. Are loc o antrenare cu vapori la presiune normală fără contact cu apa de fierbere.
4.1.3 ANTRENAREA IN CURENT DE VAPORI
Antrenarea în curent de vapori este cel mai utilizat procedeu de obținere a uleiurilor volatile în care aburul este generat într-o instalație anexĂ. Se asigură astfel o temperatură uniformă și posibilitatea unui control eficient al debitului de vapori. Simultan se evită degradarea uleiului volatil datorită contactului direct al plantei cu pereții supraîncalziți ai extractorului. Sunt instalații de mare capacitate în care se încarcă câteva tone de materie primă.
Materialul vegetal este dispus la partea superioară a antrenorului fiind susținut fie de un fund perforat, fie de un coș metalic perforat. Antrenarea în curent de vapori se poate efectua atât cu abur direct(mai rar) cât și cu abur indirect. Aburul direct se introduce la partea inferioară a recipientului printr-un distribuitor (spirală perforată). La încălzirea cu aburul indirect, agentul termic circulă într-o mantă și asigură vaporizarea unei cantități de apă ce se introduce în vasul de antrenare odată cu materia primă. Materialul vegetal intră în contact numai cu vaporii de apă generat în antrenor ceea ce asigură o încălzire treptată. Separarea se realizează cu vase Florentine modificate pentru a prelungi timpul de staționare și a asigura o separare mai bună a uleiului volatil.
Pentru a diminua pierderile cauzate de dizolvarea parțială a uleiului volatil în apa de antrenare , în cele mai multe cazuri se recirculă în antrenor apa separată în vasele Florentine.
4.1.4 ANTRENAREA CU ABUR SUB PRESIUNE
Procedeul este o variantă a antrenării cu abur direct în care aburul este introdus în antrenor la o presiune mai mare decât cea atmosferică. De obicei, nu se depașește o presiune de 0.25 MPa.
Utilajele sunt similare cu cele descrise în paragraful anterior, fiind însă calculate să reziste la presiune și echipat pentru lucrul sub presiune(supapa de sigurantă și manometru). Condensatorul este dimensionat pentru un debit mai mare de vapori. Printr-un montaj special al coșului interior se asigură trecerea aburului prin materia primă vegetală.
Deși acest procedeu prezintă unele avantaje, cum ar fi scurtarea timpului de antrenare, extracția avansată a uleiului volatil, inclusiv a componenților mai greu antrenabili și economia de energie, aplicarea lui este limitată la anumite tipuri de uleiuri, foarte stabile termic, care suportă acțiunea severă a aburului sub presiune. Acest procedeu este avantajos în cazul unor uleiuri sărace în hidrocarburi monoterpenice și compuși ușor volatili, dar bogate în sesquiterpenoide, cum ar fi uleiurile din lemn, scoarță, rădăcini și anumite ierburi uscate, căci în aceste cazuri, se poate scurta durata procesului fără să se degradeze compoziția uleiului.
4.1.4 ANTRENAREA LA PRESIUNE REDUSĂ
Uneori la antrenarea în curent de vapori au loc modificări chimice ale uleiului volatil. Este cazul uleiurilor care conțin compuși labil termic sau care hidrolizează în prezența apei. În aceste cazuri se preferă operarea la presiune redusă și, implicit, la temperaturi mai scăzute.
Procedeul este o variantă a antrenării în curent de vapori cu abur indirect. În sistem se realizează un vid slab de ordinul a câtorva sute de mm Hg, care face ca apa din antrenor sa se vaporizeze la temperaturi inferioare temperaturii normale de fierbere. Depresiunea din vasul de antrenare se corelează cu natura materiei prime prelucrate.
Avantajele procesului sunt următoarele:
economie de energie
antrenarea are loc fără contact cu aerul, evitându-se astfel eventualele procese oxidative
o puritate mai mare a uleiului volatil deoarece unele substanțe nespecifice ( cumarine, furocumarine, flavonozide), care, la presiune normală, au puncte de fierbere apropiate de cele ale componentelor uleiului volatil, nu sunt antrenate
separarea integrală a acelor componenți ai uleiului volatil care la presiune normală suferă descompuneri parțiale sau totale.
Deși intre procedeele de antrenare a uleiurilor volatile nu sunt diferențe semnificative, aplicarea lor diferențiată conduce la randamente sporite și, mai ales, la o calitate superioară a uleiului volatil.
Prezența apei, a aerului, și temperatura de operare influențează în mai mică sau mai mare măsură, calitatea produselor. Factorii care întrețin procesele de hidrodifuzie, hidroliză, oxidare, polimerizare și descompunere, sunt prezente în toate procedeele de antrenare aplicate, însă ponderea acestora diferă de la procedeu la procedeu.
Atunci când aburul se generează „în situ” în vasul de antrenare se introduce apa; ca urmare poate avea loc o dizolvare totală a uleiului volatil în apa introdusă sau numai a unei parți în aceasta – componenții cu solubili. Solubilizarea este favorizată de operarea la temperaturi înalte. O limitare a hidrodifuziei se obține prin antrenare cu abur direct în vase cu izolație termica buna, în care condensarea vaporilor în interiorul vasului de antrenare este redusă la minim.
Hidroliza afectează în primul rând acele uleiuri volatile bogate în esteri care, în prezența apei și la temperaturi ridicate, se scindeaza în acizi și în alcooli. Acest proces poate avea loc la antrenare în prezența apei, în timp ce în procedeele de antrenare în curent de vapori, cu abur direct și cu abur sub presiune, acest proces este diminuat ca urmare a reducerii timpului de contact.
Procesele de oxidare, polimerizare și descompunere sunt favorizate de prezența aerului și de o temperatură ridicată a aburului. În general sunt supuse acestor modificări, hidrocarburile nesaturate monoterpenice.
O încălzire treptată a materialului vegetal , prin mărirea treptată a debitului de abur sau a presiunii, asigură antrenarea acestor compuși la temperaturi suficient de joase pentru a evita descompunerea lor termică sau prin procese de oxidare și polimerizare.
Procesele chimice distructive sunt diminuate considerabil în antrenarea la presiune redusă.
Există cazuri când antrenarea uleiului esențial este precedată de un proces fermentativ sau când antrenarea se efectuează dintr-un mediu slab acid, pentru a asigura eliberarea unor componenți ai acestuia din compușii neantrenabili (glicozide, proazulene etc.) pe care îl conțin.
4.2 EXTRACȚIA
Extracția este operația prin care unul sau mai mulți componenți dintr-o fază (lichidă sau solidă) sunt transferați într-o altă fază lichidă nemiscibila (sau parțial nemiscibilă) adusă în contact cu prima.
Operația se bazează pe diferența de solubilitate a acestor componenți într-un solvent corespunzător sau în doi solvenți nemiscibili. În funcție de starea fizică a fazei care conține componenții interesanți, extracția poate fi sub formă de solid-lichid, lichid-lichid sau gaz-lichid.
Faza care conține inițial componenții interesanți se numește faza de extras, iar faza cu care aceasta se aduce în contact, fază extractoare sau solvent. Faza care a preluat componenții se numește extract, iar faza rămasă după extracție se numește rafinat.
Rafinarea cu solvent selectiv se poate face discontinuu, pe șarjă, sau continuu, în regim staționar. Pentru cantități mici de material este preferabilă operația discontinuă. Pentru aceasta se agită amestecul inițial cu solventul și după sedimentare se separă extractul și rafinatul, din care se recuperează apoi solventul (de obicei prin distilare) pentru a fi refolosit.
În majoritatea cazurilor o singură modalitate de extracție este insuficientă pentru a se ajunge la un rafinat de puritate avansată, de aceea rafinatul rezultat în prima operație de rafinare este tratat cu o nouă cantitate de solvent; operația se repetă până se obține un rafinat de puritate dorită. O folosire mai rațională a solventului se realizează în instalații continue cu contracurent.
