Separation of Carotenoids, Chlorophylls and Flavonoids from Plant Leaves: a simple and
ecological approach
– The experimental activity presented here aims to replace or supplement the traditionalseparation of chloroplast pigments by column chromatography, from green leaves. The new approach, using red and green leaves, leads to higher visual impact and involves simpler and greener procedures. To achieve these goals, a simple and ecofriendly procedure was developed to prepare extracts from these leaves. The chromatographic separa-tion of this extract in a disposable syringe containing potato starch as adsorbent allowed an excellent separasepara-tion of EDQGVZLWK\HOORZEOXHJUHHQ\HOORZJUHHQDQGUHGFRORUVZKLFKZHUHDWWULEXWHGWRȔFDURWHQH[DQWKRSK\OOVFKOR-rophylls a and b and anthocyanins, respectively. This activity can be useful in higher education in practical classes designed to teach chemistry laboratory techniques and fundamentals of organic chemistry. The challenges associated with the additional separation of anthocyanins, hydrophilic pigments, will broaden the learning outcomes of tradi-tional activity, which separate only lipophilic pigments, and enable teachers to adopt targeted pedagogies to exercise critical thinking of the student. This activity is also suitable to primary and secondary education to stimulate young people to the chemistry and to demonstrate basic concepts of chemistry.
D
escreve-se uma atividade experimental que pretende substituir ou complementar a tradicional separação dos pig-PHQWRVGRVFORURSODVWRVSRUFURPDWRJUD¾DHPFROXQDUHDOL]DGDDSDUWLUGHIROKDVYHUGHV$QRYDDERUGDJHPXVDQGR folhas verdes e vermelhas, conduz a maior impacto visual e envolve procedimentos mais simples e mais concor-GDQWHVFRPRVSULQFtSLRVGDTXtPLFDYHUGH3DUDDWLQJLUHVVHVREMHWLYRVIRLGHVHQYROYLGRXPSURFHGLPHQWRVLPSOHV HHFROyJLFRSDUDDSUHSDUDomRGRVH[WUDWRVGHVWDVIROKDV$VHSDUDomRFURPDWRJUi¾FDGHVWHH[WUDWRQXPDVHULQJDGHV-cartável contendo fécula de batata como adsorvente permitiu uma excelente separação de bandas coradas de amarelo, D]XOYHUGHDPDUHORYHUGHHYHUPHOKRTXHIRUDPDWULEXtGDVDRVSLJPHQWRVȔFDURWHQR[DQWR¾ODVFORUR¾ODVa e b e antocianinas, respetivamente. Esta atividade pode ser útil no Ensino Superior em aulas práticas vocacionadas para HQVLQDU7pFQLFDV/DERUDWRULDLVGH4XtPLFDH)XQGDPHQWRVGH4XtPLFD2UJkQLFD2VGHVD¾RVDVVRFLDGRVjVHSDUDomR adicional de antocianinas, por serem pigmentos hidrofílicos, vão alargar os resultados de aprendizagem da atividade tradicional, que separa unicamente pigmentos lipofílicos, e permitir aos professores adotar pedagogias direcionadas para o exercício do pensamento crítico do aluno. Esta atividade é também adequada ao ensino básico e secundário para GHVSHUWDURVMRYHQVSDUDDTXtPLFDHGHPRQVWUDUFRQFHLWRVEiVLFRVGHTXtPLFDS
EPARAÇÃO
DE
C
AROTENÓIDES
, C
LOROFILAS
E
F
LAVONÓIDES
EM
F
OLHAS
DE
P
LANTAS
:
UMA
ABORDAGEM
SIMPLES
E
ECOLÓGICA
#NKEG/&KCU /.C5CNGVG(GTTGKTC
Departamento de Química, Universidade do Minho, Braga [email protected]
I
NTRODUÇÃOEm Química, os métodos de ensino que assentam na expe-rimentação são, cada vez mais, a chave para o sucesso no SURFHVVRHQVLQRDSUHQGL]DJHPHPSDUWLFXODUQDVFDPDGDV PDLVMRYHQV$DSUR[LPDomRGDTXtPLFDDRPXQGRUHDOp um contributo importante para despertar e motivar os alu-nos para esta área do conhecimento. Por outro lado, sendo DTXtPLFDXPDFLrQFLDFUXFLDOSDUDDH[SOLFDomRGHWRGRV os fenómenos do meio físico e biológico é necessário in-verter a imagem atual da química, normalmente associada a imagens de poluição e desastres ambientais, grandemen-te responsável pela aversão que os alunos e o público em geral desenvolveram atualmente pela química. Assim, a HODERUDomRGHH[SHULrQFLDVVLPSOHVFRPLPSDFWRYLVXDOH em que os materiais utilizados, para além de acessíveis e GHEDL[DWR[LFLGDGHVHMDPSURGXWRVGDQDWXUH]DpXPWHPD FDGDYH]PDLVDWXDO>@
Neste sentido, os pigmentos das plantas são modelos pri-vilegiados pelas cores com que ornamentam o mundo em
