Métodos de obtenção de Fitocanabinóides

Por Agatha Cardoso | 19 de abril de 2023

Esse conteúdo faz parte da série “Cannabis: Conhecimentos Científicos made in Brazil”, em que o site Green Science Times reproduzirá artigos técnicos e científicos, produzidos por especialistas que compõem o Grupo de Trabalho Farmacêutico da Associação Brasileira das Indústrias de Cannabis (ABICANN).

Nos créditos, acima e no final da página, será possível que você conheça um pouco mais sobre os perfis destas e destes profissionais, que contribuem para orientação de interessados em pesquisas, ciências, saúde e inovações com a planta Cannabis sativa. Acompanhe o artigo desta edição.

Autores: Douglas Chaves e Neide Mara de Menezes Epifanio

Coordenação: Fábio de Oliveira Costa Junior.

1. INTRODUÇÃO

No Brasil, a fitoterapia foi institucionalizada nacionalmente no Sistema de Saúde Pública (SUS) com a publicação da Política Nacional de Práticas Integrativas e Complementares (PNPIC) em 2006, documento norteador do desenvolvimento da Política Nacional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos. Desde sua implementação, novas diretrizes para inserção e regulamentação da utilização de fitoterápicos no SUS veem sendo desenvolvidas. As políticas instituídas são importantes para possibilitar o acesso de toda a população brasileira às práticas fitoterápicas e a padronização dela. Ainda assim, algumas espécies vegetais não possuem estudos clínicos para comprovação de segurança e eficácia. Neste contexto, a Resolução nº 26, de 13 de maio de 2014, que dispõe sobre o registro de medicamentos fitoterápico e o registro/notificação de produto tradicional fitoterápico, reforça o tripé segurança, eficácia e qualidade dos fitoterápicos, no qual a PNPIC se sustenta (OSHIRO et al., 2016).  As exigências sanitárias têm o propósito de reduzir riscos e danos à saúde da população, uma vez que eventos adversos e desvios de qualidade em medicamentos podem ocasionar problemas à saúde. 

A espécie Cannabis sativa é uma planta medicinal com uso tradicional há pelo menos 5.000 anos. Assim como outras espécies medicinais consagradas, ela pode e deve ser utilizada para beneficiar a saúde. Para sua aplicação terapêutica, no entanto, é necessário considerar a evidência científica produzida a respeito, estabelecendo uma relação custo-benefício vantajosa específica para cada produto desenvolvido a partir desta espécie, o que é feito antes do seu registro. Em seguida, já partindo dos produtos registrados e disponibilizados no mercado, é importante sempre avaliar a pertinência da indicação conforme a situação clínica e particularidades de cada paciente, como é feito para todos os medicamentos antes de sua prescrição (LAFAYE et al., 2017).

No dia 10 de março de 2020, entrou em vigor a Resolução da Diretoria Colegiada (RDC) 327 da ANVISA, elaborada em 2019, regulamentando assuntos como fabricação, importação, comercialização, prescrição, dispensação, monitoramento e fiscalização de produtos de Cannabis s. para fins medicinais. Um mês depois, o fitofármaco “Canabidiol´, desenvolvido no Brasil pela indústria farmacêutica Prati-Donaduzzi, começou a ser comercializado, sem indicação clínica pré-definida. Isso significa que ele pode ser prescrito pelo médico para qualquer condição em que o canabidiol seja considerado potencialmente benéfico para o paciente. 

Neste contexto, é válido relembrar os objetivos da Política Nacional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos (2006), que visa garantir à população brasileira o acesso seguro e o uso racional de plantas medicinais e fitoterápicos, promovendo o uso sustentável da biodiversidade, o desenvolvimento da cadeia produtiva e da indústria nacional. A implantação de cadeias produtivas de Cannabis no território nacional tem grande potencial para fortalecer o cumprimento desta política, com significativa minimização de custos públicos e privados.

Diante de sua importância clínica o objetivo desse capítulo é realizar um levantamento de informações na literatura científica acerca das etapas envolvidas na cadeia produtiva, envolvendo o processamento da droga vegetal, como triagem, secagem e métodos extrativos, de modo a garantir a segurança e eficácia do tratamento medicamentoso.

2. CONCEITOS E DEFINIÇÕES APLICADOS NO BENEFICIAMENTO DE MEDICAMENTOS A BASE DE DERIVADOS VEGETAIS 

As exigências sanitárias têm o propósito de reduzir riscos e danos à saúde da população, uma vez que eventos adversos e desvios de qualidade em medicamentos podem ocasionar problemas à saúde. Neste capítulo iremos apresentar os conceitos definidos nas legislações listadas e abordaremos o processo de extração e obtenção de matéria prima.

