ISOLAMENTO DE PIGMENTOS NATURAIS UTILIZANDO TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS ACESSÍVEIS
ISBN 978-85-85905-23-1
Área
Ensino de Química
Autores
da Silva, A.A.T. (IFRJ) ; Lima, M.L.F. (IFRJ) ; Candido, B.A.F.A. (IFRJ) ; Cerqueira, V.M.F. (IFRJ)
Resumo
A aplicação de técnicas cromatográficas para separação de pigmentos no ensino de química é realizada com frequência nos cursos técnicos e de graduação. Entretanto, a dificuldade maior na sua aplicação prática em laboratórios de ensino se deve ao acesso restrito aos equipamentos necessários bem como reagentes e solventes. Assim, técnicas cromatográficas alternativas complementares e acessíveis ainda precisam ser elaboradas com aplicação no ensino de química. Logo, buscou-se desenvolver técnicas de purificação cromatográfica de pigmentos naturais utilizando materiais de baixo custo. A metodologia envolveu: o preparo da amostra de espinafre, cromatografia em coluna e semi-preparativa de fécula de batata, amido de milho e talco. A análise com amido ou fécula apresentou o melhor resultado.
Palavras chaves
Pigmentos; cromatografia; amido
Introdução
Os pigmentos presentes na Natureza sempre chamaram a atenção do Homem bem como dos próprios animais. Com o passar do tempo, a estrutura química e importância biológica dessas substâncias foram sendo descobertas, e suas sínteses em laboratório desenvolvidas (DELGADO-VARGAS; JIMÉNEZ; PAREDES-LÓPEZ, 2000; DIAS; FERREIRA, 2015; MORTENSEN, 2006). A obtenção dessas substâncias a partir de suas fontes naturais é realizada, principalmente, por uma etapa de extração em um solvente orgânico e uma etapa subsequente de purificação, mais especificamente, uma técnica cromatográfica (DIAS; FERREIRA, 2015; FONSECA; GONÇALVES, 2004; JOHNSTON et al., 2013). A aplicação dessa técnica para separação de pigmentos no ensino de química é realizada com frequência nos cursos técnicos e de graduação (CUCHINSKI; CAETANO; DRAGUNSKI, 2010; HOROWITZ, 2000; NÚBIA MOURA RIBEIRO; CAROLINA RODEIRO NUNES, 2008). Para isso, costuma-se fazer uso de extratos de produtos naturais (flores, frutos, folhas) para tornar a prática mais interessante com a separação de pigmentos. Entretanto, a dificuldade maior na sua aplicação prática em laboratórios de ensino se deve ao acesso restrito aos equipamentos necessários bem como reagentes e solventes. Já foi demostrado o isolamento de pigmentos com técnicas cromatográficas convencionais sem, contudo, observar a questão da acessibilidade dos solventes e das fases estacionárias sólidas (HOROWITZ, 2000; PEREIRA; VALENTÃO; ANDRADE, 2014). Assim, técnicas cromatográficas alternativas complementares e acessíveis são necessárias para as práticas laboratoriais no ensino de química. Logo, o esse trabalho objetiva o desenvolvimento de técnicas de separação cromatográfica de pigmentos naturais para aplicação em aulas práticas de cursos de nível técnico e superior em Química.
Material e métodos
Preparo das amostras: produtos pigmentados serão comprados frescos podendo ser utilizados in natura ou secos. As amostras serão fragmentadas, e as partes (20-50 g) maceradas separadamente com acetona ou álcool etílico, e deixado em repouso por um período de aproximadamente 2 h para extração dos pigmentos. Após isso, um agente dessecante (sulfato de sódio anidro) será adicionado ao extrato e a mistura filtrada em papel de filtro pregueado. Depois, o filtrado será adsorvido em parte da fase estacionária a ser utilizada na cromatografia. Cromatografia em coluna: a seringa de 50 mL sem o êmbolo será afixada com a saída para baixo em uma garra, e a mesma será fechada com algodão e preenchida com o sólido adsorvente (empacotada) até 70 % do seu volume. A amostra adsorvida será aplicada no topo da seringa e a eluição com o solvente, ou mistura de solventes, adequado será conduzida até a observação visual da saída das frações. As frações serão recolhidas em frascos de vidro, e estes preenchidos de modo a conter a fração do pigmento isolada até seu limite. Cromatografia semi-preparativa: placas de vidro 10 x 15 cm serão utilizadas para confecção de cromatoplacas semi-preparativas utilizando uma suspensão da fase estacionária em água, etanol ou misturas desses. A amostra será aplicada ao longo da linha de partida da placa e corrida em uma cuba de eluição com eluentes adequados.
