Atualmente, a extração de extratos naturais de plantas emprega uma variedade de métodos, cada um adaptado a necessidades específicas e oferecendo vantagens distintas. Técnicas comuns incluem extração por solvente, extração ultrassônica, extração por micro-ondas e extração enzimática. Enquanto isso, métodos avançados, como extração com fluido supercrítico e extração assistida por micro-ondas, são cada vez mais adotados devido à sua eficiência, escalabilidade e benefícios ambientais. Essas técnicas permitem o isolamento de compostos bioativos como flavonoides, óleos essenciais e antioxidantes, amplamente utilizados em indústrias como farmacêutica, cosmética e alimentícia.
Método de Extração por Solvente
A extração por solvente é uma técnica fundamental que utiliza solventes para dissolver e extrair ingredientes ativos de materiais vegetais sólidos. O solvente deve ser compatível com os compostos-alvo, ou seja, deve ser miscível com o soluto para garantir uma extração eficaz. Os solventes comumente utilizados incluem água para compostos polares, como açúcares e aminoácidos, etanol para polifenóis e flavonoides, e metanol ou acetona para uma gama mais ampla de fitoquímicos. O processo começa com a trituração do material vegetal para aumentar sua área de superfície, colocando-o em um recipiente adequado e adicionando várias vezes seu volume em solvente. A extração pode ser realizada por vários métodos: imersão (imersão do material), percolação (passagem do solvente pelo material), decocção (fervura), refluxo (reciclagem do solvente por condensação) ou extração contínua (usando equipamento especializado). Por exemplo, o extrato de sálvia de Bako e muitos óleos essenciais são produzidos por extração por solvente, demonstrando sua versatilidade em diferentes tipos de plantas.
Vários fatores influenciam a eficiência da extração por solvente. A concentração do solvente afeta a dissolução dos compostos-alvo, enquanto a proporção sólido-líquido determina o grau de contato entre o material vegetal e o solvente — uma quantidade muito pequena de solvente pode deixar os compostos sem extração, e uma quantidade muito grande pode diluir o rendimento. A temperatura de extração aumenta a solubilidade, mas corre o risco de degradar substâncias sensíveis ao calor, e o tempo de extração deve ser equilibrado para maximizar o rendimento sem prolongamento excessivo. Um estudo de Cristina Juan et al. demonstrou isso extraindo ocratoxina A (OTA) do arroz, otimizando as condições para atingir um teor máximo de OTA de 4,17 ng/g, verificado por detecção de fluorescência e cromatografia líquida. Da mesma forma, Monte D. Holt et al. extraíram alquilresorcinóis de trigo cru e cozido, descobrindo que a extração por solvente reduziu o tempo de processamento em comparação com métodos alternativos, destacando suas vantagens práticas.
Método de Extração Ultrassônica
A extração ultrassônica utiliza ondas sonoras de alta frequência para acelerar a liberação de compostos de células vegetais em um solvente. O processo se baseia na cavitação — onde as ondas ultrassônicas criam bolhas que colapsam, produzindo microjatos que rompem as paredes celulares —, melhorando a difusão e preservando a estrutura e a bioatividade de compostos delicados, como vitaminas e enzimas. Esse método de baixa temperatura é ideal para substâncias sensíveis ao calor e ganhou força nos últimos anos como um processo físico altamente eficiente, frequentemente superando a extração tradicional por solvente, reduzindo o tempo e o uso de solventes, além de aumentar os rendimentos.
Variáveis-chave na extração ultrassônica incluem o tipo e a concentração do solvente, a razão sólido-líquido, a temperatura e a duração. Ling Zhou et al. exploraram isso com Schisandra chinensis, descobrindo que temperaturas mais altas e a potência ultrassônica aumentaram as taxas de extração devido à melhor penetração do solvente. Hong Van Le et al. compararam a extração ultrassônica e enzimática para vitamina E e compostos fenólicos de cerejas, observando que a extração ultrassônica foi seis vezes mais rápida e produziu de 2 a 3 vezes mais extrato, graças à sua ruptura mecânica. Zhong Aiguo et al. extraíram clorofila de folhas frescas de bambu, obtendo rendimentos mais elevados à temperatura ambiente em comparação com métodos com solventes orgânicos, economizando energia e mantendo a estabilidade do composto, conforme quantificado por espectrofotometria.
