Informe 4 Laboratorio

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Facultad: Ciencias de la Salud
Carrera: Medicina Humana
Curso: Laboratorio de Química Orgánica
EXTRACCIÓN
“Informe - práctica 4 ”
Docente:
Fritz Choquesillo Peña
Integrantes:
Burgos Castillo, Angie Sofía
Pimentel Ortiz, Cristina Gianella
Surco Larico, Carlos Daniel
Talla Santa Cruz, María Fernanda
Sección:
2D2
Fecha de entrega:
12/05/21
Lima, Perú
2021-1
I.- OBJETIVOS
I.I.- OBJETIVO GENERAL
● Obtener un aprendizaje significativo para poder verificar la separación y
purificación de un compuesto contenido en una mezcla.
I.I.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Lograr la diferenciación de los diversos métodos de extracción para la
obtención de compuestos orgánicos dependiendo su estado físico.
● Identificar al solvente ideal para una buena extracción.
II.- INTRODUCCIÓN O FUNDAMENTOS O MARCO TEÓRICO
La extracción es la técnica más empleada para separar un producto orgánico de una
mezcla de reacción o para aislarlo desde sus fuentes naturales. Puede definirse
también como la separación de un componente de una mezcla en medio de un
disolvente. Los métodos de extracción pueden ser de 2 tipos: extracción líquido-sólido
y extracción líquido-líquido.
- Extracción líquido-líquido
Se basa en la distinta distribución de los componentes de la muestra entre dos
disolventes inmiscibles, donde matriz y analito tienen diferente solubilidad en cada uno
de ellos. Cuando se alcanza el equilibrio, la concentración de analito en cada
disolvente viene determinada por el coeficiente de distribución.
Valores elevados del coeficiente de distribución permiten una extracción con
disolventes cuantitativa del analito presente en agua. Habitualmente, se suelen realizar
entre dos y tres extracciones consecutivas para asegurar una extracción cuantitativa
del analito. El equilibrio químico que rige el proceso de partición de un analito entre
dos disolventes, puede modificarse de varios modos: modificando el pH, formando
pares iónicos, formando complejos con iones metálicos o añadiendo sales neutras a la
fase acuosa para reducir la solubilidad del analito.
Las ventajas que presenta esta metodología son:
• El amplio rango de disolventes distintos y mezclas de ellos que pueden ser
empleados, permite una gran versatilidad a esta técnica.
• Es un método muy simple que no requiere el uso ni de instrumentaciones complejas,
ni de consumibles costosos, a excepción de los disolventes empleados.
Entre los principales inconvenientes que presenta la extracción líquido líquido,
citaremos:
• El empleo de grandes volúmenes de disolvente requiere una posterior evaporación
de los mismos para concentrar los extractos, lo que añade una etapa más al proceso
analítico y que a menudo es bastante costosa en tiempo. Además se requiere el uso
de disolventes de elevada pureza para evitar contaminaciones.
• En muestras que contienen surfactantes o grasas, se producen emulsiones en
ocasiones difíciles de romper. Por lo que a veces es necesario, centrifugar, filtrar a
través de lana de vidrio, enfriar, añadir sales o añadir pequeñas cantidades de otros
disolventes.
• La capacidad de extracción puede verse modificada dependiendo del tipo de
muestra, por lo que existe una gran variabilidad.
-Extracción líquido – líquido
Este tipo de extracción consiste en poner en contacto una muestra gaseosa o líquida
con una fase sólida, donde el analito es absorbido selectivamente sobre la superficie
del sólido [Moors 1994]. Este sorbente sólido debe retener preferentemente el analito
antes que a otros constituyentes de la muestra y normalmente se suelen realizar
varias diluciones con distintos disolventes o mezcla de ellos para ir eluyendo
selectivamente matriz y analito. Para un manejo más simple, lo más común es
empaquetar el sólido extractante en pequeños tubos o cartuchos y hacer pasar el
líquido a través de estos. La extracción en fase sólida consta principalmente de cuatro
etapas: acondicionamiento del soporte, adsorción de la muestra, lavado de
interferentes y finalmente elución del analito de interés. La figura 1.7 muestra un
esquema del procedimiento estándar a seguir. (Caldas, 2012)
El proceso de separación analito-muestra puede basarse en tres fenómenos
distintos:
• Fase reversa: el objetivo es separar compuestos no polares desde una muestra de
elevada polaridad, por ejemplo agua. Para este tipo de aplicaciones se requieren
soportes sólidos relativamente hidrofóbicos, siendo diluidos con una pequeña cantidad
de disolvente orgánico.
