I.
CONTENIDO INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 2
II.
OBJETIVOS ............................................................................................................... 2
III. MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 3 IV. MATERIALES, MATERIALES, EQUIPOS EQUIPOS Y REACTIVOS REACTIVOS .................................................................. 4 V. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL ......................................................................... 4 VI. RESULTADOS ........................................................................................................... 7 VII. CUESTIONARIO CUESTIONARIO ........................................................................................................ 7 VIII. OBSERVACIONES OBSERVACIONES..................................................................................................... 9 IX. CONCLUSIONES CONCLUSIONES ....................................................................................................... 9 X. DISCUSIÓN DE RESULTADOS RESULTADOS ............................................................................... 10 XI. SUGERENCIAS SUGERENCIAS........................................................................................................ 10 XII. BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 10 XIII. ANEXOS................................................................................................................... XIII. ANEXOS................................................................................................................... 11
I.
INTRODUCCIÓN Entre todos los caracteres más externos de los vegetales, el más notable y característico es probablemente el color. El color no es únicamente un carácter llamativo de la vegetación, sino que, además, algunos de los pigmentos que lo condicionan están estrechamente ligados a las actividades fisiológicas del propio vegetal. Por consiguiente, el estudio de cómo las plantas viven y se desarrollan requiere el previo conocimiento de los pigmentos vegetales.
Uno de los procesos metabólicos más importantes de las células vegetales lo constituye la Fotosíntesis. Durante la fase luminosa de la misma es imprescindible la participación de diferentes pigmentos fotosintéticos que se encuentran dentro de los plástidos, y que le confieren la coloración característica de las hojas de las plantas. Los pigmentos de mayor importancia son las clorofilas: la clorofila A que tiene un color verde azulado, y la clorofila B de color verde amarillento. También son importantes los carotinoides, de color anaranjado-rojizo, y las xantofilas de color amarillo. El presente trabajo es un informe de la práctica de laboratorio N°3 de Extracción por solventes de pigmentos de las plantas, esta práctica contiene tres subprácticas de las cuales solo se llevó a cabo el segundo experimento de extracción sólido-líquido en caliente, por lo que el informe solo presenta datos del segundo experimento. La estructura del informe posee marco teórico, procedimientos y materiales que se utilizaron para la realización del experimento junto con la discusión de resultados, entre otros. Finalizando con las conclusiones y recomendaciones sobre el experimento.
II.
OBJETIVOS
III.
Aprender una de las técnicas de extracción por solventes de pigmentos de las plantas, extracción sólido-líquido en caliente. Ensayar técnicas de separación de pigmentos naturales por procesos de extracción solido-líquidos y liquido-líquido. Conocer los fundamentos físico-químicos implicados en los procesos de extracción. Conocer algunos pigmentos naturales.
MARCO TEÓRICO Sí es posible encontrar en el reino vegetal todos los matices y combinaciones de colores del espectro, existe un predominio general de los colores primarios: verde, amarillo, rojo y azul. Estos colores son conferidos a los vegetales por determinados compuestos químicos denominados pigmentos. El color particular que presenta un determinado órgano vegetal depende generalmente del predominio de uno u
otro o la combinación de ellos. Se debe tener claro que cuando un vegetal presenta un color blanco, es debido a la falta de pigmentos. La luz solar que incide sobre ellas no es absorbida selectivamente como ocurre en las partes coloreadas, sino que es transmitida o reflejada prácticamente sin sufrir modificación. Estos pigmentos se encuentran en el interior de las células vegetales específicamente en una organelo llamada cloroplasto. Los cloroplastos son simplemente plástidos que contienen pigmentos clorofílicos. Los compuestos clorofílicos están ligados químicamente con las estructuras internas del cloroplasto (membrana tilacoides) y se hallan retenidos en estado coloidal. Asociados con las clorofilas, existen también en los cloroplastos dos clases de pigmentos amarillos y amarillo-anaranjados que son las xantofilas y carotenoides. Las Clorofilas. El color verde tan uniformemente presente en los vegetales es debido a la presencia de dos pigmentos estrechamente emparentados llamados clorofila "A" y clorofila "B". Se encuentran prácticamente en todas las plantas con semilla, helechos, musgos y algas. Pueden formarse en las raíces, tallos, hojas y frutos a condición de que estos órganos estén situados por encima del suelo y queden expuestos a la luz. También aunque aparentemente falten en algunas hojas de color rojo o amarillo, cuando se extraen las otras sustancias colorantes de estas, puede comprobarse incluso allí la presencia de las clorofilas, que estaban enmascaradas por los demás pigmentos. Los pigmentos verdes de las hojas de las plantas se deben principalmente a la clorofila, dentro de estas hojas se encuentran enmascarados los carotenoides, que son hidrocarburos que le dan el color rojo y naranja a algunas plantas.