TXH YLYHPRV SHODV IXQo}HV ELROyJLFDV HVVHQFLDLV j YLGD pelo papel fundamental na alimentação e pelos benefícios SDUDDVD~GH>@2VSLJPHQWRVPDLVDEXQGDQWHVGDVIR-OKDVGDVSODQWDVVmRDVFORUR¾ODV YHUGHV RVFDURWHQyLGHV DPDUHORV HRV¿DYRQyLGHVGHHQWUHRVTXDLVVHGHVWDFDP DVDQWRFLDQLQDV YHUPHOKRV $VFORUR¾ODVHRVFDURWHQyL-GHVRFRUUHPQRVFORURSODVWRVRQGHGHVHPSHQKDPIXQo}HV essenciais na fotossíntese. As folhas de certas plantas tam- EpPWrPFRQWH~GRVVLJQL¾FDWLYRVGHDQWRFLDQLQDVFRQIH-ULQGROKHV OLQGDV WRQDOLGDGHV GH YHUPHOKRUR[R$V FRUHV das folhas podem variar de acordo com a estação, nutrien-WHVS+HLQWHUDo}HVTXtPLFDV>@
$VHSDUDomRGRVSLJPHQWRVYHJHWDLVFORUR¾ODVHFDURWHQyL-des presentes em folhas ver$VHSDUDomRGRVSLJPHQWRVYHJHWDLVFORUR¾ODVHFDURWHQyL-des através de técnicas croma-WRJUi¾FDV p XP WUDEDOKR SUiWLFR WUDGLFLRQDOPHQWH HQFRQ-WUDGRQRVPDQXDLVGH4XtPLFD2UJkQLFD([SHULPHQWDO>@ 7UDWDVHGHXPWUDEDOKRH[SHULPHQWDOWUDQVYHUVDOjTXtPLFD HjELRORJLDHTXHVHFDUDFWHUL]DSRUXPHOHYDGRLPSDFWR visual captando o agrado da maioria dos alunos. Os
proce-dimentos experimentais descritos exigem laboratórios com equipamentos especiais e materiais perigosos que restrin-gem a sua realização ao ensino universitário.
7HQGRHPYLVWDDH[WHQVmRGHVWHWUDEDOKRDRHQVLQREiVLFR e secundário desenvolveu-se uma técnica simples e ecoló-gica capaz de separar, não só os amarelos dos carotenóides HRVYHUGHVGDVFORUR¾ODVPDVWDPEpPRVYHUPHOKRVGRV ¿DYRQyLGHV SDUWLQGR GH IROKDV YHUGHV H YHUPHOKDV 6H-JXLQGRDVOLQKDVRULHQWDGRUDVGD4XtPLFD9HUGH>@IRUDP realizados vários estudos em que se investigaram vários adsorventes não tóxicos do quotidiano e solventes menos perigosos e de fácil acesso. Os problemas encontrados foram contornados recorrendo sempre a procedimentos experimentais simples, de modo a evitar técnicas e equi-pamentos tipicamente laboratoriais. Os resultados obtidos SHUPLWLUDPGHVHQYROYHUWpFQLFDVGHFURPDWRJUD¾DHPFR-OXQDHHPSDSHOPXLWRVLPSOHVHH¾FD]HVQDVHSDUDomRGDV bandas coloridas típicas destes pigmentos que obedecem HVWULWDPHQWHDRVUHTXLVLWRVHVWDEHOHFLGRV>@
D
ESCRIÇÃOG
LOBALDAE
XPERIÊNCIAA separação dos pigmentos das folhas dos espinafres por FURPDWRJUD¾DHPFROXQDWHPVLGRDDWLYLGDGHODERUDWRULDO mais utilizada para demonstrar os fundamentos da croma- WRJUD¾D(VWDDWLYLGDGHQRUPDOPHQWHGHFRUUHHPGXDVHWD-pas. A primeira etapa envolve a trituração das folhas e ma-ceração num solvente de polaridade intermédia, seguida de H[WUDomROtTXLGROtTXLGRHHYDSRUDomRGDIDVHRUJkQLFDVRE vácuo usando um evaporador rotativo. Na segunda etapa faz-se a separação do extrato em colunas de fase estacioná- ULDVyOLGDFXMRVDGVRUYHQWHVJHUDOPHQWHVmRVtOLFDRXDOX-PLQDHDIDVHPyYHOpXPDVpULHGHVROYHQWHVRUJkQLFDVGH SRODULGDGHFUHVFHQWH VpULHHOXRWUySLFD $EDVHGDWpFQLFD e os princípios da adsorção e partição demonstrados são um bom suporte para a compreensão das técnicas cromatográ-¾FDVPDLVDYDQoDGDVFRPRDFURPDWRJUD¾DJDVRVD *& H D FURPDWRJUD¾D OtTXLGD GH DOWD H¾FLrQFLD +3/& TXH VmRKRMHIHUUDPHQWDVHVVHQFLDLVHPTXDOTXHUODERUDWyULRGH 4XtPLFD$QDOtWLFD2OXJDUGHGHVWDTXHGHVWDH[SHULrQFLD GLGiWLFDGHYHVHjDFHVVLELOLGDGHGDDPRVWUDHDRVUHVXOWD-dos obtiGLGiWLFDGHYHVHjDFHVVLELOLGDGHGDDPRVWUDHDRVUHVXOWD-dos, uma vez que a separação GLGiWLFDGHYHVHjDFHVVLELOLGDGHGDDPRVWUDHDRVUHVXOWD-dos pigmentos
pre-sentes em folhas de plantas é facilmente visualizada pelo GHVORFDPHQWRGHEDQGDVDPDUHODV FORUR¾ODVH[DQWR¾ODV H YHUGHV FORUR¾ODaHFORUR¾ODb GHFRUHRXSRVLomRUHODWLYD diferentes. Esta atividade serve ainda para demonstrar os princípios básicos da química, particularmente da quími-FDRUJkQLFDSRLVUHYHODDVFDUDFWHUtVWLFDVGHSRODULGDGHH solubilidade das moléculas destes pigmentos, permitindo uma associação destas propriedades com os conceitos de grupo funcional, eletronegatividade, momento dipolar e LQWHUDo}HVLQWHUPROHFXODUHV
As moléculas de pigmentos mais amplamente distribuídas HPIROKDVGHSODQWDVVmRRȔFDURWHQRDOXWHtQDDVFORUR¾-las a e a bHRJOXFyVLGRGHOFLDQLGLQD>@$VHVWUXWXUDV correspondentes estão representadas na Figura 1.
