Lic. Rolando Carmona Fernández,1 Ing. Orestes Darío López,2 Téc. María Lidia Gonzáles Sanabia3 y Lic. Adriana Muñoz Cernada1
El propósito de la presente investigación fue estudiar el efecto de 3 variables en el proceso de obtención del extracto acuoso de flores de Calendula officinalis Lin., así como su optimización a partir de la maximización de los sólidos totales en el extracto y los valores de recobrado, obtenidos en un reactor cilíndrico de laboratorio con geometría desescalada de un reactor industrial. El estudio de superficie de respuesta realizado, utilizó un diseño híbrido, el cual, con 11 experimentos, logra analizar 3 factores en 5 niveles y da una respuesta adecuada a la necesidad de determinar la influencia de las variables de proceso y los valores óptimos para la extracción. La relación droga disolvente resultó ser la variable analizada que influyó con mayor significación en la extracción aunque todas fueron significativas y 100 ºC de temperatura, (1/10) como relación droga/disolvente y 2,5 h de agitación, resultaron ser los parámetros óptimos de operación, para el procedimiento propuesto.
Palabras clave: Calendula officinalis, extracto acuoso, optimización.
Calendula officinalis Lin. (caléndula) es una planta anual que se cultiva en todo el mundo y sus flores son utilizadas tanto desde el punto de vista ornamental como para la preparación de productos terminados en las industrias farmacéutica y cosmética. En nuestro país, la caléndula crece adecuadamente en condiciones de cultivo y sus flores cumplen con los requisitos establecidos por las farmacopeas internacionales para su uso como planta medicinal.
Según lo reportado en la literatura,1 las decocciones de las flores de caléndula tienen un amplio espectro en cuanto al tratamiento de diversas afecciones, entre las que podemos citar de una forma selectiva las siguientes: para la curación de las heridas, como colutorios en las estomatitis y en la piorrea; en el tratamiento de la gastritis, de las úlceras, hepatitis y otras enfermedades gastrointestinales; en el tratamiento de la hipertensión, taquicardia y arritmia; en el tratamiento de diversas afecciones del sistema urinario, así como en enfermedades del sistema nervioso central y periférico, etc.
Todos estos usos permiten inferir que los extractos acuosos de las flores de C. officinalis presentan las propiedades farmacológicas siguientes: cicatrizante, antiinflamatorio, antibacteriano y tranquilizante, lo cual hace de esta una materia prima natural de interés para la industria farmacéutica.
En los estudios farmacológicos realizados con extractos o fracciones a partir de las flores de C. officinalis se han detectado las mismas propiedades que se informan en la medicina tradicional; así tenemos que Dumenil2 plantea que los extractos etanólicos al 80 % mostraron actividad antibacteriana especialmente contra Staphylococcus aureus y S. fecalis. Omelchuk3 y Fleischner4 realizaron estudios en los que se demostró la propiedad antiinflamatoria de extractos de caléndula. Michel5 y Fleischner4 demostraron el poder cicatrizante de los extractos de C. officinalis en animales de experimentación y en humanos. Ubeeva6 plantea el uso de extracto de polifenoles totales, el cual mostró un marcado efecto colagogo en ratas al ser administrado en dosis de 0,05 g/kg/día y también resultó beneficioso en el tratamiento de hepatitis inducida por tetracloruro de carbono.
Además de estas actividades farmacológicas, ya refrendadas por el uso popular, los estudios farmacológicos experimentales han descubierto nuevas propiedades para la caléndula, a saber: Wojeicki7 demostró que la aplicación diaria durante 12 semanas de los saponósidos de las flores, a ratas con hiperlipemia experimental en dosis de 10-50 mg/kg, normalizaron el colesterol, los ácidos grasos libres, los fosfolípidos, las lipoproteínas, los lípidos totales y los triglicéridos presentes en la sangre. También Samochowiec8 comprobó que los saponósidos aislados de C. officinalis decrecen el contenido del colesterol, los triglicéridos y los lípidos totales en ratas alimentadas con una dieta aterogénica. Wagner9 aisló polisacáridos de alto peso molecular a partir de los extractos acuosos y acuosos alcalinos, los cuales mostraron actividad inmunoestimulante. Rocaud10 demostró la actividad antitumoral y citotóxica de extractos de caléndula ricos en saponinas triterpenoides. Parkhurst11 demostró que las saponinas de C. officinalis fueron efectivas como espermaticida, antiblastocito y abortivo.
