Fração lipídica extraída de tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) utilizando o método de Soxhlet: experiência didática desenvolvida no Estágio Supervisionado

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Este estudo é resultado da disciplina Prática de Ensino de Ciências e Química II e Estágio Supervisionado IV que orientam para uma formação docente pautada no desenvolvimento da pesquisa no estágio e do estágio como pesquisa, visando a melhoria do ensino de Ciências Naturais nas últimas séries do Ensino Fundamental e no Ensino Médio. Daí, a necessidade de estimular professores regentes e licenciandos para a realização de projetos de ensino ou intervenção pedagógica que contribua com a aprendizagem dos alunos da educação básica. Para contemplar a linha “Experimentação no ensino de Química”, buscamos em diferentes literaturas informações sobre quais métodos se apresentam viáveis para a extração de frações lipídicas, haja vista o interesse de aproveitamento do óleo residual presente nas tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.), resultado de uma prática empírica desenvolvida nas comunidades tradicionais da Amazônia. O óleo residual de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) é aquele óleo que fica preso nas tortas após a exposição ao sol por vários dias. Em 2015, um grupo de pesquisadores e licenciandos em Química extraíram frações consideráveis de óleo residual de tortas de andiroba (Carapa Guianensis Aubl.) utilizando a centrífuga de uma máquina doméstica de lavar roupas (MATA, et al., 2015). Em vista disso, consultamos diferentes literaturas para conhecer métodos analíticos convencionais que pudessem extrair frações lipídicas das tortas de andiroba. Não encontramos nenhum trabalho realizado com esse material, porém, existem inúmeros estudos que utilizam o método de Soxhlet para extrair gorduras e óleos de vegetais. De acordo com Cecchi (2003), o Soxhlet é um método de extração a quente que trabalha com um refluxo descontínuo e intermitente de solvente com a vantagem de evitar a temperatura alta de ebulição do solvente, pois a amostra não fica em contato direto com o solvente quente, evitando assim a decomposição da gordura na amostra. Para a extrair as frações lipídicas das tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.), utilizamos o equipamento Soxhlet e dois solventes orgânicos: éter de petróleo e n-hexano. Este tipo de extração é caracterizado pela transferência de constituintes solúveis (óleo) de uma matriz graxa (tortas de andiroba) por meio de um ou mais solventes. Esses processos são simplesmente físicos pois, o óleo transferido para o solvente é recuperado sem nenhuma reação química (LEMES, 2018; BRUM, ARRUDA e REGITANO-D´ARCE, 2009), além de ser um processo gravimétrico, está baseado na perda de peso do material submetido à extração com solventes orgânicos. De acordo com Lemes (2018) as vantagens do método Soxhlet é que as amostras estão sempre em contato com o solvente, havendo sua renovação constante; a temperatura do sistema mantém-se relativamente alta, visto que o calor aplicado para o processo de evaporação é constante. O processo é bastante simples e não há necessidade de filtração após o término da extração (LIMA, 2014). De acordo com esse autor o método apresenta também algumas limitações como: uso excessivo de solventes orgânicos, altas temperaturas e longo tempo de extração. Essa metodologia na concepção de Lemes (2018) é bastante simples, não requer treinamento especializado e que possibilita a extração de uma quantidade boa de óleo, sem a necessidade de filtração da miscela após o término do processo, pois a amostra está acondicionada em um cartucho durante todo procedimento. Para extrair a fração lipídica presente nas tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) foi necessário montar o Soxhlet e seguir os procedimentos analíticos propostos por Lutz (2008) e outros. O processo consiste em: colocar o cartucho que contém a amostra sólida (tortas) na câmara de extração lipídica, adicionar 150 mL de solvente (n-hexano, éter de petróleo) em um balão que é aquecido em manta térmica até atingir a faixa de ebulição específica para cada solvente. Durante esse processo, o vapor do solvente flui até o condensador, condensa e goteja sobre o cartucho que contém a amostra e que está na câmara de extração, solubilizando a substância a ser extraída. Quando o reservatório enche e atinge a altura do sifão, transborda levando o solvente e o extrato para o balão. Esse processo se repete por várias vezes e no decorrer tempo o óleo se acumula no balão. Esses fragmentos mostram que a observação e a experimentação se constituem pressupostos iniciais do método científico, que envolve técnicas exatas, objetivas, sistemáticas e de regras fixas que contribuem com a formação e compreensão de conceitos. A observação contribui com desenvolvimento dos experimentos e validação das hipóteses. Ressaltamos que este estudo integra o itinerário formativo do licenciando e se constitui requisito parcial para aprovação na disciplina Prática de Ensino de Ciências e Química II que tem um papel fundamental de ampliar a formação docente através do Estágio Supervisionado IV.

