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Relatório2-CC (2)

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Cromatografia em coluna: extração e fracionamento de pigmentos vegetais
Bruno Henrique Reis de Oliveira, Tiago Henrique Pereira de Paula
Curso de Química Orgânica experimental, Turma PA3, Prof. Grasiely Faria de Souza
	
	Universidade Federal de Minas Gerais
Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Química
Belo Horizonte, 18 de maio de 2022.
1
Introdução
A cromatografia em coluna é uma técnica de partição entre duas fases. Uma fase é chamada de estacionária (FE) que é sólida, enquanto a outra fase é a móvel (FM), líquida. A técnica se baseia na capacidade de adsorção e solubilidade dos componentes de uma mistura de interesse frente a essas fases. 
A separação de componentes da mistura se dá pelas interações intermoleculares de seus componentes com a FE quando esta é arrastada (ou eluída) pela FM ao longo de uma coluna cromatográfica.
A sílica gel (SiO2) e a alumina (Al2O3) são dois exemplos de FE mais utilizadas, ambas de caráter polar. 
Por isso, espera-se que, ao utilizar-se destas substâncias como FE, compostos polares de uma mistura interajam mais fortemente com a FE, sendo retidas na coluna. Já os compostos apolares, de pouca interação com a FE, sejam mais facilmente arrastados, ou seja, serão eluídos primeiro. Abaixo, tem-se uma exemplificação do processo:
Figura 1: Exemplo de um processo cromatográfico em coluna. Fonte: [1].
Dentre os pigmentos naturais que ocorrem em vegetais podem ser citados as clorofilas e os carotenóides.
As clorofilas são pigmentos naturais de cor verde comuns em todas as células fotossintéticas2. Já os carotenóides constituem um dos mais importantes grupos de pigmentos naturais, responsáveis pelas cores laranja, amarela e vermelha de frutas, hortaliças, flores, algas, bactérias fungos, leveduras e animais3.
Figura 2: Estrutura geral de uma clorofila. Fonte: [2].
Figura 3: Estrutura do Licopeno, um carotenóide. Fonte: [3].
Este experimento tem como objetivo introduzir a técnica de cromatografia em coluna por adsorção e aplica-la na extração de pigmentos vegetais de folhas de espinafre.
Materiais e Métodos
Primeiramente, montou-se um sistema de cromatografia em coluna utilizando-se de uma coluna de vidro com torneira apoiada em um suporte com garras e mufas.
Posteriormente, fez-se o empacotamento da coluna. Nesta etapa, introduziu-se um chumaço de algodão, de modo que este ficasse entre a conexão da torneira e o corpo da coluna, e 10mL de hexano. Adicionou-se uma suspensão de 5g de sílica gel 60 e 10mL de hexano à coluna e deixou-se escoar o líquido, sempre renovando-o para não secar a coluna, até que o enchimento com sílica ficasse empacotado à uma distância de, aproximandamente, 3cm do topo da fase estacionária (Figura 4). Fechou-se a torneira e foi preparado o extrato.
Figura 4: Empacotamento da coluna. Acervo pessoal
Para o preparo do extrato, pesou-se cerca de 10g de espinafre sem suas nervuras centrais. Fez-se a fervura dessas folhas em 100mL de água destilada por 2 minutos, refriando-as em água gelada e secando-as em papel absorvente. Triturou-se as folhas secas em almofariz com 15mL de uma mistura de acetona:hexano (1:1) até que obtivesse uma solução verde. Transferiu-se esta solução para um béquer e fez-se a incorporação do extrato com 2 pontas de espátula de sílica. Esta solução foi secada em banho maria (Figura 5).
Figura 5: Solução secada. Acervo pessoal
Colocou-se o extrato no topo da coluna, com auxilio de funil de haste longa. Adicinou-se gotas de hexano com uma pipeta conta-gotas para lavar as paredes da coluna, abriu-se a torneira até que o solvente atingisse o topo, recolhendo-o em um erlenmeyer de 125mL, e fechou-se a torneira. Procedeu-se a eluição adicionando mais hexano, recolhendo-o até que a primeira banda colorida, de cor amarela, estivesse perto da torneira (Fração I) (Figura 6), fechando-a.
Figura 6: Separação dos componentes da mistura. Acervo pessoal
Trocou-se para outro erlenmeyer de 125mL. A primeira banda foi recolhida (Fração II) até que se perdesse a cor amarelada na coluna.
