Lezione di Farmacognosia: fattori che influenzano i preparati vegetali

Dalla pianta medicinale al preparato vegetale

Dalla pianta medicinale al preparato vegetale.
Fattori specifici che incidono sulle caratteristiche del riparato vegetale:
Al centro abbiamo l'estratto (preparato vegetale) e tutta una serie di fattori che impattano sulla
composizione di questo prodotto, l'estratto finale avrà caratteristiche e variabilità che dipendono da questi
fattori.

Raccolta/
Produzione
agricola
Dimensione
delle particelle
del materiale di droga
Tipo
tagliato o triturato
sottoposto
a estrazione
Numero
di lotto
Processo
di estrazione
Solventi di estrazione
Tempo di estrazione
Umidità della droga
Modalità di estrazione
(percolazione,
macerazione ecc.)
Conservazione
e manipolazione
-Pressione di estrazione
Tempo di raccolta
e relativo metodo
Composizione
dell'estratto
(nel prodotto
finale)
Temperatura
di estrazione
Fattori edafici
e meteorologici
(es. suolo)
Modalità
di essiccamento
(spray drying,
freeze drying ecc.)
Forma farmaceutica
(compresse, capsule
ecc.)
Dose
Eccipienti
utilizzati
Standardizzazione
Formulazioni
farmaceutiche

Prima fase: raccolta/produzione agricola
Seconda fase: processo di estrazione
Ultima fase: formulazione farmaceutica, entrano in gioco problematiche comuni ai medicinali.

Prima fase: fonte e variabilità

Relativa alla fonte (pianta medicinale)

Relativa alla fonte (pianta medicinale) che può essere ottenuta con modalità differenti.

• Coltivazione
• Biotecnologie

Otteniamo quindi la droga dalla quale otterremo il nostro prodotto o preparato vegetale.

Fattori di variabilità

Fattori condizionanti:

• Fattori naturali endogeni (genetici e non genetici): dipendono dalla pianta che fornisce la droga
• Fattori naturali esogeni o ecologici: dipendono dall'ambiente in cui la pianta si sviluppa
• Fattori artificiali: deriva dall'intervento dell'uomo, raccolta, preparazione, conservazione,alterazioniFattori endogeni:

Fattori endogeni: genetici

• Genetici: mutazione, selezione, possono essere indotti anche dall'uomo, possono portare a delle
  varianti della pianta e impattano sul metabolismo della pianta e si riflettono in un aumentata
  resistenza ai fattori ambientali sfavorevoli o variazione del metabolismo con incremento della
  produzione dei metaboliti di interesse farmacologico.
  Selezione genealogica: si utilizza un individuo particolare e se ne segue la discendenza attraverso
  generazioni, scegliamo individui con caratteristiche più vantaggiose. Individuo di partenza omozigote (linea
  pura) a seguire si generano individui eterogenei (prima linea eterogenea)
  Esempio: papaver somniferum, in grado di produrre morfina doppi attraverso la selezione (dal 10 al 20% di
  morfina)
  Segale cornuta sclerozi: sclerozi parassiti della segale e che producono gli alcaloidi (ergometrina,
  ergotamina), con la elezione aumenta la produzione di alcaloidi di 15 volte.
  Ibridazione: si verifica in maniera spontanea. Incrocio di individui diversi geneticamente per formare una
  progenie ibrida con caratteri biochimici e morfologici di interesse pratico, ***
  Caratteristiche instabili quindi la progenie spesso ha caratteristiche diverse oppure scompaiono i caratteri
  ed è necessaria una riproduzione per via vegetativa per preservare quello specifico carattere.
  Esempio: lavandula angustigollia , utilizzata per l'olio essenziale, aumenta l'essenza del 5% quindi si
  migliora la resa produttiva.

Fattori endogeni: ontogenici

• Ontogenici: si riferiscono all'età e allo stadio di sviluppo della pianta. La qualità dei principi attivi
  può variare in base allo stadio vitale, si osserva che le piante annuali vanno raccolte a sviluppo
  completo mentre le biennali nel secondo anno di vita per
  migliorare la qualità della droga.
  Esempio: olio essenziale di santoreggia, ottenuto di carvacrolo e il
  Cimene, man mano che ci spostiamo durante lo sviluppo della
  pianta si ha una variazione. Il carvacrolo in primavera ha un picco di
  produzione e di contro il cimene ha valori opposti e più bassi. Dovrò
  fissare la raccolta nel periodo autunnale per estrarre entrambi i
  componenti (tempo balsamico: tempo migliore per effettuare il
  raccolto della droga)

60
50
40
13
30
20
10
0 -
maggio
luglio
settembre
aprile
giugno
agosto
ottobre
% di carvacrolo nell'olio
% di cimene nell'olio

Fattori esogeni: naturali ecologici

Fattori esogeni:
fattori naturali ecologici, fattori legati all'ambiente in cui vive la pianta.
Fattori edafici (caratteristiche del terreno), clima, temperatura, luce, latitudine, altitudine, fattori biotici.