Solubilitatea unei substanțe depinde de natura solventului cât și de natura substanței. Se observă o variație din acest punct de vedere. Unii compuși se dizolvă în orice proporție în anumiți dizlovanți, alții sunt parțial solubili sau practic insolubili. Diferența de solubilitate a anumitor dizolvanți constituie criteriul care stă la baza separării componenților unui amestec.
Ca urmare amestecul se tratează ca un dizolvant în care se dizolvă una din componentele amestecului. Dacă amestecul este solid se separă prin filtre. În cazul în care amestecul este dizolvat în apă, extragerea se face cu un dizolvant nemiscibil cu apa în care substanța pe care dorim să o extragem este mult mai solubilă decât în apă. De obicei în acest caz se utilizează eterul, cloroformul, benzenul, benzina, etc.
În general realizarea economică a procesului de extracție depinde de alegerea solventului, suprafața de contact a materialului de extras, temperatura, presiunea și durata de extracție.
Indiferent de natura amestecului supus extracției, solventul trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
să fie selectiv, adică să nu extraga din amestec decât substanța utilă;
să fie pur;
să fie omogen (în cazul în care este un amestec);
să aibă o temperatură de fierbere cât mai scăzută și o căldură de vaporizare cât mai mică pentru a consuma o cantitate mică de cădură la recuperare (distilare);
să aibă putere mare de extracție adică cu puțin solvent să se extragă multă substanță utilă;
să nu fie inflamabil;
să nu fie coroziv;
să nu fie toxic;
să aibă un preț de cost cât mai redus.
Practic, nu se găsesc solvenți care să îndeplinească toate aceste condiții și atunci se caută solvenți care să răspundă la cât mai multe dintre ele. La scară industrială frecvent se folosesc următorii solvenți: benzina de extracție, benzenul, alcoolii etilic și metilic, acetona, acetatul de metil, tetraclorura de carbon.
Deoarece cantitatea de substanță extrasă crește cu creșterea suprafeței de contact dintre materialul extras și solvent, la extracția lichid-lichid se folosesc agitatoare sau coloane cu umplutură, iar la extracția solid-lichid se mărunțește materialul supus extracției până la dimensiunile potrivite (particulele cu dimensiuni prea mici ar produce nămol, care ar înfunda spațiile dintre particulele mai mari și ar opri trecerea solventului.
Deși creșterea presiunii (prin care se poate realiza și o ridicare a temperaturii) mărește randamentul extracției, datorită unui contact mai intim între faze, frecvent se lucrează la presiune atmosferică, deoarece menținerea unei presiuni mai ridicate necesită consum de energie și investiții mai mari. Durata de extracție depinde cu siguranță de natura solventului și a materialului supus extracției, dar s-a constatat că, în general, intensitatea extracției scade în timp.
Aparatele folosite pentru extracție se numesc extractoare. La un extractor se pot distnge următoarele trei părți principale: partea în care se produce contactul intim între material și solvent, partea în care se produce separarea fazelor (care poate fi aceeași cu prima la extractoarele discontinue) și partea în care se recuperează solventul. Metodele folosite pentru extracția substanțelor solide cu ajutorul solvenților sunt: macerare, digerare și percolare.
Macerarea constă în amestecarea fazei solide cu solventul, urmată de filtrarea soluției obținute. În scopul măririi randamentului operației se vor efectua macerări repetate cu cantități mici de solvent proaspăt în loc de o singură macerare cu întreaga cantitate de solvent.
Digerarea este operația de macerare executată la cald.
Percolarea este procesul prin care se extrage substanța în faza solidă la rece, folosind solvent în contracurent.
Macerarea, percolarea și digerarea sunt tehnicile generale folosite la extracția plantelor medicinale și sunt cel mai des aplicate la prepararea produselor galenice. Singurul scop al acestor metode de extracție de bază este de a obține porțiunea terapeutic dorită și de a elimina materialul inert prin tratare cu un solvent selectiv cunoscut ca menstruum. Aceste tehnici, de asemenea, joacă un rol decisiv în evaluarea calitativă și cantitativă a extractelor. Extractele standardizate obținute astfel sunt prelucrate în continuare pentru a fi incluse în alte doze pe bază de plante solide și semisolide. Aceste extracte sunt, de asemenea, utilizate ca surse de constituenți chimici activi terapeutic pentru diferite forme de administrare a medicamentelor moderne.
Din punct de vedere istoric, preparatele galenice au fost utilizate mult mai intens decât sunt în momentul de față. Cu toate acestea, din cauza reapariției interesului de medicamente pe bază de plante în întreaga lume, aceste proceduri de extracție sunt încă relevante și sunt menționate în monografiile oficinale și neoficinale cu privire la preparatele medicamentoase. Preparatele care implică aceste proceduri sunt destinate în primul rând pentru distribuirea extemporanee și trebuie să fie proaspăt preparate, datorită faptului că acestea produc rapid un depozit din cauza coagulării a materialelor coloidale inerte și ușor susține creșterea microbiană datorată absenței conservanților.
4.2.1 PRINCIPII GENERALE PRIVIND MACERAREA , PERCOLAREA ȘI DIGERAREA
Principiile generale și mecanismele implicate în macerare, percolare și digerare pentru extragerea principiilor activi sunt aceleași ca și cele pentru extragerea componentelor solubile din materiale solide folosind solvenți, care este denumit în general ca leșiere. Procedurile de extracție sunt afectate de diverși factori, și anume rata de transport a solventului în masă, rata de solubilizare a elementelor constitutive solubile de către solvent, rata de transport a soluției materialului insolubil. Extracția principiilor active este în mare parte favorizată de creșterea suprafeței de contact a materialului care urmează a fi extras și scăderea distanțelor radiale traversate între solide. Teoria de transfer a masei afirmă că o suprafață de contact maximă se obține prin reduceri de mărime care implică reducerea materialului în celule individuale. Totuși, acest lucru nu este posibil sau de dorit în cazul multor materiale vegetale. Este adecvat să se efectueze extragerea cu celule neîntrerupte pentru a obține un extract cu un grad ridicat de puritate și să permită suficient timp pentru difuzia solventului prin peretele celular pentru dizolvarea solutului dorit (grupuri de constituenți) și pentru difuzia soluției (extract) pe suprafața peretelui celular.
Factorii care influențează alegerea procesului de extracție. Alegerea procesului care va fi utilizat pentru extragerea unui principiu activ depinde de o serie de factori:
Natura materialului vegetal
Stabilitatea materialului vegetal
Costul materialului vegetal
Solventul
Concentrația produsului
Recuperarea solventului
4.2.2 PROCEDURA GENERALĂ DE MACERARE
Procesul general de macerare la scară mică constă în amplasarea materialului vegetal zdrobit corespunzător, sau o pulbere moderat grosieră făcută din ea, într-un vas închis și adăugarea solventului selectat numit menstruum. Sistemul este lăsat în repaus timp de șapte zile, cu agitare ocazională. Lichidul este apoi îndepărtat, iar reziduul solid, numit tescovină, este presat pentru a recupera cât mai multă soluție. Lichidul îndepărtat și exprimat este amestecat și clarificat prin filtrare. Materialul vegetal sub formă de pulbere fină nu este folosit, deoarece face clarificarea ulterioară extractului dificilă. În cazul medicamentelor vegetale, este acordat timp suficient pentru menstruum să difuzeze prin peretele celular pentru a solubiliza constituenți din interiorul celulelor și pentru soluția rezultată să difuzeze afară. Deoarece sistemul este static, cu excepția agitării ocazionale, procesul de extracție se realizează prin difuzie moleculară, care este foarte lentă. Ocazionalele agitări asistă difuzia și, de asemenea, asigură dispersarea soluției concentrate acumulate în jurul suprafeței particulelor, aducând astfel menstruum-ul în stare proaspătă la suprafața particulei pentru extracție suplimentară. Un vas închis este folosit pentru a preveni evaporarea menstruum-ului în timpul perioadei de extracție și astfel se evită variațile între loturi.
