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estrazione del resveratrolo

1 giugno 2020 Matteo Chiodini 2 commenti

Introduzione: il resveratrolo

Il resveratrolo è una molecola polifenolica con spiccata attività biologica. Appartenente alla classe delle fitoalessine stilbeniche:

Fitoalessine: molecole antimicrobiche, prodotte dalle piante in risposta all’attacco di un patogeno (batterico o fungino)
è un idrossilato dello stilbene (struttura C₆-C₂-C₆)

Il resveratrolo si trova in alte concentrazioni nel Polygonum cuspidatum ma si trova anche nella buccia dell’uva, nel cacao e nelle arachidi.

Questa molecola è impiegata in diversi campi: in alimentazione, come integratore alimentare, in cosmetici e in medicinali per le sue proprietà anti-infiammatorie, anti-ossidanti, antitumorali e con attività cardioprotettrice. Queste proprietà sono più marcate nella forma trans rispetto alla corrispondente forma cis.

Polygonum cuspidatum

Questa pianta è originaria dell’Asia orientale ma presente anche in nord America e Europa, è una pianta infestante con steli cavi che la fanno assomigliare al bambù.

Japanese knotweed (*Poligonum cuspidatum*)

Questa pianta contiene bassi livelli di trans-resveratrolo ma alti livelli del rispettivo glucoside trans-polidatina, circa 5-8 volte quelli del resveratrolo. Queste molecole sono contenute in dosi maggiori nelle radici ma anche in foglie e nel fusto in dosi minori.

Chemical structures of trans-resveratrol (A) and trans-polydatin (B)

L’idrolisi chimica o enzimatica è utili per convertire la polidatina e ottenere quindi più resveratrolo in forma non gluconata.

Estrazione [1]

Questo metodo di estrazione e purificazione del resveratrolo è basato su diversi processi chimico-fisici: si utilizzerà un’estrazione a ricadere, la filtrazione, l’idrolisi, un’estrazione liquido-liquido e l’eluizione.

Estrazione con etanolo al 95%: ridurre in polvere le radici essiccate (circa 100 grammi) e aggiungere etanolo al 95% in rapporto di 1 : 6 = polvere : etanolo. Lasciare riposare la miscela per 12 ore a temperatura ambiente dopodiché estrarre per 1 ora a ricadere alla temperatura di circa 80°C. Questa procedura deve essere ripetuta per tre volte per massimizzare la resa. Unire le tre soluzioni estratte e far evaporare il solvente in un evaporatore rotante sotto vuoto a 65°C.
Dissoluzione in acqua e filtrazione: mettere la polvere ottenuta nel punto precedente e acqua distillata in rapporto di 1:30 in un recipiente sigillato, attraverso un bagno ad ultrasuoni per 20 minuti a 50°C favorire la dissoluzione. Filtrare immediatamente dopo a bassa pressione.
Idrolisi: in questo passaggio la polidatina deve essere idrolizzata a resveratrolo utilizzando acido cloridrico fino ad ottenere una soluzione a pH=1 e scaldare a bagnomaria per 8 ore a ricadere ad una temperatura di 75°C
Estrazione liquido-liquido: in un imbuto separatore unire la soluzione acquosa ottenuta nel punto precedente in pari volume con un solvente di estrazione come il metil terz-butil etere. Ripetere l’estrazione con solvente per tre volte e recuperare la fase organica.
Eluizione: per rimuovere le impurità aggiungere in un imbuto separatore la fase organica e una soluzione acquosa alcalina con pH 8-9 come bicarbonato di sodio al 5% in rapporto 1:1 per almeno due volte, valori di pH superiori a 10 possono ridurre drasticamente la quantità di resveratrolo ottenuto. Eliminare il solvente a basse pressioni.

Analisi HPLC e resa

Per valutare ogni tappa dell’estrazione e valutare la purezza del prodotto finale si può ricorrere alla tecnica dell’HPLC. L’articolo citato riporta un’analisi ad ogni step:

Cromatogramma HPLC . (A) Cromatogramma dell’estratto con etanolo al 95%, (B) and (C) *cromatogrammi dei residui acquosi dopo* le filtrazioni, (D) cromatogramma della fase acquosa dopo idrolisi per 6 ore. Picco 1polidatina, 3 resveratrolo, 4 emodina, 2 e 5 componenti non note. LINK

Utilizzando questa procedura di estrazione si avrà una resa maggiore di 0.90g/100g con un contenuto di resveratrolo pari a circa il 73.8%

Fonti e letture consigliate

[1] Dong-Geng Wang, Wen-Ying Liu, Guang-Tong Chen "A simple method for the isolation and purification of resveratrol from Polygonum cuspidatum", Journal of Pharmaceutical Analysis, Volume 3, Issue 4, 2013, Pages 241-247, ISSN 2095-1779, https://doi.org/10.1016/j.jpha.2012.12.001.

