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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E FARMACOLOGIA DOCENTE: JOÃO MARCELO DE CASTRO E SOUSA DISCIPLINA: BIOQUÍMICA PARA FARMÁCIA REAÇÃO DE CARACTERIZAÇÃO DOS LIPÍDIOS AGATA DA SILVA MACHADO LIARA LYN BENEDITO MOURA MARCOS JEFFERSON DA SILVA COQUEIRO THAYS SOUSA PEREIRA VINICIUS CAVALCANTE SANTOS VITÓRIA RÉGIA VASCONCELOS MARQUES DOS SANTOS Teresina – PI 2022 RESUMO Os lipídios são biomoléculas encontradas de maneira abundante na natureza, presentes em diversos alimentos como gema do ovo, leite, gorduras animais e óleos vegetais etc. Desempenham diversas e importantes funções biológicas, atuando, por exemplo, como reserva energética de plantas e animais, isolante térmico e mecânico do corpo de animais, estrutural (como componentes das membranas biológicas), agentes emulsificantes (ácidos biliares), função coenzimática (as vitaminas lipossolúveis A, D, E, K), entre outras. Os presentes experimentos visaram caracterizar e analisar as propriedades dessa classe de biomoléculas através da reação de hidrólise alcalina, que hidrolisa e neutraliza as gorduras pela ação do hidróxido de potássio (KOH); da reação de separação dos ácidos graxos após adição de HCl (ácido clorídrico) e formação de aglomerado de ácidos graxos com resfriamento da solução; da reação de solubilidade nos solventes, em que se observou a dissolução dos lipídios em diferentes solventes; na formação de “sabão” por redissolução, em que a adição de KOH (hidróxido de potássio) e aquecimento formaram um sal de ácido graxo (sabão); da separação do “sabão” por salificação, em que com a adição de NaCl (cloreto de sódio) o sabão formado separa-se do líquido e formam-se duas fases. Palavras-chave: hidrólise, saponificação, solubilidade, redissolução, ácidos graxos. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3 2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 4 3 MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................ 5 3.1 MATERIAL E REAGENTES ............................................................................... 5 3.2 MÉTODOS ......................................................................................................... 5 3.2.1 Hidrólise alcalina dos triacilgliceróis ...................................................... 5 3.2.2 Separação dos ácidos graxos .................................................................. 5 3.2.3 Solubilidade nos solventes ...................................................................... 6 3.2.4 Formação de “sabão” por redissolução dos ácidos graxos ................. 6 3.2.5 Separação do “sabão” por salificação .................................................... 6 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................... 7 4.1 HIDRÓLISE ALCALINA DOS TRIACILGLICERÓIS ........................................... 7 4.2 SEPARAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS ................................................................ 8 4.3 SOLUBILIDADE NOS SOLVENTES .................................................................. 9 4.4 FORMAÇÃO DE “SABÃO” POR REDISSOLUÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS .. 10 4.5 SEPARAÇÃO DO “SABÃO” POR SALIFICAÇÃO ............................................ 11 5 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 14 3 1 INTRODUÇÃO Os lipídeos biológicos são um grupo de compostos quimicamente ativos diversos, definidos por uma característica em comum: a insolubilidade em água. As funções biológicas dos lipídeos são tão diversas quanto a sua química. Gorduras e óleos são as principais formas de armazenamento de energia em muitos organismos. Os fosfolipídios e os esteroides são os principais elementos estruturais das membranas biológicas. Outros lipídeos, embora presentes em quantidades relativamente pequenas, desempenham papéis cruciais como cofatores enzimáticos, transporte de elétrons, pigmentos