2ȔFDURWHQRHDOXWHtQDVmRSLJPHQWRVUHSUHVHQWDWLYRVGD FODVVH GRV FDURWHQyLGHV >@ (VWD FODVVH GH PROpFXODV TXHLQFOXLRVFDURWHQRVH[DQWR¾ODVSRVVXLHPFRPXPXP esqueleto carbonado composto por várias unidades de iso-preno apresentando, por isso, propriedades lipofílicas. Os carotenos, sendo exclusivamente formados por átomos de FDUERQRHKLGURJpQLRVmRPROpFXODVDSRODUHV$V[DQWR¾-las, aqui representadas pela luteína, são ligeiramente mais SRODUHVGHYLGRjSUHVHQoDGHXPSHTXHQRQ~PHURGHJUX-pos funcionais oxigenados que, neste caso, são gruSRODUHVGHYLGRjSUHVHQoDGHXPSHTXHQRQ~PHURGHJUX-pos hi-GUR[LOR$VFORUR¾ODVWDPEpPVmRPROpFXODVOLSRVVRO~YHLV devido ao predomínio de átomos de carbono e hidrogénio, em particular na longa cadeia hidrocarbonada do grupo ¾WLOR 1R HQWDQWR R Q~FOHR FHQWUDO GH SRU¾ULQD FRQWpP quatro átomos de nitrogénio nos anéis de pirrole e estes encontram-se coordenados com o metal magnésio. Este centro polar e os grupos éster e cetona presentes tornam as FORUR¾ODVPDLVSRODUHVGRTXHRVFDURWHQyLGHVHSRULVVR normalmente requerem solventes de maior polaridade. A FORUR¾ODbpOLJHLUDPHQWHPDLVSRODUGRTXHDFORUR¾ODa GHYLGR j VXEVWLWXLomR GH XP JUXSR PHWLOR SRU XP JUXSR aldeído.
2V ¿DYRQyLGHV SLJPHQWRV SRODUHV JHUDOPHQWH SUHVHQWHV HP¿RUHVHIUXWDVWDPEpPSRGHPVHUHQFRQWUDGRVQDVIR-lhas de plantas, em particular em foHP¿RUHVHIUXWDVWDPEpPSRGHPVHUHQFRQWUDGRVQDVIR-lhas vermeHP¿RUHVHIUXWDVWDPEpPSRGHPVHUHQFRQWUDGRVQDVIR-lhas e ver-
GHVRXVyYHUPHOKDV2VFRPSRQHQWHVSULQFLSDLVGRV¿D-
Figura 1 ° 0ROpFXODV UHSUHVHQWDWLYDV GRV SLJPHQWRV SUHVHQWHV HP IROKDV YHUPHOKDV H YHUGHV ȔFDURWHQR H OXWHtQD FDURWHQyLGHV FORUR¾ODV a e b FORUR¾ODV JOXFyVLGRGHOFLDQLGLQD DQWRFLDQLQDV $GDSWDGRFRPSHUPLVVmRGHJ. Chem. Educ. 92 ° Copyright 2015 American
vonóides presentes nas folhas são as antocianinas, que são responsáveis pelas cores vermelhas observadas. A cor das antocianinas é dependente do pH do meio, sendo vermelha HP VROXo}HV iFLGDV UR[D HP VROXo}HV QHXWUDV H D]XO HP PHLREiVLFR )LJXUD >@
2JOXFyVLGRGHOFLDQLGLQD )LJXUDH pDDQWRFLDQLQD mais frequente nas folhas. Nestes pigmentos, um núcleo de benzopirano está ligado a um anel polifenólico, a uma uni-dade de glucose e a grupos hidroxilo. Assim, é de salientar a elevada polaridade destes pigmentos devida ao caráter LyQLFRHjSUHVHQoDGHXPHOHYDGRQ~PHURGHJUXSRVKL-droxilo, o que os torna solúveis em água.