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[2] Yu SH, Zha JP, Zhan WH, Zhang DQ. [Contents comparison of resveratrol and polydatin in the wild Polygonum cuspidatum plant and its tissue cultures]. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 2006 Apr;31(8):637-41. Chinese. PMID: 16830819.

Visualizza l’articolo

DrugBank – Link

Baur, Joseph A, and David A Sinclair. “Therapeutic potential of resveratrol: the in vivo evidence.” Nature reviews. Drug discovery vol. 5,6 (2006): 493-506. doi:10.1038/nrd2060

Price, Nathan L et al. “SIRT1 is required for AMPK activation and the beneficial effects of resveratrol on mitochondrial function.” Cell metabolism vol. 15,5 (2012): 675-90. doi:10.1016/j.cmet.2012.04.003

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Cinnamaldeide

9 dicembre 2019 Noemy Piantanida Lascia un commento

La cannella è la spezia invernale per eccellenza, utilizzata sia nei piatti dolci che salati. Questo bastoncino non è altro che la corteccia essiccata ed arrotolata dell’omonimo albero sempreverde.

Oltre che essere un’ottima spezia dal punto di vista culinario, si è dimostrata essere molto efficace anche in ambito terapeutico.

L’olio essenziale

Dalla cannella è possibile estrarne l’olio essenziale attraverso distillazione in corrente di vapore, ovvero una tecnica che sfrutta la proprietà fisica degli oli essenziali di essere volatili e quindi facilmente vaporizzabili e trascinabili dal vapore acqueo. La composizione chimica di questo olio prevede varie molecole tra cui eugenolo, acido cinnamico e cinnamaldeide, sulla quale ora ci soffermeremo nel dettaglio.

La cinnamaldeide è la componente più abbondante dell’olio essenziale di cannella (90% ca.) ed è l’aldeide che conferisce il caratteristico sapore e odore dolciastro e pungente. La sua biodisponibilità (quantità, dopo l’introduzione nell’organismo, effettivamente utilizzata) è piuttosto bassa, <20%, e la maggior parte è escreta dalle urine come acido cinnamico.

Usi, benefici e avvertenze

È utilizzata per le sue proprietà fungicida, insetticida, carminativa e addirittura anticorrosiva per l’acciaio. Diversi studi hanno dimostrato il suo effetto ipoglicemizzante, in pazienti diabetici, e ipocolesterolemizzante, in pazienti affetti da patologie cardiovascolari. Inoltre, grazie alla sua proprietà antibatterica, pare essere molto efficace contro le infezioni da H. pylori che causano disturbi gastrointestinali.

A livello industriale, questa molecola viene ottenuta per condensazione aldolica della benzaldeide con l’acetaldeide e viene utilizzata nell’industria dei profumi come fragranza.

Sebbene presenti molti benefici, l’olio essenziale puro di cannella a contatto diretto con la pelle può avere un effetto irritante (che se prolungato oltre le 48h può provocare ustioni superficiali!) e causare infiammazione ed erosione della mucosa gastrointestinale. Inoltre, può essere tossica a dosi elevate.

E’ stato osservato negli ultimi anni un costante incremento di casi di dermatite allergica da contatto (ACD) dovuti all’aumento del consumo di profumi e creme che utilizzano l’aldeide cinnamica come fragranza. L’ACD è diagnosticabile grazie ad un comune patch test.

Pagina: ESTRAZIONE DELLA CINNAMALDEIDE DALLA CANNELLA

Fonti e letture consigliate

DrugBank.ca: Cinnamaldehyde
National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Summary for CID 637511, Cinnamaldehyde. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Cinnamaldehyde.
Muhammad, Jibran Sualeh et al. “Anti-inflammatory effect of cinnamaldehyde in Helicobacter pylori induced gastric inflammation.” Biological & pharmaceutical bulletin vol. 38,1 (2015): 109-15. doi:10.1248/bpb.b14-00609
Ali, Shaik Mahaboob et al. “Antimicrobial activities of Eugenol and Cinnamaldehyde against the human gastric pathogen Helicobacter pylori.” Annals of clinical microbiology and antimicrobials vol. 4 20. 21 Dec. 2005, doi:10.1186/1476-0711-4-20
Subash Babu, P et al. “Cinnamaldehyde–a potential antidiabetic agent.” Phytomedicine : international journal of phytotherapy and phytopharmacology vol. 14,1 (2007): 15-22. doi:10.1016/j.phymed.2006.11.005
Zhu R, Liu H, Liu C, et al. Cinnamaldehyde in diabetes: A review of pharmacology, pharmacokinetics and safety. Pharmacol Res. 2017;122:78-89. doi:10.1016/j.phrs.2017.05.019
Valentina Viti, La Cannella: rimedio naturale contro le iperglicemie?