fotossensíveis, âncoras hidrofóbicas para proteínas, chaperonas para auxiliar no enovelamento de proteínas de membrana, agentes emulsificantes no tratamento digestório, hormônios e mensageiros intracelulares (NELSON; COX, 2014). Segundo Conn (2007), os lipídeos aparecem como principal componente do ácido graxo; contendo um par de átomos de carbono (4 a 30) em cadeiras lineares, em sua maioria saturadas, podendo conter até seis ligações duplas. Os triacilgliceróis podem existir na forma líquida ou sólida, depende da natureza dos ácidos graxos que o constituem. Os triacilgliceróis celulares se agrupam em gotículas de lipídeos que não aumentam a solubilidade do citosol e não são solvatadas (NELSON; COX, 2014). Essas pequenas gotas, em meio aquoso tendem a se reunir em uma ou mais estruturas maiores, para assim formarem uma barreira hidrofóbica; esse agrupamento se dá pela diferença de densidade dessas duas soluções distintas; sendo o óleo mais denso que a água, pois as ligações existentes são fracas em relação as ligações aquosas. 4 2 OBJETIVOS A realização desses experimentos teve por objetivo analisar as propriedades físicas e químicas dos ácidos graxos e triacilgliceróis. 5 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 MATERIAL E REAGENTES • 5 pipetas graduadas volumétricas; • 1 pipetador; • Banho-maria; • 1 pinça de madeira; • Água destilada (H2O); • 4 tubos de ensaio; • 1 estante de inox para tubos de ensaio; • Margarina; • Solução de hidróxido de potássio 5% (KOH); • Solução de hidróxido de potássio 5N (KOH); • Ácido clorídrico (HCl); • Álcool; • Éter; • Cloreto de sódio; • 1 pipeta de Pasteur; • 1 bastão de vidro; • 1 proveta graduada. 3.2 MÉTODOS 3.2.1 Hidrólise alcalina dos triacilgliceróis Preparou-se um tubo de ensaio (A) com o auxílio de uma pipeta graduada volumétrica, adicionou-se 10ml de margarina e 10ml de solução alcoólica de KOH 5% ao tubo (A). Após isso foi adicionado em banho-maria por 30 minutos, foi retirado o tubo e observado. 3.2.2 Separação dos ácidos graxos Utilizando o tubo (A) da primeira reação, foi adicionado a ele 1ml de ácido clorídrico, gota a gota, sempre sob agitação. Depois foi levado em banho-maria até a formação de uma camada oleosa, logo após foi esfriado em banho de gelo e observada. 6 3.2.3 Solubilidade nos solventes Utilizando um bastão de vidro foi retirado do tubo (A) os ácidos graxos obtidos na reação B e distribuídos em três tubos de ensaio. No primeiro tubo (C-1) foi adicionado 2ml de água destilada, no segundo tubo (C-2) foi adicionado 2 ml de álcool, no terceiro tubo (C-3) foi adicionado 2 ml de éter. Logo após foi agitado todos os três tubos e observou-se. 3.2.4 Formação de “sabão” por redissolução dos ácidos graxos Utilizando o tubo da experiencia B, foi adicionado 10ml de H2O e 6ml de solução de KOH 0,5 N. Logo após foi levado para banho-maria em água fervente por 5 minutos, agitou-se observou os resultados. 3.2.5 Separação do “sabão” por salificação Utilizando a soluções de sabões da experiencia D, foi adicionado 3ml dessa solução em uma proveta, e completado o volume até 20ml com H2O destilada. Logo após foi adicionado cloreto de sódio gradativamente sempre sob agitação até a formação flocos. Após observou-se os resultados. 7 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 HIDRÓLISE ALCALINA DOS TRIACILGLICERÓIS Após aguardar o tempo estipulado do aquecimento para a obtenção do resultado, pode-seobservar que no final do experimento formou-se no tubo de ensaio A uma mistura heterogenia de duas faces, na qual a parte sobrenadante era o sabão e na parte inferior o glicerol, conforme pode ser visto na figura 1. Figura 1. Tubo de ensaio A Fonte: Acervo pessoal, 2022. Uma forma alternativa de hidrolisar as gorduras presentes nos efluentes seria através do emprego de agentes alcalinos como o hidróxido de potássio (KOH). Os ésteres, quando aquecidos em KOH aquoso, sofrem uma reação de hidrólise, denominada saponificação, que consiste na hidrólise dos ésteres e posteriormente a neutralização dos ácidos graxos produzidos pela base, um subproduto da manufatura sabões é a glicerina (SOLOMONS; FRYLE, 2002). A glicerina separada do sabão no processo industrial é utilizada tanto por fabricantes de resina e explosivos como pela indústria de cosméticos. Devido a isso, seu preço, depois de purificada, pode superar o do sabão (NETO; PINO, 1995). 