La sfârșitul procesului de macerare, când s-a atins echilibrul, soluția se filtrează printr-un material textil; tescovina poate fi exprimată printr-o presă specială. Concentrațiile de principii active în lichidele îndepărtate și exprimate sunt aceleași și, prin urmare, ele pot fi combinate. Lichidul exprimat poate fi tulbure, cu particule mici și coloidale, și este necesar un timp suficient (probabil câteva săptămâni) pentru coagulare și sedimentare. Materia sedimentată este filtrată printr-un filtru de presă sau orice alt echipament adecvat.
4.2.3 PROCEDURILE DE EXTRACȚIE LA SCARĂ LARGĂ
Pentru extracția industrială, la scară largă, anumite modificări sunt garantate. Când vasul de extracție conține o cantitate mică de solvent (500-1000 ml), agitarea ocazională nu este o problemă. Dar, pentru munca industrială în care sunt implicate numeroase și vase mari de solvent, agitarea lor devine dificilă. În mod evident, există metode alternative de agitație, care sunt la fel de eficiente și mult mai simplu de pus în practică. În plus, economia a devenit tot mai importantă și unul dintre cele mai importante obiective este de a îmbunătăți eficiența de extracție, astfel încât este nevoie de mai puțin solvent și necesitățile de evaporare pentru concentrate sunt reduse. Reducerea costurilor de evaporare mai are avantajul de a minimiza efectele nocive a căldurii asupra constituenților termolabili. Unele dintre procedurile de macerare modificate utilizate pentru extracția la scară largă sunt descrise în cele ce urmează.
4.2.4 EXTRACȚIA CIRCULATORIE
Eficiența extracției într-un proces de macerare poate fi îmbunătățită prin aranjarea solventului să fie difuzat în mod continuu prin materialul vegetal. Solventul este pompat de la partea inferioară a vasului (printr-un orificiu de evacuare) și este distribuit de duze de pulverizare pe suprafața materialului vegetal. Mișcarea solventului reduce straturile limită și distribuția uniformă minimizează concentrațilee locale într-un timp mai scurt.
4.2.5 EXTRACȚIA POLIFAZICĂ
În procesul normal de macerare, extracția este incompletă, deoarece transferul de masă încetează atunci când se atinge echilibrul. Această problemă poate fi depășită cu ajutorul unui procedeu în mai multe etape. Echipamentul necesar pentru această metodă este un vas pentru materialul vegetal brut, o pompă de circulație, sisteme de pulverizare și un număr de rezervoare pentru a primi soluția extrasă. Extractorul și rezervoare sunt conectate cu conducte și supape astfel încât oricare dintre rezervoare pot fi conectate la extractorul de transfer a soluției. Fiecare lot de droguri este tratat de mai multe ori cu solvent și, o dată pe ciclu este în proces, receptoarele conțin soluțiile cele mai puternice în receptor 1 și cele mai slabe în receptor 3.
Materialul vegetal brut este supus extragerii de atâtea ori câte receptoare există. Dacă sunt necesare mai multe etape de extracție sunt necesare mai multe receptoare. Ultimul tratament al materialului vegetal – înainte de a fi evacuat – este cu solvent proaspăt, oferind extracție maximă.
4.2.6 PERCOLAREA
În acest proces, un material vegetal, sub formă de pulbere adecvată, este plasat într-un percolator, iar solventul este trecut prin acestă. Deși unele materiale (de exemplu, ghimbir) pot fi plasate direct în percolator într-o stare uscată, aceasta poate cauza dificultăți cu alte medicamente. Prin adăugarea de solvent, se umflă materialele uscate și această umflare crește odată cu creșterea hidrofiliei solventului. Această umflare reduce sau blochează fluxul de solvent, afectând grav procesul de extracție. Dacă pulberea uscată este aglomerată, particulele fine pot fi spălate în coloană și se depun pe nivelurile inferioare, reducând drastic porozitatea, blocarea coloanei și făcând-o neuniformă. Particulele fine pot fi chiar spălate din coloană. Aceste dificultăți pot fi prevenite prin umezire uniformă preliminară a materiei prime cu menstruum pentru o perioadă de 4 ore într-un vas închis, separat; acest proces este numit îmbibare. În această perioadă, materialul vegetal brut este permis să se umfle la maxim. Prin urmare, atunci când se utilizează solvenți apoși pentru extracție, este necesar mai mult menstruum în timpul de îmbibare. De asemenea, aerul blocat în materialul vegetal pulverizat se înlocuiește cu vapori de solvent, permițând astfel materialului să fie aglomerat mai uniform și permițând menstruum-ului să curgă mai uniform. Aglomerările neuniforme permit trecerea solventului prin canalele care oferă o rezistență mai mică la fluxul de solvent, rezultând, astfel, procesul de extracție ineficient. După îmbibare materialul vegetal este plasat uniform în percolator. Medicamentul îmbibat este plasat deasupra unui dop de câlți sau alt material adecvat umezit în prealabil cu solventul. Chiar și aglomerarea poate fi realizată prin introducerea materialului strat cu strat și apăsându-l cu un instrument adecvat pentru a oferi compresie; presiunea exercitată asupra materialului depinde de natura materialului și de permeabilitatea acestuia. După ce aglomerarea s-a terminat, o bucată de hârtie de filtru este plasată pe suprafața urmată de un strat de nisip curat astfel încât stratul superior al materialului vegetal nu este perturbat atunci când este adăugat solventul pentru extracție. Menstruum suficient este acum turnat peste materialul vegetal încet și uniform pentru a se satura, păstrând robinetul de la partea de jos deschis pentru a permite gazelor de ocluzie dintre particule să iasă afară. Menstruum nu ar trebui să fie turnat cu robinetul închis deoarece aerul oclus va scăpa din partea de sus, perturbând patul. În cazul în care menstruum începe să se scurgă prin robinet, acesta se va inchide. Se adaugă suficient menstruum pentru a menține un strat mic deasupra materialului vegetal și se lasă în repaus timp de 24 de ore. Stratul de menstruum deasupra suprafeței patului previne uscarea stratului superior, ceea ce poate duce la dezvoltarea de fisuri pe suprafața superioară a patului. Perioada de macerare de 24 de ore permite solventului să difuzeze prin materialul vegetal, să solubilizeze elementele constitutive și să filtreze materialul solubil. În acest fel, extracția este mai eficientã decât efectuarea percolării fără perioada de macerare.
După macerare, robinetul este deschis, iar solventul este filtrat cu o viteză controlată, cu adăugare continuă de solvent proaspăt. Volumul percolat colectat depinde de natura produsului final. În general, aproximativ 75% din volumul produsului finit este colectat, tescovina este apăsată și lichidul exprimat se adaugă la percolat, dând aproximativ 80% – 90% din volumul final. După analiză, volumul este ajustat cu cantități calculate de menstruum proaspăt. Dacă nu este disponibilă analiza, volumul este ajustat după adăugarea de alți compuși, dacă este cazul. În percolare, lichidul exprimat este lipsit de elemente active deoarece acestea sunt deja extrase în timpul perioadei de percolare; presarea tescovinei este doar pentru a recupera solventul valoros. Acest lucru este în contrast cu macerarea în care tescovina este presată.
