UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE QUÍMICA
QUÍMICA INDUSTRIAL
RODOLPHO CAEIRO DOS SANTOS
PIRÓLISE LENTA DA TORTA DA MAMONA E CARACTERIZAÇÃO DA FRAÇÃO AQUOSA POR CROMATOGRAFIA GASOSA ACOPLADA À
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
Niterói 2018
RODOLPHO CAEIRO DOS SANTOS
PIRÓLISE LENTA DA TORTA DA MAMONA E CARACTERIZAÇÃO DA FRAÇÃO AQUOSA POR CROMATOGRAFIA GASOSA ACOPLADA À
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Bacharelado em Química Industrial, como requisito parcial para conclusão do curso.
Orientador:
Prof. Dr. Gilberto Alves Romeiro Coorientadora:
Raquel Vieira Santana da Silva
Niterói 2018
S 237 Santos, Rodolpho Caeiro dos
Pirólise lenta da torta da mamona e caracterização da fra- ção aquosa por cromatografia gasosa acoplada a espectrome- tria de massas / Rodolpho Caeiro dos Santos. - Niterói: [s; n.], 2018.
74 f.
Trabalho de Conclusão de Curso – (Bacharelado em Quí- mica Industrial) – Universidade Federal Fluminense, 2018. 1. Pirólise. 2. Biomassa. 3. Torta da mamona. 4. Croma- tografia gasosa. 5. Antimicótico. 6.Candida albicans. 7. Lio- filização. I. Título.
CDD.: 541.395
Ficha catalográfica elaborada pela UFF/SDC/Biblioteca Central do Valonguinho CRB7/3780 – Bibliotecária - Nahara Carla Silva de Lima
RODOLPHO CAEIRO DOS SANTOS
PIRÓLISE LENTA DA TORTA DA MAMONA E CARACTERIZAÇÃO DA FRAÇÃO AQUOSA POR CROMATOGRAFIA GASOSA ACOPLADA À
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Bacharelado em Química Industrial, como requisito parcial para conclusão do curso.
Aprovada em 27 de novembro de 2018.
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________ Prof. Dr. Gilberto Alves Romeiro (Orientador) - UFF
_____________________________________________ Dra Raquel Vieira Santana da Silva (Coorientadora) - UFRJ
_____________________________________________ Profª Drª Marcela Cristina de Moraes- UFF
_____________________________________________ Profª. Drª. Márcia Cristina da Cunha Veloso – UFF
Niterói 2018
AGRADECIMENTOS
A minha família carnal e espiritual que sempre estiveram ao meu lado me ofertando apoio e força para seguir em busca da vitória.
Aos meus guias espirituais que estiveram ao longo da minha caminhada me mostrando o melhor caminho a seguir para que eu pudesse chegar onde sempre desejei.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Gilberto Alves Romeiro, que me recebeu de braços abertos em seu grupo de trabalho, me ensinou, me fez conhecer uma área da química até então desconhecida por mim e me concedeu a oportunidade de ser orientado por um dos grandes nomes da química orgânica e da pirólise no Brasil.
A minha coorientadora, Dra. Raquel Vieira Santana da Silva que, além de me recepcionar ao Laboratório de Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico (LADETEC) em conjunto com a Prof. Dra. Débora Azevedo, esteve ao meu lado me incentivando todo o tempo a melhorar a minha escrita científica, a buscar os melhores resultados. Também sou imensamente grato a ela por ter me preparado brilhantemente no XXVIII Seminário de Iniciação Científica que culminou no 1° lugar do Prêmio UFF Vasconcellos Torres de Ciência e Tecnologia.
A todo grupo SINCROMA e LAGOA por me ajudar nos momentos em que precisei, em especial a Prof. Marcia Veloso, Taciani Fernandes, Karen Trevizani e Vinicius Barreto.
E, por fim, a professora Sônia Rozental, responsável pelo Laboratório de Biologia Celular de Fungos da UFRJ, por ter aceitado realizar a colaboração para realização dos testes biológicos. E também a sua aluna de pós-doutorado Luana Borba por ter conduzido os experimentos biológicos até aqui realizados.
Seja tão bom a ponto de não poderem te ignorar.
RESUMO
A mamona é uma biomassa amplamente produzida no Brasil e é a fonte de óleo de rícino, utilizado por diversos segmentos industriais. Após a extração de tal óleo é gerado um coproduto denominado torta da mamona que, apesar de possuir um elevado valor nutritivo, não pode ser destinada para a alimentação animal por apresentar compostos tóxicos como a ricina, a ricinina e o complexo alergênico CB-1A. De modo a evitar o acúmulo deste coproduto é necessário se buscar uma forma de reaproveitamento e esta pode ser a pirólise onde, a partir dela, é possível converter termoquimicamente a torta da mamona em fração líquida (aquosa e oleosa), fração sólida (carvão) e gás de pirólise. Tais produtos possam vir a ter um bom valor agregado e, dentre estes, pode-se dar destaque para a fração aquosa, pois não apresenta trabalhos acerca de sua composição e aplicação, além do fato de a mesma ter um baixo rendimento na pirólise fazendo com que, também, seja considerada um coproduto. A pirólise aplicada à torta da mamona foi a lenta, considerando os seguintes parâmentros: temperatura de 400°C, taxa de aquecimento de 15°C / min, tempo de residência de 2 horas e fluxo contínuo de N2. A fração aquosa foi obtida com um rendimento mássico médio de 14,7% ± 4,04 e submetida a diferentes métodos de extração/concentração (extração líquido-líquido sequencial, extração em fase sólida e liofilização) dos compostos orgânicos, com a finalidade de saber qual é o mais adequado. Os resultados associados a cada método foram, respectivamente, 4,05%, 1,30% e 15,3%. Cada um dos extratos obtidos foi analisado, qualitativamente, pela técnica analítica de Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (CG-EM) a fim de se identificar os compostos orgânicos ali presentes e, a partir dos resultados, buscar uma aplicação para a fração aquosa. A CG-EM foi conduzida com a aplicação de: injeção splitless, colunas cromatográficas HP-5MS e DB-17MS (em momentos distintos), analisador de massas tipo quadrupolo, faixa de massa 40 – 500 m/z. A identificação dos dados se valeu de uma similaridade superior a 70% com a biblioteca NIST. A fração aquosa da torta da mamona mostrou-se, devido a sua constituição, ter um potencial antifúngico e para avaliar esta possível aplicação realizou-se um teste de suscetibilidade antifúngica – Difusão em agar onde foi possível perceber que a fração aquosa é capaz de inibir o crescimento da levedura Candida albicans.
Palavras-chave: Pirólise. Torta da Mamona. Cromatografia Gasosa. Fração Aquosa. Candida albicans.
ABSTRACT
The castor bean is a biomass widely produced in Brazil and is the source of castor oil, that is used for many industrial segments. After extraction of such oil is generated a co-product called castor seed cake that, despite having a high nutritional value, can not used as na animal feed because it contain toxic substances like the ricin, the ricinin and the allergenic complex CB-1A. In order to avoid the accumulation of this coproduct it is necessary to seek a way of reuse and this can be the pyrolysis where, from it, it is possible to convert the castor seed cake to liquid fraction (aqueous and oily), solid fraction (coal) and pyrolysis gas. Such products may have a good added value and among these, it is possible to emphasize the aqueous fraction, since it does not present works about its composition and application, besides the fact that it has a low pyrolysis yield, which is also considered a co-product. The pyrolysis applied to the castor bean cake was slow, considering the following parameters: temperature of 400 ° C, heating rate of 15 ° C / min, residence time of 2 hours and continuous flow of N2. The aqueous fraction was obtained with an average mass yield of 14.7% ± 4.04 and subjected to different extraction / concentration methods (sequential liquid-liquid extraction, solid phase extraction and lyophilization) of the organic compounds, in order to know which is the most appropriate. The results associated with each method were, respectively, 4.05%, 1.30% and 15.3%. Each of the extracts obtained was qualitatively analyzed by the analytical technique of Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) in order to identify the organic compounds present and, from the results, to obtain an application for the aqueous fraction . The CG-EM was conducted with the application of: splitless injection, HP-5MS and DB-17MS chromatographic columns (at different times), quadrupole mass analyzer, mass range 40-500 m / z. The identification of the data was based on a similarity of more than 70% with the NIST library. The aqueous fraction of the castor bean cake was found to have an antifungal potential and to evaluate this possible application an antifungal susceptibility test was performed on agar, where it was possible to perceive that the aqueous fraction is able to inhibit the yeast growth Candida albicans.