La diversidad de acciones farmacológicas que presenta la caléndula no está agotada de acuerdo con muchas de estas investigaciones recientes. Debido a estas potencialidades de uso, nos propusimos optimizar una tecnología de obtención de extracto acuoso de C. officinalis Lin. y analizar la influencia de los parámetros de proceso: temperatura, relación droga/disolvente y el tiempo, para su ulterior estandarización y facilitar su utilización en preparaciones farmacéuticas o formas terminadas de medicamentos.
El procedimiento consistió en realizar las extracciones utilizando el método de digestión dinámica, filtración a vacío, preservación de los extractos, realización de las mediciones de sólidos totales13 y el análisis de los resultados empleando el programa estadístico DESING-EXPERT versión 5.
Para la determinación del efecto de los factores (Tabla 1) y sus interacciones, así como del gráfico de respuesta que definiría las condiciones óptimas del proceso, utilizamos un diseño híbrido (Tabla 2), el cual, con 11 experimentos logra analizar la temperatura, la relación droga/disolvente (sin considerar el volumen necesario de humectación) y el tiempo de extracción en 5 niveles y da una respuesta adecuada a los objetivos planteados.
Mediante el diseño híbrido mencionado, el análisis combinado de los resultados experimentales establecieron el efecto de cada variable en las características medidas del extracto final y sus resultados se muestran en las tablas 1 a la 5 y las figuras 1, 2 y 3.
Tabla 1. Datos Generales
| Factor | Nombre | Nivel (-) | Nivel (+) | ]]> Coded (-) | Coded (+) |
| A | Temp. (ºC) | 60 | 93 | -1,000 | 1,000 |
| B | RDDisolv. (Adim.) | ]]> 1:9 | 1:14 | -1,000 | 1,00 0 |
| C | Tiempo (h) | 1 | 3 | -1,000 | 1,000 |
| Nº Corrida | Orden | A:Temp. | B:RDDisolv. | C:Tiempo | Recobrado | S. Totales |
| 1 | ]]> 3 | -1,000 | -1,000 | 0,707 | 79,76 | 2,57 |
| 2 | 11 | 0,000 | 0,000 | ]]> 0,000 | 89,62 | 2,26 |
| 3 | 10 | 0,000 | -1,414 | -0,707 | 80,00 | 2,9 |
| ]]> 4 | 8 | -1,414 | 0,000 | -0,707 | 90,41 | 2,28 |
| 5 | 5 | -1,000 | ]]> 1,000 | 0,707 | 97,52 | 2,02 |
| 6 | 7 | 1,414 | 0,000 | -0,707 | 95,57 | ]]> 2,41 |
| 7 | 9 | 0,000 | 1,414 | -0,707 | 96,72 | 1,87 |
| 8 | 4 | ]]> 1,000 | -1,000 | 0,707 | 82,55 | 2,66 |
| 9 | 6 | 1,000 | 1,000 | 0,707 | ]]> 100,41 | 2,08 |
| 10 | 1 | 0,000 | 0,000 | 1,414 | 89,62 | 2,26 |
| 11 | ]]> 2 | 0,000 | 0,000 | -1,414 | 82,09 | 2,07 |
Tabla 3. Significación de la influencia de los factores
| Factores para Sólidos Totales | Coeficiente Estimado | ]]> GL | Error estándar | t for H 0 Coeff=0 | Prob > |t| |
| Intercept | 2,50 | 1 | 3,941E-03 | ||
| ]]> A-Temp. | 3,376E-03 | 1 | 2,414E-03 | 1,40 | 0,2208 |
| B-RDDisolv. | -0,026 | 1 | 2,414E-03 | ]]> -10,84 | 0,0001 |
| C-Tiempo | 1,892E-03 | 1 | 2,414E-03 | 0,78 | 0,4686 |
| A 2 | 5,436E-03 | ]]> 1 | 2,873E-03 | 1,89 | 0,1170 |