Diferite tipuri de percolatoare sunt folosite la scară largă și la scară mică. La scara de laborator, se folosește aparatul Soxhlet. Acesta constă dintr-un balon, un extractor Soxhlet și un condensator de reflux. Materia primă este de obicei plasată într-un cartuș făcut din hârtie de filtru și introdusă în tubul central a extractorului. Alternativ, materialul vegetal, după îmbibare cu menstruum, poate fi aglomerat în extractor asigurându-se că priza de jos pentru extract nu este blocată. Solventul este plasat în balon și adus la punctul său de fierbere. Vaporii lui trec prin tub, cea mai mare parte chiar în partea superioară a extractorului iar apoi la condensator unde se condensează și ajung înapoi pe materialul vegetal. În această perioadă, componentele solubile sunt extrase. Când nivelul de extract ajunge la partea superioară a tubului de sifonare, întregul volum de extract trece în balon. Procesul este continuat până când principiul activ este complet extras. Extractul din balon este apoi procesat. Această procedură este, astfel, o serie de macerări scurte.
În farmacopeea Britanică este descris un alt fel de extractor, așa numitul Extractorul Oficial. În acest caz, extracția este un procedeu de percolare continuă. În acest aparat, vaporii se mișcă prin camera de extracție ajungând în containerul de material vegetal; vaporii condensează în condensatorul cu reflux și se întorc trecând prin materialul vegetal, componentele solubile trecând în balon.
4.3 EXTRACȚIA CU SOLVENȚI ORGANICI
Extracția cu solvenți organici se aplică în special pentru obținerea acelor odorante naturale care sunt ușor alterabile sub influența temperaturii și care nu pot fi obținute prin procedee bazate pe antrenarea cu vapori. Operațiunea constă în epuizarea materiei prime vegetale cu un solvent și apoi izolarea principiilor odorante sau aromatice, permițând evaporarea solventului prin distilare Din punct de vedere al materiei prime supuse extracției cu solvenți, se disting trei categorii de extracte:
materii prime vegetale proaspete, în general flori, care dau prin extracție uleiuri concrete (concrete);
materii prime vegetale deshidratate, rasini, balsamuri, gumirezine, oleogumirezine și
produse de origine animală, din care se obțin extracte numite rezinoide (oleorezine);
concretele, rezinoidele, pomadele de enfleurage sau macerație, produsele de origine animală, supuse extracției cu alcool etilic, dau extracte numite uleiuri absolute (absolute); Această metodă produce o masă semi-solidă, numită "concret", care poate fi tratată cu alcool și se produce un "absolut".
Operațiunea constă în epuizarea materiei prime vegetale cu un solvent și apoi izolarea principiilor odorante sau aromatice, permițând evaporarea solventului prin distilare. Uleiurile volatile sunt extrase preferențial cu solvenți nepolari, precum eterul, eterul de petrol sau diclormetanul. Temperaturile aplicate de-a lungul întregului proces sunt mai mici decat cele utilizate la distilare. Comparat cu uleiul distilat, uleiul volatil obținut prin extracție cu solvenți, în general, are o aromă mai bună reprezentând aroma originală prezentă în materia brută. În ciuda avantajelor, extracția cu solvenți nu poate înlocui în întregime distilarea cu vapori, care rămâne principala metodă de izolare a uleiului volatil. Dezavantajele extracției cu solvenți sunt următoarele: necesită aparatură scumpă și muncitori bine instruiți, deci costul producției este ridicat. Extracția cu solvenți poate fi aplicată avantajos pentru materialele cu un preț mai mare, asemeni extracției uleiului volatil din flori. Produsul procesului de extracție cu solvenți mai are un avantaj: mirosul lui "adevărat", natural. Un dezavantaj al acestei metode de obținere a uleiurilor volatile este acela că, din păcate, de multe ori, speciile cu masă moleculară mică sunt pierdute în timpul evaporării solventului. Recent, o versiune modificată a acestei metode, extracția accelerată cu solvent, a fost comercializată pentru utilizarea în laborator. Extracția accelerată cu solvent (ASE – „accelerated solvent extraction”) este o metoda nouă de extracție, bazată pe utilizarea temperaturii și a presiunii înalte pentru a accelera cinetica dizolvării. Din acest motiv, această metoda mai este numită și extracție presurizată cu lichid (solvent). În plus, prin creșterea temperaturii scade vâscozitatea solventului, ceea ce face ca acesta să penetreze mai ușor matricea solidă a probei. În felul acesta, timpul de extracție se reduce de la zeci de minute la
maxim câteva minute, iar probele de extras pot fi în cantități mici. Această metodă este o alternativă la extracția Soxhlet sau la extracția cu fluide supercritice.
Dispozitivele în care se efectuează o astfel de extracție trebuie sa reziste la presiuni înalte; probele și solventul fiind introduse într-o incintă închisă și încălzită. Temperatura mare (50 – 200°C) accelerează difuzia moleculelor de solvent în textura probei, iar presiunea mare în care se obține menține solventul în stare lichidă. Operația se efectuează într-o celula de extracție care trebuie să reziste la presiune înaltă.
Etapele principale ale unei proceduri ASE (statice) sunt următoarele:
introducerea probei în celula de extracție;
umplerea cu solvent;
încălzirea și presurizarea celulei;
golirea celulei prin purjarea cu ajutorul unui flux gazos (N2);
culegerea extractului într-o fiolă în vederea analizei sau a unei alte etape de prelucrare (evaporare solvent, derivatizare).Sistemele ASE sunt total automatizate.
4.4 EXTRACȚIA CU GRĂSIMI NATURALE
Utilizarea grăsimilor ca mediu de extracție a substanțelor odorante din flori este o tehnică folosită exclusiv în parfumerie, bazată pe proprietatea uleiurilor volatile de a fi solubile în grăsimi și pe afinitatea pe care o au grăsimile față de mirosuri.
Acest procedeu permite extragerea parfumurilor fără alterarea compoziției naturale, restituind cel mai fidel mirosul florilor, aplicându-se în acele cazuri în care substanțele odorante sunt foarte sensibile și în cantitate foarte mică, astfel încât antrenarea cu vapori este exclusă ca procedeu de extracție.
Procedeul se aplică în următoarele două variante:
a) Enfleurage (absorbție la rece)
Enfleurage-ul este o metodă utilizată în industria parfumurilor, când planta are o cantitate mica de ulei, cu o valoare comercială ridicată. Grăsimea posedă o putere de absorbție ridicată și în contact cu un parfum plăcut, absoarbe parfumul emis. Petalele sunt așezate pe un strat de grăsime, la temperatura camerei, o anumită perioadă de timp. Petalele epuizate sunt schimbate cu altele noi, iar mai tarziu grăsimea saturată este tratată cu alcool. Uleiul volatil este apoi obținut prin distilarea amestecului alcoolic la temperaturi joase.
b) Macerarea (extracția la cald)
Procesul macerației este asemănător cu cel de la enfleurage, cu două diferențe fundamentale. În cazul macerației imersarea florilor se face în grăsimi sau uleiuri încălzite în jur de 50-70°C și timpul de contact între grăsimea și florile proaspete este mult mai mic; în succesiune, același lot de grăsime caldă este pus în contact cu mai multe loturi de flori proaspete, până când grăsimea devine saturată cu parfum floral. Grăsimea parfumată este apoi spălată cu alcool, ca extractul obținut din extracția la rece prin enfleurage.
Această variantă a extracției cu grăsimi se aplică foarte mult în ultima vreme, preluând o mare parte din materiile prime vegetale. Asfel se obțin extractele din flori de trandafir, portocal, narcise, viorele etc. Parfumurile obținute prin macerare sunt mai bogate și armonioase decât cele obținute prin extracție cu solvenți volatile.
4.5 EXTRACȚIA CU GAZE LICHEFIATE
Evoluțiile în sectorul tehnologic și aprofundarea din punct de vedere fizico-chimic a operațiilor unitare au făcut ca acest procedeu să devină aplicabil la scară industrială.
Avantajele oferite de gazele lichefiate sunt următoarele:
consum termic redus;
posibilitatea excluderii contactului cu oxigenul;
inexistența problemelor derivate din prezența reziduurilor de solvenți în extracte;
utilizarea unor gaze netoxice (CO2, freoni, butan etc.).