8 4.2 SEPARAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS Após a adição de ácido clorídrico (HCl) observou-se a ocorrência de um precipitado, como visto na figura 2, sendo esse precipitado um aglomerado de ácidos graxos que se apresentam com pouquíssima solubilidade em solução aquosa. Após submeter o tubo B à um segundo aquecimento e posterior banho de gelo, nota-se, na figura 3, que toda a solução oleosa de ácidos graxos se concentrou na superfície do líquido. Figura 2. Tubo B após a adição de HCl Fonte: Acervo pessoal, 2022. Figura 3. Tubo B após reaquecimento e posterior banho de gelo. Fonte: Acervo pessoal, 2022. 9 A adição de ácido clorídrico à solução aquosa de sabão provocará a precipitação de ácidos graxos devido à presença de íons H+, uma vez que, ao reagir com esses íons, os ácidos graxos tendem fortemente a formar dímeros por meio das ligações de hidrogênio. A reação dos ácidos graxos por acidificação está demonstrada na figura 4 (PASSOS et al, 2020). Figura 4. Reação dos ácidos graxos por acidificação. Fonte: Google Imagens, 2022. 4.3 SOLUBILIDADE NOS SOLVENTES Após a agitação, observou-se a mudança de fase nos três tubos de ensaio, como pode ser vista na figura 5. No tubo C-1, a alíquota de ácidos graxos mostrou-se insolúvel em água, já que são observadas duas fases bem distintas pois os lipídios não se solubilizaram. No tubo C-2, em que o solvente é o álcool, a alíquota mostrou- se parcialmente solúvel, com a presença de duas fases, porém foi observável uma certa dissolução dos ácidos graxos. Já no tubo C-3, em que o solvente usado foi o éter, a solução ficou composta apenas de uma fase de cor amarela, pois a alíquota se solubilizou integralmente. Figura 4. Tubos de ensaio C-1, C-2 e C-3, respectivamente, após agitação. Fonte: Acervo pessoal, 2022 C-1 C-2 C-3 10 A maioria dos lipídios é formada por ácido graxo, que é um ácido orgânico monocarboxílico. As propriedades físicas dos ácidos graxos e dos compostos que os contêm são determinadas, em grande parte, pelo comprimento e pelo grau de insaturação da cadeia hidrocarbonada. A cadeia hidrocarbonada apoiar é responsável pela baixa solubilidade dos ácidos graxos na água. Os lipídeos têm densidades específicas mais baixas do que a água, o que explica por que as misturas de óleo e água (p. ex., tempero de salada com azeite e vinagre) têm duas fases: o óleo, com densidade específica mais baixa, flutua sobre a fase aquosa (NELSON; COX, 2014). A solubilidade de substâncias se dá em função de uma afinidade eletrônica existente entre as espécies em um sistema. Essa afinidade eletrônica pode ser expressa na famosa frase: "semelhante dissolve semelhante”. Isso quer dizer que substâncias polares se misturam bem com substâncias polares, substâncias apolares se misturam bem com substâncias apolares e substâncias polares não se misturam com substâncias apolares. Quando os elétrons de uma molécula não estão distribuídos uniformemente, a substância é dita como polar. Um exemplo clássico é a água porque os elétrons estão mais próximos do oxigênio que do hidrogênio, pois o primeiro elemento é mais eletronegativo que o segundo. As substâncias em que os elétrons estão distribuídos igualmente por todas as moléculas são ditas apolares (SOUZA, 2018). Sabendo-se, então, que os lipídios, mais especificamente os ácidos graxos, são compostos apolares, a amostra que contém solvente apolar (éter) formará soluções de apenas uma fase com as substâncias apolares; e com as substâncias polares (água e álcool) formarão soluções onde observaremos mais de uma fase. 4.4 FORMAÇÃO DE “SABÃO” POR REDISSOLUÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS Após a adição dos 10mL de H2O e 6mL de solução de KOH 0,5 N no tubo B, ele foi levado ao banho maria, ao qual permaneceu por 5 minutos e posteriormente foi agitado. Posteriormente a estes processos, observa-se que a pequena parte solida de coloração amarelada, que anteriormente tinha no tubo, após o aquecimento desapareceu completamente formanda uma solução completamente heterogenia de coloração amarelada, como pode ser observado na figura 5. 