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Caffeina

16 agosto 2019 Matteo Chiodini Lascia un commento

La caffeina è un alcaloide naturale (una sostanza organica di origine vegetale con gruppi amminici che danno un carattere basico alla molecola) appartenente alla classe delle metilxantine (come anche teobromina e teofillina). E’ presente nelle foglie, semi e frutti di diverse piante come caffè, cacao, tè, cola, guaranà, yerba mate con funzione anti-parassitaria e insetticida paralizzante.

La caffeina si presenta in forma di polvere cristallina inodore, amara e bianca, l’anello base di questa molecola è l’anello purinico, ha una struttura simile a quella della base azotata dell’adenosina (adenina) per questo ha un’attività sul sistema nervoso centrale.

Dopo l’ingestione, la caffeina si lega ai recettori dell’adenosina dove li inibisce competitivamente. Questo legame inibisce la downregolazione mediata dall’adenosina dell’attività del SNC e agisce stimolando le attività dei centri midollari, vagali, vasomotori e respiratori nel cervello. La conseguenza è un aumento di adrenalina e noradrenalina che provocano un aumento del battito cardiaco, un aumento dell’afflusso di sangue ai muscoli ed il rilascio di glucosio dal fegato.

La seconda azione della caffeina è quella di inibire le fosfodiesterasi che convertono l’AMPciclico in AMP, le molecole che utilizzano cAMP nelle cascate di attivazioni sono glucagone e adrenalina quindi saranno promosse le reazioni di glicogenolisi e la degradazione delle riserve di glucosio.

Come risultato la caffeina previene o allevia la stanchezza e aiuta a mantenere l’attenzione.

Il picco massimo di concentrazione sanguigna di caffeina si ha dopo circa 1-2 h e la sua metabolizzazione avviene nel fegato a livello dell’enzima citocromo P450 ossidasi in tre differenti prodotti che contribuiscono a potenziarne l’effetto:

Paraxantina: stimola la lipolisi
Teobromina: vasodilatatore, ha effetti cronotropi positivi e porta ad una riduzione della pressione sanguigna
Teofillina: azione cronotropa positiva

Estrazione della caffeina

L’estrazione della caffeina è utilizzata per ottenere caffeina pura e per produrre caffè decaffeinati, i principali metodi sono:

- Estrazione in solvente: viene utilizzato acetato di etile, in passato era utilizzato anche cloroformio o diclorometano ma sono poi risultati essere cancerogeni
- Estrazione in acqua: viene utilizzato carbone attivo che ha proprietà adsorbenti; dopo aver immerso i chicchi di caffè nell’acqua, il carbone attivo separa la caffeina dal resto delle molecole presenti
- Estrazione con diossido di carbonio supercritico: la CO₂ supercritica è un ottimo solvente apolare per la caffeina, il gas viene portato a temperatura di circa 31,1 °C ad una pressione di 73 atm e fatto passare nei chicchi di caffè, per separare poi la caffeina dalla CO₂ si utilizza acqua ad alte pressioni e carbone attivo.

Interazioni

Alcol

La caffeina offre un miglioramento significativo delle prestazioni a differenza dell’alcol che le diminuisce. Quando alcol e caffeina vengono consumati insieme, gli effetti della caffeina vengono influenzati mentre quelle dell’alcol non vengono modificati. Il nervosismo e la prontezza vengono diminuiti in quanto, come appena visto, la caffeina ha solo controllo sull’antagonismo degli attivatori del controllo comportamentale ma non ha alcun effetto sull’inibizione del controllo comportamentale.

Tabacco

Il tabacco aumenta la clearance della caffeina di circa il 56% ovvero viene metabolizzata più velocemente. In molte persone il tabacco fa aumentare il desiderio di caffeina in quanto fa si che ne occorra di più per sentirsi svegli.

Farmaci

A volte la caffeina aumenta l’efficacia di farmaci analgesici usati per il mal di testa ma può interagire, riducendo gli effetti, di farmaci contenenti adenosina.

Le pillole anticoncezionali possono invece prolungare l’emivita della caffeina, richiedendo un maggior tempo per essere metabolizzata.

Non c’è niente di meglio di una tazza di caffè per stimolare il cervello.
[Sherlock Holmes]

[1] National Center for Biotechnology Information. PubChem Database. Caffeine, CID=2519, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Caffeine (accessed on Aug. 16, 2019)