| B 2 | 6,628E-03 | 1 | 2,873E-03 | 2,31 | 0,0691 |
| ]]> Factores para Recobrado | Coeficiente Estimado | GL | Error estándar | t for H 0 Coeff=0 | Prob > |t| |
| Intercept | 89,14 | 1 | 1,78 | ]]> | |
| A-Temp. | 1,62 | 1 | 0,97 | 1,67 | 0,1562 |
| B-RDDisolv. | 7,41 | ]]> 1 | 0,97 | 7,62 | 0,0006 |
| C-Tiempo | 1,11 | 1 | 0,97 | 1,15 | 0,3040 |
| ]]> A 2 | 2,15 | 1 | 1,18 | 1,82 | 0,1289 |
| C 2 | -1,68 | 1 | 1,44 | ]]> -1,17 | 0,2957 |
Tabla 4. Soluciones más probables predichas por el diseño.
| Solución | Temp. | RDDisolv. | Tiempo | Recobrado | STotales | ]]> Deseabilidad |
| 1 | 100 | 9,9 | 2,5 | 91,22 | 2,65 | 0,980 |
| 2 | 100 | ]]> 9,9 | 2,4 | 91,23 | 2,64 | 0,980 |
| 3 | 100 | 9,9 | 2,5 | 91,26 | ]]> 2,64 | 0,980 |
| 4 | 100 | 10,0 | 2,5 | 91,56 | 2,63 | 0,979 |
Tabla 5. Optimización y predicción
]]>| Factor | Nivel | V. Resp. | Predicción | 95% Lim.Inf. | 95% Lim.Sup. |
| Temp. | 100ºC | STotales | ]]> 2.63 | 2.34 | 2.92 |
| RDDisolv. | 1:10 | Recobrado | 75.60 | 65.08 | 86.13 |
| Tie mpo | ]]> 2.5 h |
Fig. 1. Sólidos totales y desviación desde el punto de referencia.
Fig. 2. Recobrado y desviación desde el punto de referencia.
Fig. 3. Deseabilidad y desviación desde el punto de referencia.
Al analizar el comportamiento de los factores sobre la concentración de sólidos totales, podemos destacar cómo el valor máximo de temperatura y de tiempo así como el mínimo de relación droga/disolvente, maximizan los sólidos totales y se describe por la ecuación:
Ln(STotales + 10,00) = +2,50 + 3,376E -03 * A - 0,026 * B +1,892E -03 * C + 5,436E -03 * A 2 + 6,628E -03 * B 2
Este análisis en la Fig. 2, nos muestra cómo al maximizar los 3 factores se incrementan los valores de recobrado y se describe por la ecuación:
]]> Recobrado = + 89,14 + 1,62 * A + 7,41 * B + 1,11 * C + 2,15 * A 2 – 1,68 * C 2Esto lleva a un conjunto de soluciones más probables (Tabla 4), donde se maximizan las 2 variables respuesta y la solución escogida (Tabla 5), se gráfica en la Fig. 3.
Los efectos de las variables (factores), se correspondieron con el cambio provocado en las respuestas por la variación de los niveles. Este efecto se estimó, a partir de los coeficientes encontrados en los experimentos para cada variable considerada, con un nivel alto de +1,414 (+a) y como nivel bajo de -1,414 (-a).
La influencia observada fue similar para los sólidos totales y el recobrado. Tanto la temperatura como el tiempo de agitación, provocan influencias positivas, sobre ambas variables respuesta.
En el caso de la relación droga/disolvente, la influencia para los sólidos está en sentido opuesto a la que este factor ejerce sobre el recobrado. Esto hace que a la hora de establecer los valores óptimos de las variables para este proceso de extracción, haya que llegar a una solución de compromiso que satisfaga una máxima respuesta en las 2 variables.
