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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
Departamento de Farmácia
Laboratório de Biologia Farmacêutica
PALAFITO
Programa de Pós-Gradua
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F
C
iênc ias Farmacêuticas
Apostila Prática
Métodos Cromatográficos Aplicados à Análise e Controle de
Qualidade de Drogas Vegetais e Extratos Vegetais e
Medicamentos Fitoterápicos
Prof. Dr. João Carlos Palazzo de Mello
Maringá, 2018
Colaboradores na elaboração do material didático
Ana Luiza Sereia
André Oliveira Fernandes da Silva
Cláudio Roberto Novello
Daniela Cristina de Medeiros
Danielly Chierrito
João Carlos Palazzo de Mello
Luana Magri Tunin
Mariana Nascimento de Paula
Mariane Roberta Ritter
Naiara Cássia Gancedo
Raquel Garcia Isolani
SUMÁRIO
Cromatografia em Papel .................................................................................... 4
Cromatografia em Camada Delgada .................................................................. 6
Cromatografia Líquida em Coluna .................................................................... 10
Cromatografia em Coluna Flash ....................................................................... 13
Cromatografia Líquida à Vacuo ........................................................................ 17
Cromatografia em Contracorrente .................................................................... 20
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência ......................................................... 24
Eletroforese Capilar .......................................................................................... 30
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AULA 1
Cromatografia em Papel
Introdução
A Cromatografia em Papel (CP) é uma técnica utilizada para analisar
pequenas quantidades de amostras, principalmente aplicada na separação e
identificação de compostos polares, como açúcares, antibióticos hidrossolúveis,
aminoácidos, pigmentos e íons metálicos. Nesta técnica, a separação dos
componentes de uma mistura é baseada na migração diferencial nas fases
estacionária (papel cromatográfico) e móvel (solvente puro ou mistura de
solventes). O mecanismo de partição favorece a separação devido ao conteúdo
de água intrínseco do papel, ou inibição seletiva do componente hidrofílico da
fase líquida pelas fibras de papel. O cromatograma é desenvolvido pela
passagem lenta da fase móvel sobre a fase estacionária. O desenvolvimento
pode ser ascendente, no caso de solvente carreado para cima através de forças
capilares, ou descendente, no caso em que o fluxo do solvente é auxiliado por
força da gravidade.
Procedimentos
1- Fase estacionária
- Recortar papel filtro em quadrados de 5,0 cm x 5,0 cm;
- Fazer uma linha suave a lápis a 0,5 cm do limite superior, e a 1,0 cm do limite
inferior, onde deve ser marcado os pontos de aplicação das amostras, com 1,0
cm de distância das bordas laterais e entre eles.
2- Saturação da cuba cromatográfica
- Colocar papel filtro nas paredes internas da cuba cromatográfica;
- Adicionar a fase móvel (álcool) de modo que não ultrapasse 1 cm de altura;
- Tampar a cuba e aguardar tempo necessário para que o eluente percorra todo
papel filtro.
3- Aplicação da amostra
- Utilizar 3 tintas diferentes de canetas esferográficas e aplicá-las na fase
estacionária nos pontos determinados acima;
5
- Colocar na cuba cromatográfica;
- Aguardar tempo necessário para que ocorra, por capilaridade, a separação dos
componentes da mistura, ou seja, as cores das tintas das canetas esferográficas;
- Retirar da cuba e secar.
4- Resultados
- Anotar os valores do fator de retenção (Rf) de cada mancha observada.
Figura 1. Representação do procedimento de Cromatografia em Papel.
Referências
Braibante, M. Cromatografia. Química Analítica Qualitativa Experimental.
Disponível em: <http://w3.ufsm.br/laequi/wp-
content/uploads/2012/07/Cromatografia.pdf>. Acesso em: 14 fev. 2018.
Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S., 1997. Introdução a métodos
cromatográficos, 7ª Ed.
Farmacopeia Brasileira, 2010. Agência Nacional de Vigilância Sanitária.
Cromatografia em Papel, 5ª Ed., vol. 1.
Oliveira, G.A., Silva, F.C, 2017. Cromatografia em papel: reflexão sobre uma
atividade experimental para discussão do conceito de polaridade. Química
Nova, 39(2):162-169.
6
AULA 2
Cromatografia em Camada Delgada
Introdução
A cromatografia é um processo físico-químico utilizado para a separação
dos componentes de uma mistura, realizada por meio da distribuição dos
componentes em duas fases que estão em contato íntimo: fase estacionária (FE)
e fase móvel (FM). Durante a passagem da fase móvel sobre a fase estacionária,
os componentes da mistura são distribuídos pelas duas fases, sendo as
substâncias retidas de forma seletiva pela fase estacionária, resultando em
migrações diferenciais.
A Cromatografia em Camada Delgada (CCD) consiste na separação dos
componentes de uma mistura, por meio da migração diferencial das substâncias
sobre uma camada delgada de adsorvente retido sobre uma superfície plana,
que constitui a fase estacionária. As vantagens desta técnica são: fácil
compreensão e execução, separações rápidas, reprodutibilidade e baixo custo.
Pode ser uma técnica analítica (qualitativa) ou preparativa (quantitativa). O
processo de separação, normalmente é o de adsorção, podendo ocorrer também
partição ou troca iônica, quando são utilizadas fase estacionárias tratadas. Entre
os adsorventes disponíveis, ou seja, a fase estacionária, tem-se a sílica (SiO2),
alumina (Al2O3), poliamida e celulose. A sílica é um dos adsorventes mais
utilizados em cromatografia em camada delgada, sendo empregada na
separação de compostos lipofílicos como aldeídos, cetonas, fenóis, ácidos
graxos, aminoácidos, alcaloides, terpenoides e esteroides, usando o mecanismo
de adsorção.