Uma vez reconhecido o interesse na extensão ao ensino básico e secundário da separação dos pigmentos das fo-OKDVGHSODQWDVSRUFURPDWRJUD¾DHPFROXQDIDFHjVVXDV potencialidades didáticas, impacto visual e aproximação jQDWXUH]DSURFXURXVHQDOLWHUDWXUDXPPpWRGRTXHUHX-nisse os requisitos experimentais e técnicos adequados a estes níveis de ensino. Foram encontrados vários métodos TXHXWLOL]DPDGVRUYHQWHVGRTXRWLGLDQR>@'HVWDFRX-VHXPPpWRGRUHSRUWDGRSRU.LPEURXJK>@TXHUHXQLD a simplicidade e acessibilidade pretendidas e explorava a separação em coluna de bicarbonato de sódio de um extra-to obtido por maceração de folhas verdes e vermelhas em acetona. A experimentação deste método revelou que per-mitia o isRODPHQWRGRV¿DYRQyLGHVPDVQmRVHSDUDYDRV pigmentos amarelos e verdes dos cloroplastos. Para além disso, a coluna apresentava um impacto visual muito re-duzido, uma vez que para além da banda verde brilhante FRUUHVSRQGHQWHjPLVWXUDGHSLJPHQWRVDPDUHORVHYHUGHV GRV FORURSODVWRV DSHQDV VH YLVXDOL]DYDP RV ¿DYRQyLGHV FRPREDQGDVFDVWDQKDVHFLQ]HQWDVGHYLGRjEDVLFLGDGHGR adsorvente. Estabeleceu-se então como meta desenvolver um método capaz de separar na coluna as bandas amarelas, verdes e vermelhas correspondentes aos principais pig-mentos presentes em folhas verdes e vermelhas, mantendo a simplicidade e sustentabilidade do método original. A meta foi atingida pois, após um estudo sistemático, conseguiu-se separar numa coluna de fécula de batata duas EDQGDV DPDUHODV GLVWLQWDV FRUUHVSRQGHQWHV DR ȔFDURWHQR H jV [DQWR¾ODV XPD EDQGD YHUGH D]XODGD FRUUHVSRQGHQ-WH j FORUR¾OD a XPD EDQGD YHUGH DPDUHODGD GD FORUR¾OD
Figura 2°9DULDomRGHFRUGRJOXFyVLGRGHOFLDQLGLQD DQWRFLDQLQD HPIXQomRGRS+$GDSWDGRGH>@
b HXPDEDQGDURVDGDGDVDQWRFLDQLQDV>@(VWHVUHVXOWD-GRVSRGHPVHUREWLGRVDWUDYpVGHXPDH[SHULrQFLDPXLWR VLPSOHV QR SHUtRGR GH K VHP UHFRUUHU D WpFQLFDV H RXHTXLSDPHQWRVVR¾VWLFDGRVHVHPH[SRURVSLJPHQWRVD FRQGLo}HV GH GHJUDGDomR$ VLPSOLFLGDGH H RULJLQDOLGDGH do método reside na preparação de um extrato sólido que envolve a adsorção dos pigmentos lipofílicos e hidrofílicos QDVXSHUItFLHGRVSHTXHQRVJUkQXORVGDIpFXODGHEDWDWD A utilidade deste extrato também otimizou o método de .LPEURXJK HP FROXQDV GH ELFDUERQDWR GH VyGLR PDV RV resultados são muito inferiores aos obtidos com fécula de EDWDWD 7DPEpP IRUDP WHVWDGDV VHP VXFHVVR FROXQDV GH amido de milho e açúcar em pó. Os resultados demonstra- UDPTXHRVJUkQXORVGRDPLGRGHEDWDWDDSUHVHQWDPFDUDF-terísticas físicas e químicas mais adequadas a esta ativida-GHGRTXHRVJUkQXORVGRDPLGRGHPLOKR
A utilização do amido de batata nesta atividade constitui uma abordagem original e que apresenta vantagens sobre os adsorventes usuais. Para além da sua elevada sustenta-ELOLGDGHDVHSDUDomRpPXLWRPDLVH¾FLHQWHHVHQGRXP material quimicamente inerte, não há degradação dos pig-mentos nem alteração da cor das antocianinas.