• Chá medicinal: droga vegetal com fins medicinais a ser preparada por meio de infusão, decocção ou maceração em água pelo consumidor (RDC nº 26/2014); 

• Derivado vegetal: produto da extração da planta medicinal fresca ou da droga vegetal, que contenha as substâncias responsáveis pela ação terapêutica, podendo ocorrer na forma de extrato, óleo fixo e volátil, cera, exsudato e outros (RDC nº 26/2014);

• Droga vegetal: planta medicinal ou suas partes, que contenham as substâncias ou classes de substâncias, responsáveis pela ação terapêutica, após processos de coleta, estabilização, quando aplicável, e secagem, podendo estar na forma íntegra, rasurada, triturada ou pulverizada (RDC nº 26/2014);

• Fitoterápico: produto obtido de matéria-prima ativa vegetal, exceto substâncias isoladas, com finalidade profilática, curativa ou paliativa, incluindo medicamento fitoterápico e produto tradicional fitoterápico, podendo ser simples, quando o ativo é proveniente de uma única espécie vegetal medicinal, ou composto, quando o ativo é proveniente de mais de uma espécie vegetal (RDC nº 26/2014); 

• Insumo farmacêutico ativo vegetal (IFAV): matéria-prima ativa vegetal, ou seja, droga ou derivado vegetal, utilizada no processo de fabricação de um fitoterápico (RDC nº 26/2014); 

• Matéria-prima vegetal: planta medicinal fresca, droga vegetal ou derivado de droga vegetal (RDC nº 17/2010); 

• Medicamento: produto farmacêutico, tecnicamente obtido ou elaborado, com finalidade profilática, curativa, paliativa ou para fins de diagnóstico (Lei Federal nº 5991/73); 

• Planta medicinal: espécie vegetal, cultivada ou não, utilizada com propósitos terapêuticos (RDC nº 13/2013; RDC nº 18/2013; RDC nº 26/2014; RDC nº 69/2014); 

• Produto tradicional fitoterápico (PTF): aquele obtido com emprego exclusivo de matérias-primas ativas vegetais, cuja segurança seja baseada por meio da tradicionalidade de uso e que seja caracterizado pela reprodutibilidade e constância de sua qualidade (RDC nº 13/2013).

Segundo a RDC n°26, de 13 de maio de 2014 da Anvisa, fitoterápico é o produto obtido empregando-se exclusivamente matérias-primas ativas vegetais, sendo caracterizado pelo conhecimento da eficácia e dos riscos de seu uso, assim como pela reprodutibilidade e constância de sua qualidade. Sua eficácia e segurança é validada através de levantamentos etnofarmacológicos de utilização, documentações tecnocientíficas em publicações ou ensaios clínicos fase III. Não se considera medicamento fitoterápico aquele que, na sua composição, inclua substâncias ativas isoladas, de qualquer origem, nem as associações destas com extratos vegetais.

Os fitofármacos também são considerados medicamentos da biodiversidade de origem vegetal e diferem dos fitoterápicos por serem substâncias purificadas e isoladas a partir de matéria-prima vegetal com estrutura química definida e atividade farmacológica. São utilizados como ativos em medicamentos com propriedade profilática, paliativa ou curativa. Não são considerados fitofármacos compostos isolados que sofreram qualquer etapa de semi-síntese ou modificação de sua estrutura química. Por exemplo, a morfina, quando isolada e indicada com finalidades terapêuticas é considerada um fitofármaco (VILLAS BÔAS, 2015).

 O produto tradicional fitoterápico difere do fitoterápico, uma vez que não há exigência em relação à realização dos ensaios pré-clínicos e clínicos, no entanto a segurança e efetividade são alicerçadas no longo histórico de utilização demonstrado em documentação técnico-científica, sem evidências conhecidas ou informadas de risco à saúde do usuário e que seja caracterizado pela constância de sua qualidade (VILLAS BÔAS, 2015).

3. BENEFICIAMENTO DE MATERIA-PRIMA VEGETAL DE Cannabis sativa

Cannabis é o gênero de uma planta que pertence à família Cannabaceae, tem sido utilizada para fins medicinais por milhares de anos, sendo o seu primeiro uso descrito pelos chineses. A recente descoberta do sistema endocanabinoide propiciou o aumento do conhecimento das ações dos compostos da cannabis no organismo. O processamento para obtenção do canabidiol (CBD) envolve, colheita, secagem do produto colhido, seguido por moagem, extração, e desenvolvimento de produtos farmacêuticos, após purificação e isolamento dos constituintes, conforme figura abaixo.