Keywords: Pyrolysis. Castor Seed Cake. Gas Chromatography. Aqueous Fraction. Candida albicans.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do reator de pirólise de bancada modo batelada. (Modelo digital elaborado
por Bruno Beck) 10
Figura 2 - Processo de ELL da FATM (1) com hexano (2), diclorometano (3) e acetato de etila (4). E os respectivos extratos após secagem em rotaevaporador 15 Figura 3 - A FATM (1) é adicionada à coluna de C18 (2), resultando em (3). Na imagem (4) é
visto a coluna após a etapa de retirada do extrato 15
Figura 4 - Aspecto físico da FATM no decorrer do processo de liofilização (1) e após o
término do processo (2) 15
Figura 5 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em hexano da FATM e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: HP – 5MS 16 Figura 6 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em hexano da FATM e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: DB – 17MS 18 Figura 7 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em diclorometano da
FATM e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: HP – 5MS 22 Figura 8 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em diclorometano da
FATM e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: DB – 17MS 25 Figura 9 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em acetato de etila da
FATM e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: HP – 5MS 30 Figura 10 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em acetato de etila da FATM e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: DB – 17MS 32 Figura 11 – Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise da FATM extraída pela técnica
de SPE e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: HP – 5MS 37 Figura 12 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise da FATM extraída pela técnica
de SPE e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: DB – 17MS 40 Figura 13 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise da FATM submetida a técnica de liofilização e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: HP – 5MS
44 Figura 14 - Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise da FATM submetida a técnica de liofilização e estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: DB – 17MS
47
Figura 15 - Analitos que podem ser utilizados para resumir os compostos de elevada
intensidade nos extratos da FATM 51
Figura 16 - Zonas de inibição geradas a partir do teste de suscetibilidade antifúngica – Difusão em agar para alíquotas da FATM e do bio-óleo, com referência do fluconazol 52
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Condições operacionais e porcentagem mássica dos produtos de pirólise em
diversos modos de pirólise. Adaptado de Bridgwater (2012). 03 Tabela 2 - Perfil dos aminoácidos encontrados na torta da mamona. Adaptado de Azor
et al., 2008. 05
Tabela 3 - Análise elementar da torta da mamona 13 Tabela 4-Dados dos rendimentos mássicos médios para as três conversões da torta da
mamona, além do desvio padrão associado 14 Tabela 5 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do
extrato em hexano da FATM. Coluna cromatográfica: HP – 5MS. 17 Tabela 6 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do
extrato em hexano da FATM. Coluna cromatográfica: DB – 17MS. 19 Tabela 7 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do
extrato em diclorometano da FATM. Coluna cromatográfica: HP – 5MS. 22 Tabela 8 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do
extrato em diclorometano da FATM. Coluna cromatográfica: DB – 17MS. 25 Tabela 9 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do
extrato em acetato de etila da FATM. Coluna cromatográfica: HP – 5MS. 31 Tabela 10 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do
extrato em acetato de etila da FATM. Coluna cromatográfica: DB – 17MS. 33 Tabela 11 -Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais da
amostra da FATM extraída por SPE. Coluna cromatográfica: HP – 5MS. 38 Tabela 12 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais da
amostra da FATM extraída por SPE. Coluna cromatográfica: DB – 17MS 41 Tabela 13 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais da
amostra da FATM submetida a técnica de liofilização. Coluna cromatográfica: HP – 5MS
45
Tabela 14 - Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais da amostra da FATM submetida a técnica de liofilização. Coluna cromatográfica: DB – 17MS
LISTA DE ABREVIATURAS, SÍMBOLOS E SIGLAS
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ANP Agência Nacional do Petróleo
TM Torta da Mamona
CG-EM Cromatografia a Gás acoplada à Espectrometria de Massas AGEITEC Agência Embrapa de Informação Tecnológica
FATM Fração Aquosa da Torta da Mamona ELL Extração Líquido-Líquido sequencial
SPE “Solid Phase Extraction”, Extração em Fase Sólida F.M Fórmula Molecular
M.M Massa Molecular
TIC “Total Ion Chromatogram”, Cromatograma de Íons Totais
UCM “Unresolved Complex Mixture”, Mistura Complexa Não-Resolvida
C Carbono H Hidrogênio N Nitrogênio S Enxofre O Oxigênio tR Tempo de retenção
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 01 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 03 2.1 Pirólise 03 2.2 Torta da mamona 05 2.3 Fração aquosa 06
2.4 Cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas 07
3 OBJETIVOS 08 3.1 Objetivo geral 08 3.2 Objetivos específicos 08 4 MATERIAIS E MÉTODOS 09 4.1 Amostra 09 4.1.1 Teor de umidade 09 4.1.2 Caracterização química 09 4.2 Pirólise lenta 09
4.3 Preparo dos extratos orgânicos da fração aquosa 10
4.3.1 Extração líquido-líquido sequencial 10
4.3.2 Extração em fase sólida 11
4.3.3 Liofilização 11
4.4 Preparo das amostras para as análises cromatográficas 11
4.5 Análises instrumentais 11
4.5.1 Análise elementar (CNHS) 11
4.5.2 Cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) 12
4.6 Teste de suscetibilidade antifúngica – Difusão em agar 12
4.6.1 Preparo dos discos 12
4.6.2 Preparo do inóculo 12 4.6.3 Preparo do teste 13 4.6.4 Leitura do teste 13 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 13 5.1 Teor de umidade 13 5.2 Análise elementar (CNHS) 13 5.3 Pirólise lenta 13
5.4 Extração dos compostos orgânicos da fração aquosa 14
5.5 Análises por cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas 16
5.5.1 Extração líquido-líquido sequencial 16
5.5.2 Extração em fase sólida 37
5.5.3 Liofilização 44
6 TESTE BIOLÓGICO 52
7 CONCLUSÃO 52
REFERÊNCIAS 54
APÊNDICE A – ANALITOS IDENTIFICADOS NAS ANÁLISES 57
APÊNDICE B – TRABALHOS APRESENTADOS E PRÊMIO RECEBIDO
1. INTRODUÇÃO
Com o passar do tempo a demanda de energia requerida pela sociedade aumentou, pois o número de habitantes, no geral, tem se tornado cada vez maior. No Brasil, atualmente, segundo dados fornecidos no portal do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o número de pessoas em todo o território nacional está estimado em mais de duzentos e oito milhões (IBGE).
A crescente populacional, como dito, traz consigo o aumento da necessidade de energia tanto para consumo industrial quanto para consumo próprio. No quadro vigente, as maiores fontes de energia derivam de meios não renováveis (petróleo, carvão, gás natural e hidroeletricidade, por exemplo) e isto representa um sério empecilho, tendo em vista que a ampliação do consumo pode levar ao esgotamento de tais fontes. Uma segunda consequência que surge é o aumento da contaminação do meio ambiente pelo acúmulo de resíduos.
Neste cenário, a utilização de fontes renováveis de energia tem ganhado uma atenção especial onde, dentre estas, se encontram a energia eólica, solar e a originada da biomassa. A biomassa advém tanto dos centros urbanos quanto dos centros agroindustriais e apresenta a peculiaridade de ser constituída por uma ampla quantidade de compostos orgânicos, o que acaba por conferir um enorme potencial energético (FERREIRA, N. DE L., 2014).
No Brasil, as principais fontes agroindustriais de biomassa são o cultivo da cana-de-açúcar, cerais como milho e arroz, além das oleaginosas (CAMARGO, T. J. DE et al., 2017). Dentre as oleaginosas podemos encontrar a mamona (Ricinus Communis L.), uma planta que teve sua produção na ordem de 122 mil toneladas no ano de 2008 e apenas 20 mil toneladas no ano de 2017 (SANTOS, B. DE A. P et al., 2017) e que apresenta cerca de 48% de óleo em sua semente (SANTOS, R. F. et al., 2001), sendo os 52% restantes considerado resíduo (torta da mamona - TM). A queda observada pode ter sido reflexo da resolução de 19 de março de 2008 da Agência Nacional do Petróleo (ANP) que enuncia, segundo o site Ecodebate, que “a elevada viscosidade do óleo de mamona torna a matéria-prima incompatível com motores projetados para serem movidos a óleo diesel”. No entanto, o óleo da mamona pode ser utilizado como lubrificante e na formulação de tintas e plásticos (NETO, S. C.)