Este estudo foi desenvolvido na disciplina Prática de Ensino de Ciências e Química II e Estágio Supervisionado IV, sustentado pela abordagem indutiva experimental (DINIZ e SILVA, 2008). O método indutivo é um dos meios que se tem de produzir o conhecimento e considera esse conhecimento resultado de experimentações contínuas e do aprofundamento do conhecimento. Este método antevê que pela indução experimental é possível chegar a uma lei geral por meio da observação de certos casos particulares sobre o objeto (fenômeno/fato) observado (DINIZ e SILVA, 2008). Em relação a experimentação, esta se apresenta como uma necessidade no campo das ciências naturais (SANTOS, 2005) e quando é utilizada como um recurso metodológico, facilita a aprendizagem dos alunos. No curso de Química por exemplo, os conteúdos disciplinares e as teorias estudadas na universidade geralmente são convalidadas pela prática da experimentação. A fração lipídica (óleo residual) de tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) foi extraída utilizando o equipamento Soxhlet e dois solventes orgânicos (éter de petróleo e n-hexano). Esta prática permitiu testar a eficiência do método de Soxhlet, dos solventes e a possibilidade de abordagem do conteúdo disciplinar “lipídios” vinculado ao estudo das biomoléculas, assunto ministrado no 3º bimestre do Ensino Médio. O método de Soxhlet fundamenta-se na solubilidade dos lipídios em solventes apropriados e tem como características: o refluxo do solvente no extrator, o uso de amostra sólida e a amostra sem contato direto com o solvente em ebulição (CECCHI, 2003). Foram testados dois solventes orgânicos: o éter de petróleo com faixa de ebulição entre 30-70 ºC (MERCK, 2017) e o n-hexano com faixa de ebulição inicial e faixa de temperatura e ebulição entre 62 ºC a 74 ºC (FISPQ, NBR 14725-4: 2014). O procedimento experimental foi desenvolvido em três etapas: 1ª) montagem do equipamento, confecção dos cartuchos utilizando papel de filtro, pesagem dos cartuchos e escolha dos reagentes. 2ª) desidratação e desfragmentação da amostra, peneiramento e pesagem (5g). 3ª) início do processo de extração ocorreu com a transferência da amostra para os cartuchos e para o equipamento. Para extração com éter de petróleo foram adicionados 150mL do solvente no balão de destilação e levado a uma fonte de aquecimento. Este procedimento teve duração de aproximadamente 4h. Para extração com n-hexano foi repetido o mesmo procedimento utilizado com o solvente anterior. Os refluxos aconteceram a cada 10min. Após as 4 horas de ciclo, a mistura óleo/n-hexano e óleo/éter de petróleo foram levadas à estufa (80°C) pelo período de 2 horas para que os solventes fossem evaporados. Após esse processo foram medidos os volumes dos óleos extraídos e transferidos para recipientes próprios e armazenados para possíveis análises. As extrações foram realizadas em triplicadas para que tivéssemos um resultado preciso e confiável.