Em alguns casos, pode ser necessário a ativação das placas. A sílica e
alumina, podem ser ativadas em estufa a 105-110 ºC por 30-60 min. Outra etapa
importante é a escolha da fase móvel, devendo ser considerado a natureza
química das substâncias a serem separadas e a polaridade da fase móvel, que
pode ser pura ou uma mistura de solventes.
As amostras são aplicadas nas cromatoplacas na forma de soluções,
com o auxílio de capilares, utilizando solventes bem voláteis, que são facilmente
eliminados após a aplicação e com a distância de 1 cm entre cada amostra. As
placas são então colocadas em uma cuba, contendo a fase móvel cobrindo todo
7
o fundo da cuba em uma altura inferior a aplicação das amostras (~ 1 cm de FM).
Junto às paredes da cuba são colocados pedaços de papel filtro que permitem
que a fase móvel suba por ele e sature o interior da cuba (Figura 2).
Figura 2. Cromatografia em Camada Delgada (CCD).
Após o desenvolvimento das cromatoplacas, as placas são secas e
reveladas, para que seja possível visualizar as substâncias incolores presentes
na amostra. Os métodos de revelação empregados podem ser físicos, não
destrutivos (luz UV nos comprimentos de 254 nm e 366 nm, câmara de iodo,
vapores de amônia) ou químicos, destrutivos (H2SO4, vanilina sulfúrica, cloreto
férrico (FeCl3)), e, após alguns são aquecidos à 100-120 °C para que a reação
cromogênica ocorra. Não se deve esquecer de marcar a distância percorrida pela
fase móvel e pela amostra para realizar o cálculo do Rf (fator de retenção). O
valorde Rf (Figura 3) é um parâmetro físico da substância que pode ser utilizado
para a sua identificação, por exemplo, aplicando na mesma cromatoplaca, além
da amostra, uma substância padrão. Para isso, algumas condições devem ser
mantidas como a utilização da mesma fase móvel, fase estacionária, condições
ambientais, espessura da camada de FE na cromatoplaca e quantidade de
amostra aplicada.
Cromatoplaca
com amostra
Cromatoplaca
dentro da cuba
Solvente
Papel filtro
Cromatografia em
desenvolvimento
Cromatografia
concluída
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Figura 3. Cálculo do Fator de Retenção (Rf). x: distância percorrida pela amostra e
y: distância percorrida pelo solvente.
Procedimentos
Material vegetal: Maytenus ilicifolia Mart. ex. Reissek., Celastraceae.
Objetivo: realizar uma das etapas do controle de qualidade de M. ilicifolia,
utilizando a técnica de Cromatografia em Camada Delgada (CCD) para a
identificação da espécie vegetal (Farmacopeia Brasileira, 2010).
Materiais e Método: Utilizar sílica-gel F254, com espessura de 250 μm, como
suporte, e mistura de acetato de etila, ácido fórmico e água (90:5:5; v/v), como
fase móvel. Aplicar, separadamente, à placa, em forma de banda, 10 µL da
Solução (1) e 3 µL da Solução (2), recentemente preparadas, como descrito a
seguir:
Solução (1): pesar exatamente cerca de 5 g da droga moída, acrescentar
50 mL de água e aquecer sob refluxo durante 15 min. Após resfriamento
à temperatura ambiente, filtrar a solução obtida em algodão, sob pressão
reduzida, transferir para balão volumétrico de 50 mL e completar o volume
com água destilada.
Solução (2): pesar cerca de 1 mg de epicatequina SQR (substância
química de referência) e dissolver em 1 mL de metanol.
Desenvolver o cromatograma. Remover a placa e deixar secar em
capela de exaustão. Examinar sob luz ultravioleta (254 nm). O cromatograma
obtido com a Solução (1) apresenta uma mancha de coloração bordô, na mesma
altura que a obtida no cromatograma da Solução (2) (Rf de aproximadamente
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0,82). Em seguida, nebulizar a placa com vanilina sulfúrica SR (solução
reagente) e deixar em estufa a 110 ºC, durante 10 min. Após a visualização
deverão ser observadas na Solução (1) duas manchas de coloração bordô com
Rf de aproximadamente 0,82 para epicatequina e 0,72 para banda bordô que
aparece logo abaixo (Figura 4).
Figura 4. Cromatografia em camada delgada das soluções 1 e 2 de Maytenus ilicifolia.
Placa ativada (A); placa não ativada (B); ambas reveladas com vanilina sulfúrica.
Amostra (vermelho), padrão (azul).
Referências:
Farmacopeia Brasileira, 2010. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. 5ª Ed.,
vol. 2. Brasília. Disponível em:
<http://www.anvisa.gov.br/hotsite/cd_farmacopeia/index.htm>. Acesso em:
fev. 2018.
Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S., 2006. Fundamentos de cromatografia.
Campinas: Editora da UNICAMP, p. 452.
A B
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AULA 3
Cromatografia Líquida em Coluna
Introdução
A cromatografia líquida é dividida em dois grupos, cromatografia líquida
clássica e a cromatografia líquida de alta pressão. A cromatografia líquida
clássica, que é realizada sob pressão atmosférica, com a vazão da fase móvel
sendo a força da gravidade.