11 Figura 5. Tubo D antes e depois do banho maria Fonte: Acervo pessoal, 2022. Nesse um processo de saponificação com a formação de um sal de ácido graxo (sabão) em decorrência da reação com Hidróxido de Potássio (KOH) que causou uma hidrolise alcalina juntamente com o calor, este sabão polar por sua vez se torna polar devido a sua configuração com ponta polar e corpo apolar o que explica o desaparecimento da substância solida, reação está que pode ser observada na figura 6 (SOUSA; NEVES, 2022). Figura 6. Reação de Saponificação com KOH Fonte: Google Imagens, 2022. 4.5 SEPARAÇÃO DO “SABÃO” POR SALIFICAÇÃO Inicialmente o líquido apresentava somente uma fase. No decorrer da adição do sal e agitamento começou a floculação pelo sabão pela floculação e logo após a flutuação, conforme é visível na figura 7. 12 Figura 7. Proveta após adição de do cloreto de sódio Fonte: Acervo pessoal, 2022. Os sabões que estavam solubilizados em água e para a separação foram utilizados um método conhecido como efeito salting out. Este efeito é conhecido na extração líquido-líquido e é frequentemente chamado de “separação de fases induzida por sal. À medida que vai se adicionando cloreto de sódio vai aumentando a concentração salina do meio diminuindo a solubilidade das moléculas do solvente e assim vai formando um sistema bifásico. 13 5 CONCLUSÃO A realização de tais experimentos teve como fim a análise, compreensão e caracterização das propriedades dos lipídios por meio de reações químicas como: hidrólise alcalina dos triacilgliceróis, onde houve a formação de sabão a partir de um triacilglicerol; separação de ácidos graxos através da formação de ácidos graxos livres em decorrência da dissociação do sabão em contato com o ácido clorídrico; solubilidade nos solventes, onde houve a comprovação da solubilidade de ácidos graxos através da dissolução destes em compostos orgânicos; formação de sabão por redissolução dos ácidos graxos, havendo nessa reação a formação de sabão a partir da interação entre o ácido graxo e uma base forte (hidróxido de potássio- KOH); por fim, a separação do sabão por salificação, ocorrendo a separação por meio da insolubilidade do sabão ao entrar em contato com um sal (NaCl), devido ao poder de solvatação deste. 14 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EXTRAÇÃOLÍQUIDO-LÍQUIDOASSISTIDAPELOEFEITOSALTINGOUTPARA análisedeamostrasbiológicas. Scientia Chromatographica 2018, Instituto Internacional de Cromatografia, p. 99-111, 14 maio 2018. DOI http://dx.doi.org/10.5935/sc.2018.006. Disponível em: https://www.siga.fiocruz.br/arquivos/ss/documentos/editais/2_QUIMICA.pdf. Acesso em: 2 ago. 2022 NELSON, D.; COX, N. Princípios de bioquímica deLehninger. 6 ed. rev. Porto Alegre: Artmed, 2014. 1250 p. ISBN 978-85-8271-073-9. NETO, O.; PINO, J. Trabalhando a química dos sabões e detergentes. Rio Grande do Sul: UFRGS, 1995. PASSOS, G. et al. Caracterização de lipídios, 2020. Disponível em: <CARACTERIZAÇÃO DE LIPÍDIOS | Manuais, Projetos, Pesquisas Química - Docsity> Acesso em: 06 ago, 2022. SOLOMONS, T.; FRYLE, C. Química Orgânica. 7ed. Volume 2. Rio de Janeiro: LTD, 2002. SOUZA, L. "Como as substâncias se dissolvem"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/como-as-substancias-se-dissolvem.htm. Acesso em 07 de agosto de 2022. SOUSA, K; NEVES, V. Saponificação. [S. l.], 2022. 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