Fattori edafici: costituzione del terreno

• Fattori edafici: costituzione del terreno, dal treno ricava nutrienti alla base del metabolismo della
  pianta e attivazione di vie metaboliche specifiche in base ai costituenti del terreno. La pianta si può
  adattare a caratteristiche del terreno. Il terreno ha caratteristiche rilevanti come proprietà fisiche,
  chimiche e microbiologiche e il terreno è un veicolo di contaminanti per la pianta (inquinanti).
  Costituzione chimico-fisica del terreno: Fornisce acqua, materiale inorganico e materiale organico in
  composizione, vengono assorbiti dalla pianta che li ingloba nel ciclo vitale. Ogni variazione nella
  composizione del terreno determina variazione nel metabolismo della pianta medicinale.Struttura del terreno: dimensione delle particelle del terreno con porosità, penetrabilità o compattezza, in
  base a forma e dimensione degli elementi che compongono il terreno, e il rapporto tra cemento e humus.
  Gli elementi soldi sono rivestiti da film acquoso e permettono il passaggio di aria negli spazi interposti
  (abbiamo disponibilità di acqua e aria) che porta all'evaporazione di acqua quindi terreno secco.
  Rapporti ottimali tra componenti del terreno:
  Solido 50%
  Acqua 25%
  Aria 25%
  Tipi di terreno:

• Argilla: piccole particelle con capacità di assorbire acqua
• Sabbia: asciuga velocemente, elevata permeabilità all'aria
• Ghiaia: granuli ancora più grandi
  Esempio:
  Altea: pianta malvacea utilizzata per dei polisaccaridi che si accumulano all'interno della radice
  (polisaccaridi mucillagini), mucillagini prodotte dalla pianta perché richiamano acqua e formano un
  idrocolloide che consente di conservare l'acqua assorbita dal terreno. Le mucillagine vengono
  maggiormente prodotte in terreno secco e sabbioso, povero di acqua.la droga sarà di scarsa qualità se
  preleviamo la droga (mucillagini) da un'Altea in presenza di un terreno argilloso ricco di acqua.

Droga
Terreno
Principio(i)
attivo(i)
Altea
Argilloso
Mucillagini Į
Sabbioso
Mucillagini 1
Menta
Sabbioso
Paludoso o argilloso
Olio essenziale 1
Olio essenziale Į
Salvia
Sabbioso
Olio essenziale 1
Paludoso o argilloso
Olio essenziale Į
Valeriana
Paludoso
Valepotriati Į
Stramonio
Calcareo
Alcaloidi tropanici 1
Amamelide
Siliceo
Tannini 1
Digitale
Siliceo
Glicosidi 1

Fattori esogeni: clima e temperatura

• Clima: si riflette sul meteorismo della pianta e in particolare sul procedo della fotosintesi, in base al
  clima può cambiare la disponibilità e intensità e qualità della luce.
  Fotoperiodo: quantità di ore di luce giornaliere, influenza le funzioni della pianta come il ciclo vegetativo,
  l'accrescimento, la sopravvivenza e la produzione di metaboliti secondari. Si cerca di gestire il fotoperiodo
  anche artificialmente.
  Fitocromo: pigmento con funzione di fotorecettore, ha la capacità di captare la luce, essere attivato e ha un
  effetto su metabolismo della pianta. Influenza il ciclo vegetativo, accrescimento, germinazione e
  produzione di metaboliti secondari.
  La belladonna ha bisogno di tanta luce.Temperatura: influenza la velocità delle reazioni enzimatiche, temperature sfavorevoli sono le temperature
  estreme e questo porta anche ad auto intossicazione e la pianta muore.