Com o crescente interesse no processamento de Cannabis, há uma necessidade urgente de investigação e desenvolvimento no cultivo e processamento típico desta planta envolve a colheita, secagem, seguido de extração de canabinoides, para aumentar o rendimento e melhorar a qualidade do produto. O primeiro passo importante do processamento pós-colheita e preservação dos constituintes presentes na planta, envolve a redução do elevado teor de água nas inflorescências e folhas, que é alcançado através da secagem. A redução da umidade contribui para a diminuição da umidade livre disponível (ou seja, da atividade da água) para o crescimento microbiano e da atividade enzimática, evitando assim a deterioração do produto (ROOS,2007).

1. SECAGEM

Para muitas aplicações, é necessária a apresentação da planta medicinal na sua forma seca, pois  semelhantemente a diversas plantas, a Cannabis possui aproximadamente 80% de água. Por este motivo, a secagem é considerada um passo essencial para o desenvolvimento do produto, permitindo maior tempo de armazenamento, mantendo a potência, o sabor, as propriedades farmacológicas e sua eficácia. O teor de umidade recomendado, minimizando o risco de contaminação e preservando a qualidade é de 0,55 e 0,65 aa.

A secagem de alimentos, plantas medicinais e materiais biológicos ativos é uma operação importante nas indústrias agrícola, alimentícia  e farmacêutica para melhorar as propriedades de conservação do produto e para reduzir os custos de transporte, a fim de facilitar a utilização dos produtos de forma mais eficiente.  A redução do teor de água e o aumento da temperatura do sólido durante a secagem podem levar à destruição ou diminuição da qualidade do produto. Modificações estruturais e físicas podem dar lugar, como por exemplo a mudança de coloração, formação de crosta, diminuição da qualidade organoléptica, inativação de bactérias e enzimas, perda de nutrientes e aroma. Além disso, os processos de secagem são altamente consumidores de energia, representando cerca de 20-25% da energia utilizada no processo de transformação (CHALLA, 2020).

O método de secagem normalmente praticado é a secagem natural, método que consiste em colocar a planta inteira ou os ramos com flor pendurados de cabeça para baixo, e consequentemente, a água do caule migra lentamente nos rebentos à medida que a água se evapora e assim aumenta o tempo de secagem. Uma variação particular da secagem natural, envolve a suspensão de ramos em gaiolas móveis, permitindo  aproximar ou afastar as gaiolas dos desumidificadores ou aquecedores numa sala de secagem. A secagem é realizada em salas de secagem fechadas e bem ventiladas que empregam desumidificadores. A temperatura média na sala de secagem é mantida entre 18^o e 21^o C, enquanto o a umidade relativa é fixada no intervalo de 50-55%., sendo que nessas condições, o tempo total necessário para secar é em torno de 5-6 dias (CHALLA, 2020).

Outro método de secagem tradicional, consiste em aparar as inflorescências antes da secagem  e então são colocadas nos tabuleiros/ e secos em salas de secagem fechadas e bem ventiladas. As condições de secagem são semelhantes ao processo de secagem lenta, exceto para tempo de secagem que leva 4-5 dias.

Em todos os métodos de secagem mencionados, a umidade, temperatura, taxa de ventilação e tempo são os parâmetros mais importantes a serem otimizados. Condições de secagem incorretas podem causar descarboxilação de canabinóides ácidos e perda de terpenos. A presença de luz, oxigênio e calor pode também causar degradação nos canabinoides e terpenos. Observou-se que o efeito da velocidade do ar na cinética de secagem era insignificante em altas velocidades de ar enquanto o aumento da temperatura do ar tem um significativo efeito na taxa de secagem e é o principal fator determinante da qualidade do produto.

A cinética de secagem dos botões de cânhamo realizada por Challa (2021), demonstrado na Figura 03, com a diminuição da taxa de umidade (MR) versus tempo (h) influenciado por diferentes temperaturas (25, 32, 40, 50, 60, 70 ºC). Os modelos utilizaram uma taxa de umidade tal que todas as amostras teriam o mesmo teor de umidade inicial. Com o aumento da temperatura em 10 ºC, o tempo de secagem para atingir a umidade final de 0,10 ± 0,005 g/g quase reduzido a metade. Foi o mais longo (51 ± 0,2 h) a 25 ºC e o mais curto a 70 ºC (3 ± 0.2 h). Em comparação com o controle (32 ºC), a secagem a 70 ºC é 12,6 vezes mais curta, poupando 92 % de o tempo. A taxa de secagem nas fases iniciais foi rápida, perdendo quantidades consideráveis de umidade, no entanto, a taxa diminuiu exponencialmente nas fases posteriores, particularmente a baixas temperaturas (abaixo de 40 ºC).