Las especies en su gran mayoría contienen generalmente a los mismos carotenoides, de los cuales de 25 al 30% corresponden al α– caroteno, 45% luteína, 15% de violaxantina, 15% de neoxantina y otros carotenoides. Encontramos ampliamente distribuidos en los tejidos no fotosintéticos de las plantas al licopeno en el tomate (Lycopersicon Esculetum Mili) y a la capsantina (Capsicum Annum L.) en la paprika, ellos son responsables del color amarillo, naranja y rojo de muchas flores. La presencia de los carotenoides en otros órganos de la planta o es muy frecuente, aunque hay casos muy notables de su presencia, como en la zanahoria y en el camote en los cuales el β-caroteno es el principal carotenoide, las semillas del achiote contienen grandes cantidades de bixina.
IV.
MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS INSTRUMENTOS 1 soporte Trípode con rejilla 1 probeta 1 pipeta con 1 propipeta 1 tubo de ensayo grande 1 condensador Papel filtro 1 embudo de filtración 1 pera de decantación de 250ml 1 balón de destilación de 100ml con brazo lateral SUSTANCIAS Alcohol etílico 2 gramos de hojas de espinaca 30 ml Etanol Agua destilada
V.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Tener en cuenta que solo se realizó el tercer experimento A. extracción SOLIDO-LIQUIDO EN FRIO En este proceso se logra una mayor extracción de pigmentos pero con la desventaja de usar solventes muy costosos 1. En un Erlenmeyer de 250ml colocar 4g de hojas frescas de espinaca picada en partes muy pequeñas y luego agregar sobre ellas unos 100ml de agua caliente recién hervida.
2. Después de unos tres minutos, eliminar el agua por decantación y enfriar el Erlenmeyer con un chorro de agua de caño. 3. Adicionar 50ml de etanol y 15ml de éter etílico, tapar y agitar suavemente el recipiente hasta la decoloración de las hojas. 4. Filtrar el extracto orgánico, el embudo debe ir adherido a una pera de decantación de 250ml. 5. Añadir 25ml de agua y luego realizar 2 extracciones en 25ml de éter de petróleo cada vez, recolectando la fase etérea (fase superior de color más intenso) en un Erlenmeyer de 125ml, después de las 2 extracciones depositar la fase etanólica en un frasco de recuperación. 6. Devolver el extracto etéreo a la pera y eliminar el alcohol remanente lavando con 10ml de NaCl, enseguida lavar con 20ml de agua destilada para eliminar la sal. 7. Por la boca supero de la pera, transferir el extracto etéreo a un Erlenmeyer de 125ml limpio y seco. Luego eliminar el agua remanente con sulfato de sodio anhídrido, añadiendo en pequeñas porciones esto hasta que deje de formar grumos. 8. Transferir el extracto seco al balón de destilación a traces de un embudo provisto de filtro rápido. Los materiales de vidrio para esta operación deben estar limpios y secos. 9. Destilar en baño maría hasta que su volumen se reduzca a 2ml. Recibir el destilado en un Erlenmeyer de 125ml limpio y seco. Transferir la solución concentrada a un tubo de ensayo limpio y seco, taparlo bien y guardar. Para la práctica de cromatografía. B. EXTRACCIÓN SOLIDO-LIQUIDO EN CALIENTE
La mezcla de metano y éter etílico es la más apropiada para la extracción de pigmentos de las plantas. Ambos reactivos son caros y además el metanol es toxico. Cuando no se dispone de éter etílico, es posible efectuar la extracción tan solo con etanol, proceso económico pero de menos eficiencia. 1. Armar el equipo como se muestra en la guía de laboratorio y poner en reflujo por unos 15 minutos 2g de hojas de espinaca fresca y picada con 20ml de etanol.