Fattori biotici e interazioni tra piante

Fattori biotici: organismi viventi che interagiscono con la pianta, influenza la crescita e lo sviluppo della
pianta, in genere sono dei metaboliti secondari che la pianta produce come forma di interazione per
comunicare con l'ambiente circostante. Composti che possono agire sia in senso positivo (molecole con
funzione attrattiva) oppure molecole repellenti.
Interazioni tra piante:

• Simbiosi
• Anabiosi
  Esempi:
  Esempio di interazione
  antibiotica allelopatica:
  Juglans regia (noce comune)
  Produce una sostanza
  allelochimica (terpenoide
  volatile juglone) che in forma
  ossidata impedisce la
  germinazione e la crescita di
  altre specie nell'area limitrofa.
  Stramonio: interazione negativa con la menta peperita, la presenza del lupino favorisce la produzione e il
  metabolismo della pianta.

Seconda fase: raccolta e coltivazione

Raccolta spontanea e problemi

Raccolta spontanea delle piante: la raccolta non riesce a sopperire alle richieste de mercato, abbiamo una
bassa produzione.
Problemi della raccolta spontanea:

• Depauperamento: quando c'è grosso interesse per la pianta medicinale e viene raccolta con lo
  stato spontaneo abbiamo la raccolta smodata e la pianta va incontro ad estinzione con perdita della
  biodiversità.
• Variabilità nel contenuto di fitocostituenti di interesse farmacologico. Se prendo 10 piante
  spontanee in punti diversi risentono dei fattori ambientali multipli. Fattori non prevedibili e
  abbiamo grossa variabilità.

Miglioramenti con la coltivazione

Miglioramenti con la coltivazione:

• Possibilità di produrre specie, varietà o ibridi con caratteristiche prestabilite e definite
• Miglioramento dello sviluppo della pianta per condizioni favorevoli del suolo, garantisco un apporto
  costante di acqua ecc ... Miglioramento della resa produttiva quindi.
• Miglioramento del trattamento post-raccolta: esitazione alla temperatura corretta.Rhodiola rosea: da raccolta spontanea alla coltivazione, per migliorare la produzione e limitare la varibailità.
  Ci sono però piante medicinali che non possono essere raccolte allo stato spontaneo: oppio, canapa,
  cocaina. Coltivazioni soggette a controllo governativo.
  Canapa industriale: coltivazione legale
  Cannabis: coltivazione illegale a scopo voluttuario
  Problemi:

• Residui di pesticidi (industri o inquinamento delle macchine per strade vicino ai terreni)
• Contaminazioni microbiologiche e parassitarie
• Alterazione del contenuto di fitocostituenti
  Biodiversità a rischio: con modalità di coltivazione a cielo aperto quindi si ricorre a coltivazione in serra
  (controllata, greenhouse) è un'alternativa idonea alla coltivazione. Si definisce la temperatura, gli agenti
  atmosferici e controllando questi fattori si limita anche la crescita di parassiti.
  Oppure coltivazione biologica, oppure coltivazione biodinamica (più tecnologica):

Coltivazione biologica

BIO
Un prodotto biologico è ottenuto in condizioni il più rispettose della natura. Assenza di uso di pesticidi,
fertilizzanti e in alternativa ricorso a procedure che rispettano l'equilibrio dell'ambiente. Il terreno viene
mantenuto naturale, non rimuovere o capovolgere il terreno.
Pacciamatura: il terreno viene ricoperto di materiale vegetale che riduce la traspirazione del terreno,
trattiene acqua e favorisce la produzione di humus e microbiota del terreno. Il microbiota supporta la piana
e garantisce la su difesa. È anche una strategia di nutrimento del terreno.
Compostaggio: nutrimento della pianta.
Trattamento biologico
Trattamento chimico

• compostaggio
• distruzione dei rifiuti
• pacciamatura
• suolo nudo
• difesa di parassiti e infestanti
• lotta a parassiti e infestanti
• concimazione naturale
• concimazione organica di sintesi
• ridotto fabbisogno di acqua
• elevato fabbisogno di acqua
• incremento della vita del suolo
• limitazione della vita nel suolo

Coltivazione idroponica

COLTIVAZIONE IDROPONICA: acqua che lavora, coltivazione basata sull'impiego di sistemi di automazione
e computerizzazione per il controllo della soluzione nutritiva e per il recupero dell'acqua, la coltivazione
avviene in assenza totale di terreno, eliminiamo quindi la fonte di inquinamento e parassiti. Piante
alloggiate in substrato inerte o liquido, nutrimenti forniti direttamente in soluzione.