As análises revelaram que as amostras secas a 60°C têm tanto canabinoides nas suas formas ácidas quanto na forma neutr1, enquanto apenas foram encontrados ácidos canabinoides em amostras secas a 37 °C, o que mostrou que a descarboxilação ocorre apenas a temperaturas elevadas (acima de 37°C). Portanto, nas plantas, os canabinoides são principalmente armazenados sob a forma de ácidos tais como, Δ9-tetrahidrocanabinol (THCA), ácido canabiólico (CBDA), e pequenas quantidades nas formas descarboxiladas, tais como THC e CBD que ocorreram devido à descarboxilação espontânea durante o processo de cultivo.

1. NOVAS TECNOLOGIAS DE SECAGEM 
   1. SECAGEM INTERMITENTE/SECAGEM NÃO ISOTÉRMICA

Tecnologias modernas de secagem como a secagem intermitente/ não isotérmica, que comprovadamente reduz o tempo de secagem com perda mínima de qualidade e boa eficiência energética, pode ser utilizada como alternativa à secagem isotérmica convencional a baixas temperaturas. A secagem não isotérmica envolve flutuação (aumento/diminuição) das condições de secagem (temperatura e umidade) para facilitar redistribuição de gradientes térmicos e nivelamento de umidade dentro do material (CHALLA, 2021).

Hawes e Cohen (2015) descrevem um processo de secagem intermitente para cannabis envolvendo três fases de secagem. Alegam que temperaturas iniciais relativamente mais elevadas (entre 50-60 °C) e maior umidade (< 80%) por até 5 h resultará na inativação de esporos de mofo enquanto impedindo a evaporação rápida do material. Subsequentemente, sugerem que na segunda fase a temperatura e a umidade devem ser reduzidas para evitar qualquer desnaturação térmica, enquanto assegurando uma secagem constante. Finalmente, a patente sugere uma maior redução da umidade, mantendo a temperatura relativamente constante na fase final da secagem para atingir a umidade de equilíbrio conteúdo de cerca de 8 a 9%. 

2. SECAGEM POR CONVECÇÃO NATURAL

O princípio de secagem por convecção/ar quente consiste na transferência de calor do ar para o material úmido e, por conseguinte, na sua transferência, conjugar a transferência de massa do material para a fase gasossa (evaporação). A maioria dos secadores industriais são convectivos, utilizando ar quente ou gases de combustão como meio de comunicação para a transferência de calor. 

Os métodos tradicionais associados à secagem do cânhamo são baseados nos mesmos fenômenos, no entanto não há nenhum estudo relevante sobre o efeito da secagem das temperaturas, sendo necessário realizar uma investigação adequada para determinar o comportamento do CDB e dos terpenos em função da temperatura (CHASIOTIS et al., 2022)

3.  SECAGEM POR LIOFILIZAÇÃO

A liofilização é um método de secagem de materiais por sublimação sob vácuo, operando a baixas temperaturas, onde a tecnologia de secagem por congelação reduz potencialmente a volatilidade e perdas, resultando em produto seco de primeira qualidade. A liofilização pode ser dividida em primário e fases de secagem secundária. A fase de secagem primária envolve a redução da pressão, através do vácuo, e aplicação de calor, por condução ou radiação, ao material para sublimar o gelo. A secagem secundária envolve a remoção de água não congelada.

Geralmente os produtos da liofilização são considerados de alta qualidade em comparação com outros métodos de secagem, isso deve-se à rigidez estrutural encontrada na superfície dos materiais congelados onde ocorre a sublimação, impedindo a desintegração da matriz sólida e resultando numa estrutura porosa e inalterada. Ao avaliar o produto final produzido por liofilização, verificou-se que a composição não é em grande parte afetada pela encontrada na planta. Uma desvantagem da liofilização é o custo de operação, pois requer uma quantidade intensa de energia para manter baixa temperatura, vácuo, e tempo de funcionamento prolongado.

O custo do processo é cerca de quatro a dez vezes mais elevada do que a de secagem por ar quente por convecção e por ser um processo dispendioso, a utilização da secagem por liofilização a nível industrial está limitada a produtos de alto valor, como no caso da Cannabis, permitindo a preservação de CDB e dos terpenos, mas necessita de um maior número de estudos.

Comparando os diferentes métodos de secagem, podemos afirmar com segurança que a abordagem escolhida irá afetar o rendimento e os perfis canabinoides nos extratos. Portanto, a seleção de um procedimento de secagem alterará em grande medida os resultados. Para abordar esta questão, pensa-se que a liofilização é o método preferido, pois permite a preservação das qualidades do sabor em muitos alimentos, muitas vezes devido à presença de compostos voláteis.