A coluna consiste em um tubo de vidro vertical, com a extremidade
superior aberta e a inferior afilada, terminando em uma torneira, permitindo o
controle da vazão da fase móvel (Figura 5).
A coluna será preenchida com um sólido (fase estacionária), que será
suportado por um chumaço de algodão, lá de vidro ou placa de vidro sinterizada
na parte inferior. O preenchimento da coluna deve ser feito da maneira mais
uniforme possível para garantir maior eficiência da separação. O ar retido entre
as partículas da fase estacionária, forma canais prejudicando a separação das
substâncias. A fase estacionária deve ser misturada com a fase móvel e
adicionada no topo da coluna, deixando que assente gradualmente.
A fase móvel é responsável por promover o desenvolvimento dos
componentes presentes na amostra. A seleção desse eluente é feita levando em
consideração o poder eluente dos solventes, ou seja, de acordo com a habilidade
de dessorver da fase estacionária as substâncias nele fixadas.
11
Figura 5. Coluna Cromatográfica - Fase estacionária Sephadex LH-20.
Procedimentos
a. Preparação da coluna:
Em uma bureta de 20 mL, com a torneira fechada, colocar um pequeno
chumaço de algodão embebido na fase móvel com um bastão de vidro, até o
acomodar na conexão do corpo da bureta com a torneira (o algodão não deve
ficar muito comprimido para não prejudicar a vazão). Adicionar 1/3 da fase móvel
na bureta. Em seguida adicionar a suspensão da fase estacionária na fase
móvel. Abrir a torneira e deixar o líquido escoar e a fase estacionária se
sedimentar.
Após toda a fase estacionária estar dentro da coluna, passar 2 ou 3 vezes
o volume da fase móvel para acertar o enchimento.
b. Preparação da fase móvel:
Gradiente 1: Metanol: TFA: água – 19,8: 0,2: 80,0 (v/v)
Gradiente 2: Metanol: TFA: água – 69,8: 0,7: 29,5 (v/v)
c. Preparação da amostra:
Preparar o extrato bruto de Juçara (Euterpe edulis Mart.) em água.
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d. Procedimento:
Com a torneira da coluna fechada, adicionar a amostra cuidadosamente a
amostra no topo da coluna, para que não formem buracos na fase estacionária.
Adicionar com cuidado alguns mL da fase móvel e abrir a torneira para começar
a eluição. Adicionar mais fase móvel, recolhendo frações a cada 5 mL.
Referências
Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S., 2006. Fundamentos da Cromatografia.
Campinas, SP: Editora Unicamp.
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AULA 4
Cromatografia em Coluna Flash
Introdução
A cromatografia é um método físico-químico de separação fundamentado
na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a
diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase
estacionária. A grande variedade de combinações entre fases móveis e
estacionárias a torna uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação.
Esta técnica é muito utilizada para isolamento de produtos naturais e purificação
de produtos de reações químicas de síntese (COLLINS, et al., 1997; DEGANI,
et al. 1998).
Dentre as mais diversas formas de cromatografia, temos o sistema flash,
um tipo particular de cromatografia em coluna. Na cromatografia em coluna,
usamos um suporte sólido (fase estacionária), acondicionado em tubos
cilíndricos geralmente de vidro, de diâmetros variados, os quais possuem uma
torneira em sua extremidade inferior. O adsorvente, comumente sílica gel 60,
possui partículas na faixa de 60-230 mesh, de modo a possibilitar um fluxo
razoável do solvente através da coluna. O uso de sílica de partícula menor (230-
400 mesh) para essas colunas, requer a utilização de um sistema de
bombeamento para o empacotamento e eluição, sendo este sistema conhecido
como cromatografia flash. Este sistema utiliza baixas pressões de ar ou
nitrogênio gasoso pressurizados no topo da coluna para impelir a fase móvel
através da fase estacionária com um fluxo adequado, uma vez que a pressão
atmosférica geralmente não é suficiente. O controle do fluxo da coluna é obtido
controlando-se a pressão do gás. São utilizadas colunas de pequeno porte para
obter separações mais rápidas que nas colunas ordinárias e com menor difusão
dos componentes da mistura. É uma técnica que pode oferecer resolução,
reprodutibilidade, e garantir a purificação rápida de misturasa níveis aceitáveis,
desde que o fator de retenção (Rf), determinado por CCD, seja igual ou superior
a 0,15 (SILVA et al. 2015; RANI et al., 2014; STEVENS JUNIOR; HILL, 2009;
DEGANI, et al. 1998).
O objetivo desta aula é utilizar a cromatografia flash para separar os
pigmentos de pimentões vermelhos. O pimentão (Capsicum annuum L.) é uma
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planta da família Solanaceae, cuja cor depende da capacidade de sintetizar
carotenoides e de reter pigmentos de clorofilas. Os pimentões verdes e amarelos
devem sua coloração principalmente à presença de carotenos e de carotenoides
oxigenados, tais como as criptoxantinas. Nos pimentões vermelhos, há também
carotenoides polioxigenados, tais como as capsantinas e capsorubina. São
encontrados na natureza vários derivados da capsantina, sobretudo derivados
epoxidados, e os carotenoides hidroxilados ocorrem na natureza sob a forma de
ésteres (RIBEIRO e NUNES, 2008).
