IL “PROGETTO LAUREE IL “PROGETTO LAUREE SCIENTIFICHE”SCIENTIFICHE”

La classe 4°A chimicaLa classe 4°A chimica

presenta:presenta:

Il progetto svolto in collaborazione Il progetto svolto in collaborazione con l’università di Ferrara ha lo con l’università di Ferrara ha lo

scopo di:scopo di:

Infondere conoscenze riguardanti le Infondere conoscenze riguardanti le sostanze: licopene e sostanze: licopene e ββ-carotene;-carotene;Studiare la loro estrazione dal concentrato di Studiare la loro estrazione dal concentrato di pomodoro;pomodoro;Eseguire la tecnica cromatografica TLC;Eseguire la tecnica cromatografica TLC;Effettuare la cromatografia su colonna;Effettuare la cromatografia su colonna;Approfondire lo studio sulla spettrofotometria Approfondire lo studio sulla spettrofotometria UV-visibile; UV-visibile;

Pigmenti nel concentrato di pomodoro:Pigmenti nel concentrato di pomodoro: LICOPENELICOPENE: : sostanza appartenente alla classe dei sostanza appartenente alla classe dei

carotenoidi, ècarotenoidi, è il principale responsabile del colore il principale responsabile del colore rosso del pomodoro e di altri pigmenti gialli e rosso del pomodoro e di altri pigmenti gialli e rossi caratteristici di alcuni frutti e verdure rossi caratteristici di alcuni frutti e verdure (albicocca, pompelmo, cocomero, uva). E’ (albicocca, pompelmo, cocomero, uva). E’ presente nel sangue e in natura si trova presente nel sangue e in natura si trova sottoforma di isomeri strutturali di tipo trans e in sottoforma di isomeri strutturali di tipo trans e in particolare nella frutta e nella verdura fresca la particolare nella frutta e nella verdura fresca la percentuale risulta essere di 30mg/kg. Possiede percentuale risulta essere di 30mg/kg. Possiede un’altissima capacità antiossidante e antiradicali un’altissima capacità antiossidante e antiradicali liberi, per questo viene utilizzato in molteplici liberi, per questo viene utilizzato in molteplici applicazioni terapeutiche. Attualmente viene applicazioni terapeutiche. Attualmente viene studiato per curare le malattie degenerative delle studiato per curare le malattie degenerative delle cellule.cellule.

ββ-Carotene: -Carotene: sostanza appartenente allasostanza appartenente alla classe dei carotenoidi, determina il pigmento classe dei carotenoidi, determina il pigmento giallo-arancio di prodotti naturali, ad esempio giallo-arancio di prodotti naturali, ad esempio della carota.della carota.

Descrizione dell’esperienza:Descrizione dell’esperienza:Materiale utilizzato:Materiale utilizzato:

Bilancia tecnicaBilancia tecnica

Pipette graduatePipette graduate

2becker, beuta, matraccio2becker, beuta, matraccio

Cotone idrofiloCotone idrofilo

Sostanze utilizzate:Sostanze utilizzate:50g pomodoro concentrato50g pomodoro concentrato

DiclorometanoDiclorometano

N-esanoN-esano

Alcool etilico 95%Alcool etilico 95%

Sodio solfato anidroSodio solfato anidro

Procedimento:Procedimento:Pesare nel becker 50g di concentrato di pomodoro e Pesare nel becker 50g di concentrato di pomodoro e aggiungere 70ml di etanolo al 95% e agitare bene con la aggiungere 70ml di etanolo al 95% e agitare bene con la spatola;spatola;Mettere un po’ di cotone sul fondo di un imbuto e filtrare la Mettere un po’ di cotone sul fondo di un imbuto e filtrare la miscela pressando leggermentemiscela pressando leggermenteTrasferire in becker la componente solida rimasta sul filtro;Trasferire in becker la componente solida rimasta sul filtro;Trattare con 50ml di Diclorometano ed agitare per 5minuti;Trattare con 50ml di Diclorometano ed agitare per 5minuti;Filtrare in un imbuto munito di cotone e raccogliere il Filtrare in un imbuto munito di cotone e raccogliere il filtrato in una beuta.filtrato in una beuta.Si anidrifica con sodio solfato anidro essiccato Si anidrifica con sodio solfato anidro essiccato precedentemente in stufa a 105°C. Portare a piccolo precedentemente in stufa a 105°C. Portare a piccolo volume in pallone da 100ml in rotavapor e portare a secco.volume in pallone da 100ml in rotavapor e portare a secco.