4. SECAGEM POR MICRO-ONDAS-VÁCUO (MVD)

A secagem por micro-ondas (MD) é comparativamente uma nova e processo rápido diminuindo significativamente o tempo de secagem em comparação com a secagem por convecção e congelação. Neste método, alta frequência (300 MHz a 300 GHz) de micro-ondas são utilizadas para que penetrem nos materiais e gere calor interno, criando uma pressão de vapor dentro do produto. Isto força a saída da umidade para a superfície, sendo que o aumento da potência de micro-ondas diminui consideravelmente o tempo de secagem.

Numa patente recente, Durance et al. (2017) desenvolveram um processo de secagem por micro-ondas-vácuo em duas fases para controlar a contaminação microbiana e reduzir o tempo de secagem. A primeira fase do processo dura pelo menos de 10 minutos e envolve pasteurização de Cannabis s., onde pressões inferiores a 400 torr e temperatura de pelo menos 60^o C são mantidas usando aquecimento por micro-ondas. Estas condições foram sugeridas para serem suficientes para reduzir os microrganismos aos níveis de segurança, assegurando ao mesmo tempo uma qualidade suficientemente elevada, com menos de 5% de perda de THC e menos de 35% de perda no conteúdo de terpenos totais. 

Na segunda fase do processo, é estabelecida a secagem efetiva da Cannabis utilizando pressão e temperaturas definidas entre 40^o e 60^o C através de aquecimento por micro-ondas. Com taxas de secagem mais rápidas, retenção de alta qualidade, alta porosidade, baixa temperatura, e baixo custo.

5. SECAGEM POR RADIOFREQUÊNCIA

A secagem por radiofrequência emprega ondas eletromagnéticas com frequências de 10 a 50 MHz, e seu princípio é semelhante ao de micro-ondas, devido a rápida vibração das moléculas polares (principalmente a água), responsável pelo aquecimento dielétrico, no entanto, a profundidade de penetração da radiofrequência é maior do que da radiação de micro-ondas. 

De acordo com Rehkopf (2018), o aquecimento por radiofrequência demonstrou reduzir o crescimento de microrganismos e permitiu uma secagem rápida da Cannabis de secagem rápida, e comprovada retenção da qualidade do produto, ao mesmo tempo que se minimiza o manuseamento e processamento manual.

2. MÉTODOS EXTRATIVOS

A extração de compostos de interesse de matéria vegetal tem sido realizada utilizando várias técnicas com o objetivo de preservar as suas propriedades biológicas e farmacêuticas e obter, ao mesmo tempo, um bom rendimento de extração. Estas técnicas podem ser classificadas como tradicional, como a extração de solventes e a prensagem a frio, e inovadora, como a extração ultrassónica, extração assistida por micro-ondas, extração de líquidos pressurizados e extração de fluidos supercríticos.

A matéria vegetal é normalmente seca antes da extração, para reduzir o seu teor de água, uma vez que pode formam espécies que comprometam à extração dos compostos em interesse. A moagem também é efetuada, uma vez que o tamanho e distribuição das partículas têm de ser controlados para melhorar a cinética de extração; ou seja quando as partículas são demasiadamente pequenas, são possíveis fenômenos de canalização durante a extração que não permitem um desempenho adequado e quando as partículas são grandes, os tempos de extração são aumentados.

A extração é classificada como uma operação industrial que tem por objetivo separar substâncias a partir de diversas fontes vegetais, sólidas ou líquidas, através de processos químicos e/ou físicos. Os processos de extração possuem várias aplicações na área de engenharia química, alimentícias e farmacêutica, sendo utilizado principalmente na recuperação, isolamento e separação de importantes componentes de uma fonte vegetal, além de remover contaminantes ou compostos indesejados. 

A extração de compostos de interesse industrial da Cannabis sativa L. tem sido assunto de vários documentos, particularmente nos últimos 10 anos, onde há um grande interesse sobre estes compostos, principalmente em torno de canabinoides não psicotrópicos. Relatos têm demonstrado que o extrato obtido de diferentes subespécies da planta pode levar a diferentes efeitos na saúde do mesmo indivíduo e apontam que além da composição em canabinoides, as subespécies da planta diferem em relação aos terpenos, sendo que desta forma, a composição dos extratos em diferentes canabinoides e terpenos podem influenciar nos resultados esperados na saúde. Nesse contexto, a extração dos canabinoides, bem como dos terpenos da Cannabis torna-se etapa imprescindível para a produção de extratos com compostos selecionados para a obtenção de uma performance mais individualizada para as diferentes necessidades.

Atualmente podemos dividir os métodos de extração dos compostos ativos presentes na Cannabis em duas grandes classes, extração convencional e extrações não convencionais: Os métodos de extração convencionais englobam os processos que utilizam solventes líquidos a condições normais de temperatura e pressão (condição ambiente) e sistemas de maceração simples, tanto dinâmicos como estáticos. Nessa classe pode-se citar a maceração, a percolação e centrifugação com água, etanol, metanol e/ou álcool isopropílico.

