Preparati vegetali: metodiche, qualità e sicurezza

Preparati vegetali: metodiche, qualità e sicurezza

Indice

Domande e Risposte

I costituenti chimici delle droghe vegetali

Immagine di una foglia che lascia cadere una goccia in una boccetta di vetroLe piante sono una risorsa importante per la vita dell’uomo, come testimoniato dai loro numerosi campi di applicazione. Molte sono utilizzate in ambito salutistico, come piante officinali o medicinali, per curare patologie o migliorare lo stato di benessere, tuttavia è necessario tener presente che le piante non nascono con lo specifico intento di curare l’uomo. Solo la grande esperienza della tradizione d’uso, supportata in alcuni casi dalle moderne evidenze scientifiche, ha portato l’uomo a selezionare alcune specie vegetali utili per la salute.

La varietà di composti fitochimici presenti nel regno vegetale si è evoluta per permettere alle piante di comunicare, difendersi e sopravvivere nei diversi ecosistemi. Nella maggior parte dei casi, la funzione fisiologica di queste molecole non è nota; tuttavia, alcune di queste fungono da deterrenti contro animali erbivori o da richiamo per i vettori dell’impollinazione. I preparati vegetali sono costituiti da estratti, miscele estremamente complesse di diverse molecole. Questa complessità spesso favorisce le attività biologiche di interesse ma, di contro, rende più difficile la comprensione dei meccanismi molecolari alla base di un effetto e quindi lo studio e l’identificazione di nuove molecole ad attività farmacologica.

L’insieme dei costituenti chimici che concorrono, con ruoli diversi, all’attività biologica di un estratto vegetale e di quelli che possono favorire le attività dei principi attivi, prende il nome di fitocomplesso.
Qualunque sia l’utilizzo di un fitocomplesso, sia in ambito medico che salutistico, è quindi fondamentale identificarne la composizione chimica.
I fattori che influenzano la presenza di tali molecole, compresi i principi attivi contenuti nelle droghe, cioè la parte della pianta contenente i principi attivi, sono numerosi; questi possono dividersi tra fattori intrinseci, legati al patrimonio genetico della pianta stessa, e fattori estrinseci, come le variabili ambientali e di conservazione.

Fattori di variabilità intrinseci 

Tra i fattori responsabili delle variazioni di costituenti chimici in una pianta troviamo le caratteristiche genetiche e lo stadio di sviluppo (età) dell’organismo vegetale. In una data popolazione, possono esserci individui con variazioni genetiche tali da manifestare un diverso contenuto di principi attivi.
Queste differenze, trovate in natura o promosse attraverso procedure di incrocio, sono utilizzate per selezionare individui ad alta produzione, ai fini di coltivazione. 

Per poter garantire una buona resa, una pianta medicinale va raccolta in corrispondenza del massimo contenuto in principi attivi, un periodo che viene definito tempo balsamico. In linea generale il tempo balsamico corrisponde al termine del periodo di accrescimento di una pianta, soprattutto per piante annuali o biennali.
Nelle piante perenni il contenuto di principi attivi cresce solitamente con l’aumentare dell’età, ma esistono alcune eccezioni, come la corteccia di china (Cinchona calisaya L.).

Fattori di variabilità ambientali 

Anche i fattori ambientali sono in grado di influenzare il contenuto di costituenti chimici in una droga. La luce è un fattore essenziale sia per il sostentamento della pianta sia per la sintesi dei metaboliti secondari, infatti piante cresciute in un ambiente poco soleggiato contengono spesso un minor tenore di principi attivi. Fattori come la temperatura, l’altitudine e la composizione del terreno (presenza di sali, umidità e pH) possono variare la produzione di metaboliti secondari, perché alterano le condizioni ottimali di crescita.

Infine, anche l’interazione con altri organismi vegetali presenti nello stesso habitat può influenzare il contenuto di principi attivi di una certa specie, questo avviene grazie all’azione di sostanze note con il nome di ormoni vegetali. Alcune piante, inoltre, producono e rilasciano molecole in grado di inibire la crescita e lo sviluppo di piante concorrenti, attraverso un fenomeno chiamato allelopatia.