Rezultatele cele mai bune s-au obținut cu butan și bioxid de carbon. Butanul se folosește cu succes pentru extragerea odorantelor din flori, sub numele de "procedeu butaflor", fiind aplicat în Franța de mai mulți ani. Butanul este foarte selectiv, prin evaporare progresivă permițând separarea unei fracțiuni parafinice; extractele obținute din unele flori sunt calitativ mai bune și mai puțin colorate decât cele obținute cu solvenți organici care au un conținut mai mic de ceruri și componenți grasi.
Cu toate dificultățile tehnice impuse de operarea cu presiune înaltă, extracția cu gaze subcritice și supracritice a devenit în ultimii ani un procedeu industrial de obținere a odorantelor și aromelor naturale.
4.5.1 EXTRACȚIA CU CO2 SUPERCRITIC
Fluidele supercritice au fost utilizate ca solvenți pentru o mare varietate de aplicații, printre care și extracția uleiului volatil. Dezvoltată din anul 1980 această tehnologie devine din ce în ce mai populară astăzi. Dacă costurile și problemele tehnice ce implică operarea la presiune înaltă ar putea fi rezolvate, aceasta ar fi metoda preferată pentru aplicarea în industria extracției uleiului volatil. Nici o urmă de solvent nu rămâne în produsul final, ceea ce reprezintă un grad inalt când este comparat cu produsele obținute prin alte metode de extracție. Principalele avantaje ale extracției cu fluide supercritice:
Fluidele supercritice au puterea de solvatare similară cu cea a solvenților organici, dar cu o putere de difuzie mai mare, vâscozitate și tensiune superficială mai mică.
Separarea solventului se face ușor și rapid
În procesele industriale care implică produse alimentare sau farmaceutice, nu există riscul contaminării acestora cu solvent, ca în cazul utilizării solvenților organici clasici.
Fluidele supercritice sunt, în general, ieftine, simple și sigure.
Costurile de eliminare a solventului sunt mai mici, iar fluidele sunt simplu de reciclat.
4.6 EXTRACȚIA PRIN PRESARE
Acest procedeu de obținere a uleiurilor volatile se apliă în puține cazuri și numai la acele plante sau părți din plante în care uleiul volatil se găsește în cantitate mare, acumulat în glandele secretoare dispuse superficial.
Industrial, procedeul se aplică pentru obținerea uleiurilor volatile din fructe citrice (lămâi, portocale, bergamot etc.). Procesul constă în presarea mecanică, cu diferite dispozitive, a cojilor fructelor, după îndepărtarea sucului. Împreună cu uleiul volatil sunt eliminate din coajă și alte substanțe: mucilagii, pectine, proteine, coloranți liposolubili, apă etc. Uleiul volatil se separă prin decantare și se filtrează.
O altă metodă este filtrarea centrifugală, aplicată asupra cojilor tocate, urmată de decantarea și filtrarea uleiului volatil.
Există procedee în care uleiul volatil este extras din fructul întreg cu ajutorul unui dispozitiv prevăzut cu numeroase ace care practică înțepături superficiale în coaja fructului, concomitent cu trecerea lui sub jet de apă. Uleiurile volatile obținute pe această cale au calități superioare celor similare, obținute prin antrenarea cu vapori de apă, deoarece sunt eliminați factorii care produc degradări asupra lor.
4.7 ADSORBȚIA PE UN MATERIAL ADSORBANT
Această tehnică constă în extracția odorantelor din flori prin adsorbția lor pe un suport cu o mare capacitate de adsorbție cum ar fi: cărbunele activ, gelul de silică și alumină. Procedeul prezintă unele avantaje față de extracția pe grăsimi sau cu solvenți. În primul rând, datorită faptului că, materia primă naturală nu vine în contact cu adsorbantul poate să "supraviețuiască" pe tot timpul extracției, procesele biochimice de producere a substanțelor odorante continuând o vreme, permit un randament mai mare decât în celelalte procedee extractive.
Aplicarea industrială a acestui procedeu, sub numele de adsorbție dinamică, se practică în ultimele decenii și vizează în primul rând acele flori din care odorantele nu se pot obține decât prin enfleurage, cum sunt narcisele, zambilele, liliacul etc.
Instalația constă din camere în care sunt depozitate florile pe rame suprapuse și distante. În plafonul acestor încăperi sunt dispuse coloane umplute cu absorbant. Pe la partea inferioară se insuflă aer, cu ajutorul unor suflante, aer care în prealabil parcurge o coloană de umidificare și un filtru.
Alte variante ale procedeului, cum ar fi extracția la presiune redusă sau la suprapresiune cu gaze inerte (hidrogen, azot, bioxid de carbon etc.) și izolarea parfumului prin antrenare cu vapori de apă a adsorbantului, s-au dovedit a fi mai puțin eficiente.
PARTEA EXPERIMENTALĂ
5. IDENTIFICAREA SPECTROFOTOMETRICĂ A PRINCIPALELOR COMPONENTE DIN ULEIUL DE Lavandula angustifolia
5.1. METODA GAZ – CROMATOGRAFICĂ
Fig. 7
GP: gaz purtător; Red: reductor de presiune; DB: debitmetru; Inj: injector
Col: coloană de separare; Det: detector; IF: interfață; PD: procesarea datelor.
Metoda gaz-cromatografică a fost elaborată inițial pentru analiza calitativă a uleiurilor volatile. În prezent, analiza gaz – cromatografică este aplicată și la alte grupe de substanțe (acizi grași, steroli, alcaloizi, antocianidoli etc.), după ce acestea au fost transformate, pe cale chimică, în derivați volatili.
Limitele ei constau în faptul că nu analizează decât substanțele termostabile. Se pretează foarte bine la analiza uleiurilor volatile.
Inițial, prin separarea fracțiunilor din uleiul volatil s-au folosit coloane din oțel inox, lungi de 2 m și cu un diametru de 1 cm. Treptat s-a trecut la coloane din ce în ce mai lungi și diametre tot mai reduse. Așa s-a ajuns la cromatografia gaz-lichid în capilare.
Modele moderne de aparate folosesc capilare din sticlă de bor lungi până la 200 m.
Folosind astfel de aparate, au fost identificate în jur de 200 componente în uleiul de mentă, de la 10 – 12 cunoscute inițial.
O coloană de 1 m lungime și Ø = 34μ, la o presiune a gazului purtător de 15 atm., prezintă eficiența a 6.500 talere de 0,15 mm dintr-o coloană de distilare fracționată.
Mai recent au fost fabricate aparate cu sistem dublu de coloane, o coloană scurtă cu diametrul mare, după vechiul sistem, care separă grupe de componente volatile, urmată de o coloană capilară pentru separarea celor mai fine componente.
Unele probleme întâlnite în cursul studierii compoziției chimice a unui ulei volatil.
În prezent în cercetarea unui ulei volatil, se recurge la o schemă generală de identificare a componentelor, prin separarea mai întâi pe coloană de silicagel a unor fracțiuni mari, pe grupe de componente mai mult sau mai puțin înrudite și care apoi sunt supuse, separat analizei gaz – cromatografice. Aplicând și alte examene fizico – chimice se determină structura componentelor izolate (M.Schantz, 1979). Conform acestei scheme se pot separa, cu ajutorul unor reactivi chimici, grupe mari de compuși din complexitatea uleiului volatil, ca aldehide, cetone, alcooli, fenoli, hidrocarburi etc.
Fiecare fracțiune în parte este apoi cercetată, mai întâi cu ajutorul cromatografiei pe strat subțire (CSS) și apoi prin gaz-cromatografie (GC). În ultimii ani, a început să fie aplicată și la uleiurile volatile, cromatografia la presiune înaltă (HPLC) pentru acei compuși care pot să conducă la derivați solubili în apă. De asemenea, diferite firme producătoare de aparatură de înaltă performanță, produc aparate geminate, gaz – cromatografe cuplate cu spectrografe de masă. În acest fel, substanța identificată pe gaz – cromatograma și separată preparativ, este trecută în spectrograful de masă pentru determinarea sau confirmarea structurii chimice.
