path.web.ua.pt Extracção de Extracção de ...path.web.ua.pt/file/TeseClaudiaLouros_ppt.pdf2.4....

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Universidade de AveiroUniversidade de AveiroUniversidade de AveiroUniversidade de Aveiro

Departamento de QuímicaDepartamento de QuímicaDepartamento de QuímicaDepartamento de Química

Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de BiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculascom Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos com Sistemas Aquosos

BifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicos

Cláudia Louros nº 22271Cláudia Louros nº 22271Cláudia Louros nº 22271Cláudia Louros nº 22271


ResumoResumoResumoResumoResumoResumoResumoResumo

1. 1. 1. 1. IntroduçãoIntroduçãoIntroduçãoIntrodução

2. 2. 2. 2. LI + KLI + KLI + KLI + K3333POPOPOPO4444+ H+ H+ H+ H2222O O O O ---- Sistemas TernáriosSistemas TernáriosSistemas TernáriosSistemas Ternários

2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados

2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental

2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais

2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões

3. 3. 3. 3. LI + Hidrato de Carbono + HLI + Hidrato de Carbono + HLI + Hidrato de Carbono + HLI + Hidrato de Carbono + H2222O O O O ---- Sistemas TernáriosSistemas TernáriosSistemas TernáriosSistemas Ternários

3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados

3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais

3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões

4. Conclusão Geral4. Conclusão Geral4. Conclusão Geral4. Conclusão Geral


Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos Sistemas Aquosos BifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicosBifásicos -------- SABsSABsSABsSABsSABsSABsSABsSABs

1. Introdução1. Introdução1. Introdução1. Introdução1. Introdução1. Introdução1. Introdução1. Introdução

Os SABs formam-se quando compostos mutuamente incompatíveis emiscíveis em água são adicionados promovendo a separação de fases:

� Polímero / Polímero

� Polímero / Sal

� Sal / Sal

Método cada vez mais usado em processos de extracção de biomoléculas.


Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de BiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculas

Extracção Extracção Extracção Extracção LíqLíqLíqLíq----LíqLíqLíqLíq SABsSABsSABsSABs

Polímeros

SABsSABsSABsSABs

LIs + Sal +


• Perdas consideráveisEvaporação COVs

• Biomoléculasdegradam-se

facilmente

Orgânicos + H2O

Polímeros + Sal + H2O

LIs + Sal + H2O

• Sistemas específicos

• Propriedades limitadas

2009


O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)? O que são Líquidos Iónicos (LIs)?


� São líquidos à temperatura ambiente, com pontos de fusão baixos

� Catiões orgânicos de grandes dimensões

� Aniões orgânicos ou inorgânicos

� Possíveis combinações catião/anião (“designer solvents”), é possível aselecção apropriada de propriedades químicas e físicas



� Não são voláteis

� Não são inflamáveis

Propriedades dos LIsPropriedades dos LIsPropriedades dos LIsPropriedades dos LIsPropriedades dos LIsPropriedades dos LIsPropriedades dos LIsPropriedades dos LIs

� Elevada estabilidade térmica e química

� Elevada condutividade iónica

� Elevada capacidade de solvatação para variados compostos


2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados2.1. LIs Estudados

2. LI + K2. LI + K2. LI + K2. LI + K2. LI + K2. LI + K2. LI + K2. LI + K33333333POPOPOPOPOPOPOPO4 4 4 4 4 4 4 4 + H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H22222222O O O O O O O O

TosilatoTosilatoTosilatoTosilato de de de de TriisobutilTriisobutilTriisobutilTriisobutil((((metilmetilmetilmetil))))fosfóniofosfóniofosfóniofosfónio(CYPHOS 106)(CYPHOS 106)(CYPHOS 106)(CYPHOS 106)

Cloreto de ColinaCloreto de ColinaCloreto de ColinaCloreto de Colina

MetilsulfatoMetilsulfatoMetilsulfatoMetilsulfato de de de de TributilTributilTributilTributil((((metilmetilmetilmetil))))fosfóniofosfóniofosfóniofosfónio(CYPHOS 108)(CYPHOS 108)(CYPHOS 108)(CYPHOS 108)

Brometo de Brometo de Brometo de Brometo de TetrabutilfosfónioTetrabutilfosfónioTetrabutilfosfónioTetrabutilfosfónio(CYPHOS 163)(CYPHOS 163)(CYPHOS 163)(CYPHOS 163)


Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas BinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodais

LI 80% (m/LI 80% (m/LI 80% (m/LI 80% (m/mmmm) ) ) )

Sal (KSal (KSal (KSal (K3333POPOPOPO4444) ) ) )

2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental2.2. Procedimento Experimental

Sal (KSal (KSal (KSal (K3333POPOPOPO4444) ) ) ) 40% (m/40% (m/40% (m/40% (m/mmmm) ) ) )