Procedimentos
1- Obtenção dos extratos
Picar 30 g de pimentões vermelhos em pedaços pequenos. Adicionar 10
mL de acetona e 50 mL de hexano. Triturar com auxílio de gral de porcelana com
pistilo, e deixar em repouso por 1 h. Após, filtrar a mistura em funil comum, com
papel de filtro pregueado. Em seguida separar a fase aquosa dos filtrado em funil
de separação. Adicionar sulfato de sódio anidro na fração hexânica. Filtrar e
concentrar até o volume final de aproximadamente 1 mL.
2- Preparação da fase móvel
Preparar 200 mL de uma mistura de hexano/acetona (70:30) em uma
proveta com tampa. Agitar a mistura.
3- Empacotamento da coluna
Prepare uma coluna para cromatografia flash utilizando silica gel 60 (230-
400 mesh) como fase fixa, da seguinte maneira: agite com um bastão em um
béquer, 15 a 20 g de silicagel no eluente inicial (fase móvel), até obter uma pasta
fluida, homogênea e sem bolhas de ar incluídas. Encha a terça parte da coluna
cromatográfica com a fase móvel e derrame, então, a pasta fluida de silicagel,
de modo que ela sedimente aos poucos e de forma homogênea. Caso haja
bolhas de ar oclusas na coluna, golpeie-a suavemente, de modo a expulsá-las.
Controle o nível do solvente abrindo ocasionalmente a torneira da coluna, e/ou
adicionando pressão de ar ou nitrogênio no topo da coluna. Terminada a
preparação, o nível de eluente deve estar 1 cm acima do topo da coluna.
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4- Aplicação da amostra e separação dos componentes
Distribua a fração hexânica de pimentão homogeneamente sobre o topo
da coluna, com auxílio de uma pipeta ou conta-gotas. Abra a torneira e, após a
adsorção pela coluna, proceda a eluição com a fase móvel, vertendo
cuidadosamente o eluente pelas paredes internas da coluna, tomando cuidado
para não causar distúrbios ou agitação na coluna. Ao mesmo tempo, abra a
torneira para escoar o solvente e adicione pressão, ajustando cuidadosamente
o fluxo. Elua a coluna, coletando as frações em tubos de ensaio, até que toda a
amostra seja separada (Figura 6).
Figura 6. Representação do procedimento de Cromatografia Flash. (Adaptado de:
Chemistry Olympiad. Problemas Experimentais. 12 de Julho de 2011. Ankara, Turkey)
Referências
Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S., 1997. Introdução a métodos
cromatográficos. 7ª Ed.
Degani, A.L.G., Cass, Q.B., Vieira, P.C., 1998. Cromatografia um breve ensaio,
Química Nova na Escola, n.7.
16
Rani, E.M., Shilpa, K., Rao, V.U., 2014. Flash chromatography and its
advancement: an overview. International Journal of Pharmaceutical
Research & Analysis, 4: 328-334.
Ribeiro, N.M., Nunes, C.R., 2008. Análise de Pigmentos de Pimentões por
Cromatografia em Papel. Química Nova na Escola, 29.
Silva, L.M.A.E, Ribeiro, P.R.V.; Rodrigues, T.H.S.; Brito, E.S. de, Canuto, K. M.,
Zocolo, G.J. Uso da cromatografia flash para a separação dos principais
componentes do líquido da castanha-de-caju técnico, em escala preparativa.
Fortaleza: Embrapa Agroindústria Tropical, 2015. Páginas: 6 p. Série:
(Embrapa Agroindústria Tropical. Comunicado Técnico).
Stevens Jr.W.C., Hill, D.C., 2009. General methods for flash chromatography
using disposable columns. Molecular Diversity, 13:247-252.
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AULA 5
Cromatografia Líquida à Vacuo
Introdução
A cromatografia é um processo físico-químico utilizado para a separação
dos componentes de uma mistura, realizada por meio da distribuição dos
componentes em duas fases que estão em contato íntimo: fase estacionária (FE)
e fase móvel (FM). Durante a passagem da fase móvel sobre a fase estacionária,
os componentes da mistura são distribuídos pelas duas fases, sendo as
substâncias retidas de forma seletiva pela fase estacionária, resultando em
migrações diferenciais.
O isolamento de substâncias a partir de drogas vegetais pode ser
realizado empregando-se métodos cromatográficos, sendo a cromatografia em
coluna a mais utilizada. A Cromatografia Líquida à Vácuo (CLV), uma variante
da cromatografia em coluna, foi proposta inicialmente por Targett et al. (1979),
como método alternativo com finalidade de separação de pequenas e grandes
quantidades de misturas de substâncias. A CLV é uma técnica eficiente e de
baixo custo, podendo ser empregada com fins analíticos qualitativos ou mesmo
quantitativos.
Uma etapa importante na realização de qualquer método cromatográfico
é a escolha da fase estacionária e da fase móvel, devendo ser considerado a
natureza química das substâncias a serem separadas e a polaridade da fase
estacionária e móvel, sendo que a última pode ser pura ou uma mistura de
solventes.
Procedimento
Material vegetal: cascas secas e cominuídas de Croton floribundus Spreng.,
Euphorbiaceae.
Objetivo: realizar o fracionamento do extrato bruto de acetato de etila das cascas
de C. floribundus, utilizando a técnica de Cromatografia Líquida à Vácuo (CLV).