Em contrapartida, o resíduo orgânico denotado por torta da mamona pode ser utilizado como uma importante fonte energética. A pirólise, além de ser o método responsável pela aquisição energética a partir da torta, tem o propósito de ser uma alternativa para o destino dos mais variados tipos de resíduos orgânicos que são, por muitas das vezes, dispostos
inadequadamente no meio ambiente e também de geração de produtos que possam vir a ter um valor agregado e aplicabilidade para o mercado (Bernardino et al., 2017).
O resíduo orgânico, dependendo da biomassa estudada, apresenta uma composição majoritária de celulose, hemicelulose e lignocelulose (Zhang et al., 2007) e é a partir da degradação térmica de tais componentes que há a formação dos produtos de pirólise. Um ponto importante a ser citado é que a produção e a composição destes estão diretamente relacionadas com a constituição do resíduo orgânico e com o método aplicado (Zhang et al., 2007).
Tanto o bio-óleo quanto a fração aquosa, constituintes da fração líquida, apresentam composição muito complexa, devido às reações ocorridas ao longo do processo de pirólise. O bio-óleo, dependendo da matéria prima, é constituído em suma por compostos orgânicos oxigenados, compostos nitrogenados (Silva et al., 2014) e água. A fração aquosa tem sua produção devido à umidade existente na matéria-prima e às reações de desidratação e é nela em que há a maior tendência de se encontrar os compostos orgânicos mais polares.
Tendo em vista a complexidade dos produtos líquidos, o modo mais indicado para o estudo de sua composição química é via aplicação de técnicas hifenadas como, por exemplo, cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG – EM).
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Pirólise
No final do século XIX, através de uma conexão entre a segunda lei da termodinâmica e o conceito de irreversibilidade, Max Plank possibilitou o surgimento do processo de pirólise. No início do século XX, graças aos estudos de Caratheodory, foi possível construir sistemas térmicos, como reatores, de eficiência superior aos existentes, no entanto, a aplicação prática com reatores de pirólise data de 1926 com estudos propostos por Winkler, na Alemanha (da Silva, 2014).
A pirólise consiste em um processo de conversão termoquímica no qual a biomassa é submetida a um aquecimento em atmosfera inerte, resultando na obtenção de frações líquidas (aquosa e oleosa), carvão, e gás de pirólise (Silva et al., 2014). Segundo Bridgwater (2012), o rendimento destes produtos varia de acordo com o método de pirólise aplicado que pode ser: rápida, intermediária, lenta, gaseificação e torrefação. As variáveis operacionais existentes entre tais métodos são a temperatura máxima do processo e o tempo de residência do material no reator (Tabela 1).
O processo de pirólise rápida proporciona uma rápida decomposição da biomassa de modo que haja a formação, principalmente, de vapores e aerossóis que originam a fração líquida. Os principais pontos envolvidos neste processo para a formação de líquidos são:
a) a biomassa deve ter uma granulometria inferior a 3 mm;
Modo Condições Líquido Sólido Gás
Rápida 500°C, vapor quente com tempo de
residência de 1s 75%
12%
carvão 13%
Intermediária 500°C, vapor quente com tempo de
residência de 10-30s 50% em duas fases
25%
carvão 25%
Lenta 400°C, longo tempo de residência do
vapor indo de horas até dias 30%
35%
carvão 35%
Gaseificação 750-900°C 5% 10%
carvão 85%
Torrefação 290°C, sólido com tempo de residência
entre 10-60 min
0% até 5%, quando condensado
80%
carvão 20%
Tabela 1: Condições operacionais e porcentagem mássica dos produtos de pirólise em diversos modos de pirólise.
b) a temperatura do processo deve ser controlada em cerca de 500°C; c) tempo de residência do vapor muito baixo;
d) rápida remoção do carvão;
e) rápido resfriamento dos vapores para gerar o bio-óleo.
A pirólise rápida necessita que a biomassa alimentada apresente um teor de umidade inferior a 10% de modo que a quantidade de água no bio-óleo seja mínima (Bridgwater, 2012).
O modo intermediário da pirólise possibilita que não haja a formação de bio-óleo com alta massa molecular e, também, gera carvão com características ideais para ser utilizado na fertilização ou combustão (Hornung et al., 2011). A pirólise intermediária se utiliza de diversos tipos de matéria-prima e leva a formação de produtos líquidos, sólido e gasoso (Hornung et al., 2011).
Na pirólise lenta, também chamada de carbonização, as reações de decomposição ocorrem meio a uma baixa taxa de aquecimento e elevado tempo de residência de modo que ocorram reações de repolimerização, culminando em uma elevada formação de produto sólido (Kan et al., 2016), com relação ao rápido e intermediário. Como evidenciado na Tabela 1, este tipo de processo gera uma quantidade equilibrada de produtos.
A gaseificação da biomassa consiste na oxidação parcial do carbono contido nesta em uma atmosfera com presença de ar, oxigênio, vapor d’água ou dióxido de carbono, formando uma fase gasosa e outra sólida, principalmente (Molino et al., 2016). O produto gasoso é uma mistura de monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, metano, hidrocarbonetos leves e pesados que condensam por volta de 300°C, além de outras espécies gasosas (Bridgwater, 2003; Molino et al., 2016. O gás de síntese não pode ser aplicado de forma direta na alimentação de turbinas para a geração de energia (Han et al., 2008).
A torrefação é tida como um processo de pré-tratamento térmico que ocorre em temperaturas de 200 a 300°C, em pressão atmosférica e em atmosfera inerte. Esta técnica é considerada como uma maneira de se converter a biomassa alimentada em um sólido com aplicações comerciais, haja vista que ele apresenta elevada densidade energética, é compactável, hidrofóbico e de baixa razão oxigênio-carbono (Tumuluru et al., 2011).
2.2. Torta da mamona
Segundo texto de Máira Milani, divulgado no portal AGEITEC (Agência Embrapa de Informação Tecnológica), a mamoneira (Ricinus communis L.) é da família Euphorbiaceae e tem seu centro de diversidade na região que hoje compreende a Etiópia mas, atualmente, a mesma é encontrada em diversas localidades ao redor do globo. De acordo com a mesma autora, as plantas da espécie Ricinus communis possuem a capacidade de apresentar distinções entre si, tais como: cor das folhas, tamanho e teor de óleo das sementes. Tal óleo é encontrado no endosperma da semente em uma concentração entre 35 e 55% da massa (Milani; Figueiredo et al., 2009).
As plantas da espécie da mamoneira se enquadram em culturas que não costumam ser utilizadas como alimento para os animais e seres humanos por causa da existência de constituintes tóxicos. No entanto, devido ao teor de óleo nas sementes, tem-se explorado tais culturas para a produção de biodiesel (Sokoto et al., 2018). O resquício da extração do óleo para a síntese do biodiesel é dito torta de mamona (TM) e detém potencial como fertilizante orgânico e condicionador de solo (da Silva et al., 2012).
Estima-se que cerca de 530 kg de TM são produzidos do processamento de 1 tonelada de semente da mamona (da Silva et al., 2012). A composição química da mamona e, consequentemente, da sua torta, varia de planta para planta e com o local de crescimento da mesma (Figueiredo et al., 2009). Azor et al. (2008) relataram o perfil dos aminoácidos encontrados na torta da mamona.
Aminoácido, g/16gN Torta da mamona “não descascada” Torta da mamona “descascada” Lisina 4,11 4,48 Histidina 1,38 1,88 Arginina 8,00 9,36 Ácido aspártico 6,42 7,66 Treonina 3,00 3,88 Serina 2,13 3,02 Ácido glutâmico 13,19 15,64 Prolina 2,76 3,08 Glicina 0,56 1,11 Alanina 3,96 5,02 Cistina 0,53 0,86 Valina 5,46 4,93 Metionina 2,06 2,86 Iso-leucina 3,09 1,61
2.3. Fração aquosa
A fração aquosa tem sua produção devido à umidade existente na matéria-prima e às reações de desidratação ocorridas durante a pirólise, e é nela em que há a maior tendência de se encontrar os compostos orgânicos mais polares. Dependendo da natureza da biomassa ela se apresenta de modo homogêneo ou heterogêneo em relação ao bio-óleo e, quando em uma fase independente, a sua separação se dá por diferença de densidade. Caracteristicamente é observado que a fração aquosa tem uma coloração mais clara e viscosidade inferior à do óleo.
Tendo sido realizada a pesquisa bibliográfica de estudos acerca da análise da fração aquosa da torta da mamona (FATM), pela técnica de CG-EM, não foi encontrado nenhum trabalho para que se pudesse fazer uma comparação de resultados. Deste modo, buscou-se trabalhos sobre fração aquosa de pirólise em geral.