Cromatografele actuale sunt echipamente cu microprocesoare capabile să prelucreze automat datele analitice, prin metoda dorită, conform unor programe de integrare care se pot utiliza și în cazul picurilor parțial suprapuse (se trasează perpendiculara pe linia de bază) sau a picurilor corespunzătoare urmelor de substanțe (se trasează tangenta la picul major).
Toate aparatele utilizate în analiza instrumentală sunt asistate de calculator, care pot asigura trasarea curbei de calibrare și a celei mai probabile drepte, calcularea coeficientului de regresie care trebuie să fie cât mai apropiat de unitate, ca și regăsirile și deviațiile standard relative (RSD %).
Cromatografia de gaze are aplicații importante în analiza și controlul medicamentelor (dar și în laboratorul clinic și în analizele de mediu) la controlul purității materiilor prime utilizate în sinteze de medicamente (când trebuie să se obțină un singur pic dacă substanța analizată este foarte pură), la cercetarea impurităților solvenților utilizați la cristalizare și recristalizare; de asemenea gaz-cromatografia se utilizează în timpul producției pentru verificarea integrității moleculei substanței medicamentoase, pe etape de prelucrare, la controlul produsului finit din care trebuie să se determine concentrația principiului activ, la determinarea stabilității în timp a medicamentului, deci la conservarea pe raft, pentru depistarea unor eventuali produși de degradare etc.
5.2. SPECTROMETRIA DE MASĂ
Spectrometria de masă este o metodă de analiză care se bazează pe fragmentarea moleculelor de substanțe organice, sub acțiunea unor energii mari de până la 100 eV, iar din numărul, sarcina și masa fragmentelor rezultate se obțin informații asupra structurii și identității substanțelor cercetate.
Fragmentarea moleculelor este determinată de acumularea de energie care produce ruperea unor legături interatomice, proces din care rezultă mai ales ioni pozitivi (rar negativi), radicali, ioni radicali și molecule neutre.
Aceste fragmente constituie „piese” importante de reconstituire a moleculei, adică a structurii moleculare.
Deoarece fragmentarea produce mai ales ioni pozitivi, fragmentele sunt purtătoare de sarcină, au o masă determinată și se pot caracteriza prin raportul dintre masă și sarcină, m/z. Pentru a se putea produce fragmentarea moleculelor, substanța care trebuie analizată se aduce în stare gazoasă, se introduce într-o cameră de ionizare în care se produce fragmentarea, iar fragmentele sunt accelerate de un câmp electric și supuse unui proces de separare în funcție de valoarea raportului m/z și concentrate pe un colector, înregistrându-se abundența lor relativă. Toate operațiunile se fac în vid înaintat. Prin urmare, în analiza prin spectrometrie de masă se parcurg câteva etape și anume:
introducerea probei și aducerea analiților în stare de vapori;
ionizarea moleculelor în stare gazoasă cu formarea unui amestec statistic de ioni proveniți din fragmentarea moleculelor;
accelerarea ionilor și focalizarea lor în funcție de raportul m/z, prin utilizarea unor lentile electronice, pentru mărirea energiei lor cinetice;
separarea fașciculelor de ioni cu acelasi raport m/z prin „filtrare“ în analizatorul de masă, aparatura aurtomatizată putând conține mai multe tipuri de analizoare legate în serie;
detecția ionilor separați de către un detector care cuantifică sarcinile electrice, prin măsurarea curenților ionici dați de fluxurile separate care au acelaș m/z și care sunt proporționale cu abundența (concentrația) lor;
înregistrarea spectrului de masă, respectiv a abundenței ionilor, în funcție de m/z; prin urmare, este vorba de intensitatea fiecărui curent ionic care este funcție de m/z.
Obținerea spectrelor de masă se poate face prin reprezentarea abundenței ionilor în două moduri și anume:
sub forma unui spectru continuu, în care semnalele apar sub formă de picuri cu largimi care depind de tipul de aparat;
sub forma unui spectru de fragmentare, numit și spectru de bare, a căror intensitate se exprimă în procente în raport cu picul cel mai intens, care se numește pic de bază și care corespunde ionului molecular cu cea mai mare abundentă, numit ion de bază.
Trebuie precizat ca la început, detecția cu aparatele utilizate s-a facut prin fotografiere, de aceea aceste aparate s-au numit spectrografe de masă.
În prezent, detecția se face prin măsurarea curentului electric produs, adică a curentului ionic, iar aparatele utilizate acum se numesc spectrometre de masă. Mai trebuie precizat că, deși această metodă se numește spectrometrie de masă, ea nu este o metodă optică.
Pentru mărirea eficienței și pentru lărgirea aplicațiilor spectrometriei de masă în vederea determinării compoziției, a structurii și a maselor moleculare ale diferiților compusi, metoda este frecvent utilizată ca „detector” în cuplajele HPLC-MS și GC-MS.
Această asociere se face pentru cuplarea marii puteri de separare a metodelor cromatografice cu sensibilitatea si selectivitatea de excepție a spectrometriei de masă.
Așa se explică utilizarea acestor cuplaje în studiile de biodisponibilitate, farmacocinetică și în cele de metabolizare a medicamentelor. Mai mult chiar, frecvent se utilizează cuplaje GC/MS pentru studiul și analiza compușilor nevolatili, polari și termolabili conținuți în substanțele (extractele) naturale și întâlniți frecvent în medii biologice, care conțin ozide, peptide și alte substanțe.
Procedee de fragmentare a moleculelor:
Impactul electronic
Ionizarea chimică
Bombardarea cu atomi rapizi
Ionizarea laser
Detectoare:
1) multiplicatori de electroni cu dinode separate;
2) multiplicatori de electroni cu dinode continue
3) detectori cu microcanale
Performanțele spectrometrelor de masă
Aceste performanțe depind de sensibilitatea determinării raportului m/z, iar masa cea mai mare care corespunde acestui raport (în daltoni) depinde de numărul sarcinilor z ale unui ion.
Spectrele de masă se obțin prin baleiaje repetate, având loc o reînnoire a ionilor în fiecare moment. Sensibilitatea unui spectrometru de masă se exprimă în masa de proba necesară si consumată, care este de ordinul a câtorva pg/s sau femtomol/s, caz în care se obține un semnal normalizat. Evident că sensibilitatea acestor aparate depinde de modul de ionizare.
O altă performanță care se poate atribui spectrometriei de masă este „rezoluția“ R, care depinde de lărgimea picului de masă.
Teoretic, un pic de masă nu trebuie sa aibă o lărgime, deoarece el reprezintă o masă precisă, dar examinarea spectrelor de masă arată că nu este așa.
Cu cât lărgimea picurilor de masă este mai mică și cu cât puterea de separare a picurilor este mai mare, cu atât rezoluția este mai mare, iar spectrometrul de masă este mai performant. Rezoluția se poate calcula prin împărțirea raportului m/z al picului la lărgimea picului Δm/z.
Aplicații analitice ale spectrometriei de masă
Spectrometria de masă se utilizează în cuplaj cu HPLC sau / și GC, legând capătul de ieșire al coloanei la camera de ionizare a unui spectrometru de masă.
În acest fel se poate analiza fiecare fracțiune (pic) care iese din coloana cromatografică, pe măsură ce avansează eluția, inclusiv în cazul urmelor de substanțe existente în probă.
Aceste cuplaje sunt utilizate la detecția și dozarea moleculelor organice, inclusiv medicamentoase, din matrici complexe, cum sunt cele biologice (biochimice), sau din extractele de plante, ceea ce face posibilă detecția lor în urină, sânge, plasmă, țesuturi, precum și studiul biodisponibilității și al metabolismului medicamentelor.