Nuestros resultados demuestran que existió significación de la influencia de los 3 factores estudiados sobre los sólidos totales y el recobrado. En ambos casos podemos apreciar que es la relación droga/disolvente, el factor que presenta una influencia significativa en el proceso de extracción.
En el caso de la temperatura, tiene un valor máximo confiable analizado por el diseño de 93 ºC, aunque, atendiendo al comportamiento lineal en las inmediaciones de este valor con una pendiente elevada, la significación de este factor según los coeficientes estimados para ambas variables respuesta, la mínima diferencia en los rangos de intervalos de confianza para sólidos totales (±0,25 con 93 ºC y ±0,29 con 100 ºC), así como (±8,21 con 93 ºC y ±9,22 con 100 ºC) para el recobrado, además de que el valor +a en este diseño para la temperatura es precisamente 100ºC; se decidió escogerlo como valor de temperatura óptima.
Según los resultados predichos por el modelo para los recobrados, no creemos necesario considerar una segunda extracción ya que los rendimientos son bastante altos.
En esta investigación se determinó cuáles de los factores estudiados tenían influencia sobre el proceso, se demostró su significación y además, se logró optimizar una tecnología de obtención de extracto acuoso de Calendula officinalis Lin., determinando los valores más adecuados para nuestros parámetros de operación.
Key words: Calendula officinalis, aqueous extract, optimal level.
1. Lastra H, Piquet R. Calendula officinalis. Rev Cubana Farm. 1999;33(3):188-94.
2. Dumenil G. Evaluation of antibacterial properties of Calendula officinalis Lin. flowers and mother homeopathic tinctures of C. officinalis. Ann Pharm Fr. 1980;38(6):493-9.
3. Omelchuk MA, Krivut BA, Voroshilov A. Efectos de las condiciones de secado en la calidad de Calendula officinalis Lin. como materia prima para medicamentos. Khim Farm Zh. 1984;18(3):329-31.
4. Fleischner AM. Plants extract to accelerate healing and reduce inflammation. Cosmet Toilet. 1985;100:45-6, 48-51, 54-8.
5. Michel F. Apis mellifica and Calendula officinalis Lin. combination active against sunburn. Ger Offen 2.720.420 (01 Dec 1977).
6. Ubeeva I. Effect of Calephlones on the course of experimental hepatitis. Moscow: Farmacol Toksikol. 1987;50(1):66-71.
7. Wojeicki J. Comparative evaluation of the effect of Aralia mandchurica and Calendula officinalis Lin. saponosides of the level in blood serum. Herba Pol. 1980;26(4):233-7.
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9. Wagner H. Immunostimulating polysacharides of higher plants. Arzneimit telforschung. 1984;34(6): 659-61.
10. Rocaud Maitre A. Citotoxic and antitumoral activity of C. officinalis extracts. Pharmazie. 1988;43(3):220-1.
11. Parkhurst RM, Stolzenberg SI. Stanford Research Institute. Saponin containing spermatocidal composition. U.S. 3.866.272 Ap pl 384,101. 1973 Jul 30.
12. Sharapin N. Fundamentos de tecnología de productos fitoterapéuticos, Cooperación Iberoamericana CYTED. 1ª ed., 2000, Santa Fe de Bogotá DC., Colombia.
13. Soler B., Méndez G, Brook M, Miranda M. Medicamentos de origen vegetal, extractos fluidos y tinturas. Métodos de ensayo. NRSP 312, MINSAP 1992.
Recibido: 25 de septiembre de 2006. Aceptado: 20 de octubre de 2006.
Lic. Rolando Carmona Fernández Centro de Investigación y Desarrollo de Medicamentos. (CIDEM). Calle 19 de mayo Nº 13 esq. Amézaga. Teléfono 870-2536-38 E-mail: rcarmona@infomed.sld.cu
1Investigador Aspirante.
2Especialista
3Técnico.