A andiroba (Carapa guianensis Aublet) é uma espécie vegetal presente em vários países dentre eles o Brasil. Esta espécie floresce na Região Amazônica em áreas de várzea e terra firme. O fruto é um ouriço com casca grossa de cor marrom e quatro divisões externas, podendo ter até 16 sementes (IDSM, 2019). Apresenta floração e frutificação em determinados períodos, um segundo período de frutificação, em menor intensidade geralmente acontece nos meses de outubro e novembro. Contudo a fenologia é muito variável, podendo ocorrer frutificação ao longo do ano (FERRAZ, CAMARGO; SAMPAIO (2003). Para desenvolver este estudo que envolve a extração da fração lipídica do óleo residual de andiroba (Carapa guianensis Aubl.), foi necessário levantar informações a respeito de métodos de extração do óleo dessa espécie vegetal. Foi constatado que nas comunidades tradicionais da Amazônia e nos aldeados indígenas a extração do óleo de andiroba se dá através da prática tradicional que envolve a exposição das tortas ao sol ou a sombra, por meio da prensagem manual e/ou por meio do tipiti. O procedimento e as técnicas de extração são rudimentares (MENDONÇA, FERRAZ, 2007) e envolve coleta, seleção e cozimento das sementes (20 dias aproximadamente); despolpagem da amêndoa cozida; homogeneização da massa, armazenamento em paneiros forrados com folhas de bananeiras, cacau, cupuaçu etc. (15 a 20 dias aproximadamente), exposição das tortas ao sol para liberação do óleo (Figura 1): A pesquisa bibliográfica evidenciou que o método de Soxhlet é um dos mais utilizados para extração da gordura em amostras de alimentos, determinações bioquímicas, fisiológicas e nutricionais (TOLENTINO, 2015). As amostras utilizadas no experimento foram tortas que não liberaram quantidade suficiente de óleo quando expostas ao sol. Observamos que nessas amostras os bolores (fungos), que geralmente aprecem durante o processo de fermentação, não foram evidenciados para essas amostras, fenômeno que precisa ser investigado pois, quando o bolor não aparece na massa da andiroba geralmente a produção de óleo é bastante reduzida. Essa informação precisa ser confirmada pois, não se sabe se os fungos influenciam na produção de óleo das tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.). Para confirmar a presença de óleo nessas tortas foram realizados seis testes utilizando o método de Soxhlet e dois solventes orgânicos: éter de petróleo e o n-hexano. A escolha por esses solventes foi devido a disponibilidade dos reagentes no laboratório de Química do Centro de Estudos Superiores de Parintins. De acordo com Freitas et al. (2007), os solventes apolares são os que têm maior afinidade com a fração lipídica. Por isso, os solventes convencionais mais utilizados são o éter de petróleo e n-hexano. Segundo Fonseca (2006) o n-hexano é o único solvente empregado industrialmente na extração de óleos. Para Rezende (2009) um bom solvente de extração de óleos deve conter as seguintes características: ter ampla oferta; ser seguro do ponto de vista ambiental e humano (o n-hexano é tóxico, pouco sustentável, advém de fonte não renovável); não ser comburente; ter baixa cotação; ter eficiência na extração do óleo; ter praticidade industrial (fácil separação/recuperação e estabilidade química); ter alta solubilidade a alta temperatura e baixa solubilidade em baixa temperatura, facilitando o processo de recuperação; ter alta seletividade aos triglicerídeos, evitando a extração de fosfolipídios, ceras e ácidos graxos livres, facilitando o refino. Como já foi descrito anteriormente, o objetivo da prática experimental era avaliar a viabilidade de extração do óleo residual das tortas de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) utilizando o método de Soxhlet. Na figura 2 são evidenciados os dois processos de extração do óleo residual. Na imagem 1, apresentamos o processo tradicional de extração ao sol e nas imagens 2 e 3 os resultados dessa extração. Observou-se que o óleo extraído por esse processo, depois de algumas horas se solidificou, ficando com aspecto de sebo (imagem 3). Esse resultado atípico provocou algumas indagações aos pesquisadores e licenciandos envolvidos no estudo: Será que as sementes de andiroba estavam maduras? É possível que as sementes tenham sido apanhadas pelos coletores de andiroba? E o bolor (fungo) que costuma aparecer nas tortas é responsável pela liberação do óleo? Infelizmente essas indagações não foram respondidas neste estudo, mas, a presença de óleo residual nas amostras (imagem 4 e 5) foram evidentes. Os óleos apresentaram colorações diferentes após a extração com solventes. O óleo extraído com éter de petróleo (imagem 4), apresentou coloração levemente alaranjada e após a evaporação do solvente se solidificou. Na extração com n-hexano, a cor do óleo foi levemente amarelado e também se solidificou após a evaporação do solvente. Esses resultados confirmaram o fato sucedido na extração artesanal por isso, precisa ser investigado para que futuramente possamos ter referências seguras em relação ao processamento e obtenção de óleos de andiroba (Carapa guianensis Aubl.), e sobre o aproveitamento dos resíduos gerados após a extração do óleo. De acordo com Silveira (2003), o óleo de andiroba se solidifica abaixo de 25ºC, mas, os óleos de andiroba extraído pelo método Soxhlet utilizando o éter de petróleo e o n-hexano e o extraído pelo método artesanal, se solidificaram em torno de 30 a 40ºC. Ressaltamos que não foi encontrado na literatura informações que validassem esses resultados o que nos estimula a continuar com a investigação. Em relação a eficiência do método este se configurou viável apenas para determinação de frações lipídicas em pequenas quantidades e para possíveis análises. Dos solventes utilizados no processo de extração, o n-hexano foi o que melhor se apresentou como viável para a extração do óleo fixo de andiroba como demonstrado na figura 8: Como já foi dito anteriormente, este estudo foi desenvolvido com objetivo de atender as propostas da disciplina Prática de Ensino de Ciências e Química II e do Estágio Supervisionado. Portanto, não poderíamos deixar evidenciar de que maneira este estudo pode contribuir com a aprendizagem dos alunos da educação básica. A prática experimental envolveu conceitos da Proposta Curricular de Química do Ensino Médio (SEDUC-AM, 2012). O eixo temático “funções orgânicas, características e propriedades, auxiliou na realização da aula de regência que abordou sobre a diversidade de plantas nativas oleaginosas com potencial para produção de biodiesel, de cosméticos, medicina alternativa, dentre as quais está a andiroba (Carapa guianensis Aubl.) que apresenta composição aproximada de 97% de triglicerídeos: glicerol e ácidos graxos (palmítico, esteárico, oléico, linoléico e linolênico) (CARVALHO, 2004). Dentre estes, o ácido oléico é encontrado nessa espécie em maior quantidade (52%) seguido pelo palmítico (26%) (CARVALHO, 2004; OLIVEIRA, 2008). Para fortalecer a aprendizagem dos alunos foram evidenciadas as fórmulas estruturais dos ácidos palmítico, esteárico, oléico, linoléico e linolênico, presentes no óleo de andiroba. Além disso, a prática experimental possibilitou mostrar aos alunos que os óleos em geral, são compostos apolares, caracterizados pela sua baixa solubilidade em água e alta solubilidade em solventes orgânicos como bem mostrou este experimento. Ressaltamos que é possível realizar experimentos simples e atividades práticas na escola sem que seja necessário o uso de equipamentos sofisticados como o Soxhlet, por exemplo, utilizado para a extração do óleo residual de andiroba. O importante é promover a integração entre os conteúdos disciplinares e prática experimental (laboratorial e/ou cotidiana) para que os alunos possam compreender que a partir da observação e análise de dados coletados, é possível se discutir e refletir sobre os fenômenos que nos cercam.