Materiais e Método: Utilizar uma coluna de vidro (d= 1,5 cm; h= 32,5 cm)
acoplada com compressor de ar (sistema de vácuo). Empacotar a coluna com o
gel de sílica 60 (FE) (70-230 Mesh ASTM, Merck), preenchendo 2/3 do volume
da coluna. Aplicar a fórmula v=π.r2.h para descobrir o volume da coluna (DICA:
18
sabe-se que para uma coluna com volume de 25 mL, utilizam-se 10g de FE).
Reservar ¼ de FE para preparar a amostra. Para o preparo da amostra, pesar
0,2 g de extrato bruto e misturar com ¼ de FE, homogeneizando em grau de
vidro com diclorometano. Esperar a mistura amostra/FE secar totalmente, e
após, solubilizar com o primeiro solvente da FM e aplicar na coluna já
empacotada e estabilizada com o primeiro solvente da FM.
Fase Móvel: n-hexano; n-hexano: acetona (5:5, v/v); acetona; acetona:
metanol (5:5, v/v); metanol, metanol: água (5:5, v/v); água.
Preparo do extrato bruto: pesar 5 g da droga moída, acrescentar 50 mL
de acetato de etila (1:10, p/v) e realizar a extração utilizando o aparelho de Ultra-
turrax® (turbólise) durante 15 min, com pausas de 5 min. Após filtrar a solução
obtida em algodão, sob pressão reduzida, transferir para balão volumétrico de
50 mL e completar o volume com acetato de etila (extrato bruto, EB). Concentrar
o EB sob pressão reduzida e liofilizar. Acondicionar em frasco hermeticamente
fechado em freezer a -20 ºC até o momento de uso.
Figura 7. Cromatografia Líquida à Vácuo - Extrato bruto acetato de etila de Croton
floribundus.
19
Referências:
Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S. Fundamentos de cromatografia.
Campinas: Editorada UNICAMP, 2006. 452p.
Saito, E., Furlan, C., Lopes, G.C., Mello, J.C.P. A cromatografia líquida a vácuo
na análise qualitativa e quantitativa de flavonoides em Achyrocline
satureioides. Revista Fitos, 1(1), 2005.
20
AULA 6
Cromatografia em Contracorrente
Introdução
Na cromatografia em contracorrente a separação ocorre por um processo
conhecido como partição líquido/líquido, pois ambas as fases (móvel e
estacionária) são líquidas (BERTHOD, 1991). A ausência de suportes sólidos
pode evitar uma possível adsorção irreversível da amostra e a degradação de
substâncias ativas, presentes na mesma (MARSTON; HOSTETTMANN, 1994),
e possibilita a injeção de uma quantidade significativa de amostra, não sendo
necessária sua pré-purificação. Possui como vantagem pouca perda de amostra,
assim como um baixo consumo de solventes orgânicos (MANDAVA; ITO, 1998).
A eficiência dessa técnica está relacionada com a definição ideal do sistema
eluente a ser utilizado (CONWAY, 1989).
Existem três tipos de cromatógrafo em contracorrente:
1) Contracorrente em gotas ("DCCC: Droplet Counter-Current
Chromatography"): gotas da fase móvel passam pela fase estacionária, assim,
o soluto é particionado entre as duas fases imiscíveis. Colunas de vidro dispostas
verticalmente e em série, são acopladas uma a outra por tubos de teflon. A fase
móvel é administrada de forma ascendente ou descendente, dependendo de sua
densidade se comparando com a fase estacionária. Nesta técnica utiliza-se
sistema eluente ternário ou quaternário. O uso de sistema binário quase não
ocorre, pois o uso de um sistema eluente com três ou mais solventes diferentes,
ajuda a diminuir a diferença de polaridade entres as duas fases, como também,
possibilita uma maior seletividade do sistema (MARSTON;
HOSTETTMANN,1994).
2) Contracorrente Locular Rotacional ("RLCC: Rotation locular
Counter-Current Chromatography"): o equipamento é composto por 16
colunas, em geral de vidro, cada uma possui 16 compartimentos e ficam
posicionadas ao redor de um eixo rotacional, no qual seu ângulo de inclinação e
sua velocidade rotacional podem variar (SNYDER et al., 1984). As análises
podem ocorrer de forma ascendente ou descendente. Em relação à técnica
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acima descrita, a RLCC, possui baixa resolução, porém, existem estudos que
descrevem o seu uso em separações de substâncias naturais (DOMON et al.,
1982; KUBO, 1991).
3) Contracorrente de Alta Velocidade (CCCAV) ("HSCCC: High-Speed
Counter-Current Chromatography"): é o método em contracorrente mais
usado para a separação de produtos naturais. Possui uma bobina de tubo de
teflon enrolada, em formato espiral, em multicamadas. Ao redor de um eixo
central apresenta uma coluna, na qual se induz um movimento de natureza
rotacional e translacional ou planetária, em alta velocidade ou cerca de 800 rpm.
Esse movimento planetário exerce duas importantes funções para que ocorra
uma separação eficiente: um mecanismo de rotação do sistema eluente livre de
interferentes, de modo que a fase móvel flui continuamente através da coluna de
separação e a segunda que realiza um movimento hidrodinâmico do sistema
eluente no interior da coluna, quando as duas fases (móvel e estacionária), que
são dois líquidos imiscíveis, são injetadas em uma das extremidades da coluna,
a rotação separa por completo as duas fases ao longo da coluna, à medida que
a fase mais leve ocupa a região chamada cabeça e a fase mais pesada ocupa a
região chamada cauda (ITO,2005). Comumente encontram-se sistemas
eluentes compostos por três (ternário) ou quatro (quaternário) solventes
diferentes, isso para proporcionar uma separação mais eficiente (SANTOS;
MELLO, 2007).