De asemenea, spectrometria de masă este utilizată în analiza elementară și în aceea a amestecurilor izotopice și în studiile de structură a substanțelor organice.
Trbuie însă subliniate câteva dintre dificultățile care apar la realizarea acestor cuplaje, determinate de cantități mici și foarte mici de substanțe care se găsesc în efluenții cromatografici (lichizi și gazoși), de prezența eluenților în efluenți, de presiunile diferite din cromatograf și din spectrometrul de masă, precum și de nevoia armonizării timpilor de ieșire a picurilor cromatografice cu înregistrarea spectrelor de masă.
Acest ultim aspect este important pentru obținerea unor rezultate reproductibile, pentru asigurarea unor înregistrări repetate ale maximelor spectrelor, de o parte și de alta a picului.
Baleiajul repetat se face pe tot parcursul eluției, iar picurile cromatografice sunt restabilite fie utilizând curentul total de ioni colectați în timpul unui baleiaj, realizându-se așa zisa „cromatogramă de masă”, fie utilizând curenții ionici corespunzători ionilor, deci „fragmentogramelor”.
Prin urmare, răspunsul depinde de numărul de achiziții, deoarece curentul ionic total obținut reprezintă suma curenților individual memorați, fiind necesar să fie utilizate analizoare cu baleiaj rapid, cum sunt cele cu timp de zbor, cu cvadrupol sau cu capcana de ioni.
5.3. Aparatul gaz – cromatograf cuplat cu spectrometrul de masă (GC-MS)
În practica analitică este utilizat mai ales acest cuplaj, deoarece cuplajul HPLC-SM este greu de realizat, datorită necesității de eliminare a fazei mobile, în special când aceasta este apa, care stânjenește funcționarea corectă a spectrometrelor de masă.
În fig. 8 sunt prezentate schema generală de cuplaj GC – MS (a), prin intermediul unui tub de transfer (b) și prin intermediul unui separator cu jet molecular (c).
Fig. 8
Fig. 9
Figura 10.Uleiul esențial de lavandă (Lavandula angustifolia)
BIBLIOGRAFIE
Albu S, Joyce E, Paniwnyk L., Ultrasonics Sonochemistry, 11, 2004.
Chen L.G., Ding L., Zhang H.R., Li J., Wang Y.T., Wang X.P., Qu C.L. and Zhang H.Q., Anal. Chim. Acta 580 , 2006
Chen L., Jin H., Ding L., Zhang H., Li J. and C. Qu et al., Separation and Purification Technology 59, 2008.
Cross, S.D., 1986, Citrus juice extractor. FMC Corporation, Chicago III U.S. 4,700,620, Oct. 20, 1987
Cooper, J. W. and Gunn, C., 1975, Tutorial Pharmacy, S. J., Carter Reprint, CBS Publication, Delhi, p. 251- 261
Cooper, J. W. and Gunn, C., 1985, General Pharmacy, CBS Publishers and Distributors Delhi, p. 308-333
Cooper, J. W. and Gunn, C., 1975, Tutorial Pharmacy, Carter S. J. (Ed.), Reprint CBS Publication, Dehli, p. 255
Dean J. R.; John Wiley & Sons, Extraction Methods for Environmental Analysis; England, 1998.
Deng C.H., Yao N., Wang B. and Zhang X.M., J. Chromatogr. A 1103, 2006
Deng C.H.,. Xu X.Q, Yao N., Li N. and Zhang X.M., Anal. Chim. Acta 556, 2006
Evans, W. C., 1998, Trease and Evan’s Pharmacognosy (14th Edition), W. B. Saunders Company Limited, London, p. 119
Farmacopeea Romana ed.X, Ed. Medicala, Bucuresti, 1993
Fulzele D.P. and Satdive R.K., J. Chromatogr. A 1063, 2005.
Ganga, A., Pinaga, A., Quero, A., Valles, S. and Ramon, D., 2001, Cell wall degrading enzyme in release of grape aroma precursors, Food Science and Technology International, 7: 83-87
Ghosh, D. and Laddha, K. S., 2005, Herbal drug extraction. Chemical Weekly, Raghavan R. (Ed.), Sevak Publications. 602-B, K. J. Somaiya Hospital Road, Sion (Ed), Mumbai India, p. 185
Giergielewicz-Możajska, Hanna , Dąbrowski, Łukasz and Namieśnik, Jacek –Critical Reviews in Analytical Chemistry, 31: 3, 2001
Goodrich, R. M. and Braddock, R. J. 2004, Major By-products of the Florida Citrus Processing Industry. University of Florida, Institute of Food and Agricultural Sciences (UF/IFAS). Disponibil pe: http://edis.ifas.ufl .edu/BODY_FS107#beginning
Guenther, E., 1949, The Essential Oils, D. Van Nostrand Company, Inc. 257 Fourth Avenue, New York 10, a. Vol 3, p. 6-75, b. Vol 1, p. 189-200
Hofler F., Richter B., Felix D. – Accelerated Solvent Extraction, Dionex Corporation, U.S.A., LPN0639–01 20 M 8/95.
Hromàdkovà Z. and Ebringerovà A., Ultrason. Sonochem. 10, 2003.
http://www.plante-medicinale.ro/pm/procesare.php
Kim, D. H., Kim, J. H., Bae, S. E., Seo, J. H., Oh, T. K. and Lee, O. H., 2005, Enhancement of natural pigment extraction using Bacillus species xylanase, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(7): 2541-2545
Kwon J.H., Beälanger J.M.R. and Pareä J.R.J., J. Agric. Food Chem. 51, 2003
Manish Devgun, Arun Nanda, SH Ansari and SK Swamy, Research Journal of Pharmacy and Technology, 3(3), 2010
Mc Mahon, H. M., Zoecklein, B. W. and Jasinski, Y. W., 1999, The effects of pre fermentation maceration temperature and percent alcohol (V/V) at press on the concentration of cabernet sauvignon grape glucosides and glycoside fractions, American Journal of Enology and Viticulture, 50(4): 385-390
McHugh, Mark A.; Krukonis, Val J.- Supercritical Fluid Extraction (2nd Edition), Elsevier (1994)
P. K.(Eds), GMP for Botanicals, Regulatory and Quality Issues on Phytomedicine (1st Edition), Business Horizons, New Delhi, p. 201-230
Raman G. and Gaikar V.G., Ind. Eng. Chem. Res. 41, 2002
Richter B. E., Ezzell J. L., Felix W. D., Roberts K. A.,Later D. W., Am. Lab., 27(4), 1995
Rostagno M.A., Palma M. and Barroso C.G., Anal. Chim. Acta 588, 2007
Rotter, B., 2006, Prefermentation cold maceration. Available at: www.brsquared.org/wine/articles/coldsoak.htm
Sambamurthy, K., 2002, Pharmaceutical Engineering Reprint, New Age International (P.) Ltd., New Delhi, p. 173-194
Schinor EC, Salvador MJ, Turatti ICC, Ultrasonics Sonochem. 11, 2004.
Seied Mahdi Pourmortazavi, Seiedeh Somayyeh Hajimirsadeghi, Journal of Chromatography A, 1163(1-2), 2007
Singh, J., Bagchi, G. D., and Khanuja, S. P .S., 2003, Manufacturing and quality control of Ayurvedic and herbal preparations, In: Verpoorte, R. and Mukherjee,
Stashenko E.E., Jaramillo B.E. and Martinez J.R., J. Chromatogr. A 1025 , 2004 14. C. Smain, H. Aït-Amar, A. Lagha and D.C. Esveld, Chem. Eng. Process. 44, 2005
Sukhdev Swami Handa, Suman Preet Singh Khanuja, Gennaro Longo, Dev Dutt Rakesh Extraction Technologies for Medicinal and Aromatic Plants, International Centre for Science and High Technology, Italy, 2008
Toma M., Vinatoru M., Paniwnyk L. and Mason T.J., Ultrason. Sonochem. 8, 2001.
