Resumo 1. Introdução 2. LI + K 3 PO 4 + H 2 O - Sistemas Ternários 2.1. LIs Estudados 2.2. Procedimento Experimental 2.3. Resultados Experimentais 2.4

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Ivan Carlos Eduardo Branco Vilalobos
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1 Universidade de Aveiro Departamento de Química Extracção de Biomoléculas com Sistemas Aquosos Bifásicos Cláudia Louros nº 22271

2 Resumo 1. Introdução 2. LI + K 3 PO 4 + H 2 O - Sistemas Ternários 2.1. LIs Estudados 2.2. Procedimento Experimental 2.3. Resultados Experimentais 2.4. Conclusões 3. LI + Hidrato de Carbono + H 2 O - Sistemas Ternários 3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados 3.2. Resultados Experimentais 3.3. Conclusões 4. Conclusão Geral

3 1. Introdução Sistemas Aquosos Bifásicos - SABs Os SABs formam-se quando compostos mutuamente incompatíveis e miscíveis 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.

4 1. Introdução Extracção de Biomoléculas Extracção Líq-Líq Orgânicos + H 2 O Perdas consideráveis Evaporação COVs Biomoléculas degradam-se facilmente SABs Polímeros + Sal + H 2 O Sistemas específicos Propriedades limitadas SABs LIs + Sal + H 2 O 2009

5 1. Introdução 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 a selecção apropriada de propriedades químicas e físicas

6 1. Introdução Propriedades dos LIs Não são voláteis Não são inflamáveis Elevada estabilidade térmica e química Elevada condutividade iónica Elevada capacidade de solvatação para variados compostos

7 2. LI + K 3 PO 4 + H 2 O 2.1. LIs Estudados Tosilato de Triisobutil(metil metil)fosfónio (CYPHOS 106) Metilsulfato de Tributil(metil metil)fosfónio (CYPHOS 108) Brometo de Tetrabutilfosfónio (CYPHOS 163) Cloreto de Colina

8 2.2. Procedimento Experimental Curvas Binodais LI 80% (m/m) Sal (K 3 PO 4) 40% (m/m) Y = Aexp [( ) ( 3 )] 0.5 BX CX [1]. [1] J. C. Merchuk, B. A. Andrews and J. A. Asenjo, J. Chromatogr. B, 1998, 711,

Topo Y α = T I m m topo total = A exp Y = A exp 0,5 3 ( B XT C XT )

9 2.2. Procedimento Experimental Linhas de Equilíbrio % LI (m/m) % H 2 O (m/m) % K 3 PO 4 (m/m) Repouso 24 h (X T, Y T ) Fase Inferior Fase Topo Y α = T I m m topo total = A exp Y = A exp 0,5 3 ( B XT C XT ) 0,5 3 ( B X C X ) I I Y T YM 1 α = YI α α (X I, Y I ) X T = X α M 1 α α X I

2.2. Procedimento Experimental Extracção de Biomoléculas a) b) c)

PO 4 Fase Rica K 3 PO 4 - Fase Rica K 3 PO 4 - Fase Rica K 3 PO 4

c) Rodamina 6G 527 d) Cafeína 274 1:20 até 0,5:250 (v/v)

10 2.2. Procedimento Experimental Extracção de Biomoléculas a) b) c) d) LI Fase Rica LI - Fase Rica LI - Fase Rica LI - Fase Rica K 3 PO 4 Fase Rica K 3 PO 4 - Fase Rica K 3 PO 4 - Fase Rica K 3 PO 4 - Fase Rica Composto λ / nm a) L-triptofano 279 b)β-caroteno 512 c) Rodamina 6G 527 d) Cafeína 274 1:20 até 0,5:250 (v/v) Espectrofotómetro SHIMADZU UV-1700 Pharma-Spec K Trp = [ Trp] LI [ Trp] K 3 PO 4

11 2.3. Resultados Experimentais Curvas Binodais CYPHOS 163 CYPHOS 106 CYPHOS 108 > Cloreto de colina