Neste método a fase estacionária fica retida dentro do equipamento por
uma força centrífuga, enquanto que, a fase móvel percorre todo o conjunto a
uma vazão de cerca de 1,0 mL/min dependendo do sistema, garantido assim,
um menor tempo de trabalho, em relação às outras técnicas de contracorrente.
A CCCAV possui algumas vantagens se comparado aos outros métodos de
contracorrente, tais como, menor tempo na realização da análise e menor
consumo de solventes (MARSTON; HOSTETTMANN, 1994).
Equipamento utilizado no laboratório Palafito
O cromatógrafo em contracorrente de alta velocidade (CCCAV) utilizado
no laboratório Palafito foi manufaturado nas dependências da Universidade
Estadual de Maringá e é equipado com coluna de politetrafluoroetileno (PTFE)
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de 2,5 mm de diâmetro interno, possuindo capacidade total de 325 mL, injetor
com capacidade de 10 mL de amostra e bomba de solvente de duplo pistão, com
capacidade de vazão máxima de 10 mL/min (Figura 7).
O sistema eluente deve ser previamente estabelecido de acordo com as
características da amostra, como também por semelhança de polaridade das
substâncias presentes na amostra e a polaridade do sistema eluente.
Procedimentos
Entre 100 e 300 mg de uma subfração obtida a partir da fração acetato de
etila, da Trichilia catigua (catuaba), obtidas a partir de coluna clássica, podem
ser injetadas na coluna do equipamento, respeitando a capacidade total da
mesma (325 mL).
Serão coletadas alíquotas em tubos de ensaios sempre com volume
definido (cerca de 5 mL), as quais serão monitoradas por CCD e reunidas por
semelhança cromatográfica. A vazão da fase móvel deverá ser determinada para
cada amostra individualmente, variando entre 0,7 a 1,0 mL/min (RESENDE,
2007).
Figura 8. Equipamento CCCAV. A. Coletor com tubos; B. Sistema CCCAV (Contrapeso
e coluna); C. Bomba purificadora de amostras. Fonte: Letícia Maria Krzyzaniak, 2015.
Referências
Berthod, A., 1991. Practical approach to high-speed counter-current
chromatography. Journal of Chromatography, 550:677-693.
Conwa, Y.W.D., 1989. Countercurrent Chromatography: Apparatus, Theory and
Application. VCH: Weinheim.
23
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Kubo, I., 1991. Recent applications of counter-current chromatography to the
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Marston, A.; Hostettmann, K., 1994. Counter-current chromatography as a
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Resende, F.O., 2007. Trichilia catigua: avaliação farmacognóstica,
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Editora da UFSC e Editora da UFRGS.
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24
AULA 7
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência
Introdução
A Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) é uma técnica
amplamente empregada para caracterização e análises quantitativasde
diferentes amostras, sejam elas biológicas, sintéticas ou de material vegetal
(FERNANDEZ et al., 2009).
Na fitoquímica o método pode ser utilizado para o isolamento de
substâncias, assim como, para o controle de pureza de compostos isolados. A
CLAE também permite a caracterização e a análise quantitativa dos marcadores
químicos em extratos vegetais, possibilitando a criação de um perfil
cromatográfico da espécie em estudo, sendo este, um parâmetro comparativo
para se detectar diferenças e semelhanças entre extratos obtidos nas mesmas
condições de extração e análise, sendo esta uma das formas de se manter um
padrão de qualidade dos extratos (HENDRIKS, et al., 2005).
O método de análise por CLAE tem como princípio a interação
diferenciada dos componentes da amostra com uma fase estacionária (sólida)
e uma fase móvel (líquida). Os sinais analíticos das substâncias presentes na
amostra são identificados com auxílio de detectores apropriados, que aumentam
consideravelmente a sensibilidade e a seletividade na análise das substâncias
de interesse, tais como, o detector ultravioleta (UV), detector de arranjo de
diodos (DAD) e o espectrômetro de massas (EM) (DINELLI, et al., 2009).
Dentre as principais vantagens do método de análise por CLAE destacam-
se a rapidez e desempenho analítico satisfatórios, automação, análises
qualitativas e quantitativas e sistema de alta pressão (coluna analítica e fase
móvel).
Num sistema ideal de CLAE (Figura 8) a fase móvel (FM) deve ser
bombeada sob pressão para dentro da coluna (200-300 atm) e para não
sacrificar a eficiência, a velocidade da FM deve ser constante. As colunas não
devem ser grandes para evitar excessivas diferenças entre as pressões da FM
na entrada e na saída da coluna. Como as colunas são pequenas, o material de
empacotamento (enchimento) destas colunas deve ter grande superfície e
uniformidade (partículas de 5-50 µm de diâmetro). A amostra a ser injetada na
25
coluna deve ser pequena (10-500 µL) para permitir boas resoluções, o que torna
crítico o sistema de detecção. A aplicação da amostra é problemática: é
praticamente impossível injetar, com seringa, uma amostra num líquido que está
a uma pressão de 30 atm na cabeça da coluna. Como esta pressão é quase o
mínimo com que se trabalha em CLAE, é comum o uso de válvulas de injeção,
contornando assim este problema.
