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Química Orgânica - Extração de hidrocolóides (Galactomanana)

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Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro – UNIRIO
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS
Escola de Ciências Biológicas - ECB
Departamento de Ciências Naturais - DCN
Disciplina de Química Orgânica
Prof.: Edwin Gonzalo Azero Rojas
Curso: Biomedicina
Aluno: Lívia Ferreira
Turma: A
N° da prática: 5
Prática realizada em: 24/05/16
Extração de hidrocolóides (Galactomanana)
Rio de Janeiro
Objetivos: 
Extrair galactomanana da semente moída de Cassia javanica por extração e precipitação em não solvente (1% p/p) e calcular o rendimento do processo. 
Introdução: 
Os carboidratos são as moléculas mais abundantes da natureza, onde os monossacarídeos são carboidratos simples, solúveis em água, não podendo sofrer hidrólise. São constituídos, principalmente, por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, mas que podem apresentar também nitrogênio, fósforo e enxofre. Os oligossacarídeos são compostos que apresentam a combinação de dois a dez monossacarídeos também ligados entre si por ligações glicosídicas, formada pela perda de uma molécula de água. Já os polissacarídeos são os mais complexos, mais de dez monossacarídeos ligados em cadeia, muitas vezes apresentando ramificações, ligados por ligações covalentes chamadas de ligações glicosídicas. 
Os três são biomoléculas de grande importância energética, os monossacarídeos e os oligossacarídeos são utilizados no metabolismo energético enquanto os polissacarídeos estão presentes também na construção de estruturas celulares. Os de reserva energética mais importantes são: o amido, reserva vegetal e o glicogênio, reserva animal. Os polissacarídeos estruturais são a celulose, constituinte das paredes celulares dos vegetais, a quitina, componente do exoesqueleto de artrópodes, e a heparina, presente na circulação sanguínea como anticoagulante.
Os hidrocolóides são polissacarídeos de alto peso molecular que são extraídos de algas marinhas, sementes, exsudados de árvores e de colágeno animal ou produzidos por síntese microbiana. São produzidos como proteção após algum distúrbio e são translúcidos e amorfos. As gomas dissolvem-se ou dispersam-se em água e aumentam a viscosidade, são espessantes e podem ou não ser geleificantes. Têm como propriedades secundárias a estabilização de emulsões, suspensão de partículas, controle de cristalização, inibição de sinérese, encapsulação e formação de filmes. Além disso, são utilizados para inibir a formação de cristais de gelo e açúcar, controlar a liberação de sabores, conservar alimentos e modificar as propriedades de deformação de produtos semi-sólidos.
Algumas espécies de plantas apresentam sementes com um endosperma gomoso rico em polissacarídeos de onde são extraídos os hidrocolóides, principalmente a galactomanana, que são polímeros que ocorrem principalmente no endosperma das sementes de leguminosas. São compostas por cadeia linear tipo β-1,4-Dmanopiranosídeo com unidades ligantes tipo α-1,6-D-galactopiranosideo. Essas ramificações são unidades de α-D-galactose que se ligam à cadeia principal por ligações de oxigênio do tipo 1,6. Essas ramificações são unidades de α-D-galactose que se ligam à cadeia principal por ligações de oxigênio do tipo 1,6. Por serem hidrocolóides, as galactomananas apresentam as mesmas propriedades descritas para eles e são igualmente exploradas pela indústria.
A extração desses polissacarídeos do endosperma é feita com a disposição da semente moída em água destilada sob aquecimento e agitação, e, por serem hidrossolúveis, se dispersam na água. Esses dois procedimentos são vitais para a eficiência do processo, pois são moléculas de elevado peso molecular, não se solubilizando facilmente. Essa solubilidade está relacionada à estrutura molecular e à composição da galactomanana. Quanto mais ramificações, maior será a interação do polissacarídeo com a água por solvatação, possibilitando uma maior solubilidade.
