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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA LABORATÓRIO DE BIOQUÍMICA RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA PRÁTICA 01 – CURVA PADRÃO / QUANTIFICAÇÃO DE CARBOIDRATOS PELO MÉTODO DO DNS (3,5 DINITRO SALICILATO) JOSÉ JORGE ARAÚJO E SILVA DATA: 10/01/2019 OBJETIVOS Construir a curva padrão de glicose, plotando absorbância x concentração e, através de regressão linear, determinar a equação da curva e o coeficiente de correlação e utilizar essa curva para determinar a concentração de açucares redutores numa amostra de concentração desconhecida. INTRODUÇÃO Atualmente, encontra-se cada vez mais em indústrias novos equipamentos que dão resultados mais eficazes abrangendo as mais diversas análises em várias áreas de atuação da indústria alimentícia, entre essas analises podemos citar a concentração de glicose. Segundo SILVA et al. (2003), os métodos mais comumente utilizados para medição de açúcares são a refratometria em escala Brix (método refratométrico), Somogyi-Nelson, fenol- sulfúrico (métodos espectrofotométricos) e Lane-Eynon (método titulométrico também conhecido como reação de Fehling). Estes métodos são utilizados basicamente em indústrias alimentícias. A identificação e quantificação desses compostos apresenta grande importância na indústria alimentícia pois, por exemplo, para pessoas que são diabéticas, os valores de glicose normais em nosso sangue variam de 70 a 110 mg a cada 100 mL. Quando a glicose não é bem utilizada no organismo, a sua concentração no sangue aumenta para valores acima dos mencionados, com isso, a pessoa passa a ter hiperglicemia, que é a diabetes, que pode ser ocasionado pelos alimentos. Os açúcares redutores como a glicose são todos aqueles que possuem uma hidroxila no carbono anomérico livre, ou seja, sem estar comprometida em uma ligação química, podendo então reduzir outras moléculas com características oxidantes. Esta habilidade pode ser utilizada como instrumento para a quantificação de açúcares. O método DNS utiliza a característica redutora de açúcares para sua quantificação. O princípio vem através de uma molécula chamada Ácido 3,5 – dinitro salicílico (DNS) que quando puro apresenta uma coloração alaranjada, este ácido é facilmente reduzido por açúcares, embora possa apresentar menor eficiência se a solução utilizada possuir outras espécies redutoras fortes. Quando reduzido, o DNS se torna ácido 3-amino – 5 – nitro salicílico, e passa a apresentar-se com uma coloração acastanhada. Através dessa mudança de coloração é possível construir roteiros de ensaios colorimétricos e medir a quantidade de açúcares relacionando a quantidade de DNS reduzido (a estequiometria da reação é 1:1). O espectrofotômetro é um equipamento que permite comparar a intensidade da luz transmitida através de uma amostra com a intensidade da luz absorvida por esta amostra, que contém um soluto que se deseja quantificar. Todas as substâncias são capazes de absorver energia radiante (SKOOG, 2006). Dentro do âmbito da análise de açúcares, as técnicas que fazem uso do espectrofotômetro variam basicamente no modo de obtenção da solução a ser analisada pelo equipamento, ou seja, no preparo da amostra que se deseja estudar a concentração de açúcares. (DORNEMANN, 2016) O método do DNS utilizado na prática é um método rápido e prático na determinação de açúcares redutores, e tem grande aplicabilidade industrial. No controle de qualidade envolve a caracterização das matérias primas para fins de processamento, e verificação se determinado produto está dentro dos parâmetros e padrões exigidos pela legislação. Na indústria açucareira, serve para controlar se o açúcar, a sacarose, quando hidrolisado sofreu processo de redução, que não é tão facilmente percebido no acompanhamento do processo. Também é utilizado no acompanhamento do processo de fermentação, que permite verificar as taxas de consumo de açúcar pelo microorganismo, necessário para a compreensão da cinética do processo. REVISÃO DE LITERATURA Os carboidratos, ou mais comumente, açúcares, abrangem um dos maiores grupos de compostos orgânicos conhecidos na natureza, e juntamente com as proteínas formam os principais constituintes dos organismos vivos, além de serem a mais abundante fonte de energia para o homem. São acetais ou cetais poliidroxilicos com a fórmula