P
ROCEDIMENTOSE
XPERIMENTAIS PREPARAÇÃOE ANÁLISEDO EXTRATOFolhas frescas de Stromanthe sanguinea )LJXUD D J IRUDP FRUWDGDV FRP XPD WHVRXUD H HVPDJDGDV XVDQGR um almofariz e um pilão. Os pigmentos das folhas foram H[WUDtGRVSRUPDFHUDomRHPDFHWRQD P/ GXUDQWH PLQXWRV2H[WUDWREUXWRREWLGRSRU¾OWUDomRIRLWUDWDGR FRPXPDJHQWHH[VLFDQWH VDOGHFR]LQKDRXVDOVXOIDWRGH VyGLRDQLGURPLQ)LJXUDE $SyVDHOLPLQDomRGRVDO SRU¾OWUDomRDGLFLRQRXVHIpFXODGHEDWDWDFRPHUFLDO J DXPDSRUomRGDVROXomR¾OWUDGD P/ HWRGDDDFHWRQD HYDSRURXDR¾PGHPLQSDUDIRUPDUXPH[WUDFWRVyOL-GR )LJXUDF SURQWRSDUDVHUDSOLFDGRGLUHWDPHQWHVREUH uma coluna de fécula de batata. A composição do extrato OtTXLGR E IRLDYDOLDGDSRUFURPDWRJUD¾DHPSDSHOXVDQ-GRXPDPLVWXUDGHpWHUGHSHWUyOHR&DFHWRQD FRPRIDVHPyYHO2VSLJPHQWRVIRUDPLGHQWL¾FDGRVDWUD-YpVGDVVXDVFRUHVHSRODULGDGHVFDUDFWHUtVWLFDV )LJXUDG
CROMATOGRAFIAEM COLUNA
8PD VHULQJD GHVFDUWiYHO GH P/ IRL HPSDFRWDGD FRP IpFXOD GH EDWDWD DWp SUHHQFKHU GD VXD FDSDFLGDGH H R extrato sólido foi aplicado na parte superior do empaco-tamento, imediatamente após a pré-eluição da coluna com éter de petróleo. Os solventes escolhidos para eluir os pig-PHQWRVIRUDPpWHUGHSHWUyOHR&PLVWXUDVGHpWHU GH SHWUyOHR &DFHWRQD H DFHWRQD H iOFRROHWtOLFR>@$VIUDo}HVIRUDPLVRODGDVGHDFRUGR FRPDVYDULDo}HVYLVXDLVQDFRUGDVEDQGDVVHSDUDGDV $HOXLomRGDFROXQDIRLLQLFLDGDFRPpWHUGHSHWUyOHR& )LJXUDD HGHSRLVGDHOXLomRGHȔFDURWHQRPXGRXVHSDUD XPD PLVWXUD GH pWHU GH SHWUyOHR & DFHWRQD )LJXUDVE°F
O eluente foi alterado novamente para uma mistura de éter GHSHWUyOHR&DFHWRQD SDUDHOXLUDFORUR¾OD b$SyVHOXLomRGHVWDFORUR¾ODSDVVRXVHDFHWRQDDWUDYpV GDFROXQDSDUDUHPRYHUSLJPHQWRVPLQRULWiULRV P/ 2HWDQRO RXDFHWRQDDGLFLRQDO IRLXVDGRSDUDHOXLURV¿D- YRQyLGHV(VWD~OWLPDIUDomRPRVWURXVHLQFRORUH¾FRXYHU-PHOKDSRUDGLomRGHVROXomRDTXRVDGH+&O0 )LJXUDG $ FRPSRVLomR GHVWDV IUDo}HV UHFROKLGDV IRL DYDOLDGD SRU FURPDWRJUD¾DHPSDSHOXVDQGRXPDPLVWXUDGHpWHUGHSH- WUyOHR&DFHWRQD FRPRIDVHPyYHO2VUHVXOWD-GRVGHPRQVWUDUDPTXHDVIUDo}HVFRQWLQKDPRVSLJPHQWRV previstos puros, com exceção da segunda fração amarela [DQWR¾ODV TXH VH HQFRQWUDYD OLJHLUDPHQWH FRQWDPLQDGD FRPDFORUR¾ODa.
O tempo necessário para executar a atividade é uma aula prá-WLFDGHK3DUDFODVVHVGHHQVLQREiVLFRFRP PLQGH GXUDomRSRGHPVHUXWLOL]DGDVGXDVVHVV}HV2H[WUDWRSRGH VHUSUHSDUDGRQDSULPHLUDVHVVmRPDVGHYHVHUPDQWLGDD &SURWHJLGRGDKXmidade e da luz, e a sessão de separação HPFROXQDGHYHVHUUHDOL]DGDGXUDQWHDVKVHJXLQWHV
D E
G
Figura 3 ° D )ROKDV GH Stromanthe sanguinea ´7ULFRORUµ E ([WUDWR EUXWRWUDWDGRFRPVXOIDWRGHVyGLRDQLGUR F ([WUDWRVyOLGRSUHSDUDGR SRU DGVRUomR GH E QD VXSHUItFLH GR DPLGR GD IpFXOD GH EDWDWD G &URPDWRJUD¾D HP SDSHO REWLGD D SDUWLU GR OtTXLGR E $GDSWDGR FRP permissão de J. Chem. Educ. 92 Copyright 2015
American Chemical Society
F D PLQ E PLQ F PLQ G K Figura 4 ° D 6HSDUDomRGHȔFDURWHQRH[DQWR¾ODVQXPDFROXQDGHIpFX- ODGHEDWDWDSRUHOXLomRFRPpWHUGHSHWUyOHR EHF 6HSDUDomRGH[DQ-WR¾ODVFORUR¾ODa e b na mesma coluna por eluição com uma mistura de pWHUGHSHWUyOHRDFHWRQD G )UDo}HVUHFROKLGDVDSDUWLUGDVIROKDV D $GDSWDGR FRP SHUPLVVmR GH J. Chem. Educ. 92 ° Copyright 2015 American Chemical Society
RISCOSE MEDIDASDE SEGURANÇA
A fécula de batata e o sal de cozinha são produtos comuns de uso doméstico, sem efeitos adversos para a saúde por LQDODomR LQJHVWmR HRX FRQWDFWR FRP D SHOH RX RV ROKRV HP GRVHV GHVFULWDV 2 pWHU GH SHWUyOHR H D DFHWRQD VmR irritantes da pele e do pulmão. Estes solventes devem ser manipulados numa hotte, usando óculos e luvas de prote-omR (OHV WDPEpP VmR OtTXLGRV LQ¿DPiYHLV SRUWDQWR QmR SRGHKDYHUFKDPDVQRODERUDWyULRTXDQGRHVWDVH[SHULrQ-cias estiverem a ser realizadas. O material de vidro deve ser manuseado com cuidado e devem ser usadas luvas e óculos de segurança pelos estudantes.
