Relatório - Métodos de extração e Cromatografia (CG, CLC e CLAE)

Relatório - Métodos de extração e Cromatografia (CG, CLC e CLAE)

(Parte 1 de 3)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET

QUÍMICA INDUSTRIAL

QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL II

MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE PRODUTOS NATURAIS

CROMATOGRAFIA GASOSA, LÍQUIDA CLÁSSICA

E DE ALTA EFICIÊNCIA (HPLC)

ITACOATIARA - AM

2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET

QUÍMICA INDUSTRIAL

QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL II

DISCENTES:

ALEXANDRO ALVES

PRISCYLA JANE

Prof.ª Alcicley da Silva Abreu

ITACOATIARA - AM

2010

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ..............................................................................................................04

2. MÉTODOLOGIA.........................................................................................................06

2.1. EXTRAÇÃO DE PRODUTOS NATURAIS..........................................................06

2.2. CROMATOGRAFIA .............................................................................................09

2.2.1. GASOSA......................................................................................................09

2.2.2. LÍQUIDA CLÁSSICA....................................................................................14

2.2.3. LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA..................................................................15

REFERÊNCIAS..............................................................................................................23

1 – INTRODUÇÃO TEÓRICA

    1. Métodos de extração de produtos naturais

O interesse dos homens por substâncias orgânicas teve sua origem ainda na pré-história. Pigmentos para tintas, perfumes e produtos usados na medicina popular eram basicamente compostos orgânicos, e requeriam algum tipo de extração da sua fonte natural, usualmente plantas. Extração implica em se obter material orgânico livre de sua matriz original (células e tecidos). Muitos materiais orgânicos de origem natural, principalmente os cristalinos, foram isolados e purificados no séc. XIX. O estudo da suas reações constituiu o início da química orgânica, e durante muito tempo, esses produtos naturais, constituíam a principal fonte de produtos químicos orgânicos. Apenas com o desenvolvimento da síntese orgânica, a química libertou-se da total dependência dos compostos de origem natural, ainda assim, uma grande variedade de estruturas de origem natural é de provocar deslumbres pela sua arquitetura molecular, constituindo-se um desafio à síntese e elucidação.

O isolamento e o estudo de substâncias naturais é uma preocupação central das ciências químicas e biológicas. A bioquímica investiga a química de produtos naturais do metabolismo primário, que produz substâncias amplamente distribuídas nos seres vivos: aminoácidos, lipídios, carboidratos e macromoléculas (proteínas, polissacarídeos ácidos nucléicos). A química de produtos naturais do metabolismo secundário (especializado) é estudada por químicos orgânicos, freqüentemente reconhecidos como químicos de produtos naturais.

O químico dispõe de uma diversidade de procedimentos e sistemas contínuos e descontínuos para uso na extração do material biológico a partir da sua fonte natural, como por exemplo: maceração, soxhlet, percolação, enfleurage, etc. Dependendo do que se deseja extrair algumas técnicas são mais recomendadas que outras.

1. 1. 1 - Objetivo

Apresentar as técnicas e metodologias utilizadas para a extração e isolamento de moléculas de baixo peso molecular (produtos naturais) a partir de matrizes biológicas (microorganismos, plantas e animais).

1. 2 – Cromatografia

Introduzida pelo pesquisador russo Michael Tswett em 1906, quando separou clorofila de uma mistura de pigmentos de plantas, através de uma coluna cheia de carbonato de cálcio em pó, fazendo a lavagem com éter de petróleo. Conforme a amostra descia pela coluna, apareciam bandas separadas e cores distintas. Palavra de origem grega, onde “cromo” significa cor e “grafia” significa escrita, ou seja, “escrita em cores”. Mas a cromatografia pode separar os componentes sem nenhum aparecimento de cor.

A cromatografia é um método físico-químico de separação que se fundamenta na migração diferencial dos componentes de uma mistura devido a diferentes interações entre duas fases imiscíveis: fase móvel (gás, líquido ou um fluido supercrítico) e fase estacionária (fixa, colocada em uma coluna ou numa superfície sólida), esta separação depende da diferença entre o comportamento dos analitos entre as fases.

A fase estacionária pode ser sólida ou líquida, quando é sólida, o mecanismo da cromatografia é baseado na adsorção das substâncias dissolvidas (cromatografia por adsorção). À medida que a solução passa através da fase sólida, os solutos vão sendo sucessivamente adsorvidos e dissolvidos, cada qual com uma característica específica. Por isso, no processo de escoamento da solução os que são mais adsorvidos atrasam-se em relação aos menos adsorvidos, e consegue-se separação uns dos outros. Quando a fase estacionária é líquida, o mecanismo da separação é baseado na diferente repartição dos solutos entre o solvente da solução e o líquido estacionário (cromatografia por repartição).

A mistura é adsorvida em uma fase fixa, e uma fase móvel "lava" continuamente a mistura adsorvida. Pela escolha apropriada da fase fixa e da fase móvel, além de outras variáveis, pode-se fazer com que os componentes da mistura sejam arrastados (eluidos) ordenadamente. Aqueles que interagem pouco com a fase fixa são arrastados facilmente e aqueles com maior interação ficam mais retidos.