Fattori di variabilità dipendenti dal processo di preparazione 

Una cattiva conservazione delle droghe vegetali può essere responsabile di un deperimento dei principi attivi, ma anche causa di una contaminazione batterica o fungina. Dal momento in cui una droga viene raccolta, inizia un processo di decadimento che comporta cambiamenti dei caratteri organolettici (odore, sapore, colore, ecc.) e un’alterazione o perdita dei suoi costituenti chimici. Queste variazioni sono causate da reazioni spontanee dovute a fattori chimici o fisici, oppure reazioni mediate da enzimi. Gli enzimi degradanti che maggiormente influenzano i processi di preparazione delle droghe sono: ossidasi, perossidasi, idrolasi e isomerasi

Le tecniche più utilizzate al fine di ridurre al minimo le alterazioni sono: la protezione da fonti di luce e calore, l’essiccamento, il congelamento, la liofilizzazione (o anche chiamata crioessiccamento, si basa su congelamento e sublimazione) e alcune metodiche (es. la stabilizzazione) volte a ridurre quegli enzimi coinvolti nel deperimento, fino alla sterilizzazione delle droghe. L’acqua costituisce un ambiente idoneo per il funzionamento degli enzimi, oltre che un terreno fertile per la proliferazione di batteri e muffe, pertanto le droghe vengono generalmente portate allo stato di disidratazione.
Immagine che ritrae corteccia di china essiccataL’essiccamento determina un blocco solo temporaneo delle attività enzimatiche, che possono riprendere dopo la reidratazione, mentre la stabilizzazione, procedura eseguita attraverso vapori di etanolo oltre i 100°C, seguita da essicazione, inattiva in modo irreversibile gli enzimi. Purtroppo, non tutte le droghe possono essere sottoposte ad alte temperature, a causa dell’instabilità termica dei principi attivi in esse contenute.
Infine, una droga prima di essere venduta deve essere sottoposta ad una adeguata procedura di decontaminazione per abbattere la carica microbica e portarla nei limiti di accettabilità fissati dalla Farmacopea. La decontaminazione può essere praticata con diverse tecniche: irradiazione (con raggi gamma, raggi X, fasci di elettroni), fumigazione, calore (secco o vapore) o trattamento ad alta pressione.
La scelta del miglior metodo si basa anche sulla minore perdita di molecole bioattive

Principali tecniche estrattive
Una pianta, prima di essere usata in campo salutistico, subisce nella maggior parte dei casi un processo di estrazione, attraverso una serie di interventi più o meno complessi, con lo scopo di recuperare dalla matrice vegetale i principi attivi necessari per esercitare l’attività biologica ricercata.

Se è intuitivo immaginare che i principi attivi possano essere concentrati in una specifica parte della pianta, quali foglie, tessuti e radici, è meno noto che partendo dalla stessa matrice è possibile, con tecniche di estrazione differenti, recuperare molecole diverse e quindi avere attività biologiche differenti da quelle attese.
Il processo di estrazione è un passaggio che richiede una dettagliata analisi delle migliori condizioni, potenzialmente diverse per ciascuna droga utilizzata, e deve essere realizzato in modo da assicurare la decontaminazione senza alterare la composizione chimica della droga o lasciare residui tossici.
Di seguito è presente un elenco delle principali preparazioni estrattive in ambito vegetale.

Preparazioni da materiale vegetale fresco
  • Succhi: prodotti ottenuti tramite spremitura;
  • Tinture madri: preparazioni liquide ottenute per macerazione in alcol etilico; 
  • Oli essenziali: miscele di sostanze volatili ottenute con distillazione in corrente di vapore, pressione o estrazione con solventi organici o fluidi supercritici. 

Preparazioni da materiale vegetale secco
  • Polveri: ottenute mediante frantumazione o triturazione;
  • Infusi: realizzati in acqua, precedentemente portata alla temperatura di ebollizione;
  • Decotti: eseguiti tramite bollitura di droghe polverizzate;
  • Tinture: preparazioni liquide ottenute con alcol generalmente attraverso macerazione o percolazione;
  • Estratti con solventi: realizzati con l’uso di diverse tipologie di solventi si suddividono in fluidi, molli o secchi a seconda del grado di evaporazione finale del solvente impiegato. 