R
ESULTADOSED
ISCUSSÃO$VHSDUDomRFURPDWRJUi¾FDGRVSLJPHQWRVGHIROKDVYHU-melhas e verdes, para além de melhorar o impacto visual GD H[SHULrQFLD HTXLYDOHQWH UHDOL]DGD FRP IROKDV YHUGHV oferece potencialidades didáticas adicionais, uma vez que os componentes a separar são muito mais representativos em termos de diversidade de características físico-quími-FDV(PSDUWLFXODURVGHVD¾RVGHVROXELOLGDGHHQIUHQWDGRV DRORQJRGDH[SHULrQFLDDMXGDUmRRDOXQRDFRPSUHHQGHU os conceitos de solubilidade, forças intermoleculares e po-laridade.
As estruturas químicas dos cinco pigmentos representados na Figura 1 devem ser fornecidas aos alunos e a aula deve VHU LQLFLDGD FRP XPD DQiOLVH HVWUXWXUDO LGHQWL¾FDQGR WR-dos os grupos polares e apolares, no sentido de reconhecer as características de polaridade e solubilidade relativas. A acetona dever ser apresentada como um solvente ade-quado para a extração dos diferentes pigmentos pela sua polaridade intermédia, que a torna capaz de dissolver os pigmentos lipofílicos e hidrofílicos e ainda garantir a
mis-cibilidade com a água presente nos tecidos vegetais. O seu baixo ponto de ebulição também é adequado para permitir a sua posterior eliminação. O extrato bruto líquido, obtido SRUPDFHUDomRH¾OWUDomRpHQWmRVXEPHWLGRDXPDDQiOLVH SRU FURPDWRJUD¾D HP SDSHO$ DQiOLVH GR FURPDWRJUDPD REWLGR )LJXUD G SHUPLWLUi UHODFLRQDU D SRODULGDGH FRP a estrutura dos pigmentos e servirá para introduzir os prin-FtSLRV GD FURPDWRJUD¾D 2V DOXQRV GHYHUmR HQWmR VHU LQ-centivados a prever o processo de eluição na cromatogra-¾DHPFROXQD'HYHUiVHUHQIDWL]DGDDLPSRUWkQFLDGHXP aumento gradual da polaridade dos solventes a introduzir QDFROXQD$QRomRGHVpULHHOXRWUySLFDDMXGDUiRVHVWXGDQ-tes a compreender a necessidade de eliminar a acetona e a água do extrato bruto. A capacidade de hidratação natural GRVDOGHFR]LQKD RXVXOIDWRGHVyGLRDQLGUR IRLXWLOL]DGD SDUDFRQVHJXLUDHOLPLQDomRGDiJXDUHVLGXDO )LJXUDE $ adsorção simples dos pigmentos na extensa superfície dos grãos do amido de batata permite a evaporação rápida da DFHWRQDjWHPSHUDWXUDDPELHQWHOHYDQGRDXPH[WUDWRVyOL-GR )LJXUDG DGHTXDGRSDUDDSOLFDomRQDFROXQD$VVLP esta técnica evita a degradação dos pigmentos, a interfe- UrQFLDGHVROYHQWHVSRODUHVQDVpULHHOXRWUySLFDRVGHVSHU-GtFLRVGHVROYHQWHVHPHLRVVR¾VWLFDGRVHRXGLVSHQGLRVRV para preparação do extrato. Os conceitos de adsorção e hi-dratação podem ser discutidos com os alunos e podem ser suportados com vários exemplos escolhidos do dia a dia. $DQiOLVHYLVXDOGDVHSDUDomRFURPDWRJUi¾FDGRVSLJPHQ-tos na coluna permite estabelecer a correlação das estrutu- UDVPROHFXODUHV )LJXUD FRPDVD¾QLGDGHVGRVSLJPHQ-WRVSDUDDIDVHPyYHOHHVWDFLRQiULD )LJXUD $HOXLomR com éter de petróleo permitiu a separação de bandas ama-UHODVYHUGHVHYHUPHOKDVQDFROXQD )LJXUDVDHD $V DQWRFLDQLQDV¾FDPUHWLGDVQDSDUWHVXSHULRUGDFROXQDVHQ-GRIDFLOPHQWHLGHQWL¾FDGDVSHODFRORUDomRURVD(VWDIRUWH DGVRUomRDRDPLGRUHYHODRHVWDEHOHFLPHQWRGHOLJDo}HVGH hidrogénio fortes entre os grupos hidroxilo presentes no DPLGRHQDVDQWRFLDQLQDV2VFDURWHQyLGHVHDVFORUR¾ODV pigmentos lipofílicos, foram deslocados com velocidades diferentes pelo éter de petróleo. Os amarelos dos carote-nóides, sendo menos polares, deslocam-se mais rapida-PHQWH GR TXH RV YHUGHV GDV FORUR¾ODV$ EDQGD DPDUHOD PDLVGHVORFDGDIRLDWULEXtGDDRȔFDURWHQRSRUVHUDSRODU e foi completamente eluída pelo éter de petróleo, enquanto DV[DQWR¾ODV¾FDUDPUHWLGDVQRDPLGR )LJXUDD GHYLGRj presença de grupos polares oxigenados.