Figura 1.7. Esquema de los cuatro pasos en extracción en fase sólida.
• Fase normal: en esta técnica se quiere aislar compuestos polares de muestras no
polares, como por ejemplo aceites, por lo que se emplearán soportes polares para
extraer el analito y diluirlo con un disolvente polar.
• Intercambio iónico: para extraer compuestos iónicos o que puedan ionizarse con un
cambio en el pH. Emplean soportes con grupos intercambiadores de cationes o
aniones, dependiendo del analito a retener y se eluye con disolventes orgánicos.
Para la extracción en fase sólida se pueden emplear un gran número de soportes
sólidos. Los más comunes están formados por partículas de sílice porosa unidas a una
fase orgánica, pero también existen otros formados por resinas poliméricas de
composición muy variada, o incluso rellenas de otros materiales como, carbón activo o
carbón grafitizado. (Esteve, 2007)
III.- MATERIALES Y EQUIPOS
Materiales en la mesa de los estudiantes:
● Harina de pescado
● 01 gradilla
● 04 tubos de ensayo (13 x 100mm)
● 04 tubos de ensayo (15 x 150mm)
● 01 piseta c/agua destilada
● 01 plancha de calentamiento
● 02 probetas graduadas 25mL
● 01 pera o embudo de decantación
● 01 cristal violeta 0.01% solución acuosa gotero 25mL
● 01 n – hexano ~ C6H14 gotero 25mL
● 01 cloroformo ~ CHCl3 gotero 25mL
● 01 alcohol 96° gotero 25mL
● 01 cloruro de sodio ~ NaCl 0.1M gotero 25mL
Materiales en la mesa central del profesor:
● 01 equipo Soxhlet (armado y completo)
● 01 frasco de cristal violeta al 0.01%
● 01 papel filtro (cartucho)
● 01 etanol 96° 250mL
IV.- MÉTODO OPERATIVO
Extracción Líquido - Sólido
Se realiza la extracción de grasas de harina de pescado o extracción de
grasa de harina de maíz. Después se debe tarar el matraz y armar el
equipo Soxhlet sobre la plancha eléctrica de calentamiento o baño
maría.
Se coloca en el cartucho de extracción 10 g de harina de pescado y se
cubre con un pedazo de algodón. Agregamos éter de petróleo o
n-hexano por la parte superior del refrigerante (usar un embudo) hasta
que el líquido sifone. Adicione unos 30 mL más de solvente. Se hace
circular agua por el refrigerante y se inicia el calentamiento de tal
manera que el solvente hierva suavemente. La operación continúa hasta
que el extracto sifone de color claro, casi incoloro.
Extracción líquido - líquido de un colorante
1. Elección de un solvente
Se agrega a 04 tubos de prueba 10 gotas de solución de cristal violeta, se
añaden a cada tubo 20 gotas de etanol, cloroformo, n – hexano y agua,
respectivamente.
Se agita a fin de poner en contacto los diferentes solventes con la solución del
colorante, dejar en reposo y observar la densidad y color de la capa orgánica.
(Agregar NaCl si se formase emulsión).
2. Extracción simple
Elegido el solvente que reúne las condiciones necesarias para una buena
extracción, se procede a poner en un embudo de separación 15 ml de la
solución de cristal violeta y se añaden 15 ml del solvente elegido.
Recogemos la fase orgánica en un tubo de ensayo y la acuosa en otro tubo,
tapamos los tubos y se guarda para una observación y comparación posterior.
3. Extracción múltiple
Se toma 15 ml de la solución acuosa de cristal violeta elegido y proceder a
extraer con porciones de 5mL. por tres veces, se reúnen los extractos en un
tubo de ensayo y se recoge la solución acuosa remanente en un cuarto tubo.