Standardizzazione degli estratti

Ogni molecola dotata di un’attività biologica necessita di raggiungere una certa concentrazione per esplicare il proprio effetto.
La standardizzazione è un requisito dell’estratto, che secondo analisi chimiche quantitative, stabilisce il contenuto adeguato di uno o più composti attivi nel lotto analizzato, in modo da garantire l’efficacia. La standardizzazione consente di ridurre la variabilità e di ottenere dei preparati confrontabili per composizione. Fondamentale per questo processo è definire e identificare correttamente la specie botanica da utilizzare, così come l’origine spontanea o coltivata.

Una volta scelto il metodo di essiccamento corretto va selezionato il metodo di preparazione, insieme al relativo solvente idoneo, e determinata la concentrazione dei principi attivi (titolazione).
Se all’interno della droga sono presenti delle molecole con riconosciuta attività biologica queste molecole devono essere utilizzate per una quantificazione, spesso espressa in termini di contenuto minimo. Tuttavia, se non si conoscono i costituenti attivi di un preparato devono essere selezionate una o più molecole come marcatori, a scopi analitici di controllo qualità, anche se in questo caso non si potrà attribuire nessuna informazione sull’attività biologica del preparato. 

Quando è l’intero fitocomplesso ad avere un’attività, non è sufficiente definire la concentrazione di una singola molecola, ma è necessario avere un quadro dei diversi componenti.
L’applicazione di queste analisi consente la realizzazione di preparati con una composizione relativamente costante e, quindi, con un effetto biologico riproducibile.

Controllo e qualità

Immagine che ritrae un controllo qualità in laboratorioIl controllo di qualità dei preparati vegetali è l’insieme dei processi atti a valutare le caratteristiche botaniche, fitochimiche e farmaco-tossicologiche di un prodotto, in comparazione con i valori di riferimento standard. La presenza di livelli adeguati di principi attivi, come discusso nel precedente paragrafo, garantisce l’efficacia, ma misurazioni della purezza forniscono informazioni sulla sicurezza d’impiego.
I controlli di qualità devono essere eseguiti sia sul materiale di partenza sia sul prodotto finito.

Come riferimento per il controllo di qualità possono essere impiegate diverse fonti come: le monografie della Farmacopea, le monografie dell’EMA o le monografie ESCOP, le quali riportano la descrizione della droga e i test necessari per una corretta identificazione. 
Da un punto di vista normativo le droghe vegetali non devono rispondere a valori di standardizzazione, ma devono rispondere ai requisiti di purezza, in particolare all’assenza di contaminanti, come pesticidi, metalli pesanti o microbi.

In alcuni casi la droga può non rispondere a requisiti di qualità a causa di adulterazioni, ovvero modificazioni intenzionali o non intenzionali, che nel primo caso avvengono spesso per motivi di profitto.
La sofisticazione di una droga può avvenire per aggiunta di materiale di qualità inferiore o esausto (già impiegato in altre estrazioni) oppure tramite l’uso di altri materiali, come materiali inerti o di scarto. Sicuramente molto grave è l’aggiunta di farmaci convenzionali (come ad esempio gli anoressizzanti) a droghe vegetali, al fine di produrre un’azione farmacologica rilevante. Questa situazione è spesso responsabile dei principali effetti avversi registrati a carico dei consumatori. 
Le adulterazioni non intenzionali, come errori di identificazione o preparazione, avvengono per mancanza di mezzi di valutazione, un esempio è il non rispetto del tempo balsamico.
L’identificazione del materiale vegetale richiede la presenza di personale esperto, in grado conoscere gli aspetti botanici delle specie vegetali in esame e le loro caratteristiche chimiche. 
Infine, anche la conservazione ha un ruolo determinante nella qualità di un prodotto, in quanto se mal gestita, può portare a sviluppo di contaminazioni batteriche o fungine con la conseguente possibile produzione di tossine