2. Reflujo, consiste en hacer hervir la mezcla y condesar los vapores para retener al vapor. 3. Enfriar el balón con agua de caño y filtre el extracto orgánico recibiendo el filtrado en una pera de 250ml. 4. Efectuar 2 extracciones con 5ml de éter etílico cada vez, recibiendo la fase etérea (superior) en un tubo de ensayo grande y la fase alcohólica en un Erlenmeyer de 125ml. Devolver el extracto etéreo a la pera y hacer un lavado con agua destilada. 5. Proceder igual al procedimiento 7 anterior. 6. Transferir el extracto seco a un tubo de ensayo limpio y seco a través de un filtro rápido, colocado en un embudo simple. Entregar la solución madre como producto, para ser usado en la práctica de cromatografía. C. EXTRACCIÓN DEL PIGMENTO DE AJI PAPRIKA 1. Triturar 110g de paprika y transferirlo aun Erlenmeyer de 125ml luego añadir 50ml de etanol, agitar con una bagueta hasta tener una fuerte coloración rojiza en la solución. Separar la solución de los sólidos y volver a añadir 50ml de etanol y repetir la extracción. 2. Juntar los dos extractos y filtrar empleando papel de filtro rápido y trasvasar a un embudo de separación. 3. Añadir al embudo de separación 15ml de n-hexano y agitar suavemente para permitir la extracción de los pigmentos por el hexano (fase superior). Separar la fase etanólica por la parte inferior. La fase superior (hexano y pigmentos) depositarla en un Erlenmeyer. 4. Devolver la fase etanólica al embudo de separación y añadir 15ml de n-hexano y repetir la extracción.
5. Desechar la dase etanólica y juntar en el embudo las soluciones de hexano y pigmentos, luego lavar con 10ml de agua sola para eliminar la sal. 6. Pasar la solución hexano-pigmentos a un Erlenmeyer limpio y seco. Añadir algunos gramos de sulfato de sodio anhidro y agite, si se formara grumos añada unas porciones más hasta tener la porción seca. 7. Con los materiales limpios y secos filtrar empleando papel filtro rápido y destile hasta concentrar la solución a unos 5ml.
VI.
RESULTADOS a) Estudiar el funcionamiento del equipo de extracción sólidolíquido en caliente.
b) Investigar y registrar los siguientes datos: Peso de la muestra (Kg) Volumen del solvente (L) Densidad del solvente(kg/m3) Peso del solvente(g/mol) Temperatura del solvente(°C) Punto de ebullición del solvente(°C)
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VII.