empírica (CH2O)n. Os carboidratos simples mais abundantes são as pentoses e hexoses. Os açúcares possuem um ou mais átomos assimétricos de carbono, portanto podem existir na forma de estereoisômeros. Já os açucares de ocorrência natural, por exemplo, glicose, frutose e manose, pertencem as séries D (forma de isomeria ótica). Os carboidratos têm diversas classificações, de acordo com seu tamanho, de acordo com o grupo funcional que é derivado, entre outras. As classificações podem ser: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídios são carboidratos simples que não podem ser hidrolisados a açucares de menor peso molecular. Podem ser classificados em aldoses (poliidroxialdeídos) e cetoses (poliidroxicetonas), sendo subdivididos em trioses, tetroses, pentoses e hexoses, de acordo com o número de carbonos na cadeia. Os oligossacarídios são polímeros compostos de resíduos de monossacrídios unidos por ligações hemiacetálicas, neste caso denominadas ligações glicosídicas, em número que variam de duas, até, aproximadamente, dez unidades. São compostos importantes na determinação de estruturas de polissacarídios. Polissacarídios são macromoléculas facilmente encontradas na natureza e que ocorrem em quase todos organismos exercendo diversas funções. Formam-se a partir das ligações glicosídicas geralmente com mais de 10 unidades de monossacarídios ou seus derivados. As unidades monossacarídias mais decorrentes são: D-glucose, D-manose, D-frutoses, D e L-galactose, D- xilose e D-arabinose. O polissacarídios mais conhecido é o amido, que é um dos mais importantes constituintes dos alimentos. Na indústria, bem como na natureza, existem diversas reações tanto de degradação como de formação desses açucares que são determinantes no controle de qualidade dos produtos produzidos. Um açúcar redutor é um açúcar no qual o carbono carbonila (anomérico) não está envolvido em uma ligação glicosídica e, portanto, pode sofrer oxidação. Os monossacarídeos podem ser oxidados por agentes oxidantes relativamente suaves, tais como os íons férrico e cúprico. O carbono do grupo carbonila é oxidado a ácido carboxílico (LENINGHER, 1995). Todos os monossacarídeos são potencialmente redutores, devido a presença da carbonila. Outros carboidratos necessitam ser hidrolisados para se tornarem redutores. O método do DNS é um método onde ocorre a oxidação do grupo carbonila. O oxidante, chamado DNS utiliza o ácido dinitro-salicílico; sal de Rochelle, (solução de tártaro de sódio de potássio) que serve para prevenir o reagente da ação do oxigênio dissolvido; fenol, que é utilizado para aumentar a quantidade de cor produzida; bissulfito, que é um estabilizante da cor obtida na presença do fenol; hidróxido de sódio, que é o redutor da ação da glicose sobre o ácido dinitro-salicílico. Ocorre no método do DNS a seguinte reação de oxidação: Figura 1: Reação de oxidação da carbonila pelo reagente DNS. Ocorre neste caso a redução do 3,5-di-nitrosalicitato (de cor amarelo forte) ácido e a oxidação do monossacarídeo, a glicose, formando o 3-amino-5- nitro- salicilato (de cor laranja-marrom forte), na proporção estequiométrica. Portanto, pela determinação da luz absorvida a 540nm pelo 3-amino-5- nitrosalicilato, pode-se determinar a concentração de açúcar redutor presente na solução. Também para cada tipo de amostra deve se levantar uma curva padrão do açúcar em estudo, por exemplo, se a amostra analisadacontém frutose, devemos fazer a curva padrão para a frutose, dentro de um determinado intervalo de concentração, e respeitando a Lei de Beer. LEI DE LAMBERT Lambert (1870) observou a relação entre a transmissão de luz e a espessura da camada do meio absorvente. Quando um feixe de luz monocromática, atravessava um meio transparente homogêneo, cada camada deste meio absorvia igual a fração de luz que atravessava, independentemente da intensidade da luz que incidia. A partir desta conclusão foi enunciada a seguinte lei: " A intensidade da luz emitida decresce exponencialmente à medida que a espessura do meio absorvente aumenta aritmeticamente ". LEI DE BEER Beer em 1852 observou a relação existente entre a transmissão e a concentração do meio onde passa o feixe de luz. Uma certa solução absorve a luz proporcionalmente à concentração molecular do soluto que nela encontra, isto é, " A intensidade de um feixe de luz monocromático decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente ". As leis de Lambert-Beer são o fundamento da espectrofotometria. Elas são tratadas simultaneamente, processo no qual a quantidade de luz absorvida ou transmitida por uma determinada solução depende da concentração do soluto e da espessura da solução. MATERIAIS UTILIZADOS ✓ Tubos de ensaio com tampa rosqueável; ✓ Bastão de vidro; ✓ Pipetas automáticas; ✓ Ponteiras; ✓ Espectrofotômetro; ✓ Cuvetas; ✓ Termômetro; ✓ Banho-maria. PROCEDIMENTO CONSTRUÇÃO DA CURVA PADRÃO ✓ Para o preparo do branco transferiu-se 1 mL de água destilada para um tubo de ensaio, o qual foi identificado; ✓ Em seguida, adicionou a outro tubo de ensaio identificado como “tubo 1” 0,8 mL de água destilada e 0,2 mL de solução de glicose; ✓ No tubo 2 foi adicionado 0,6 mL de água destilada e 0,4 mL de solução de glicose; ✓ No tubo 3 foi adicionado 0,5 mL de água destilada e 0,5 mL de solução de glicose; ✓ No tubo 4 foi adicionado 0,4 mL de água destilada e 0,6 mL de solução de glicose; ✓ No tubo 5 foi adicionado 0,2 mL de água destilada e 0,8 mL de solução de glicose; ✓ No tubo 6 foi adicionado 0,1 mL de água destilada e 0,9 mL de solução de glicose; ✓ No tubo 7 foi adicionado 0,05 mL de água destilada e 0,95 mL de solução de glicose; ✓ Em seguida foi adicionado em todos os tubos exceto no branco 1 mL de DNS, agitou e aqueceu á 100 °C em banho-maria durante 5 minutos; ✓ Após resfriar a temperatura ambiente foram acrescentadas 13 mL de água destilada em cada tubo, foram fechados e homogeneizados. ✓ Após isso, foi feita a leitura de absorbância em espectrofotômetro em 540 nm. RESULTADOS Com os resultados obtidos foi construído o gráfico padrão com a absorbância em função da concentração. O gráfico foi construído no Microsoft Excel® juntamente com sua linearização. Os dados obtidos na leitura do equipamento estão contidos na tabela a seguir. TABELA CONCENTRAÇÃO X ABSORBÂNCIA GRÁFICO DA CURVA PADRÃO Observamos que o composto formado obedece a lei de Lambert-beer, ou seja, a absorbância é proporcional à concentração da substância dissolvida, neste caso, os açucares redutores. Isso explica perfeitamente o funcionamento do gráfico, onde quanto maior a concentração da solução, maior é a leitura de absorbância encontrada pela leitura do espectro, o que confirma quantitativamente o que já havíamos observado qualitativamente pela intensidade da cor do produto formado. O valor de R obtido pela linearização da curva pode ser obtido pelo R2 calculado pelo Microsoft Excel. O valor que indica uma linearização perfeita é 1, mas geralmente, análises de precisão fornecem valores com erros de 0,001 para o R. Embora o valor obtido seja bom, ele não é analiticamente o melhor que se pode obter. Esse valor se torna aceitável quando se olham para as fontes de erros durante a realizaoncção do experimento e do próprio equipamento leitura. Provavelmente a maior fonte de erros está atribuída aos analistas. Isso pode ser percebido pelos valores de absorbância obtidos que não são muito lógicos. Como as amostras tem concentrações muito próximas os erros maiores podem ser atribuídos a imperícia dos analistas. CONCLUSÃO Podemos concluir que o método utilizado (DNS) para construção da curva padrão é um método confiável na quantificação dos açúcares redutores. Os resultados experimentais reproduziram o que já era esperado, segundo a literatura. Contudo, deve-se estar atento para as condições em que se realizam os procedimentos, pois isso constitui uma fonte de erros. Esses erros podem ser observados nos resultados obtidos das leituras que ficaram um pouco afastados da reta. REFERÊNCIAS Espectrofotometria. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/conceito .html>. Acesso em 10/01/2019. Dosagem de açúcares redutores com o reativo DNS em microplaca. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/bjft/v20/1981-6723-bjft-1981-672311315.pdf> Acesso em: 10/01/2019. Dosagem de açucares redutores pelo método do 3,5-Dinitrossalicilato – DNS. Disponível em: <https://www.ebah.com.br/content/ABAAAgILcAG/dosagem- acucares-redutores-pelo-metodo-3-5-dinitrossalicilato-dns>. Acesso em: 10/01/2019. Caderno de Farmácia - Lei de Beer-Lambert-Bouguer. Disponível em: http://cadernodefarmacia.blogspot.com/2012/10/lei-de-beer-lambert.html>. Acesso em: 10/01/2019
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