Aumentando a polaridade do eluente para uma mistura de pWHU GH SHWUyOHRDFHWRQD IRL SRVVtYHO VHSDUDU WUrV EDQGDVPXLWREHPGH¾QLGDVXPDEDQGDDPDUHOD [DQWR¾- ODV XPDEDQGDD]XOYHUGH FORUR¾ODa HXPDEDQGDDPD-UHORYHUGH FORUR¾ODb )LJXUDEF (VWDPLVWXUDHOXtX IDFLOPHQWHDV[DQWR¾ODV )LJXUDF HFORUR¾ODa. Para eluir DFORUR¾ODb foi necessário aumentar a polaridade do eluen- WHSDUDPLVWXUDGHpWHUGHSHWUyOHRDFHWRQD $HOXL-ção de antocianinas foi alcançada com acetona ou etanol. Foram obtidas pequenas diferenças no conteúdo das fra-o}HV UHFROKLGDV TXDQGR IRUDP XVDGDV GLIHUHQWHV SODQWDV
Somanthre sanguinea )LJXUDVGDHE
D E Figura 5° DE 3ULQFLSDLVIUDo}HVUHFROKLGDVSRUVHSDUDomRQXPDFROXQD de fécula de batata de um extrato preparado a partir de folhas de plantas
Somanthre sanguinea diferentes. Adaptado com permissão de J. Chem. Educ. 92 ° Copyright 2015 American Chemical Society
(VWHVUHVXOWDGRVGHPRQVWUDPTXHHVWHPpWRGRVHSDUDH¾-cientemente os pigmentos das folhas verdes e vermelhas e permite analisar a composição dos pigmentos presentes em diversas folhas de plantas.
C
ONCLUSÕESA utilização de fécula de batata como adsorvente na sepa-ração dos pigmentos presentes em folhas verdes e verme-OKDV SRU FURPDWRJUD¾D HP FROXQD FRQVWLWXL XPD DERUGD-gem inovadora. Esta coluna também pode ser usada para extratos de folhas verdes, otimizando os resultados obtidos com os adsorventes usuais, como a sílica e a alumina, que requerem colunas mais compridas e mais estreitas. Além disso, a fécula de batata é muito mais acessível, uma vez que pode ser adquirida em qualquer supermercado a custo muito reduzido e é um material não tóxico e biodegradável. Uma outra inovação desta atividade é a substituição de um extrato líquido por um extrato sólido, obtido por adsorção dos componentes do extrato líquido em amido de batata. Para além da simplicidade técnica e sustentabilidade do procedimento, acrescenta a grande vantagem de não se perder nenhum dos componentes do extrato original, per-mitindo a análise integral de diferentes tipos de folhas. Esta potencialidade pode ser explorada para o estudo dos pig-mentos presentes em folhas de plantas sob o ponto de vis-ta químico ou biológico e a atividade ganha um interesse UHQRYDGRFRPRIHUUDPHQWDGLGiWLFDWUDQVYHUVDOjTXtPLFD HjELRORJLD
$LQWURGXomRGRV¿DYRQRLGHVDWUDYpVGDXWLOL]DomRGHIR-lhas verdes e verme$LQWURGXomRGRV¿DYRQRLGHVDWUDYpVGDXWLOL]DomRGHIR-lhas acrescenta uma grande mais valia a esta atividade, devido ao interesse biológico e proprieda-des químicas proprieda-desta classe de pigmentos. Os componentes do extrato destas folhas constituem ferramentas didáticas extraordinárias para demonstração dos fundamentos da TXtPLFDHGDFURPDWRJUD¾DSRUTXHUHSUHVHQWDPXPDVpULH de moléculas de polaridade muito mais abrangente, que se HVWHQGHGHVGHPROpFXODVSXUDPHQWHOLSRItOLFDV FDURWHQRV
DWp jV PROpFXODV H[FOXVLYDPHQWH KLGURItOLFDV DQWRFLDQL-QDV WRGDVIDFLOPHQWHGHWHWDGDVDROKRQXSHODVVXDVFRUHV características. Para além disso, a inclusão da cor verme-lha no tradicional painel de cores verdes e amarelas, obtido a partir de extratos de folhas verdes, dá um colorido muito LQWHUHVVDQWHjDWLYLGDGHDXPHQWDQGRIRUWHPHQWHRVHXLP-pacto visual.