[1] J. C. Merchuk, B. A. Andrews and J. A. Asenjo, J. Chromatogr. B, 1998, 711, 285-293

....( ) ( )[ ]35.0exp CXBXAY −=

[1][1][1][1]


Linhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de Equilíbrio

% LI (m/% LI (m/% LI (m/% LI (m/mmmm))))

% H% H% H% H2222O O O O (m/(m/(m/(m/mmmm))))

% K% K% K% K3333POPOPOPO4 4 4 4 (m/(m/(m/(m/mmmm))))

total

topo

mm

=α

Repouso 24 h


Fase Inferior

Fase Topo

( )35,0exp TTT XCXBAY −=

(XT , YT )

(XI , YI )

( )exp TTT XCXBAY −=

( )35,0exp III XCXBAY −=

IM

T YYY

−−=

α

α

α

1

IM

T XXX

−−=

α

α

α

1



a)a)a)a) b)b)b)b) c)c)c)c) d)d)d)d)

LI – Fase Rica

K3PO4 – Fase Rica

LI - Fase Rica

K3PO4 - Fase Rica

LI - Fase Rica

K3PO4 - Fase Rica

LI - Fase Rica

K3PO4 - Fase Rica

CompostoCompostoCompostoComposto λλλλ / / / / nmnmnmnm

a)a)a)a) L-triptofano 279

b) β-caroteno 512

c)c)c)c) Rodamina 6G 527


Espectrofotómetro SHIMADZU UV-1700 Pharma-Spec

d)d)d)d) Cafeína 274

1:20 até0,5:250 (v/v)

[ ][ ]

43POK

LI

TrpTrp

=KTrpTrpTrpTrp


2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados Experimentais2.3. Resultados ExperimentaisCurvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas BinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodais

CYPHOS 163 CYPHOS 163 CYPHOS 163 CYPHOS 163 ≈≈≈≈ CYPHOS 106 CYPHOS 106 CYPHOS 106 CYPHOS 106 ≈≈≈≈ CYPHOS 108 > Cloreto de colina CYPHOS 108 > Cloreto de colina CYPHOS 108 > Cloreto de colina CYPHOS 108 > Cloreto de colina

http://path.web.ua.ptLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de Equilíbrio


http://path.web.ua.ptExtracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de BiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculasBiomoléculas


CafCafCafCaf

β----carcarcarcar

RodRodRodRod

TrpTrpTrpTrp


2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões2.4. Conclusões

� Mostrou-se que os LIs da família dos fosfónios e colina promovem aseparação de fases na presença do sal inorgânico (K3PO4)

� CYPHOS 163 ≈ CYPHOS 106 ≈ CYPHOS 108 >>>> Cloreto de colina

� Quanto maior a proximidade da curva binodal à origem, maior zonabifásica correspondentebifásica correspondente

� Quanto mais afastada está a curva binodal do eixo dos Y ([LI]) maior éa capacidade do LI promover efeitos de “salting – out”

� Verificou-se ser possível manipular os Ki pela combinação apropriadade catião/anião dos LIs

� Os LIs mostram ser mais eficientes do que os sistemas convencionaisna extracção de biomoléculas (Ki mais elevados)

VoltarVoltarVoltarVoltar


Extracção Extracção Extracção Extracção LiqLiqLiqLiq----LiqLiqLiqLiq

Orgânicos +

SABsSABsSABsSABs

Polímeros

SABsSABsSABsSABs

LIs + Hidratos de SABsSABsSABsSABs

LIs + Sal +



• Processos de extracção mais

complexos• Elevada carga iónica

• Reciclagem de LI• Baixa toxicidade

Orgânicos + H2O

Polímeros + Sal + H2O

LIs + Hidratos de Carbono + H2O

LIs + Sal + H2O

• Perdas consideráveisEvaporação COVs

• Biomoléculasdegradam-se

facilmente

• Sistemas específicos

• Propriedades limitadas

2009


3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados

DDDD----glucoseglucoseglucoseglucose DDDD----(+)(+)(+)(+)----manosemanosemanosemanose DDDD----(+)(+)(+)(+)----galactosegalactosegalactosegalactose

O

HO

HO

O

OH

OH

CH2OH

HO

OH

O

HOH2C

SacaroseSacaroseSacaroseSacarose

3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H3. LI + Hidrato de Carbono + H22222222O O O O O O O O

DDDD----(+)(+)(+)(+)----xilosexilosexilosexiloseLLLL----(+)(+)(+)(+)----arabinosearabinosearabinosearabinose DDDD----((((----))))----arabinosearabinosearabinosearabinoseLactoseLactoseLactoseLactose

SacaroseSacaroseSacaroseSacarose

MaltitolMaltitolMaltitolMaltitol SorbitolSorbitolSorbitolSorbitol XilitolXilitolXilitolXilitol[C[C[C[C4444mim][CFmim][CFmim][CFmim][CF3333SOSOSOSO3333]]]]