Tsuchiya, T. and Nakamura, C., 1979, Acetocarmine squash method for observing sugar beet chromosomes, Euphytica, 28(2): 249-256
Vilkhu K., Mawson R., Simons L. and Bates D., A review, Innovative Food Science and Emerging Technologies 9 , 2008,
Vinatoru M., Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001.
Waldesch, F. G., Konigswinter, B. S., and Blasius, H., 2003, Herbal Medicinal Products, Medpharm, Stuttgart, Germany and CRS Press, London, p. 48-54
Wu J.Y.,. Lin L.D and Chau F.T., Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001.
Yang Y, Zhang F., Ultrasonics Sonochemistry, 15(4), 2008.
Zhang F., Chen B., Xiao S. and Yao S., Sep. Purif. Technol. 42, 2005
BIBLIOGRAFIE
Albu S, Joyce E, Paniwnyk L., Ultrasonics Sonochemistry, 11, 2004.
Chen L.G., Ding L., Zhang H.R., Li J., Wang Y.T., Wang X.P., Qu C.L. and Zhang H.Q., Anal. Chim. Acta 580 , 2006
Chen L., Jin H., Ding L., Zhang H., Li J. and C. Qu et al., Separation and Purification Technology 59, 2008.
Cross, S.D., 1986, Citrus juice extractor. FMC Corporation, Chicago III U.S. 4,700,620, Oct. 20, 1987
Cooper, J. W. and Gunn, C., 1975, Tutorial Pharmacy, S. J., Carter Reprint, CBS Publication, Delhi, p. 251- 261
Cooper, J. W. and Gunn, C., 1985, General Pharmacy, CBS Publishers and Distributors Delhi, p. 308-333
Cooper, J. W. and Gunn, C., 1975, Tutorial Pharmacy, Carter S. J. (Ed.), Reprint CBS Publication, Dehli, p. 255
Dean J. R.; John Wiley & Sons, Extraction Methods for Environmental Analysis; England, 1998.
Deng C.H., Yao N., Wang B. and Zhang X.M., J. Chromatogr. A 1103, 2006
Deng C.H.,. Xu X.Q, Yao N., Li N. and Zhang X.M., Anal. Chim. Acta 556, 2006
Evans, W. C., 1998, Trease and Evan’s Pharmacognosy (14th Edition), W. B. Saunders Company Limited, London, p. 119
Farmacopeea Romana ed.X, Ed. Medicala, Bucuresti, 1993
Fulzele D.P. and Satdive R.K., J. Chromatogr. A 1063, 2005.
Ganga, A., Pinaga, A., Quero, A., Valles, S. and Ramon, D., 2001, Cell wall degrading enzyme in release of grape aroma precursors, Food Science and Technology International, 7: 83-87
Ghosh, D. and Laddha, K. S., 2005, Herbal drug extraction. Chemical Weekly, Raghavan R. (Ed.), Sevak Publications. 602-B, K. J. Somaiya Hospital Road, Sion (Ed), Mumbai India, p. 185
Giergielewicz-Możajska, Hanna , Dąbrowski, Łukasz and Namieśnik, Jacek –Critical Reviews in Analytical Chemistry, 31: 3, 2001
Goodrich, R. M. and Braddock, R. J. 2004, Major By-products of the Florida Citrus Processing Industry. University of Florida, Institute of Food and Agricultural Sciences (UF/IFAS). Disponibil pe: http://edis.ifas.ufl .edu/BODY_FS107#beginning
Guenther, E., 1949, The Essential Oils, D. Van Nostrand Company, Inc. 257 Fourth Avenue, New York 10, a. Vol 3, p. 6-75, b. Vol 1, p. 189-200
Hofler F., Richter B., Felix D. – Accelerated Solvent Extraction, Dionex Corporation, U.S.A., LPN0639–01 20 M 8/95.
Hromàdkovà Z. and Ebringerovà A., Ultrason. Sonochem. 10, 2003.
http://www.plante-medicinale.ro/pm/procesare.php
Kim, D. H., Kim, J. H., Bae, S. E., Seo, J. H., Oh, T. K. and Lee, O. H., 2005, Enhancement of natural pigment extraction using Bacillus species xylanase, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(7): 2541-2545
Kwon J.H., Beälanger J.M.R. and Pareä J.R.J., J. Agric. Food Chem. 51, 2003
Manish Devgun, Arun Nanda, SH Ansari and SK Swamy, Research Journal of Pharmacy and Technology, 3(3), 2010
Mc Mahon, H. M., Zoecklein, B. W. and Jasinski, Y. W., 1999, The effects of pre fermentation maceration temperature and percent alcohol (V/V) at press on the concentration of cabernet sauvignon grape glucosides and glycoside fractions, American Journal of Enology and Viticulture, 50(4): 385-390
McHugh, Mark A.; Krukonis, Val J.- Supercritical Fluid Extraction (2nd Edition), Elsevier (1994)
P. K.(Eds), GMP for Botanicals, Regulatory and Quality Issues on Phytomedicine (1st Edition), Business Horizons, New Delhi, p. 201-230
Raman G. and Gaikar V.G., Ind. Eng. Chem. Res. 41, 2002
Richter B. E., Ezzell J. L., Felix W. D., Roberts K. A.,Later D. W., Am. Lab., 27(4), 1995
Rostagno M.A., Palma M. and Barroso C.G., Anal. Chim. Acta 588, 2007
Rotter, B., 2006, Prefermentation cold maceration. Available at: www.brsquared.org/wine/articles/coldsoak.htm
Sambamurthy, K., 2002, Pharmaceutical Engineering Reprint, New Age International (P.) Ltd., New Delhi, p. 173-194
Schinor EC, Salvador MJ, Turatti ICC, Ultrasonics Sonochem. 11, 2004.
Seied Mahdi Pourmortazavi, Seiedeh Somayyeh Hajimirsadeghi, Journal of Chromatography A, 1163(1-2), 2007
Singh, J., Bagchi, G. D., and Khanuja, S. P .S., 2003, Manufacturing and quality control of Ayurvedic and herbal preparations, In: Verpoorte, R. and Mukherjee,
Stashenko E.E., Jaramillo B.E. and Martinez J.R., J. Chromatogr. A 1025 , 2004 14. C. Smain, H. Aït-Amar, A. Lagha and D.C. Esveld, Chem. Eng. Process. 44, 2005
Sukhdev Swami Handa, Suman Preet Singh Khanuja, Gennaro Longo, Dev Dutt Rakesh Extraction Technologies for Medicinal and Aromatic Plants, International Centre for Science and High Technology, Italy, 2008
Toma M., Vinatoru M., Paniwnyk L. and Mason T.J., Ultrason. Sonochem. 8, 2001.
Tsuchiya, T. and Nakamura, C., 1979, Acetocarmine squash method for observing sugar beet chromosomes, Euphytica, 28(2): 249-256
Vilkhu K., Mawson R., Simons L. and Bates D., A review, Innovative Food Science and Emerging Technologies 9 , 2008,
Vinatoru M., Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001.
Waldesch, F. G., Konigswinter, B. S., and Blasius, H., 2003, Herbal Medicinal Products, Medpharm, Stuttgart, Germany and CRS Press, London, p. 48-54
Wu J.Y.,. Lin L.D and Chau F.T., Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001.
Yang Y, Zhang F., Ultrasonics Sonochemistry, 15(4), 2008.
Zhang F., Chen B., Xiao S. and Yao S., Sep. Purif. Technol. 42, 2005
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Obtinerea Si Caracterizarea Fizico Chimica A Uleiului Volatil DE Lavandula Angustifolia (ID: 157465)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.