A
GRADECIMENTOSOs autores agradecem ao Departamento de Química da Universidade do Minho o apoio fornecido através de ins- WDODo}HVHPDWHULDLVODERUDWRULDLVHRDSRLR¾QDQFHLURDWUD- YpVGR&HQWURGH4XtPLFD SURMHWRV)&203)(-'(5H3(VW&48,8,)XQGDomRSDUD D&LrQFLDH7HFQRORJLD
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EFERÊNCIAS >@ .$QGUHROL)&DODVFLEHWWD/&DPSDQHOOD*)DYHUR) Occhionero, J. Chem. Educ. 79 °>@ 06pTXLQJ. Chem. Educ. 82 °
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Rev. Food Sci. Nut. 40 °
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B
IOPLÁSTICOSCOMPROTEÍNAS$XWLOL]DomRGHSOiVWLFRVWUDGLFLRQDLVjEDVHGHSHWUyOHRHPPXLWDVDSOLFDo}HVSRGHFRQVWLWXLUXPULVFRSRGHQGRFDXVDU DLQIHFomRTXDQGRXVDGRVHPDSOLFDo}HVPpGLFDVHFRQWDPLQDomRTXDQGRXWLOL]DGRVHPHPEDODJHQVGHDOLPHQWRV Materiais não-tradicionais, como proteínas estão a ser testados para utilização potencial na produção de bioplásticos SDUDDSOLFDo}HVTXHUHTXHUHPPDWHULDLVQmRFRQWDPLQDGRV
2VELRSOiVWLFRVSURGX]LGRVDSDUWLUGHSURWHtQDVFRPRDDOEXPLQDRXRVRURGHOHLWHWrPGHPRQVWUDGRDFWLYLGDGHV DQWLEDFWHULDQDVVLJQL¾FDWLYDV(VWHVUHVXOWDGRVSRGHPHYHQWXDOPHQWHOHYDUjVXDXWLOL]DomRHPSOiVWLFRVXVDGRVHP DSOLFDo}HVPpGLFDVFRPRQDFLFDWUL]DomRGHIHULGDVVXWXUDVWXERVGHFDWHWHUHOLEHUWDomRGHIiUPDFRV2VPDWHULDLV bioplásticos também podem ser utilizados para a embalagem de alimentos.
-RQHVet al.WHVWDUDPWUrVELRSOiVWLFRVQmRWUDGLFLRQDLVFRPRDOWHUQDWLYDVDRVSOiVWLFRVWUDGLFLRQDLVFRQWHQGRDOEXPLQD SURWHtQDVGHVRURGROHLWHHGDVRMDSDUDDOpPGHWUrVSODVWL¾FDQWHV iJXDJOLFHUROHOiWH[GHERUUDFKDQDWXUDO
4XDQGR FRPSDUDUDP DV SURSULHGDGHV WpUPLFDV GRV ELRSOiVWLFRV SURGX]LGRV YHUL¾FDUDP TXH DV WD[DV GH GHJUDGDomR HUDPVHPHOKDQWHVFRPRVELRSOiVWLFRVGHVRMDHGHVRURGHOHLWHDGHJUDGDUHPVHDWHPSHUDWXUDVHQWUHHoC, inferiores ao bioplástico com albumina. Em termos de propriedades viscoelásticas, os bioplásticos com albumina e FRPVRURDSUHVHQWDUDPSURSULHGDGHVVHPHOKDQWHVWHQGRHPFRQWDRSODVWL¾FDQWHXWLOL]DGRHQTXDQWRRVSOiVWLFRVFRP VRMDH[LELUDPXPPDLRULQWHUYDORGHSURSULHGDGHVGHSHQGHQWHVGRSODVWL¾FDQWH4XDQWRDSURSULHGDGHVDQWLEDFWHULDQDV YHUL¾FDUDPTXHSODVWL¾FDQGRWDQWRDDOEXPLQDFRPRRVRURGHOHLWHFRPJOLFHUROVHSURGX]LXRELRSOiVWLFRFRPDPDLRU actividade antibacteriana.
A utilização de bioplásticos permite também reduzir a quantidade de petróleo usado na produção de plástico tradicional para além de os bioplásticos serem totalmente biodegradáveis num aterro sanitário no prazo máximo de dois meses.
DGDSWDGRGH$-RQHV$0DQGDO66KDUPD²3URWHLQEDVHGELRSODVWLFVDQGWKHLUDQWLEDFWHULDOSRWHQWLDO³Journal of
Applied Polymer Science '2, $33 António Mendonça PHQGRQFD#XELSW