12 2.3. Resultados Experimentais Linhas de Equilíbrio

13 2.3. Resultados Experimentais Extracção de Biomoléculas Rod β-car Caf Trp

14 2.4. Conclusões Mostrou-se que os LIs da família dos fosfónios e colina promovem a separação de fases na presença do sal inorgânico (K 3 PO 4 ) CYPHOS 163 CYPHOS 106 CYPHOS 108 > Cloreto de colina Quanto maior a proximidade da curva binodal à origem, maior zona bifásica correspondente Quanto mais afastada está a curva binodal do eixo dos Y ([LI]) maior é a capacidade do LI promover efeitos de salting out Verificou-se ser possível manipular os K i pela combinação apropriada de catião/anião dos LIs Os LIs mostram ser mais eficientes do que os sistemas convencionais na extracção de biomoléculas (K i mais elevados) Voltar

15 1. Introdução Extracção de Biomoléculas Extracção Liq-Liq Orgânicos + H 2 O SABs Polímeros + Sal + H 2 O SABs LIs + Sal + H 2 O SABs LIs + Hidratos de Carbono + H 2 O Perdas consideráveis Evaporação COVs Biomoléculas degradam-se facilmente Sistemas específicos Propriedades limitadas Processos de extracção mais complexos Elevada carga iónica Reciclagem de LI Baixa toxicidade 2009

16 3. LI + Hidrato de Carbono + H 2 O 3.1. LI e Hidratos de Carbono Estudados OH O HO HO OH D-glucose D-(+) (+)-manose D-(+) (+)-galactose HOH 2 C O OH O HO Sacarose CH 2 OH L-(+) (+)-arabinose D-(-)-arabinose D-(+) (+)-xilose Lactose Maltitol Sorbitol Xilitol [C 4 mim][cf 3 SO 3 ]

17 3.2. Resultados Experimentais Curvas Binodais com Hidratos de Carbono Lactose > sacarose > D-glucose > D-(+) (+)-galactose > D-(+) (+)-manose > D-(-)-arabinose > L-(+) (+)-arabinose > D-(+) (+)-xilose

18 3.2. Resultados Experimentais Curvas Binodais com Polióis [C 3 ] / (mol.kg -1 4 mim][cf 3 SO ) 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Maltitol D-Sorbitol Xilitol 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 [Hidratos de Carbono] /(mol.kg -1 ) maltitol > D-sorbitol > xilitol

19 3.2. Resultados Experimentais Curvas Binodais com Hidratos de Carbono [ C SO 3 ] / (mol.kg -1 4 mim][cf 3 ) 22,0 D-(+)-Xilose D-(+)-Galactose 20,0 D-Sorbitol Xilitol 18,0 Maltitol D-(-)-Arabinose 16,0 L-(+)-Arabinose D-Glucose 14,0 D-(+)-Manose Sacarose 12,0 Lactose 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 [Hidratos de Carbono] /(mol.kg -1 ) lactose > maltitol > sacarose D-sorbitol > D-glucose > D-(+) (+)-galactose > D-(+) (+)-manose xilitol > D-(-)-arabinose > L-(+) (+)-arabinose > D-(+) (+)-xilose

20 3.2. Resultados Experimentais Linhas de Equilíbrio

21 3.2. Resultados Experimentais Extracção de L-triptofano

22 3.3. Conclusões A capacidade dos sacarídeos para promover a separação segue a ordem: 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 Consegue-se até cerca de 50 % de extracção de L-triptofano com os sistemas ternários estudados A extracção promovida pelos sistemas convencionais (PEG com polissacarídeos) e pelos sistemas LI + Hidratos de Carbono + H 2 O é idêntica (K Trp 1)

23 4. Conclusão geral É possível promover separação de fases utilizando LIs da família dos fosfónios e colina. Confirma-se que a partir dos SABs é possível a extracção de biomoléculas com elevado rendimento A natureza hidrofílica/hidrofóbica dos LIs é responsável pelos K i É possível promover separação de fases e extracção de biomoléculas utilizando sistemas ternários com Hidratos de Carbono + LI + H 2 O Conclui-se que é possível a extracção de biomoléculas recorrendo a processos ambientalmente favoráveis, sem utilização de sais inorgânicos

24 Agradecimentos Prof. Doutor Armando Silvestre Prof. Doutor Luís Belchior Prof. Doutor João Coutinho Doutora Mara Freire Ao grupo e pela atenção de todos FIM Cláudia Louros

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