É importante explicar operacionalmente o termo eficiência a fim de
justificar o nome CLAE. A eficiência de um sistema cromatográfico se traduz por
picos agudos no cromatograma. Todos os sistemas de CLAE possuem esta
característica, o que lhe assegura, invariavelmente, excelentes Resoluções
(capacidade de separar componentes).
Figura 9. Esquema simplificado dos componentes de um cromatógrafo líquido de alta
eficiência.
26
Figura 10. Cromatógrafo líquido de alta eficiência - Laboratório Palafito, bloco K80.
Figura 11. Cromatógrafo líquido de alta eficiência (Thermo) - Laboratório Palafito, bloco
T22.
27
Sistemas cromatográficos utilizados para a espécie
Euterpe edulis Mart. (Juçara):
1. Sistema para isolamento da substância Cianidina-3-O-rutinosídeo:
(Fossen, et al., 2000)
Sephadex LH-20
Metanol : TFA : Água Gradiente 1 19,8 : 0,2 : 80,0 (v/v)
Gradiente 2 69,8 : 0,7 : 29,5 (v/v)
- Extrato: Fase Móvel = 1:1 (3,0 g: 3,0 L)
- Proporção solvente: Fase móvel 1: Fase móvel 2 = 0,25:0,75 (v/v)
- Proporção tempo: Fase móvel 1: Fase móvel 2 = 0,3:0,7 (v/v)
OBS.: Fase móvel 1 usada até eluição total da substância que está em menor
quantidade e que forma inicialmente como um anel bem definido na parte
superior da coluna, esta substância elui por todo volume da coluna
(correspondendo a aproximadamente 25% do total de fase móvel) em seguida a
fase móvel 1 é substituída pela 2 para eluição da substância de interesse
(Cianidina-3-O-rutinosídeo).
- Preparar o extrato bruto em água destilada na proporção 40 mg/mL.
*O extrato é altamente solúvel em água sendo necessário somente auxílio de
bastão de vidro para homogeneização.
2. Sistema cromatográfico para CLAE:
Fase estacionária: Coluna Gemini 5 μm RP-18 (150 mm×4.6 mm)
Vazão: 0,4 mL/min
Detecção em 520 nm
Injeção: 10 µL
Extrato bruto: 500 mg/mL metanol 20%
28
Tempo
(min)
A (água + 0,25% de
ácido fórmico)
B (metanol + 0,25% de
ácido fórmico)
0 90% 10%
5 80% 20%
13 75% 25%
20 60% 40%
30 55% 45%
34 30% 70%
38 90% 10%
40 90% 10%
44 90% 10%
Referências
Borges, G.S.C., Vieira, F.G.K., Gonzaga, C.C.L.V., Zambiazi, R.C., Filho, J.M.,
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29
Hendriks, M.M.W.B., et al., 2005. Preprocessing and exploratory analysis of
chromatographic profiles of plant extracts. Analytica Chimica Acta, 545:53-
64.
30
AULA 8
Eletroforese Capilar
Introdução
A eletroforese foi primeiramente descrita por Tiselius na década de 30,
que definiu a técnica como a migração de espécies eletricamente carregadas em
um condutor líquido, sob a ação de um campo elétrico. Tal técnica foi
denominada “eletroforese de fronteira móvel” (Tavares, 1996). Atualmente, a
separação de substâncias em técnicas de eletroforese se dá por diferenças de
mobilidades eletroforéticas, partição de fase, pH, tamanho molecular, ou a
combinação de uma ou mais dessas propriedades (Kvasnicka, 2007).
A Eletroforese Capilar (EC) representa uma fusão das tecnologias
derivadas da eletroforese tradicional e da cromatografia líquida de alta eficiência
(CLAE) e permite a separação de moléculas baseada na migração dessas
espécies por meio de um fluido sobre a influência de um campo elétrico. O fluido,
conhecido como tampão de corrida, é uma solução que mantém o pH e fornece
condutividade suficiente para permitir a passagem da corrente necessária para
a separação. Esta técnica tem se sobressaído nas últimas décadas por sua
automação, reprodutibilidade e confiabilidade e apresenta vantagens como alta
eficiência, alta resolução, alta seletividade, curto tempo de análise, baixo
consumo de reagentes, pequeno volume de amostra, boa recuperação e menor
custo quando comparada à CLAE (Baker, 1995; Chu et al., 2008; Evans &
Stalcup, 2003; Heegaard et al., 1998; Hu & Martin, 1999; Lunte et al., 2002; Mello
& Ito, 2011; Tagliaro et al., 1998; Weinberger, 1993).
O sistema de EC (Figura 12) consiste em um capilar de sílica fundida, com
10 a 120 cm de comprimento e 5 a 100 µmde diâmetro interno, preenchido com
um tampão e colocado entre dois reservatórios com eletrodos imersos no
tampão. Uma fonte de energia de alta voltagem é utilizada para aplicar um
campo elétrico através do capilar de até 30 kV e corrente elétrica de 0 a 300 µA.
Em polaridade normal, a carga na parede interna do capilar, provoca o fluxo
eletro-osmótico na direção do ânodo (eletrodo positivo, onde a amostra é
aplicada) para o cátodo (eletrodo negativo, onde a amostra é analisada). A
detecção pode ser realizada diretamente no capilar (on-line) em tempo real,
criando-se uma janela óptica pela remoção de uma pequena parte do
31
revestimento de poliamida do capilar. Os detectores comumente utilizados são
por ultravioleta (UV), espectrofotometria de massas (EM) e fluorescência
induzida por laser. A injeção da amostra pode ser realizada por duas formas:
eletrocinética ou sifonamento (Heegaard et al., 1998; Hu & Martin, 1999; Linhardt
& Toida, 2002; Lunte et al., 2002; Mello & Ito, 2011; Tagliaro et al., 1998;
Weinberger, 1993).