Figura 1 -Prática tradicional de extração de óleo de andiroba

Figura 2 - Processos de extração de óleo de andiroba

Este estudo confirma que o ensino de Química, a partir dos anos 90 vem apresentando uma nova configuração, decorrente da promulgação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação – LDB 9394/96, da oficialização dos Parâmetros e Diretrizes Curriculares Nacionais (1997), dos PCN+ (2002) e neste novo contexto da BNCC (2018). Esses documentos se configuram elementos norteadores para uma nova prática docente pois, recomendam que os conteúdos curriculares sejam abordados em sala de aula de forma articulada (científico/tradicional), de modo que permitam a ampliação e a sistematização de aprendizagens que envolvem saberes de grupos culturalmente diferenciados, que possuem formas próprias de organização social, que ocupam e utilizam territórios e recursos naturais como meio de sobrevivência e desenvolvimento cultural (BRASIL, 2004). Essas indicações permitem a contextualização social, cultural, ambiental e histórica do conhecimento científico e de outros tão significativos como os saberes presentes nas vivências e atividades práticas realizadas no contexto das populações tradicionais como é o caso da prática de extração artesanal de óleo de andiroba que há anos vem sendo desenvolvida por essas populações e que no currículo da escola e dos cursos de formação de professores de Química são silenciados pois, infelizmente, preferem continuar com as práticas mecânicas, que estimulam e/ou priorizam a memorização de fórmulas, de regras e de símbolos químicos. Em decorrência desses e outros fatos, procuramos através deste estudo mostrar que é possível ampliar a prática docente para que os alunos possam compreender e utilizar os conhecimentos da química em prol do desenvolvimento científico, tecnológico para o bem da sociedade. Esperamos que este estudo possa estimular o desenvolvimento de práticas experimentais na escola e na universidade e sobretudo, contribua com a formação dos professores de química que irão desempenhar as funções docentes na educação básica e em diferentes contextos.

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