CUESTIONARIO
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0.0020524 0.03 789 46.07 25 78.4
1. ¿Qué son los procesos de extracción y en que consiste la extracción sólido – líquido? La extracción es la técnica más empleada para separar un producto orgánico de una mezcla o de una fuente natural, también puede definirse como la separación de un componente de una mezcla por medio de un disolvente. Este método permite separar el producto que se desea y dejar en la mezcla los productos secundarios o bien extrae los productos secundarios y dejar el principal. Para lo cual hay que tener en cuenta la regla de solubilidad que dice “Lo semejante disuelve a lo semejante”, es
decir que los solutos polares solo pueden disolverse en solventes polares y los no polares en solventes no polares. Los métodos de extracción pueden ser de dos tipos: Extracción Discontinua y Continua. Extracción Continua; también denominada Extracción Sólido – Líquido o Lixiviación, consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla sólida mediante un disolvente líquido. Tiene lugar en dos etapas, existe un contacto del disolvente con el sólido que cede el componente soluble (soluto) al disolvente. Este proceso puede llevarse a cabo a temperatura ambiente (precolación) o en caliente, en este caso a fin de evitar la pérdida de disolvente, suele realizarse una ebullición a reflujo. En la segunda parte hay una separación de la disolución del resto del sólido. Una vez que se ha saturado el disolvente, se separa del sólido que queda, normalmente por filtración. 2. ¿Qué otro nombre recibe esta operación? La extracción sólido-líquido también es denominada Lixiviación. 3. Mencione otros solventes que pueden utilizarse para la extracción de los pigmentos de las plantas. Alcohol etílico, acetona, anilina, dicloroetano, propano y otros solventes orgánicos.
4. ¿De qué depende el uso de determinado solvente para un proceso específico de extracción? La diferencia de solubilidad en el disolvente de extracción entre el compuesto deseado y los otros compuestos presentes en la mezcla inicial. 5. ¿Se han extraído todos los pigmentos de las plantas? No todo, pero si una gran parte.
6. ¿Qué agentes podrían interferir en el proceso de extracción de los pigmentos?
La pureza del solvente orgánico que se va a utilizar, la temperatura en la que se calentará.
VIII. OBSERVACIONES
IX.
En el laboratorio se dividieron en dos grupos para realizar el mismo experimento, pero con diferentes sustancias. Un equipo utilizó espinaca y el otro albaca, al final del proceso de extracción se pudo observar que la espinaca tenía un color más fuerte que el de la albaca. En el balón se calienta la espinaca junto con el etanol, los vapores que se producen suben y al chocar con el refrigerante, en el que hay dos mangueras una de salida y otra de entrada (reflujo), por la que fluye agua fría, este se condensa y regresa al balón. Terminado el proceso se deja enfriar y se pasa a una pera de decantación para luego filtrar la solución a un matraz armado con un embudo y papel filtro.
CONCLUSIONES
Se obtuvieron los pigmentos fotosintéticos de la clorofila, que son los que les dan color a las hojas de las plantas ya que la fotosíntesis es un proceso que permite a los vegetales obtener la materia y la energía que necesitan para desarrollar sus funciones vitales, se lleva a cabo gracias a la presencia en las hojas y en los tallos jóvenes de pigmentos, capaces de captar la energía lumínica. Los diferentes pigmentos existentes en los alimentos captan diferentes longitudes de onda, de acuerdo al color, aunque pueden coincidir en algunos colores como es el caso de la clorofila a y b que pueden captar colores entre azul y violeta, a diferencia de los carotenos que se encuentran en amarillo y naranja.
X.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
XI.
SUGERENCIAS
XII.
En Se hirvieron las hojas de la espinaca en agua para quitar el almidón de las hojas; la extracción de las clorofilas se realizó con una mezcla de etanol en baño maría hasta quedar las hojas de la planta incoloras, después se realizó una extracción sólido-líquido en un embudo de separación en solución saturada de NaCl (para evitar que se formaran emulsiones) y éter etílico el cuál extrae pigmentos, clorofilas y betacarotenos, por lo cual en este disolvente fue en el que se obtuvieron los pigmentos para la cromatografía posterior.
Se recomienda no olvidar abrir el sistema de enfriamiento, ya que si se olvida abrirlo el sistema de destilación podría explotar debido a las altas temperaturas a las que se le somete. Al usar un trípode se recomienda elegir una rejilla con porcelana que no esté desgastada, para la amortiguación del sobrecalentamiento. Se recomienda utilizar alcohol en lugar de agua porque la clorofila no es soluble en agua.
BIBLIOGRAFÍA Manual de laboratorio de Química General, sexta edición: marzo de 2016 “ Extracción
por solventes de pigmentos de las plantas ”. N.p., n.d. Web..
XIII. ANEXOS