Conclusioni

Le sfide per produrre un preparato vegetale sicuro ed efficace sono molte.
Da questi aspetti emerge molto più chiaramente perché sia sbagliato considerare a priori ogni prodotto naturale come “sicuro”. La corretta identificazione, la scelta della metodica di estrazione, la standardizzazione e la giusta conservazione sono tutti elementi fondamentali e imprescindibili per la realizzazione di preparati vegetali di qualità. Questi aspetti richiedono grandi competenze e investimenti economici per le aziende produttrici, ma questi sforzi devono essere riconosciuti dai consumatori, non solo per ripagare le aziende più serie, ma per evitare di imbattersi in prodotti inefficaci, o peggio, pericolosi per la salute dell’uomo.
 

Approfondimenti

Libro: Farmacognosia e fitoterapia: basi farmacologiche ed aspetti applicativi. 
Autori: Mazzanti G, Dell’Agli M, Izzo A. 
Editore: Piccin 
Anno: 2020 (in pubblicazione)

Libro: Fitoterapia: impiego razionale delle droghe vegetali
Autori: Capasso F, Grandolini G, Izzo A. 
Editore: Springer 
Anno: 2006

Libro: Farmacognosia, botanica, chimica e farmacologia delle piante medicinali
Autori: Capasso F.
Editore: Springer 
Anno: 2011

Domande e risposte

Quali sono gli aspetti principali che influenzano la qualità di un preparato vegetale?
La preparazione di prodotti vegetali di qualità si basa sul rispetto di diverse fasi. In primo luogo, il materiale vegetale deve essere correttamente identificato e seguire procedure estrattive convalidate. La presenza dei principi attivi e l’assenza di contaminanti deve essere condotta con opportune valutazioni analitiche. Infine, deve essere eseguita una corretta conservazione in tutti i passaggi prima e dopo la lavorazione.
Cos'è la standardizzazione?
La standardizzazione è una caratteristica indispensabile per realizzare preparati a fini salutistici e identifica il contenuto minimo di uno o più principi attivi all’interno di un estratto/prodotto finale. Serve per garantire l’efficacia di un prodotto. Questo valore è ottenibile solo attraverso indagini analitiche eseguite dall’azienda preparatrice.
Quali aspetti di sicurezza è necessario valutare in un preparato vegetale?
Per essere considerato sicuro, dopo la corretta identificazione della droga, un preparato vegetale deve essere sottoposto a saggi per escludere la presenza di contaminanti, come pesticidi, metalli pesanti o agenti biologici come batteri e funghi. Inoltre, la droga deve essere adeguatamente controllata, affinché si verifichi la corrispondenza con gli standard descritti nelle varie monografie disponibili.
Cos'è il fitocomplesso?
Il fitocomplesso è l’insieme dei costituenti chimici che concorrono, con ruoli diversi, all’attività biologica di un estratto vegetale ed è costituito dalle molecole definite principi attivi, insieme a tutte le altre componenti che possono favorirne l’attività. Il contenuto delle molecole è influenzato da fattori genetici e ambientali a cui è sottoposta la pianta di origine. Per realizzare preparati a scopi salutistici è fondamentale quantificare i principi attivi in esso contenuto
In collaborazione con
Enrico Sangiovanni

Enrico Sangiovanni

Il Dott. Enrico Sangiovanni, lavora come Assegnista di Ricerca presso il Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, Facoltà di Scienze del Farmaco, dell’Università degli Studi di Milano. Ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze Farmacologiche presso l’Università degli Studi di Milano. Attualmente è docente a contratto del modulo di Biologia vegetale per il corso di Laurea a ciclo unico in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche dell’Università degli Studi di Milano. Ha collaborato ad attività di ricerca commissionate da Enti Istituzionali italiani ed è autore e co-autore di testi scientifici e di testi divulgativi a contenuto scientifico e di presentazioni a congressi scientifici italiani e stranieri.
Data di pubblicazione: 03 maggio 2020
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