Cassia javanica é uma espécie vegetal originária da Malásia e pertencente ao grupo das leguminosas. Ela está presente em regiões de clima quente e com grande incidência solar, fazendo com que a produção de exsudatos gomosos, os hidrocolóides, seja maior para evitar a desidratação por cortes em seu córtex. Os frutos são do tipo vagem e podem ser colhidos diretamente da árvore, mas por serem muito rígidos precisam ser triturados. A extração das sementes deve ser feita à mão após a extração do fruto.
O peso molecular de um composto químico é calculado pela soma dos pesos atômicos e influencia em propriedades como solubilidade, temperatura de ebulição e polaridade. Em teoria, quanto maior o peso molecular, menos solúvel o composto será e menor será a influência do grupo funcional sobre a molécula.
Mistura é o agregado de duas ou mais substâncias quimicamente diferentes e que não reagem entre si. Quando essas substâncias são indistinguíveis diz-se que a mistura é homogênea ou uma solução. Nesse caso, as substâncias só podem ser separadas por métodos químicos, pois os físicos são ineficazes. Quando, por outro lado, é possível observar a diferença entre elas diz-se que é uma mistura heterogênea, podendo ter duas ou mais fases. A viscosidade é uma propriedade característica de fluidos que consiste na resistência apresentada por eles ao escoamento. 
A filtração à vácuo é um método de separação de misturas heterogêneas onde se tem sólido e líquido e, para os quais a filtração simples é pouco eficiente considerando a velocidade do processo e a viscosidade da mistura. Ele consiste na redução da pressão dentro do kitassato, recipiente ao qual se acopla o funil de porcelana de Burchner com auxílio de uma rolha. Dentro do funil coloca-se um papel de filtro e na saída lateral do kitassato se acopla uma mangueira de látex que o conecta à trompa de vácuo ou a uma bomba de vácuo. Ao passar pela trompa de vácuo, a água arrasta o ar no interior do sistema reduzindo a pressão no interior do kitassato e acelerando o processo de filtração.
O rendimento da extração é a quantidade de extrato obtido a partir de uma quantidade inicial de substrato. O rendimento desse processo pode ser afetado por perdas durante as transferências da mistura de um recipiente para outro e durante a filtração. Além disso, o baixo rendimento obtido nesse tipo experimento pode ser explicado porque a massa inicial da semente inclui cascas e outros componentes que não só o endosperma contendo as galactomananas. 
Já a polaridade das moléculas está relacionada à sua geometria molecular e esta, por sua vez, é determinada pela eletronegatividade dos átomos que a compõem. A solubilidade é dada em função da polaridade, moléculas polares tendem a dissolver outras polares através da formação de pólos positivos e negativos que atraem seus opostos em outra molécula. As apolares, por sua vez, tendem a dissolver outras apolares através das forças de dipolo induzido. 
III. Materiais e métodos:
a. Materiais utilizados
· Argola
· Balança de precisão
· Bastão de vidro
· Bécher de 250 mL
· Bécher de 500 mL
· Espátula
· Funil de Buchner 
· Funil de decantação (separação)
· Kitasato de 1 L
· Mangueira
· Manta de aquecimento
· Mufas
· Papel de filtro
· Pissete
· Rolha
· Suporte Universal
· Tela de amianto
· Termômetro
· Trompa de vácuo
· Vidro relógio
a.b Reagentes
• Água destilada (99 g)
• Álcool etílico (200 mL)
• Semente moída de Cassia javanica (1g)
b. Metodologia
Para iniciar a prática, montou-se a aparelhagem para a extração da galactomanana, disponibilizando sobre a bancada um suporte universal onde se posicionou sobre ele a manta de aquecimento e a rolha de termômetro com o mesmo presos ao suporte com a ajuda de uma mufa e garra. Pesou-se 1,00g na balança com o bécher de 250mL. Em seguida, zerou-se a balança e adicionou-se água destilada até que se obtivesse 100,00g. 
Colocou-se bécher dentro da manta de aquecimento e elevou-se a temperatura, gradualmente, até 90º C, regulando-a constantemente de modo a não deixar que passasse disso. Agitou-se de modo contínuo a dispersão com o bastão de vidro, durante o tempo todo, desde antes dos