Segundo Yang et al., as frações aquosas de biomassas como serragem, resíduos de grãos de café e palha de arroz, quando analisadas em CG-EM, se mostraram constituídas de acetona, derivado da furanona e da ciclopentenona, além de fenol, ácidos carboxílicos e analitos específicos, como foi o caso da cafeína na fração aquosa dos resíduos de grãos de café (Yang et al., 2014).
Imam e Capareda realizaram a pirólise de uma gramínea cujo nome científico é
Panicum virgatum e a fração aquosa gerada, quando analisada em CG-EM, apresentou
analitos como 2-propanona, tetra-hidrofurano, piridina, ciclopentanona, 2-metoxifenol, ácido acético, entre outros (Imam, Capareda, 2012).
Gabriela Maciel, em sua dissertação de mestrado, identificou diversos compostos na fração aquosa oriunda da pirólise da palha da cana de açúcar, tais como: fenol, benzenodiol, ciclopentenonas, furfural, furanona, entre outros (Maciel, 2011).
Martins et al. mostraram que a fração aquosa advinda da pirólise da serragem do eucalipto é constituída por uma gama de compostos, dentre os quais se encontram o 2,6-dimetoxifenol, 1-acetil-(4-hidroxi-3-metoxifenil), 4-hidroxi-3,5-dimetoxibenzaldeído, dietil-hexil ftalato, entre outros (Martins et al., 2007).
Leucina 5,90 8,56
Schroeder et al. relataram que a fração aquosa da pirólise da graviola apresenta, dentre vários compostos orgânicos, metilpirazina, ciclopent-enona, furilmetanol, 2-metoxifenol, ácido propanóico, maltol e hidroquinona (Schroeder et al., 2017).
2.4. Cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas
Como Grob relata em seu livro, a técnica de análise da cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) concilia uma elevada capacidade de separação dos analitos com uma alta seletividade e sensibilidade na detecção de massas (Grob, Barry, 2004). Tal separação é proporcionada pelos diferentes níveis de interação dos compostos com a fase estacionária da coluna cromatográfica, que pode apresentar polaridade baixa, média ou elevada.
Tipicamente, as colunas aplicadas devem apresentar longos comprimentos e dimensões pequenas para o diâmetro interno e para a espessura do filme de fase estacionária, de modo que haja otimização na separação dos compostos possibilitando que as análises transcorram por um curto período.
Devido às características citadas, é lógico pensar que a técnica de CG-EM é amplamente indicada para se realizar investigações a respeito da constituição de matrizes complexas, como é o caso da fração aquosa oriunda da pirólise, para assim poder encontrar uma melhor rota de aplicação do referido produto.
3. OBJETIVOS 3.1. Objetivo geral
Realizar a caracterização química dos compostos orgânicos presentes na fração aquosa obtida da pirólise lenta da torta da mamona de modo a buscar uma aplicação e evitar o seu descarte.
3.2. Objetivos específicos
a) Testar diferentes métodos de extração/concentração dos compostos orgânicos presentes na FATM;
b) Realizar a caracterização química a nível molecular via CG-EM dos compostos orgânicos presentes nos extratos da FATM;
c) Otimizar as condições cromatográficas na CG-EM para uma melhor separação dos componentes;
4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1. Amostra
A biomassa utilizada no desenvolvimento deste trabalho foi a torta da mamona cedida pela empresa Vanguarda Agro S/A.
A amostra foi homogeneizada e peneirada com o intuito de ter um material com diâmetro máximo de 0,212 mm.
4.1.1. Teor de umidade
A biomassa foi seca em estufa a 105°C até se obter massa constante. O teor de umidade foi calculado a partir da diferença entre a massa inicial sem aquecimento e a massa final após aquecimento.
4.1.2. Caracterização química
A amostra in natura foi submetida a técnica de análise elementar dos elementos C, H, N e S, sendo o teor de oxigênio calculado por diferença. A condução deste ensaio foi feita em um analisador elementar EuroEA.
4.2. Pirólise lenta
Os experimentos foram realizados em um reator de bancada composto de um forno da marca Heraeus R/O 100 (3), um controlador de temperatura (15), suprimento de N2 (1), um sistema de coleta de líquidos formado por um condensador (7) e um funil de separação (8), sistema de resfriamento (9) e um leito constituído de vidro tipo boro-silicato com juntas esmerilhadas de dimensões 1,40 cm X 10 mm (4), Figura 1.
A pirólise lenta da torta da mamona foi realizada em três bateladas utilizando os seguintes parâmetros operacionais: temperatura final de 400°C, taxa de aquecimento de 15°C.min-1, fluxo constante de N2, tempo de residência no reator de 2 horas e 300 g de biomassa.
Esta foi introduzida no tubo e amparada por lã de vidro (5) na intenção de que a mesma não sofresse deslocamento e saísse da região central do reator. Os produtos líquidos, a medida que foram sendo condensados e separados por gravidade no funil de separação, foram recolhidos em provetas (13 e 14), pesados, estocados em frascos apropriados e armazenados em freezer para posterior análise. Os gases não condensáveis fluíram através de frascos lavadores (10, 11 e 12).
4.3. Preparo dos extratos orgânicos da fração aquosa 4.3.1. Extração líquido – líquido sequencial
A amostra da fração aquosa da torta da mamona (FATM) obtida no processo de pirólise lenta foi submetida à extração líquido – líquido sequencial (ELL) com os seguintes solventes orgânicos: hexano, diclorometano e acetato de etila. Os extratos obtidos foram secos em um rotaevaporador da marca IKA (modelo RV 10 basic), pesados, transferidos para um frasco apropriado com o auxílio de diclorometano e armazenados em freezer para posterior preparo de amostra a ser analisada pela técnica de CG–EM.
Figura 1: Esquema do reator de pirólise de bancada modo batelada. (Modelo digital elaborado por Bruno
4.3.2. Extração em fase sólida
A amostra de FATM obtida no processo de pirólise lenta foi submetida à extração em fase sólida (do inglês, solid phase extraction, SPE) e, para tal, foi utilizada um cartucho da marca Agilent com fase estacionária de C18 e metanol como eluente. O procedimento ocorreu sob pressão de 30 psi.
A coluna de C18 foi ativada com a passagem de 5 mL de metanol e, posteriormente, 5 mL de água milli-Q. Realizada a etapa de ativação foi eluído 2 mL de amostra pela coluna e feita a passagem de mais 5 mL de água milli-Q e, por fim, o extrato foi recolhido através do carreamento de 5 mL de metanol. Após o processo de SPE, o extrato foi concentrado em fluxo constante de nitrogênio, pesado e analisado pela técnica de CG – EM.
4.3.3. Liofilização
A amostra de FATM em sua totalidade, ou seja, sem passar por nenhum processo de extração, sofreu um processo de desidratação conhecido por liofilização em um Liofilizador Liobras L101 no qual a amostra, previamente congelada em câmara fria à – 20ºC, foi submetida a uma temperatura de cerca de – 45°C, à vácuo, de modo que a água presente fosse retirada por sublimação. O período da técnica foi de 24 horas. Posteriormente, a amostra foi pesada, recolhida com o uso de metanol para frasco apropriado, concentrada em fluxo constante de gás nitrogênio e analisada por CG – EM.
4.4. Preparo das amostras para as análises cromatográficas
Aproximadamente 10 mg de cada extrato da FATM foi pesado com precisão em balança semimicroanalítica (± 0,00001 g) e foram diluídas em 1 mL de metanol para obter soluções de cerca de 10 mg.mL-1.
4.5. Análises instrumentais 4.5.1. Análise elementar (CNHS)
Análises elementares de carbono, nitrogênio, hidrogênio e enxofre (CNHS) foram realizadas em um analisador elementar EuroEA. A quantidade de amostra utilizada foi em torno de 0,5 – 1,5 mg.
4.5.2. Cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas (CG – EM)
Os extratos orgânicos da fração aquosa da pirólise foram analisados em um Cromatógrafo a gás Agilent 6890 acoplado a um Espectrômetro de massas Agilent 5973 (CG – EM) a fim de se realizar uma caracterização a nível molecular da FATM. Na condução destas análises foram aplicados os seguintes parâmetros: injeção tipo splitless; duas colunas capilar com diferentes composições foram testadas, em momentos distintos, para avaliar a melhor condição analítica sendo uma HP – 5MS, (5% - fenil) – dimetilpolisiloxano), e a outra DB – 17MS, (50% - fenil) – metilpolisiloxano), ambas com 30m comprimento, diâmetro interno 0,25 mm e espessura do filme 0,25 μm; rampa térmica de 40ºC a 320°C com taxa de aquecimento de 3°C/min e tempo de isoterma de 5 min nos extremos; fonte de ionização por impacto de elétrons, com temperatura de 230°C e analisador de massas tipo quadrupolo, com faixa de massa analisada de 40 – 500 m/z.