V.-RESULTADOS
Extracción Líquido - Sólido
En esta extracción se obtuvo como resultado la grasa de la harina de pescado
(muestra problema), la cual se puede pesar mediante la diferencia del pesodel matraz
con la grasa (después de la evaporación del solvente) y el matraz solo pesado
previamente.
Extracción líquido - líquido de un colorante
En la extracción líquido- líquido de un colorante, la elección de un solvente se
determinó mediante la inmiscibilidad y cantidad del colorante en la fase orgánica. Se
escoge al cloroformo debido a sus propiedades.
VI.- CONCLUSIONES
● Gracias a la parte experimental se pudo afianzar los conocimientos adquiridos
sobre la extracción, cumpliendo de esa manera con el objetivo de tener una
análisis sobre las extracciones líquido-sólido y líquido- líquido con colorante.
● En la primera extracción se pudo realizar este proceso porque se obtuvo un
buen manejo y conocimiento del equipo para la obtención de solamente la
grasa. En el caso de la segunda extracción se necesitó la elección del solvente,
este debe cumplir las características de inmiscibilidad y mayor concentración
de colorante.
● Como en el segundo caso se realizó una extracción simple y múltiple, se
identifica a las fases orgánicas y acuosas concluyendo que tanto en la
extracción simple y múltiple se evidencia en su fase orgánica una mayor
coloración que en su fase acuosa. Si se compara la coloración de las fases
orgánicas de la extracción simple y múltiple se inferencia una mayor coloración
de la fase múltiple debido a su procedimiento por partes.
VII.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Caldas, A.(2012). OPTIMIZACIÓN, ESCALAMIENTO Y DISEÑO DE UNA PLANTA
PILOTO DE EXTRACCIÓN SÓLIDO LÍQUIDO [Tesis de licenciatura, Univesidad de
Cuenca]. http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/2468/1/tq1111.pdf
Esteve, F.(2007). PREPARACIÓN DE MUESTRAS PARA EL ANÁLISIS DE
PLAGUICIDAS MEDIANTE MICROONDAS Y FLUIDOS PRESURIZADOS [Tesis de
licenciatura, Universidad de Valencia].
https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/10251/esteve.pdf
http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/2468/1/tq1111.pdf
https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/10251/esteve.pdf
https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/10251/esteve.pdf
ANEXO
VII.- CUESTIONARIO
1. ¿Cómo demuestra que la extracción múltiple es más eficiente que la
simple?
La extracción múltiple sería más eficaz que la extracción simple ya que habría
más precisión en la separación de la fase orgánica de la fase acuosa. Esto lo
podemos verificar en la coloración,si bien en la fase orgánica de la extracción
simple está coloreado, ese color no es tan intenso como en la fase orgànica de
la extracción múltiple,además, ocurre lo mismo con la fase acuosa de la
extracciòn múltiple, la cual está menos coloreada que la fase acuosa de fase
simple, ya que en esta última al realizar solamente una extracción, no se pudo
separar del todo la fase orgánica de la fase acuosa, conllevando a que esté
más coloreada.
2. ¿La extracción por el método Soxhlet se asemeja más a una extracción
simple o múltiple?
La extracción por el método Soxhlet se asemeja a una extracción múltiple ya
que se realiza varias veces pero en este caso de manera continua, gracias al
calentador que ayuda a extraer el líquido del sólido para que luego el líquido
sea sifonado otra vez y el proceso se repiten continuamente.
3. El coeficiente de distribución del ácido isobutírico en el sistema éter
etílico/agua a 25 °C es 3. Si tenemos una solución de 40g de ácido
isobutírico en 1L de agua y la extraemos con 800 mL de éter etílico (una sola
extracción). ¿Cuántos gramos del ácido pasarán a la capa orgánica y
cuántos permanecerán en la capa acuosa?
C. Acuosa: 40g-28.24g=11.76g
Por lo tanto:
a) En la fase orgánica se pasarán 28.24 g de ácido isobutírico
b) En la fase acuosa se pasarán 11.76 g de ácido isobutírico
3.a ¿Cuántos gramos de ácido se extraerán, si se realizarán dos extracciones
con 400mL de éter etílico cada una?