1. MÉTODOS CONVENCIONAIS DE EXTRAÇÃO 

Os principais parâmetros que afetam a extração convencional estão relacionados com o tipo de solvente orgânico utilizado, em termos da sua afinidade química com os compostos de interesse; mas também a dimensão das partículas da matéria vegetal, temperatura de extração, taxa de mistura, relação entre solvente e matéria vegetal, e tempo de contato, têm de ser selecionadas com precisão (Tabela 1).

Nome	Fórmula	Polaridade	MM (g.mol -1)	Ponto de Ebulição ( 0C)
Etanol	C2H5OH	Polar	46.07	78.4
Butano	C4H10	Apolar	58.12	-1.0
Hexanos	C6H14	Apolar	86.18	68.0
Metanol	CH3OH	Polar	32.04	64.7
Acetona	C3H6O	Polar	58.08	56.0

Devido as características de polaridade dos solventes aplicados, esses métodos de extração levam a produção de extratos com um amplo espectro de compostos, com a presença de terpenos, ácidos graxos, canabinoides e flavonoides. Além disso, devido à baixa seletividade desses solventes, o processo de padronização torna-se um complicador na obtenção de extratos padronizados e personalizados aos pacientes e consumidores. 

Os solventes orgânicos frequentemente utilizados para realizar a extração de Cannabis sativa por maceração e evaporação de solventes à escala laboratorial, são: tolueno, trimetilpentano, etanol, clorofórmio e diclorometano, sendo a mistura mais comummente utilizada para este fim é metanol e clorofórmio numa proporção de 9:1 No entanto quando se considera a escala piloto-industrial, o etanol é principalmente adotado e confirmando estudo descrito por Smith e Vaughan (2011), que avaliou a quantidade de canabinoides extraídos da Cannabis sativa. por metanol, etanol, clorofórmio, e metanol-clorofórmio (9:1) e apresentaram que o desempenho da extração de solventes à base de álcool era superior aos demais.

1. EXTRAÇÃO POR SOXHLET

A extração de Soxhlet foi proposta por Franz Ritter Von Soxhlet, um químico alemão, como método de extração de, principalmente, lipídeos, mas ao longo dos anos, este procedimento tornou-se amplamente utilizado para diferentes extrações, comummente utilizados para a separação de bioativos presentes em matéria vegetal. Para extrações de Cannabis, Lewis-Bakker et al. (2019) compara o procedimento com diferentes tipos de solventes orgânicos e encontraram que o etanol apresentou os maiores rendimentos de canabinoides. NO entanto o tempo e a grande quantidade de solvente necessária são limitações que não só aumentam o custo de operação, mas também acentuar o caminho de degradação de THCA para THC, resultando em níveis elevados de THC e CBN (WIANOWSKA et al., 2015).

2. MACERAÇÃO

Esse método consiste no simples contato da droga vegetal com o líquido extrator por um período determinado. A Maceração explora o fenômeno de difusão do solvente através do tecido vegetal. Nesse procedimento, o material botânico deve ser dividido em pequenos fragmentos e deve ser deixado em contato com o solvente por um determinado tempo. Em suas modalidades, a maceração pode ser estática ou dinâmica. 

No primeiro caso, o contato do solvente com os fragmentos da planta é feito por um tempo estabelecido e em repouso. É indicado para fabricação de extratos sensíveis a degradação térmica, quando se quer manter bem as características sensoriais da planta e não exaurir a extração dos ativos. Por exemplo, um extrato de camomila.

A maceração dinâmica é um procedimento convencional de extração sólido-líquido, baseado na imersão de uma amostra em solventes orgânicos por um tempo específico numa determinada temperatura e seguida de agitação. Este processo é pouco dispendioso. e um método popular utilizado para obter óleos essenciais e compostos bioativos.

O etanol é sugerido como solvente preferido para extração de canabinoides, e um estudo conduzido por Fathordoobady et al. (2019) demonstrou que não havia diferença significativa entre outros solventes orgânicos (n-hexano, acetona, metanol) e etanol quando utilizado para recuperação de canabinoides neutros, no entanto, quando avaliado os canabinoides ácidos foi testada, o etanol obteve maior rendimento.

2. MÉTODO DE EXTRAÇÃO NÃO CONVENCIONAL

A segunda classe dos processos extrativos engloba os métodos não convencionais, nos quais têm como características a aplicação e uso de solventes não líquidos a condições normais de temperatura e pressão e a utilização de equipamentos de indução da quebra das células da matriz vegetal. Dentro dessa grande classe, podemos citar a extração por maceração assistida por micro-ondas ou ultrassom (ondas ultrassônicas) e as extrações com líquidos pressurizados, subcríticos ou supercríticos.