Resultado e discussão
Para o preparo das amostras, 7 g de folhas de espinafre foi colocada para secar por 24 h em estufa a 60 ºC (Figura 1A). Depois, as folhas secas foram trituradas (Figura 1B), maceradas em acetona (proporção 1g / 10 mL) (Figura 1C) e filtradas em algodão (Figura 1D). O extrato foi concentrado no rotaevaporador. Na cromatografia em coluna, uma seringa de 60 mL sem o êmbolo foi preenchida até 50 mL do volume com a fase estacionária. Cada uma das colunas foi avaliada pela sua capacidade resolutiva e praticidade. O uso de talco (silicato de magnésio) apresentou o melhor resultado cromatográfico. Considerando o seu baixo valor (R$ 10,00 / Kg), o mesmo se constitui em uma alternativa viável para fins pedagógicos. Já na cromatografia semi-preparativa, cada uma das placas foi avaliada na capacidade de fixação/resistência e resolutiva do extrato de espinafre. A eluição das placas iniciou-se com a solução de 25 % acetona / hexano. Entretanto, observou-se uma corrida acelerada, dificultando um pouco a resolução. A diminuição da polaridade do sistema solvente para 10 % resolveu um pouco esse problema. As fases estacionárias constituídas de talco apresentaram boa fixação, apesar do aparente esfarelamento (Figura 2A), mesmo com o aumento da quantidade de gesso (de 10 para 15 %). O amido de milho e a fécula de batata apresentaram resultados semelhantes, entretanto melhores comparativamente aos do talco. Com um aumento do conteúdo aquoso da suspensão (de 40 para 55 % de água) as placas ficaram quebradiças, contudo apresentaram boa resolução (Figuras 2B e C). Aumentando o conteúdo de gesso para 15 % e diminuindo novamente o conteúdo de água (de 55 para 10 %), as placas ficaram mais consistentes e mantiveram boa resolução, apesar da pequena quantidade de amostra utilizada (Figura 2D).
Figura 1. Preparo da amostra. Secagem (A). Trituração (B). Maceração (C). Filtração (D).
Figura 2. Placas cromatográficas após a corrida. Talco (A). Amido de milho (B). Fécula de batata (C). Amido de milho (D).
Conclusões
Na cromatografia em coluna observou-se que o uso do talco proporcionou uma boa prática demonstrativa, não obstante a necessidade do uso de pressão positiva. Estudos posteriores com o bagaço de cana poderão torná-lo em uma opção viável de fase estacionária, somando-se a isso o fato do bagaço ser reutilizado a partir de descarte do comércio local. A cromatografia em placa tanto com a fécula de batata quanto com amido de milho já se constitui em uma alternativa ao uso de fases estacionárias comerciais onerosas, como sílica ou alumina, em aulas de laboratório.
Agradecimentos
Agradecemos o apoio do CNPq, da PROPPI-IFRJ e da COEX-Nilopolis-IFRJ.
Referências
CUCHINSKI, A. S.; CAETANO, J.; DRAGUNSKI, D. C. Extração do corante da beterraba (Beta vulgaris) para utilização como indicador ácido-base. Eclética Química, v. 35, n. 4, p. 17–23, 2010.
DELGADO-VARGAS, F.; JIMÉNEZ, A. R.; PAREDES-LÓPEZ, O. Natural Pigments: Carotenoids, Anthocyanins, and Betalains — Characteristics, Biosynthesis, Processing, and Stability. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, v. 40, n. 3, p. 173–289, maio 2000.
DIAS, A. M.; FERREIRA, M. L. S. “Supermarket Column Chromatography of Leaf Pigments” Revisited: Simple and Ecofriendly Separation of Plant Carotenoids, Chlorophylls, and Flavonoids from Green and Red Leaves. Journal of Chemical Education, v. 92, n. 1, p. 189–192, 13 jan. 2015.
FONSECA, S. F.; GONÇALVES, C. C. S. Extração de Pigmentos do Espinafre e Separação em Coluna de Açúcar Comercial. Química Nova na Escola, v. 20, p. 54–58, 2004.
HOROWITZ, G. Undergraduate Separations Utilizing Flash Chromatography. Journal of Chemical Education, v. 77, n. 2, p. 263, fev. 2000.
JOHNSTON, A. et al. A Green Approach To Separate Spinach Pigments by Column Chromatography. Journal of Chemical Education, v. 90, n. 6, p. 796–798, 11 jun. 2013.
MORTENSEN, A. Carotenoids and other pigments as natural colorants. Pure and Applied Chemistry, v. 78, n. 8, p. 1477–1491, 1 jan. 2006.
NÚBIA MOURA RIBEIRO; CAROLINA RODEIRO NUNES. Análise de Pigmentos de Pimentões por Cromatografia em Papel. Química Nova na Escola, v. 29, p. 34–37, 2008.
PEREIRA, D. M.; VALENTÃO, P.; ANDRADE, P. B. Marine natural pigments: Chemistry, distribution and analysis. Dyes and Pigments, v. 111, p. 124–134, dez. 2014.