O sistema de aquisição de dados foi o software MSD ChemStation. Os espectros de massas foram obtidos utilizando-se como referência as bibliotecas NIST 27 e 147, considerando uma similaridade acima de 70%.
4.6. Teste de suscetibilidade antifúngica – Difusão em agar
O protocolo seguido neste teste encontra-se descrito na norma M44-A2 (CLSI,2009). 4.6.1. Preparo dos discos
Discos com 6 mm de diâmetro foram preparados com a adição de alíquotas de 10 μL da substância testada e 25 μg de fluconazol (controle positivo), em discos distintos. Estes foram armazenados a temperatura ambiente por aproximadamente 30 minutos para secar. 4.6.2. Preparo do inóculo
Leveduras de Candida albicans foram cultivadas por 24 horas em 5 mL de caldo Sabouraud, à 36°C, sob agitação. A concentração de leveduras foi quantificada pela contagem em câmara de Neubauer e uma solução contendo 5x107 UFC (unidades formadoras de colônia)/mL foi preparada em PBS (phosphate buffered saline).
Um “swab” foi mergulhado na solução contendo 5x107 UFC/mL e as leveduras foram espalhadas sobre a placa de petri contendo agar Sabouraud. Esta foi armazenada a temperatura ambiente por aproximadamente 10 minutos.
4.6.3. Preparo do teste
Os discos foram posicionados sobre a placa de petri com o auxílio de uma pinça estéril. Feito isto, a placa foi incubada à 35°C, por 24 horas, em uma estufa úmida contendo 5% de CO2.
4.6.4. Leitura do teste
Os diâmetros de cada zona de inibição formada foram medidos com o auxílio de uma régua.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1. Teor de umidade
O teor de umidade da amostra utilizada em todo o projeto varia de 7 a 8%. Devido ao fato desta ser inferior a 10% não houve necessidade de um processo de secagem da amostra antes de submetê-la ao processo de pirólise.
5.2. Análise elementar (CNHS)
Os dados obtidos da análise elementar possuem desvios de ± 0,1 e encontram-se relatados na Tabela 3.
5.3. Pirólise lenta
Tendo dado início ao processo de pirólise da TM foi observado que o princípio da condensação ocorre entre 20 e 30 minutos, aproximadamente. A transcorrência da conversão revelou que o volume de gás gerado apresentou uma crescente até cerca de 80 minutos corridos desde o início do aquecimento. Finalizado o período de 120 minutos (2 horas) foi averiguada a massa dos produtos líquidos gerados e, após resfriamento do sistema de conversão, foi realizada a retirada do produto sólido para que sua massa pudesse ser aferida.
Amostra C% N% H% S% O%
TM 49,7 7,5 7,3 0,3 35,2
Deste modo, os rendimentos mássicos médios para as três conversões foram calculados, assim como o desvio padrão associado a cada um deles (Tabela 4). A determinação do rendimento para o produto gasoso foi feita por diferença.
É observada a existência de algumas diferenças consideráveis entre alguns dos valores apresentados na Tabela 4 como é o caso do baixo rendimento médio associado à fração aquosa frente ao do carvão, por exemplo. Tal discrepância é motivada pela natureza do processo de pirólise lenta que proporciona uma maior obtenção de material sólido e, também, por causa da própria natureza da torta da mamona. Esta baixa produção de fração aquosa faz com que a mesma seja considerada como um coproduto.
5.4. Extração dos compostos orgânicos da fração aquosa
Tendo sido realizado os procedimentos de ELL, SPE e Liofilização, foi possível atestar, como esperado, que o processo de liofilização se apresentou como um método de concentração de compostos orgânicos muito mais eficaz do que o de ELL e SPE, sendo seu rendimento de 15,25% contra apenas 4,05% para a ELL e 1,30% para a SPE.
Esta discrepância no valor dos rendimentos já era esperada, visto que os procedimentos de extração em fase sólida e de extração líquido – líquido sequencial são mais seletivos que o processo de liofilização. Ou seja, apenas determinados analitos serão retidos e carreados na fase estacionária e pelo solvente, respectivamente.
No entanto, como o liofilizador não é um equipamento comumente encontrado em laboratórios de química, a avaliação dos processos de extração teve por objetivo comparar os resultados obtidos entre os métodos utilizados e avaliar a possibilidade de utilização dos métodos de extração para uma caracterização a nível molecular.
Produtos da conversão Rendimento (%m/m), n=3
Fração aquosa 14.7 ± 4,04
Fração oleosa 25,5 ± 3,06
Carvão 40,4 ± 1,25
Gás 19,4 ± 4,70
Tabela 4: Dados dos rendimentos mássicos médios para as três conversões da torta da mamona, além do
Nas Figuras 2 – 4 são ilustradas as técnicas realizadas até a obtenção do resultado final da referida etapa.
Figura 2: Processo de ELL da FATM (1) com hexano (2), diclorometano (3) e acetato
de etila (4). E os respectivos extratos, (5), (6) e (7), após secagem em rotaevaporador.
Figura 3: A FATM (1) é adicionada à coluna de C18 (2), resultando em (3). Na imagem
(4) é visto a coluna após a etapa de retirada do extrato.
Figura 4: Aspecto físico da FATM no decorrer do processo de liofilização (1) e após o
5.5. Análises por cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas
Os cromatogramas de íons totais (do inglês, TIC, total ion chromatogram) gerados da análise de cada um cada um dos extratos da FATM encontram-se distribuídos entre as Figuras 5 – 14, assim como os resultados da análise de cada um dos cromatogramas, dispostos entre as Tabelas 5 – 14.
5.5.1. Extração líquido – líquido sequencial
Observando o cromatograma abaixo nota-se a presença de 5 principais picos de intensidade elevada dentre os 31 identificados, sendo o terceiro (17) mais intenso. A substância a que corresponde cada um deles pode, também, ser visualizada na Figura 5 e seus nomes são encontrados na Tabela 5, em seus respectivos números, em conjunto com os demais analitos identificados.
Figura 5: Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em hexano da FATM e estruturas
# Nome F.M M.M
(g/mol) tr (min) Similaridade
1 3-Metilpiridina C6H7N 93 11,26 848 2 Trissulfeto de dimetila C2H6S3 126 11,48 945 3 Fenol C6H6O 94 12,79 953 4 2-Hidroxi-3-metilciclopent-2-enona C6H8O2 112 14,74 856 5 m-Aminotolueno C7H9N 107 15,67 896 6 2-Acetilpirrol C6H7NO 109 16,77 903 7 4-Metoxifenol C7H8O2 124 17,05 898 8 2-Metoxifenol C7H8O2 124 17,75 942 9 3-Quinuclidinol C7H13NO 127 18,73 782 10 (2-Metoxifenil)-hidrazina C7H10N2O 138 22,43 707 11 2-Metoxi-4-metilfenol C8H10O2 138 22,78 924 12 Piperidina-2,5-diona C5H7NO2 113 22,94 807 13 1H-Pirrolo[2,3-b]piridina C7H6N2 118 23,14 862 14 Benzenopropanonitrila C9H9N 131 24,95 909 15 2-Metoxi-4-etilfenol C9H12O2 152 26,76 889 16 Indol C8H7N 117 27,48 911 17 2,6-Dimetoxifenol C8H10O3 154 30,25 919 18 1,2,4-Trimetoxibenzeno C9H12O3 168 34,13 785 19 5-terc-Butil-1,2,3-benzenotriol C10H14O3 182 37,29 788 20 2-Isopropilideno-5,6,7,8-tetra- hidro-2H-imidazo[1,2-a]piridin-3-ona C10H14N2O 178 43,38 821 21 cis-Deca-hidro-1-metilquinolina C10H19N 153 46,01 833 22 1-(5-Isobutil-2-pirazinil)-1- C11H16N2O 192 47,27 750 FATM. Coluna cromatográfica: HP – 5MS.
propanona 23 3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C11H18N2O2 210 51,35 815 24 3,6-Di-isobutil-2,5-piperazinediona C12H22N2O2 226 51,57 737
25 Ácido hexadecanóico C16H32O2 256 52,78 825
26 1,2,4,5-Tetrakis(metilsulfanil)benzeno C10H14S4 262 57,85 726 27 (Z,Z)-Ácido 9,12- octadecadienóico C18H32O2 280 58,11 797
28 Ácido oleico C18H34O2 282 58,24 794
29 6-Octadecinanitrila C18H31N 261 58,54 724
30 Ácido octadecanóico C18H36O2 284 58,73 749
31
3-Benzil-6-isopropil-2,5-piperazinediona C14H18N2O2 246 59,99 775
Figura 6: Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em hexano da FATM e estruturas
Analisando o perfil do cromatograma representado na Figura 5 e na Figura 6 percebem-se grandes semelhanças havendo divergência, apenas, em uma aparente atenuação da linha de base e na melhor resolução dos picos cromatográficos, ambos os pontos encontram-se presentes no cromatograma gerado com o uso da coluna de polaridade média, DB – 17MS. A redução e a melhora citadas são reflexos do aumento da polaridade da fase estacionária da coluna.