As técnicas de maceração assistidas ou por líquidos pressurizados, assim como as técnicas de maceração convencionais, levam a produção de extratos com uma grande variedade de compostos devido a não seletividade dos solventes. A principal vantagem dos métodos assistidos são o ganho de rendimento e produtividade de extrato quando comparados aos métodos não assistidos (maceração convencional). Por sua vez, a extração com solventes subcríticos e supercríticos são técnicas diferentes das demais, pois utilizam como solvente de extração fluidos que são gases a condições normais de temperatura e pressão, como butano, metano e o dióxido de carbono (CO₂). O CO₂ destaca-se por não ser tóxico, não inflamável e não poluente, e por ser totalmente recuperável, de baixo custo e inerte, ou seja, não causa qualquer alteração química nos compostos bioativos presentes na Cannabis.

1. EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR ULTRASSOM 

A principal característica que define a extração assistida pelo ultrassom é a utilização de ondas sonoras, normalmente com frequências entre 20 a 100 kHz, o que permite a penetração de solventes em uma matriz para extrair os compostos de interesse, através do processo chamado de cavitação. 

De Vita et al. (2018) comparou métodos diferentes para a extração de cânhamo disponível comercialmente e de cannabis medicinal para avaliar as alterações na composição dos canabinoides. O estudo demonstrou que as condições para o maior rendimento de canabinoides utilizando ultrassom a 50 min a 60 °C com etanol como solvente, no entanto, apesar das condições, as quantidades totais de THC e CBD extraídas foram ligeiramente inferiores quando comparado com o extrato obtidos sob refluxo a 90 °C durante 50 min em etanol.

2. EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR MICRO-ONDAS

A energia fornecida sob a forma de micro-ondas, com frequências entre 300 MHz e 300 GHz, é utilizada para produzir aquecimento rápido após condução iônica e rotação dipolo. Este procedimento expõe diretamente cada molécula ao micro-ondas, sendo convertida em energia cinética, que pode quebrar a parede das células vegetais e libertar o seu conteúdo para uma fase líquida. 

De Vita et al. (2018) realizaram um estudo utilizando  micro-ondas, explorando o tempo, temperatura, e solvente como variáveis. O estudo demonstrou que o rendimento de extração do CDB teve um acréscimo em pelo menos 4 vezes quando comparado com a amostra de referência, que foi preparada por refluxo de etanol a 90 °C durante 50 min., sendo observado que o óleo obtido, possuía propriedades superiores quando comparado com o obtido por refluxo.

3. EXTRAÇÃO DE LÍQUIDOS PRESSURIZADOS

A extração de líquidos pressurizados é conhecida como um método altamente eficiente e rápido de extração de compostos, visto que as pressões elevadas facilitam a extração enquanto as altas temperaturas ajuda a promover a solubilidade e a transferência de massa para aumentar a solubilidade do analito, bem como reduzir a viscosidade e a tensão superficial do solvente.

Para a extração de constituintes de Cannabis, Fathordoobady (2019) demonstrou que, utilizando metanol e acetona/metanol (50:50) como solventes no método de extração de líquidos pressurizados, utilizando como parâmetros de 1250 bar à temperatura de 60°C, 17 componentes variados e três canabinoides (Δ9-THC e seus metabolitos 11-nor-9-carboxi-THC e 11-hidroxi-THC) foram identificados.

4. EXTRAÇÃO POR FLUÍDOS SUPERCRÍTICOS

Este método extrativo reduz impactos ambientais e a produção de substâncias tóxicas, quando comparado com métodos tradicionais de extração. O processo é dividido em duas etapas: (1) o material vegetal é solubilizado num solvente supercrítico de escolha para extrair o composto desejado. (2) Os compostos são então recuperados do solvente para produzir o produto final.

O CO₂ apresenta seletividade na extração de compostos apolares, sendo o mais indicado para a obtenção de terpenos e canabinoides. Em um estudo realizado por Rovetto e Aieta (2017) avaliou-se o efeito da pressão e a utilização de etanol como co-solvente na extração de canabinóides, constatando que o aumento da pressão pode aumentar o poder de solvatação, mas diminui a seletividade da extração, e que o etanol é indicado como útil como um co-solvente, aumentando a taxa de extração supercrítica de CO₂ dos canabinóides.

Outro ponto importante e que deve ser destacado é a possibilidade de modulação das condições de extração para a obtenção de frações de extratos especificas, ou seja, alterando as condições de pressão e temperatura de processo podemos obter extratos ricos em diferentes compostos, como terpenos, ácidos graxos, clorofila e canabinoides (CBD, CBDA, CBG, CBGA, CBN e THC).