Substituiu-se o erlenmeyer por um outro, trocou-se o eluente para acetona, recolhendo-a até que a segunda banda colorida de cor verde estivesse prestes a ser extraida, fechando a torneira (Fração III).
Substituiu-se, novamente, o erlenmeyer e a segunda banda colorida foi recolhida (Fração IV) (Figura 7).
Figura 7: Recolhimento da segunda banda. Acervo pessoal.
Desprezou-se, em local indicado, as frações obtidas e o adsorvente da coluna. Os restos de folha de espinafre foram rejeitados em lixo comum e lavou-se todas os materiais utilizados.
Resultados e Discussão
Como utilizou-se de silica gel como adsorvente, uma substância polar, era de se esperar que componentes menos polares (ou mais apolares) no extrato eluissem primeiro. Logo, como a fração (II) de cor amarela eluiu primeiro, esta teria componentes apolares. 
Na mesma linha de raciocínio, a fração (IV) de cor verde, que ficou mais retida na coluna, teria componentes mais polares que a fração (II). 
Esta constatação faz sentido, uma vez que, ao tomar as Figuras 2 e 3 como parâmetros, vê-se que há presença de grupos polarizáveis nas clorofilas enquanto nos carotenóides não. Porém, não se pode afirmar quais carotenoides e quais clorofilas estão presentes nas fases, uma vez que necessitaria de testes mais profundos para tais constatações.
Por fim, também pode-se atribuir a fração (II) contendo carotenóides e a fração (IV) contendo clorofilas, pelas respectivas cores amarela e verde.
Conclusão
Pode-se concluir que os objetivos deste experimento foram cumpridos. Fez-se a separação de pigmentos de forma correta, o que acarretou na atribuição correta das polaridades das frações (II) e (IV).
Referências Bibliográficas
1	Método para separação de misturas: cromatografia. Laboratório de fundamentos de Química, UFJF, 2018. Disponível em: https://www.ufjf.br/quimica/files/2018/03/Aula-5-Laborat%c3%b3rio-de-Fundamentos-de-Qu%c3%admica.pdf . Acesso em 17 mai. 2022.
2	STREIT, N.M; CANTERLE, L.P; CANTO, M.W; HECKTHEUER, L. H. H. As clorofilas. Ciência Rural, Santa Maria, v.35, n.3, p.748-755, mai-jun, 2005. Disponível em: https://www.scielo.br/j/cr/a/dWwJymDzZRFwHhchRTpvbqK/?format=pdf&lang=pt . Acesso em 17 mai. 2022.
3	MORAIS, F. L. Carotenóides: características biológicas e químicas. UnB. Brasília, 2006. Disponível em: https://bdm.unb.br/bitstream/10483/546/1/2006_FlaviaLuisaMorais.pdf . Acesso em 17 mai. 2022.
4 BRONDANI, P. B. Cromatografia em coluna.UFSC, 2019. Disponível em: https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Cromatografia-em-Coluna.pdf . Acesso em 17 mai. 2022.
5   Apostila de Química orgânica experimental (Departamento de
química)
2
Anexos
RESPOSTAS DO QUESTIONÁRIO:
1) A maioria das estruturas de carotenos são uma união de 8 unidades de isoprenóides de 5 átomos de carbono, formando uma cadeia de 40 átomos de carbono2. Os carotenos também possuem duplas ligações em suas estruturas, que são as responsáveis pelas cores vistas nos alimentos2. Já nas clorofilas destaca-se a presença do grupo funcionalizado éster e a presença do íon magnésio.
2) A fração amarela contém carotenos que, por serem mais apolares, eluem mais rapidamente sendo extraída primeiro. A fração verde contém as clorofilas que, por serem mais polares, interagem com a fase estacionária polar resultando numa maior retenção na coluna e, consequentemente, sendo extraída depois.
3) As clorofilas são mais polares que os carotenos.
4) A separação dos componentes poderá não acontecer, já que a acetona pode eluir os dois componentes juntos.
5)
6) Outros adsorventes sólidos utilizados na cromatografia em coluna são: papel, amido, açucares, sulfato de cálcio, sílica gel óxido de magnésio, alumina e carvão ativado4. A diferença entre seus usos é a capacidade de reter compostos polares. O papel sendo o pior retentor de substâncias polares e o carvão ativado o melhor.
3