Figura 12. Representação esquemática do sistema de Eletroforese Capilar (EC). Fonte:
Mello & Ito, 2011.
No capilar, os analitos migram baseados na combinação entre as forças
eletroforética e eletro-osmótica. Esta última controla a velocidade e a resolução
da separação. Em geral, os íons positivos (cátions) migram primeiro, seguidos
pelos compostos neutros e, finalmente, os íons negativos (ânions) (Guterres,
2005; Hu & Martin, 1999; Linhardt & Toida, 2002; Lunte et al., 2002; Tagliaro et
al., 1998; Weinberger, 1993).
Os modos utilizados de EC são eletroforese capilar em gel (ECG),
eletroforese capilar de zona (ECZ), cromatografia capilar eletro-osmótica (CCE),
cromatografia capilar eletrocinética micelar (CCEM), focalização isoelétrica
capilar (FIC) e isotacoforese capilar (ITFC) (Baker, 1995; Guterres, 2005; Hu &
Martin, 1999; Mello & Ito, 2011; Tagliaro et al., 1998; Weinberger, 1993). Dentre
os modos, a ECZ destaca-se como a mais reprodutível (Weinberger, 1993) e
utilizada, devido ao seu poder de separação, versatilidade e simplicidade de
operação (Guterres, 2005; Hu & Martin, 1999; Wang, 2000). Os tampões
normalmente empregados são fosfato, borato, citrato ou fosfato-borato, em altas
concentrações, por apresentarem melhor capacidade tamponante e reduzirem a
32
adsorção de analitos à parede do capilar, principalmente em análises de
amostras biológicas (Tagliaro et al., 1998).
A EC aplica-se à análise de uma variedade de amostras, incluindo
hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, substâncias hidro ou lipossolúveis,
metabólitos, aminoácidos, íons inorgânicos, ácidos orgânicos, carboidratos,
poluentes ambientais, nucleosídeos e nucleotídeos, fármacos, catecolaminas,
peptídeos, proteínas, biomarcadores, herbicidas, drogas, biopolímeros e
extratos vegetais (Baker, 1995; Evans & Stalcup, 2003; Heegaard et al., 1998;
Hu & Martin, 1999; Lunte et al., 2002; Mello & Ito, 2011; Sereia et al., 2017;
Tagliaro et al., 1998).
Procedimentos
Soluções eletroforéticas
Água ultrapura (Milli-Q Water System);
Metanol grau HPLC;
Ácido Clorídrico (HCl) 1 mol/L (para condicionamento de capilares novos);
Hidróxido de sódio 1 mol/L;
Solução tampão borato 80 mmol: Preparar solução de tetraborato de
sódio (A) e ácido bórico (B) a 80 mmol. Utilizando um pHmetro, adicionar
2 mL da solução A e 8 mL da solução B, ajustar o pH para 8,8;
Solução amostra 1 mg/mL.
Preparo de amostra
Pesar 10 mg da amostra, adicionar em balão volumétrico de 10 mL e
completar o volume com metanol 20%. Posteriormente as amostras devem ser
submetidas a extração em fase sólida (SPE) utilizando cartucho C18 de 3 mL
(Agilent SampliQ - Agilent Technologies), previamente condicionado com
metanol e água ultrapura. Caso o limite de detecção do equipamento seja
ultrapassado deve-se ajustar a concentração da amostra.
A solução amostra, tampões de corrida e soluções de limpeza devem ser
filtradas em membrana 0,45 µm (Merck Millipore – HAWP 01300).
33
Procedimento
Preparar 3 vials de 1,8 mL contendo tampão, 2 com água ultrapura, 2 com
solução de limpeza de NaOH 1 mol/L e 4 vials vazios para secagem e descarte.
Primeiramente deve ser realizada a sequência de limpeza do capilar,
previamente programa no equipamento. Essa sequência deve ser realizada
sempre entre amostras diferentes. Em caso de capilares novos, deve ser
realizado o condicionamento prévio com HCl 1 mol/L por 20 min, com posterior
sequência de lavagem.
Ao final dos trabalhos, deve ser realizada a sequência de enxague final,
com passagem de ar para secagem do capilar.
Condições Eletroforéticas
As corridas serão realizadas em Sistema de Eletroforese Capilar
Beckman P/ACETM MDQ, equipado com detector UV/Vis (Figura 13) com
Software Karat 8.0. Será utilizado capilar de sílica fundida (Beckman-Coulter),
com comprimento total de 60,2 cm e efetivo de 50,0 cm, diâmetro interno de 50
µm. As amostras serão injetadas hidrodinamicamente a 5 psi durante 5 s. O
comprimento de onda utilizado será de 214 nm, voltagem de 30 kV com tempo
de corrida de 10 min.
Figura 13. Sistema de Eletroforese Capilar Beckman P/ACETM MDQ.
34
A aquisição dos dados se dá em tempo real, e os eletroferogramas (Figura
12) também ficam salvos na pasta de sua escolha, indicada no momento da
programação das corridas.
Figura 14. Eletroferograma da fração acetato de etila de Trichilia catigua. (Sereia, 2017).
Referências
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