A otimização da resolução dos picos resultou no aumento de analitos identificados, sendo 31 na análise com a coluna HP – 5MS e 46 com a coluna DB – 17MS. No cromatograma mostrado acima é visto a presença de seis picos com uma intensidade proeminente, sendo o de número 34 o mais intenso. Na Tabela 6 encontram-se todos os analitos identificados na amostra.
# Nome F.M M.M
(g/mol) tr (min) Similaridade
1 2-Furilmetanol C5H6O2 98 10,38 910 2 2,6-Dimetilpirazina C6H8N2 108 12,62 741 3 4,5-Dimetilpirimidina C6H8N2 108 12,84 788 4 2-Metilciclopent-2-enona C6H8O 96 13,46 731 5 2-Acetilfurano C6H6O2 110 13,85 833 6 Trissulfeto de dimetila C2H6S3 126 15,85 863 7 Fenol C6H6O 94 16,72 944 8 3-Metilciclopent-2-enona C6H8O 96 17,58 887 9 3-Metoxipiridina C6H7NO 109 18,86 928 10 3-Metil-1,2-ciclopentanediona C6H8O2 112 19,84 826 11 3-(Metilsulfanil)propanonitrila C4H7NS 101 20,09 757 12 2,3-Dimetilciclopent-2-enona C7H10O 110 20,32 842
Tabela 6: Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do extrato em hexano da
13 1,4-Di-hidro-4-imino-1-metilaminopiridina C6H9N3 123 20,51 711 14 4-Metilfenol C7H8O 108 21,52 916 15 3-Metilfenol C7H8O 108 21,89 899 16 2-Amino-4-metilpirimidina C5H7N3 109 22,37 871 17 2-Metoxifenol C7H8O2 124 22,72 943 18 2-Acetilpirrol C6H7NO 109 22,90 891 19 3-Etil-2-hidroxiciclopent-2-enona C7H10O2 126 23,98 818 20 1,2-Benzenodiamina C6H8N2 108 24,54 931 21 Isopropenilpirazina C7H8N2 120 24,79 796 22 3-Etilfenol C8H10O 122 26,12 811 23 1-Metil-4-nitroimidazol C4H5N3O2 127 26,57 772 24 2-Metoxi-4-metilfenol C8H10O2 138 27,18 881 25 Benzilnitrila C8H7N 117 27,42 938 26 2-Metil-5-[(1E)-1-propenil]pirazina C8H10N2 134 28,42 734 27 3-Metil-3-propil-2,5-pirrolidinediona C8H13NO2 155 29,99 730 28 1H-Pirrolo[2,3-b]piridina C7H6N2 118 30,40 854 29 4-Etil-2-metoxifenol C9H12O2 152 30,74 805 30 4-Hidroxiquinazolina C8H6N2O 146 31,88 713 31 Benzenopropanonitrila C9H9N 131 32,43 896 32 Indol C8H7N 117 34,93 927 33 4-Hidroxi-7-metil-1,8-naftilidina C9H8N2O 160 35,50 738 34 2,6-Dimetoxifenol C8H10O3 154 36,99 933 35 Butilsuccinimida C8H13NO2 155 37,81 792
Realizando uma comparação dos analitos identificados na análise do extrato em hexano da FATM utilizando a coluna HP – 5MS e a DB – 17MS foi percebido que, dos 31 analitos considerados na análise com a primeira coluna, 14 compostos também se encontram presentes na análise realizada com a segunda coluna.
Outro ponto a ser destacado é que dos 14 analitos presentes na segunda análise, 4 estão dentre aqueles de maior intensidade. Além disso, é possível notar a clara semelhança estrutural dos compostos com maior intensidade. Em ambas as análises estes são derivados do benzeno constituídos de funções oxigenada e nitrogenada.
36 4-Metoxi-3-(metoximetil)fenol C9H12O3 168 40,21 826 37 5-terc-Butil-1,2,3-benzenotriol C10H14O3 182 42,85 784 38 2,6-Dimetoxi-4-(2-propenil)fenol C11H14O3 194 45,96 737 39 4-terc-Butil-N,N-dimetilanilina C12H19N 177 51,47 720 40 2-(1-Metiletilideno)-5,6,7,8- tetrahidroimidazo[1,2-a]piridin-3(2H)-ona C10H14N2O 178 52,09 751 41 1-(5-Isobutil-2-pirazinil)-1-propanona C11H16N2O 192 55,71 781 42 3,4-Dimetil-2(1H)-quinolinona C11H11NO 173 55,98 834 43 3,6-Di-isobutil-2,5-piperazinediona C12H22N2O2 226 58,12 871 44 3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C11H18N2O2 210 60.13 859 45 3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 60,77 804 46 5,10-Dietoxi-2,3,7,8-tetrahidro- 1H,6H-dipirrolo[1,2-a;1’,2’-d]pirazine C14H22N2O2 250 62,68 784
No TIC do extrato da FATM em diclorometano utilizando a coluna HP – 5MS foi possível identificar um total de 43 compostos com similaridade acima de 70%. Dentre estes foram destacados quatro picos com intensidade consideravelmente elevada, são eles: 5, 23, 31 e 38, sendo o último, 5,10-Dietoxi-2,3,7,8-tetra-hidro-1H,6H-dipirrolo[1,2-a;1’,2’-d]pirazina, o mais intenso deles. As estruturas moleculares de cada um desses picos estão presentes na Figura 7e seus nomes estão dispostos na Tabela 7, junto ao dos demais compostos.
# Nome F.M M.M (g/mol) tR (min) Similaridade 1 Pirrol C4H5N 67 3,84 897 2 N,N-Dimetilformamida C3H7NO 73 4,50 839 3 Metilpirazina C5H6N2 94 5,49 871
Figura 7: Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em diclorometano da FATM e
estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: HP – 5MS.