3. MÉTODO DE EXTRAÇÃO PARA OBTENÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL

O óleo essencial é um dos muitos produtos que as pessoas podem obter da Cannabis sativa, contendo muitos compostos voláteis, principalmente monoterpenos, sesquiterpenos e outros compostos semelhantes a terpenóides, que podem ser isolados por destilação a vapor. É uma área promissora, apresentando-se como um líquido límpido e de cor ligeiramente amarela, a partir da planta fresca.

Alguns autores descrevem a obtenção do óleo essencial de Cannabis sativa L. (EO) usando diferentes técnicas. Ascrizzi et al. (2019) utilizaram a inflorescência de Cannabis sativa por hidrodestilação e descobriu-se que o óleo extraído era rico em sesquiterpenos (principalmente β-cariofileno e o seus derivados oxidados, e α-humuleno); e os monoterpenos também foram significativamente representados (principalmente α- e β-pineno, e mirceno).

Benelli et al. (2018), processaram inflorescências frescas de Cannabis sativa L. para obtenção do OE por destilação a vapor, sendo sua composição caracterizada principalmente por monoterpenos e sesquiterpenos, como (E)-cariofileno (45,4%), mirceno (25,0%) e α-pineno (17,9%), como os compostos mais abundantes.

Naz et al. (2017), realizaram um estudo comparativo dos constituintes essenciais do óleo de Cannabis sativa L. obtido por destilação a vapor (DV), hidrodestilação (HD) e Fluído Super Crítico (FSC), trabalhando a 80- 90 bar. De acordo com estes autores, as temperaturas de extração optimizadas foram 110, 130 e 45 °C, para HD, DV e FSC, respectivamente. O rendimento de extração do óleo essencial obtido utilizando FSC (0,039%) era maior que HD (0,035%) e DV (0,032%). Estes autores analisaram também o tipo de componentes nos extratos e, em todos os casos, o principal componente dos sesquiterpenos foi cariofileno; enquanto, δ-limoneno era o mais abundante entre os monoterpenos.

Omar et al. (2013), propuseram a optimização da extração por ultrassom e por fluido supercrítico de óleos voláteis de Cannabis sativa L.. As condições de trabalho ideais para a extração por US foram fixadas a uma mistura de isopropanol/ciclohexano 1:1, ciclos (3 s^-1), amplitude (80%) e tempo de sonicação (5 min). No caso de FSC, pressão, temperatura, taxa de fluxo e co-solvente e as condições de trabalho adequadas foram de 100 bar, 35 °C, 1 mL/min, sem co-solvente.

Pieracci et al. (2021) realizaram um estudo sobre o óleo essencial de Cannabis sativa, comparando rendimento e composição química de 11 genótipos de cannabis, demonstrando que sesquiterpenos e canabinóides foram as principais classes de compostos dos óleos essenciais de cânhamo obtidos de inflorescências secas. Em relação aos sesquiterpenos, a forma hidrocarboneto foi mais abundante nas amostras de 2020, enquanto a oxigenada foi predominante nos OEs de 2019: os principais compostos pertencentes a essa classe química foram β-cariofileno, α-humuleno e seus derivados oxigenados óxido de cariofileno, 14- hidroxi-9-epi-(E)-cariofileno e óxido de humuleno II, todos componentes típicos do EO de cânhamo.

Os canabinoides identificados em todas as amostras foram canabidiol, canabicromeno e Δ9-tetrahidrocanabinol, mas apenas o primeiro foi revelado em percentuais relevantes. O rendimento da extração de OE variou de 0,03 a 0,12% p/p nas amostras de 2019, enquanto nas de 2020, ficou entre 0,03 e 0,23% p/p. Os dados obtidos mostraram que tanto o perfil químico de OE quanto o rendimento da extração foram significativamente influenciados pelo genótipo do material de partida, o ano de cultivo e a interação entre esses dois fatores.

4. REFERÊNCIAS

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Este texto é uma contribuição de conteúdo para melhor direcionamento dos interessados no tema. Não foi exigida metodologia ABNT, podendo ou não ser adotado pelos autores. Foi orientado um texto que possa guiar, nortear o leitor para se desenvolver e dar sequência no assunto. Podendo haver contato com os autores para parcerias e sugestões. A ABICANN se coloca como uma facilitadora para o desenvolvimento técnico-científico sobre Cannabis e canabinoides, pois temos a missão de auxiliar o setor brasileiro de PD&I.

AUTORES:

• Douglas Chaves (UFRRJ)

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• Neide Mara de Menezes Epifanio (UBM):

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• Revisão:  Paulo Eduardo Orlandi Mattos (Unifesp)

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