1era extracción
En la fase acuosa: 40g – 21.81g = 18.19 g
2da extracción:
En la fase acuosa: 18.19g – 9.92g = 9.27 g
21.81g + 9.27g = 31.08 g
El total extraído es 31.08 g de ácido isobutírico
3.b ¿Cuál de los dos casos la extracción es más eficiente?
La extracción más eficiente es la extracción múltiple, puesto que se extrae 31.08 g de
ácido isobutírico más que en la extracción simple, donde se extrae 28.24 g,
habiéndose utilizado en ambos casos un volumen total de 800 ml del éter etílico.
4. El Kd del ácido salicílico en el sistema éter/agua es de 40. ¿Cuánto de éter se
necesitará para extraer el 60 % del ácido contenido en 100 mL de agua, con una
sola extracción?
Se necesita 3.75 ml de éter.
ARTÍCULOS (SCOPUS)
https://doi.org/10.1186/s13068-020-01849-y
REVISTA: Biotechnology for Biofuels
Novel insights in dimethyl carbonate-based extraction of
polyhydroxybutyrate (PHB)
Mongili, B.a, Abdel Azim, A.bEmail Author, Fraterrigo Garofalo, S.a, Batuecas,
E.c, Re, A.b, Bocchini, S.b, Fino, D.a
ABSTRACT
Background: Plastic plays a crucial role in everyday life of human living,
nevertheless it represents an undeniable source of land and water pollution.
Polyhydroxybutyrate (PHB) is a bio-based and biodegradable polyester, which
can be naturally produced by microorganisms capable of converting and
accumulating carbon as intracellular granules. Hence, PHB-producing strains
stand out as an alternative source to fossil-derived counterparts. However, the
extraction strategy affects the recovery efficiency and the quality of PHB. In this
study, PHB was produced by a genetically modified Escherichia coli strain and
successively extracted using dimethyl carbonate (DMC) and ethanol as
alternative solvent and polishing agent to chloroform and hexane. Eventually, a
Life Cycle Assessment (LCA) study was performed for evaluating the
environmental and health impact of using DMC. Results: Extraction yield and
purity of PHB obtained via DMC, were quantified, and compared with those
obtained via chloroform-based extraction. PHB yield values from DMC-based
extraction were similar to or higher than those achieved by using chloroform (≥
67%). To optimize the performance of extraction via DMC, different
experimental conditions were tested, varying the biomass state (dry or wet) and
the mixing time, in presence or in absence of a paper filter. Among 60, 90, 120
min, the mid-value allowed to achieve high extraction yield, both for dry and wet
biomass. Physical and molecular dependence on the biomass state and
solvent/antisolvent choice was established. The comparative LCA analysis
promoted the application of DMC/ethanol rather than chloroform/hexane, as the
best choice in terms of health prevention. However, an elevated impact score
was achieved by DMC in the environmental-like categories in contrast with a
minor contribution by its counterpart. Conclusion: The multifaceted exploration
of DMC-based PHB extraction herein reported extends the knowledge of the
variables affecting PHB purification process. This work offers novel and
valuable insights into PHB extraction process, including environmental aspects
not discussed so far. The findings of our research question the DMC as a green
solvent, though also the choice of the antisolvent can influence the impact on
the examined categories.
https://doi.org/10.1186/s13068-020-01849-y
COMENTARIO
La exploración multifacética de la extracción de PHB basada en DMC aquí
informada amplía el conocimiento de las variables que afectan la recuperación
de PHB. Entre estas variables, el tiempo de mezcla influyó significativamente
en el rendimiento de extracción de PHB.