Tabela 7: Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do extrato em diclorometano
4 Ciclopent-2-enona C5H6O 82 5,81 870 5 2-Furilmetanol C5H6O2 98 6,69 947 6 N,N-Dimetilacetamida C4H9NO 87 7,26 892 7 4-Propilciclohexilamina C9H19N 141 8,37 858 8 2-Acetilfurano C6H6O2 110 8,76 848 9 2-etil-5-metil-furano C7H10O 110 8,91 843 10 4,5-Dimetilpirimidina C6H8N2 108 8,98 852 11 5-Amino-3,4-di-hidro-(2H)pirrol-2-carbonitrila C5H7N3 109 10,18 787 12 2-Metil-1H-imidazol C4H6N2 82 10,41 836 13 3-Metilciclopent-2-enona C6H8O 96 11,09 831 14 3-Metilpiridina C6H7N 93 11,29 830 15 2-Metilciclopent-2-enona C6H8O 96 11,41 838 16 Aminopirazina C4H5N3 95 12,14 815 17 2-Acetilpirrol C6H7NO 109 13,23 798 18 2-Hidroxi-3-metilciclopent-2-enona C6H8O2 112 14,87 829 19 1-Metil-2-pirrolidinona C5H9NO 99 15,33 890 20 N-metilanilina C7H9N 107 15,73 828 21 2-Amino-4-metilpirimidina C5H7N3 109 16,28 892 22 2-Isobutilideneamino-3-metilbutironitrila C9H16N2 152 17,11 705 23 1-Metil-2,5-pirrolidinediona C5H7NO2 113 17,96 933 24 4-Metilfenol C7H8O 108 18,31 878 25 1-Metil-4-nitroimidazol C4H5N3O2 127 18,71 807 26 2-Metil-3-hidroxipirona C6H6O3 126 18,93 824
27 4-Metilpentanamida C6H13NO 115 19,91 840 28 4(1H)-Piridona C5H5NO 95 21,67 866 29 2-Piperidinona C5H9NO 99 23,10 853 30 4-Etil-3,5-dimetil-1H-pirazol C7H12N2 124 26,79 778 31 2,6-Dimetoxifenol C8H10O3 154 29,98 842 32 3-Metoxi-2-metil-4-piridinol C7H9NO2 139 33,87 790 33 3-Fenilpropanamida C9H11NO 149 37,04 823 34 5,6,7,8-Tetrahidro-6-oxopteridina C6H6N4O 150 39,34 704
35 Ácido úrico C5H4N4O3 168 44,18 739
36 3,5-Dimetoxi-4-hidroxiacetofenona C10H12O4 196 44,82 927 37 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C11H18N2O2 210 47,59 750 38 5,10-Dietoxi-2,3,7,8- tetrahidro-1H,6H-dipirrolo[1,2-a;1’,2’-d]pirazina C14H22N2O2 250 51,29 823 39 3-Benzil-6-isopropil-2,5-piperazinediona C14H18N2O2 246 56,80 790 40
N,N’-Bis(Carbobenziloxi)-lisina metil(ester) C23H28N2O6 428 57,71 710
41 3-Benzil-6-isopropil-2,5-piperazinediona (isômero) C14H18N2O2 246 59,89 843 42 3-Benzil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C14H16N2O2 244 62,60 887 43 Di-hidroergotamina C33H37N5O5 583 63,86 745
Como ocorreu com o extrato em hexano quando analisado em uma coluna de polaridade superior, a análise do extrato em diclorometano apresentou uma atenuação da linha de base e a presença de picos intensos em maior número. Ao todo foram relatados 79 analitos e estes encontram-se relatados na Tabela 8.
# Nome F.M M.M (g/mol) tR (min) Similaridade 1 2-Metilpropanal C4H8O 72 3,11 860 2 2,3-Di-hidroxipropanal C3H6O3 90 4,19 730 3 2-Furilmetanol C5H6O2 98 8,52 914 4 Metilpirazina C5H6N2 94 8,78 897
Figura 8: Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em diclorometano da FATM e
estruturas moleculares dos picos mais intensos. Coluna cromatográfica: DB – 17MS.
Tabela 8: Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do extrato em diclorometano
5 3-Furilmetanol C5H6O2 98 10,35 883 6 N,N-Dimetilguanidina C3H9N3 87 10,57 847 7 Ciclopent-2-enona C5H6O 82 10,79 859 8 N-Metilacetamida C3H7NO 73 11,69 862 9 N,N-Dimetilacetamida C4H9NO 87 12,88 918 10 Propanamida C3H7NO 73 13,03 812 11 2-Metilciclopent-2-enona C6H8O 96 13,41 817 12 2-Acetilfurano C6H6O2 110 13,83 860 13 2-Metilpropanamida C4H9NO 87 14,85 785 14 4-Aminopirimidina C4H5N3 95 15,31 854 15 Fenol C6H6O 94 17,10 863 16 Butanamida C4H9NO 87 17,22 858 17 3-Metilciclopent-2-enona C6H8O 96 17,46 885 18 2-Pirimidinamina C4H5N3 95 18,36 913 19 3-Metoxipiridina C6H7NO 109 18,80 957 20 3-Metilbutanamida C5H11NO 101 19,44 888 21 2,5-Di-hidro-3,5-dimetil-2-furanona C6H8O2 112 19,80 856 22 2-Hidroxi-1-metilciclopenten-3-ona C6H8O2 112 20,10 877 23 3-Aminopiridina C5H6N2 94 20,28 898 24 2-Amino-4-metilpirimidina C5H7N3 109 22,10 853 25 4-Metoxifenol C7H8O2 124 22,63 890 26 2-Acetilpirrol C6H7NO 109 22,80 891 27 1-Metil-2-pirrolidinona C5H9NO 99 22,94 927
28 1-Metil-2,5-pirrolidinediona C5H7NO2 113 23,93 894 29 3-Metil-2-piridinamina C6H8N2 108 24,44 851 30 4-Metilpentanamida C6H13NO 115 24,72 854 31 2-Metil-3-hidroxipirona C6H6O3 126 25,19 882 32 3-Metil-2-piridona C6H7NO 109 26,25 895 33 5-Metil-2-pirrolidinona C5H9NO 99 26,92 838 34 2,5-Piperidinediona C5H7NO2 113 27,50 820 35 Tetra-hidro-2-furilmetanol C5H10O2 102 27,92 851 36 1-Metil-1H-imidazol-2-carboxamida C5H7N3O 125 28,42 792 37 3,4-Dimetil-3-pirrolin-2-ona C6H9NO 111 28,73 815 38 1-Acetilpirrolidina C6H11NO 113 29,03 787 39 3,3-Dimetil-2,5-pirrolidinediona C6H9NO2 127 29,20 756 40 5,6-Di-hidro-6-metiluracil C5H8N2O2 128 29,99 820 41 1,2,4-Triazina-3,5(2H,4H)-diona C3H3N3O2 113 30,14 897 42 1,4:3,6-Dianidro-α-d-glucopiranose C6H8O4 144 30,99 835 43 1-Metil-2(1H)-piridinona C6H7NO 109 31,65 852 44 5-Etil-5-metil-2,4-imidazolidinediona C6H10N2O2 142 32,55 803 45 2-Etil-2-metilsuccinimida C7H11NO2 141 32,65 759 46 Tetra-hidro-4-(2-metil-1-propen-3-il)-2H-piran-2-ona C9H14O2 154 33,48 750 47 Picolinamida C6H6N2O 122 34,40 923 48 4,4-Dimetil-5-metileno-2- C7H11NO 125 35,05 751
pirrolidinona 49 3-Metildi-hidro-2,4(1H,3H)-pirimidinediona C5H8N2O2 128 35,89 827 50 2,6-Dimetoxifenol C8H10O3 154 36,89 894 51 1,3-Dimetil-2-imidazolidona C5H10N2O 114 38,41 744 52 N-(Aminoacetil)treonina C6H12N2O4 176 39,23 729 53 4-Metoxi-3-(metoximetil)fenol C9H12O3 168 40,15 757 54 4,5,6-Trimetil-2-pirimidona C7H10N2O 138 40,44 824 55 2,3-Dimetil-pirrolo(2,3-b)pirazina C8H9N3 147 41,79 893 56 1,4-Dimetoxi-2,3-dimetilbenzeno C10H14O2 166 42,80 716 57 3-Metoxi-2-metil-4-piridinol C7H9NO2 139 43,70 836 58 3-Fenilpropanamida C9H11NO 149 45,67 817 59 4,6-Dimetil-2-hidroxipiridina-3-carbonitrila C8H8N2O 148 46,30 794 60 3-Isopropil-6-metil-2,5-piperazinediona C8H14N2O2 170 51,29 804 61
3-Isopropil-6-metil-2,5-piperazinediona (isômero) C8H14N2O2 170 51,72 861
62 3,6-Di-isopropil-2,5-piperazinediona C10H18N2O2 198 53,11 823 63 N-(2-Aminopropanoil)leucina C9H18N2O3 202 54,81 759 64 Ácido úrico C5H4N4O3 168 55,42 714 65 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C11H18N2O2 210 57,26 740 66 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 58,53 721
67 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 59,86 761 68 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 60,05 763 69 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 60,31 862 70 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 61,02 869 71 3-Isobutil-hexa- hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 61,28 752 72 5,10-Dietoxi-2,3,7,8-tetra- hidro-1H,6H-dipirrolo[1,2-a;1’,2’-d]pirazina C14H22N2O2 250 62,78 808 73 3-Benzil-6-metil-2,5-piperazinediona C12H14N2O2 218 68,13 849 74
3-Benzil-6-metil-2,5-piperazinediona (isômero) C12H14N2O2 218 69,13 809
75
6-Benzil-3,3-dimetil-2,5-piperazinediona C13H16N2O2 232 69,56 729
76
3-Benzil-6-isopropil-2,5-piperazinediona C14H18N2O2 246 69,72 806
77
3-Benzil-6-isopropil-2,5-piperazinediona (isômero) C14H18N2O2 246 70,70 827
78
3-Benzil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C14H16N2O2 244 74,24 893
79
É notório que o efeito da mudança de coluna cromatográfica foi muito significativo para o extrato em diclorometano, haja vista que os analitos identificados foram de 43 para 79. Além disto, é possível perceber que há uma ampla presença de compostos nitrogenados na amostra deste extrato, na casa dos 70%, quando comparado com o extrato em hexano. Este fato revela uma maior capacidade do diclorometano em carrear analitos com nitrogênio em sua composição.