Extração de Fluido Supercrítico (SFE)
A extração com fluido supercrítico (SFE) é uma técnica inovadora que utiliza dióxido de carbono (CO2) como agente de extração. O CO2 torna-se supercrítico acima do seu ponto crítico (31,1 °C e 73,8 bar), combinando difusão semelhante à de um gás com poder de solvatação semelhante ao de um líquido. Isso permite uma extração precisa por meio do ajuste de temperatura e pressão, após o que a despressurização separa o extrato, sem deixar resíduos de solvente. A baixa temperatura operacional da SFE preserva compostos sensíveis ao calor e sua natureza ecológica – utilizando CO2 atóxico – a torna uma opção sustentável para aplicações alimentícias, farmacêuticas e cosméticas.
Desde meados da década de 1980, a extração com CO₂ supercrítico tem avançado na extração de compostos vegetais. Ruey Chi Hsu et al. extraíram ingredientes ativos de Ganoderma (cogumelo reishi) usando CO₂ e etanol, garantindo fluidez sem degradação relacionada à temperatura. Monica Waldebäck et al. otimizaram a extração de esqualeno e α-tocoferol de azeitonas a 190 °C por 10 minutos com etanol, demonstrando a precisão do SFE. Yi Qiang Ge et al. extraíram vitamina E natural do gérmen de trigo, alcançando rendimentos máximos com um tamanho de partícula de 30 mesh, pressão de 4000–5000 psi, temperatura de 40–50 °C e fluxo de CO₂ de 2,0 mL/min, enfatizando o papel do pré-tratamento e das condições.
Extração assistida por micro-ondas (MAE)
A extração assistida por micro-ondas (MAE) utiliza energia de micro-ondas para aquecer internamente as células vegetais, rompendo-as por estresse térmico e liberando compostos em um solvente. As micro-ondas têm como alvo moléculas polares como a água, aquecendo o material vegetal mais rapidamente do que o solvente circundante, o que aumenta a velocidade e a eficiência da extração. Este método reduz o tempo de extração de horas para minutos, conserva o solvente e minimiza a degradação de compostos valiosos, tornando-o ideal para polifenóis e óleos essenciais.
A MAE requer solventes polares (p. ex., água, etanol, metanol) que absorvam micro-ondas e materiais vegetais com umidade suficiente. Ting Zhou et al. extraíram flavonoides e cumarinas de plantas medicinais, alcançando uma taxa de extração de 98,7% em condições otimizadas por meio de experimentos ortogonais. Li Haibin et al. extraíram mogrosídeos de fruta-dos-monges seca, alcançando um rendimento de 70,5% — 45% a mais do que a extração com água — com uma redução de tempo de 50%, demonstrando a superioridade da MAE para aplicações específicas.
Método de extração sinérgica por micro-ondas e ultrassom
A combinação das tecnologias de micro-ondas e ultrassom cria um método de extração sinérgico. As micro-ondas proporcionam aquecimento rápido, mas têm penetração limitada, enquanto as ondas ultrassônicas oferecem ruptura mecânica por cavitação com aquecimento mínimo. Juntas, elas potencializam a ruptura celular e a liberação de compostos, melhorando a eficiência e reduzindo o consumo de energia. HeJT et al. extraíram componentes solúveis em água da medicina tradicional chinesa, enquanto Luo Feng et al. direcionaram seus esforços para flavonoides do alcaçuz. Ma Lihua et al. superaram a destilação tradicional para carotenoides de bardana, e Bai Hongjin et al. testaram os efeitos antioxidantes dos extratos de aloe vera em óleos, confirmando a ampla aplicabilidade do método.