Os componentes da mistura adsorvem-se com as partículas de sólido devido a interação de diversas forças intermoleculares. O composto terá uma maior ou menor adsorção, dependendo das forças de interação, que variam na seguinte ordem: formação de sais > pontes de hidrogênio > dipolo-dipolo > Van der Waals.

Dependendo da natureza das duas fases envolvidas tem - se diversos tipos de cromatografia (Figura 1):

Figura – Classificações da Cromatografia

1. 2. 1 - Objetivo

Apresentar as técnicas e metodologias de alta precisão, utilizadas para análise de comportamento na separação de substâncias em termos cromatográficos.

2 - METODOLOGIA

2. 1 – Métodos de extração de produtos naturais

Nessa fase, cabe ao enólogo adotar um procedimento para obter uma extração seletiva dos diferentes compostos naturais de modo a extrair o máximo possível daqueles que aportam qualidade a extração e o mínimo possível dos que concorrem para a limitação da qualidade, sendo que a extração deve ser rápida e econômica.

O método de extração dos produtos naturais depende de uma série de fatores, tais como: sua localização no vegetal, suas propriedades físico-químicas, a finalidade a que se destina e a escolha do solvente a ser utilizado na extração, pois, se tornam extremamente importantes na quantificação do extrato. Idealmente, o solvente deve extrair eficientemente as substâncias desejadas, ser atóxico, barato e ter ponto de ebulição adequado para se evitar a decomposição térmica das substâncias extraídas.

Conhecidos os princípios ativos inerentes em determinado composto natural, o manuseio da técnica de extração se torna mais conveniente. Alguns métodos utilizados na extração são:

- Métodos contínuos:

  1. Percolação

É a passagem contínua do líquido extrator através do material (sêco ou úmido, partido ou triturado) em aparelhos conhecidos por percoladores, com controle do fluxo e variação da mistura do solvente extrator a técnica permiti uma extração eficiente, sendo que a extração pode ser realizada pela passagem do solvente a quente ou a frio. Com esta simples operação, podemos obter resultados sumamente interessantes nas mais diversas disciplinas científicas.

  1. Com o uso de Soxhlet(Figura 2)

Método descrito por Franz Von Soxhlet em 1879, onde, o solvente extrator é continuamente renovado na câmara de extração, por destilação, convertido em um líquido que goteja no filtro contendo o material que sofre respectivas lavagens (Percolação).

Figura – Extrator de Soxhlet

  1. Extração com dióxido de carbono

Trata-se de um método recente, que emprega temperaturas mais baixas relativamente às da destilação, o que o torna num método menos agressivo para as plantas. Consiste em colocar as plantas num tanque de aço inoxidável, posteriormente injetado com dióxido de carbono, que aumenta a pressão do tanque. Quando submetido a altas pressões, o dióxido de carbono liquidifica-se, atuando como um solvente que permite extrair os óleos essenciais das plantas. Seguidamente, a pressão diminui e o dióxido de carbono volta ao estado gasoso, não deixando, assim, quaisquer vestígios.

Figura – Esquema do processo de extração com fluido supercrítico

- Métodos descontínuos

  1. Maceração

Neste processo, a substância vegetal é deixada em contato com o veículo (líquido usado para dissolver o princípio ativo, como por exemplo: álcool, óleo, água ou outro líquido extrator), em temperatura ambiente. O período de maceração (horas ou dias) depende do material a ser utilizado. Folhas, flores e outras partes são picadas e ficam macerando por 10 a 12 horas, enquanto as partes mais duras ficam macerando por 18 a 24 horas. Após este período, o solvente deve ser removido por filtração, e o resíduo re-extraído. Em geral, três extrações por maceração são suficientes para que se obtenha um máximo de eficiência extrativa. Embora lenta, a maceração é o método de extração mais utilizado e excelente para obter o princípio ativo em toda sua integridade.

  1. Arraste a vapor

A técnica de extração pelo arraste de vapor permite a separação de componentes voláteis, sem necessidade de temperaturas elevadas, evitando-se assim, a sua decomposição térmica. Em escala de laboratório, a técnica pode ser convenientemente realizada por meio de um sistema de destilação simples, adaptado com um funil de adição, através do qual água é adicionada constantemente, permitindo assim, que o nível da água no frasco de destilação permaneça constante (Figura 4).

Figure – Aparelhagem para extração por arraste a vapor

  1. Enfleurage

Método tradicionalmente utilizado para extrair óleo essencial de flores delicadas como o jasmim e a rosa, que possuem propriedades fisiológicas de perder seus perfumes sempre após serem colhidas à aplicação de gordura (graxa) possuidora de alto poder de absorção em contato com as flores aromáticas absorve o perfume emitido. Durante o período de colheita, nas últimas oito ou dez semanas, as flores cortadas de fresco são estendidas sobre a superfície de um preparado especial à base de gorduras, por determinado tempo (24 horas no caso de jasmim), sendo substituído, depois, por flores frescas. Até o fim da colheita, a gordura não é removida, pois durante o processo torna-se completamente saturada com óleo de flores. Por fim o óleo é extraído da gordura por tratamento com álcool. Porém, o álcool evapora-se, originando, deste modo, óleos essenciais muito concentrados, conhecidos como absolutos. Este é um método que exige muita diligência e elevados custos, mas que é bastante utilizado pelos produtores de perfumes.

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