No cromatograma do extrato em acetato de etila acima é possível perceber a presença de uma intensa Mistura Complexa Não Resolvida (“Unresolved Complex Mixture – UCM”) localizada na proximidade da região de 20 a 30 minutos. A existência de tal UCM faz com que a identificação de uma parcela dos analitos presentes no extrato seja dificultada, no entanto, ainda assim é possível perceber picos com uma intensidade considerável. Os 30 analitos que foram identificados encontram-se relatados na Tabela 9.
Figura 9: Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em acetato de etila da FATM e
# Nome F.M M.M
(g/mol) tR (min) Similaridade
1 Acetamida C2H5NO 59 4,52 818 2 Metilacetamida C3H7NO 73 5,90 867 3 2-Furilmetanol C5H6O2 98 6,68 896 4 Propanamida C3H7NO 73 7,49 899 5 Butanamida C4H9NO 87 11,33 806 6 2-Pirimidinamina C4H5N3 95 12,28 855 7 3-Metilbutanamida C5H11NO 101 14,05 819 8 o-Toluidina C7H9N 107 15,64 858 9 1-Metil-2,3-dihidro-4(1H)-piridinona C6H9NO 111 15,85 810 10 2-Amino-4-metilpirimidina C5H7N3 109 16,52 826 11 2-Pirrolidinona C4H7NO 85 17,97 856 12 2-Metil-3-hidroxipirona C6H6O3 126 18,88 799 13 4-Piridinol C5H5NO 95 20,32 800 14 2,5-Pirrolidinediona C4H5NO2 99 22,04 827 15 3-Piridinol C5H5NO 95 23,22 855 16 6-Metil-3-piridinol C6H7NO 109 24,52 865 17 2-Etil-4-metilimidazol C6H10N2 110 25,23 757 18 3,4,5-Trimetilpirazol C6H10N2 110 25,84 766 19 1,2-Benzenodiol C6H6O2 110 26,48 865 20 Isosorbida C6H10O4 146 28,27 864 21 Pirrol-2-carboxamida C5H6N2O 110 28,83 854 22 5-Etil-5-metil-2,4-imidazolidinediona C6H10N2O2 142 32,95 873
Tabela 9: Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do extrato em acetato de etila
No cromatograma gerado pela reanálise do extrato de acetato de etila só que, desta vez, na coluna DB – 17MS é possível perceber uma forte influência do aumento da polaridade da fase estacionária da coluna, haja vista que houve uma melhor separação dos picos. Além
23
5-Isopropil-2,4-imidazolidinediona C6H10N2O2 142 36,31 925
24 6-Metiltieno[2,3-b]piridina C8H7NS 149 41,05 858
25
3-Isopropil-6-metil-2,5-piperazinediona C8H14N2O2 170 41,99 840
26 Ácido úrico C5H4N4O3 168 44,26 732
27 Hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C7H10N2O2 154 45,79 790 28 3-Isobutil-2,5-piperazinediona C8H14N2O2 170 46,40 838 29 3-Benzil-6-metil-2,5-piperazinediona C12H14N2O2 218 57,61 775 30 3-Benzil-2,5-piperazinediona C11H12N2O2 204 58,29 856
Figura 10: Cromatograma de Íons Totais gerado pela análise do extrato em acetato de etila da FATM e
disto, nota-se a clara presença de picos com intensidade superior ao do cromatograma obtido com a utilização da coluna HP – 5MS e a atenuação da linha de base. No cromatograma mostrado na Figura 10 foi possível identificar um total de 65 analitos. Estes encontram-se relatados na Tabela 10. # Nome F.M M.M (g/mol) tR (min) Similaridade 1 Acetamida C2H5NO 59 9,58 892 2 2-Furilmetanol C5H6O2 98 10,48 935 3 Metilacetamida C3H7NO 73 11,75 916 4 Propanamida C3H7NO 73 13,42 860 5 2-Metilpropanamida C4H9NO 87 15,04 891 6 Fenol C6H6O 94 16,63 898 7 Butanamida C4H9NO 87 17,43 826 8 4-Aminopirimidina C4H5N3 95 18,46 898 9 3-Metilbutanamida C5H11NO 101 19,54 932 10 Metilciclopentenolona C6H8O2 112 20,04 772 11 2-Aminopiridina C5H6N2 94 20,41 905 12 2-Amino-4-metilpirimidina C5H7N3 109 22,17 875 13 2-Acetilpirrol C6H7NO 109 22,79 717 14 3-(2-Metilpropoxi)ciclohexeno C10H18O 154 23,13 716 15 4-Metilpentanamida C6H13NO 115 24,59 802 16 2-Metil-3-hidroxipirona C6H6O3 126 25,20 857 17 3-Piridinol C5H5NO 95 26,54 886 18 4-Piridinol C5H5NO 95 27,24 840
Tabela 10: Resultados obtidos a partir da análise do cromatograma de íons totais do extrato em acetato de etila
19 1-Metil-2,5-pirrolidinediona C5H7NO2 113 27,48 829 20 2-Metiltetra-hidro-2-furanol C5H10O2 102 28,18 862 21 1-Metil-1H-imidazol-2-carboxamida C5H7N3O 125 28,48 818 22 6-Metil-2-piridinol C6H7NO 109 29,37 857 23 1,2,4-Triazina-3,5(2H,4H)-diona C3H3N3O2 113 30,27 845 24 2,5-Pirrolidinediona C4H5NO2 99 30,81 887 25 1,4:3,6-Dianidro-α-d-glucopiranose C6H8O4 144 32,11 846 26 1,2,4-Triazina-3,5(2H,4H)-diona (isômero) C3H3N3O2 113 32,72 851 27 Tetra-hidro-4-(2-metil-1-propen-3-il)-2H-piran-2-ona C9H14O2 154 33,63 727 28 Picolinamida C6H6N2O 122 34,53 879 29 3,4-Dimetil-3-pirrolin-2-ona C6H9NO 111 35,21 769 30 Isosorbida C6H10O4 146 35,50 811 31 3-Metildi-hidro-2,4(1H,3H)-pirimidinediona C5H8N2O2 128 36,00 816 32 2,6-Dimetoxifenol C8H10O3 154 36,88 821 33 Pirrol-2-carboxamida C5H6N2O 110 37,45 824 34 5,5-Dimetil-2,4-imidazolidinediona C5H8N2O2 128 37,89 864 35 4,5,6-Trimetil-2-pirimidona C7H10N2O 138 40,56 812 36 5-Etil-5-metil-2,4-imidazolidinediona C6H10N2O2 142 40,99 921
37 5-Etil-2,4- imidazolidinediona C5H8N2O2 128 42,70 803
38
39 5-Isopropil-2,4- imidazolidinediona C6H10N2O2 142 44,02 900 40 2-Metoxi-6-metil-4H-piran-4-ona C7H8O3 140 44,79 758 41 1H-Benzimidazol-2-amina C7H7N3 133 45,46 739 42 3-Fenilpropanamida C9H11NO 149 45,75 797 43 p-Acetoaminoanilina C8H10N2O 150 46,01 706 44 6-Undecanamina C11H25N 171 47,32 841 45 2,3-Dimetil-pirrolo(2,3-b)pirazina C8H9N3 147 47,62 917 46 3-Isopropil-6-metil-2,5-piperazinediona C8H14N2O2 170 51,30 873 47 1,3-Dimetil-3,4,5,6-tetra-hidro-2(1H)-pirimidinona C6H12N2O 128 51,77 733 48 3,6-Di-isopropil-2,5-piperazinediona C10H18N2O2 198 53,04 792 49 N-(2-Aminopropanoil)leucina C9H18N2O3 202 54,28 808 50 N-(2-Aminopropanoil)leucina (isômero) C9H18N2O3 202 54,72 734 51 Ácido úrico C5H4N4O3 168 55,40 722 52 3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C11H18N2O2 210 57,18 722 53 Hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona C7H10N2O2 154 58,29 863 54 3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 58,43 742 55
3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 60,13 857
56
3-Isobutil-hexa-hidropirrolo[1,2-a]pirazina-1,4-diona (isômero) C11H18N2O2 210 60,81 864