3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados ExperimentaisCurvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas BinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodais com Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbono

Lactose > sacarose > Lactose > sacarose > Lactose > sacarose > Lactose > sacarose > DDDD----glucoseglucoseglucoseglucose > D> D> D> D----(+)(+)(+)(+)----galactosegalactosegalactosegalactose > D> D> D> D----(+)(+)(+)(+)----manosemanosemanosemanose > > > > DDDD----((((----))))----arabinosearabinosearabinosearabinose > L> L> L> L----(+)(+)(+)(+)----arabinosearabinosearabinosearabinose > D> D> D> D----(+)(+)(+)(+)----xilosexilosexilosexilose


6,0

8,0

10,0

12,0S

O3]

/ (

mo

l.k

g-1

)

Maltitol

D-Sorbitol

Xilitol

Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas BinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodais com com com com com com com com PolióisPolióisPolióisPolióisPolióisPolióisPolióisPolióis3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais

0,0

2,0

4,0

6,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

[C4m

im][

CF

3S

O

[Hidratos de Carbono] / (mol.kg-1)

Xilitol

maltitolmaltitolmaltitolmaltitol > > > > DDDD----sorbitolsorbitolsorbitolsorbitol > > > > xilitolxilitolxilitolxilitol


10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

22,0S

O3]

/ (

mo

l.k

g-1

)D-(+)-Xilose D-(+)-Galactose

D-Sorbitol Xilitol

Maltitol D-(-)-Arabinose

L-(+)-Arabinose D-Glucose

D-(+)-Manose Sacarose

Lactose

3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados Experimentais3.2. Resultados ExperimentaisCurvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas Curvas BinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodaisBinodais com Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbonocom Hidratos de Carbono

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

[ C

4m

im][

CF

3S

O

[Hidratos de Carbono] / (mol.kg-1)

lactose > lactose > lactose > lactose > maltitolmaltitolmaltitolmaltitol > sacarose > sacarose > sacarose > sacarose ≈ DDDD----sorbitolsorbitolsorbitolsorbitol > > > > DDDD----glucoseglucoseglucoseglucose > D> D> D> D----(+)(+)(+)(+)----galactosegalactosegalactosegalactose > D> D> D> D----(+)(+)(+)(+)----manosemanosemanosemanose ≈xilitolxilitolxilitolxilitol > D> D> D> D----((((----))))----arabinosearabinosearabinosearabinose > L> L> L> L----(+)(+)(+)(+)----arabinosearabinosearabinosearabinose > D> D> D> D----(+)(+)(+)(+)----xilosexilosexilosexilose

http://path.web.ua.ptLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de EquilíbrioLinhas de Equilíbrio


http://path.web.ua.ptExtracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de Extracção de LLLLLLLL--------triptofanotriptofanotriptofanotriptofanotriptofanotriptofanotriptofanotriptofano



� A capacidade dos sacarídeos para promover a separação segue aordem: lactose > sacarose > D-glucose > D-(+)-galactose > D-(+)-manose> D-(-)-arabinose > L-(+)-arabinose > D-(+)-xilose

� Os polióis promovem a separação pela seguinte ordem: maltitol > D-sorbitol > xilitol

3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões3.3. Conclusões

sorbitol > xilitol

� Consegue-se até cerca de 50 % de extracção de L-triptofano com ossistemas ternários estudados

� A extracção promovida pelos sistemas convencionais (PEG compolissacarídeos) e pelos sistemas LI + Hidratos de Carbono + H2O éidêntica (KTrp≈ 1)


4. Conclusão geral4. Conclusão geral4. Conclusão geral4. Conclusão geral4. Conclusão geral4. Conclusão geral4. Conclusão geral4. Conclusão geral

� É possível promover separação de fases utilizando LIs da família dosfosfónios e colina.

� Confirma-se que a partir dos SABs é possível a extracção debiomoléculas com elevado rendimento

� A natureza hidrofílica/hidrofóbica dos LIs é responsável pelos Ki

� É possível promover separação de fases e extracção de biomoléculasutilizando sistemas ternários com Hidratos de Carbono + LI + H2O

� Conclui-se que é possível a extracção de biomoléculas recorrendo aprocessos ambientalmente favoráveis, sem utilização de sais inorgânicos


AgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentos

ProfProf.. DoutorDoutor ArmandoArmando SilvestreSilvestreProfProf.. DoutorDoutor LuísLuís BelchiorBelchior

ProfProf.. DoutorDoutor JoãoJoão CoutinhoCoutinhoDoutoraDoutora MaraMara FreireFreireAoAo grupogrupo ee pelapela atençãoatenção dede todostodos

FIMFIMFIMFIMFIMFIMFIMFIMCláudia LourosCláudia LourosCláudia LourosCláudia LourosCláudia LourosCláudia LourosCláudia LourosCláudia Louros

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