https://doi.org/10.1186/s13068-021-01921-1
REVISTA: Biotechnology for Biofuels
Enzymatic response of ryegrass cellulose and hemicellulose valorization
introduced by sequential alkaline extractions
Sun, S.-F.a,bEmail Author, Yang, J.aEmail Author, Wang, D.-W.aEmail Author,
Yang, H.-Y.a,bEmail Author, Sun, S.-N.cEmail Author, Shi, Z.-J.a,b
ABSTRACT
Background: In view of the natural resistance of hemicelluloses in lignocellulosic
biomass on bioconversion of cellulose into fermentable sugars, alkali extraction
is considered as an effective method for gradually fractionating hemicellulosesand increasing the bioconversion efficiency of cellulose. In the present study,
sequential alkaline extractions were performed on the delignified ryegrass
material to achieve high bioconversion efficiency of cellulose and
comprehensively investigated the structural features of hemicellulosic fractions
for further applications. Results: Sequential alkaline extractions removed
hemicelluloses from cellulose-rich substrates and degraded part of amorphous
cellulose, reducing yields of cellulose-rich substrates from 73.0 to 27.7% and
increasing crystallinity indexes from 31.7 to 41.0%. Alkaline extraction
enhanced bioconversion of cellulose by removal of hemicelluloses and swelling
of cellulose, increasing of enzymatic hydrolysis from 72.3 to 95.3%. In addition,
alkaline extraction gradually fractionated hemicelluloses into six fractions,
containing arabinoxylans as the main polysaccharides and part of β-glucans.
Simultaneously, increasing of alkaline concentration degraded hemicellulosic
polysaccharides, which resulted in a decreasing their molecular weights from
67,510 to 50,720 g/mol. Conclusions: The present study demonstrated that the
sequential alkaline extraction conditions had significant effects on the enzymatic
hydrolysis efficiency of cellulose and the investigation of the physicochemical
properties of hemicellulose. Overall, the investigation the enzymatic hydrolysis
efficiency of cellulose-rich substrates and the structural features of
hemicelluloses from ryegrass will provide useful information for the efficient
utilization of cellulose and hemicelluloses in biorefineries.
COMENTARIO
Con la disolución de hemicelulosas en agua alcalina, el contenido de
hemicelulosas en sustratos ricos en celulosa disminuyó del 32,7 al 19,2%, y la
https://doi.org/10.1186/s13068-021-01921-1
consiguiente disminución de los rendimientos de los sustratos ricos en celulosa
del 100 al 27,7%.
https://doi.org/10.1186/s13065-021-00746-1
REVISTA: BMC Chemistry
Phycocyanin content and nutritional profile of Arthrospira platensis from
Mexico: efficient extraction process and stability evaluation of
phycocyanin
Khandual, S.Email Author, Sanchez, E.O.L., Andrews, H.E., de la Rosa, J.D.P.
ABSTRACT
Phycocyanin is a blue natural food colorant with multiple health benefits. Here
we propose an efficient phycocyanin extraction method from Arthrospira
platensis from Mexico. Three extraction methods were applied to optimize the
extraction process, using water and buffer as solvents, with three pH values at
two agitation times. The highest phycocyanin, 54.65 mg/g, was extracted from
dry biomass with water as a solvent using an ultrasonication bar. The optimum
condition of extraction was determined to be 1:50 biomass/solvent ratio for dry
biomass, with the freeze/thaw method for 20 min repeated twice, and then
agitated at 120 rpm for 24 h. The phycocyanin content was 48.88 mg/g
biomass, with a purity of 0.47. For scalable phycocyanin productivity, the
sonication method is recommended as there is no statistical difference. The
phycocyanin stability was best at − 20 °C storage temperature at pH 7 for 35
days. Partial purification with ammonium sulfate was found to be suitable as a
fractional precipitation method, first at 0–20% and then 20–65%, to get purity
nearly 1. Total protein was found to be 55.52%, and total amino acids after
phycocyanin extraction was 33%. The maximum phycocyanin yield using water
as a solvent was the most interesting result regardless of the method used for
extraction.
COMENTARIO
La cepa A. platensis presentó un excelente rendimiento de ficocianina cruda,
superior a reportes anteriores: 29% de biomasa seca con un nivel de pureza de
0.46. El proceso de extracción eficiente es un proceso ecológico con agua y sin
contaminación por solventes, lo que convierte el método en el menos costoso
para otras aplicaciones de grado alimentario.
https://doi.org/10.1186/s13065-021-00746-1