CROMATOGRAFIA SU STRATO CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE (TLC)SOTTILE (TLC)

La La cromatografia su strato cromatografia su strato sottilesottile o o TLCTLC, è una tecnica , è una tecnica cromatografica di semplice cromatografica di semplice preparazione; questo la rende preparazione; questo la rende particolarmente adatta per particolarmente adatta per l'esecuzione di valutazioni l'esecuzione di valutazioni qualitative o semi-quantitative.qualitative o semi-quantitative.

Come tutte le cromatografie, si Come tutte le cromatografie, si basa sulla diversa separazione di basa sulla diversa separazione di diverse sostanze tra una diverse sostanze tra una fase stazionariafase stazionaria ed una ed una fase mobilefase mobile, in funzione , in funzione dell'affinità di ogni sostanza con dell'affinità di ogni sostanza con esseesse..

PRINCIPIO DI PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTOFUNZIONAMENTO

La cromatografia su strato sottile si La cromatografia su strato sottile si basa sul principio della diversa basa sul principio della diversa affinità della sostanza analizzata, affinità della sostanza analizzata, verso un eluente, o fase mobile e verso un eluente, o fase mobile e verso la fase stazionaria.verso la fase stazionaria.

Nella TLC l’eluente si muove dal Nella TLC l’eluente si muove dal basso verso l’alto attraverso un basso verso l’alto attraverso un strato sottile per capillarità.strato sottile per capillarità.

FASE STAZIONARIAFASE STAZIONARIA

La fase stazionaria è generalmente La fase stazionaria è generalmente uno strato dallo spessore uniforme di uno strato dallo spessore uniforme di circa 1 mm di materiale adsorbente, circa 1 mm di materiale adsorbente, depositato su una lastra di vetro. Il depositato su una lastra di vetro. Il materiale adsorbente può essere gel materiale adsorbente può essere gel di silice, allumina, cellulosa in polvere di silice, allumina, cellulosa in polvere o polvere di diatomee, tutti materiali o polvere di diatomee, tutti materiali polaripolari

FASE MOBILEFASE MOBILE

La fase mobile è un solvente La fase mobile è un solvente opportunamente scelto (od una opportunamente scelto (od una miscela di solventi), capace di miscela di solventi), capace di separare i componenti della miscela separare i componenti della miscela da analizzare e poco affine per da analizzare e poco affine per polarità alla fase stazionaria scelta.polarità alla fase stazionaria scelta.

TECNICA CROMATOGRAFICATECNICA CROMATOGRAFICA

La traccia arancione è la sostanza più affine con l’eluente in quanto ha percorso un tragitto più lungo.

La traccia gialla rappresenta una sostanza meno affine all’eluente,infatti ha percorso una distanza minore.

ANALISI A UVANALISI A UV

Qualora non sia possibile osservare direttamente le macchie di campione sulla superficie della lastrina - caso molto frequente - si può ricorrere all'osservazione sotto luce ultravioletta o alla reazione con reagenti che sviluppano composti colorati

ANALISI DATIANALISI DATI

L’analisi dei dati si L’analisi dei dati si basa su un fattore basa su un fattore chiamato: Rf chiamato: Rf

RfRf== corsa della macchiacorsa della macchia / /corsacorsa dell’eluentedell’eluente

Ogni sostanza ha un Rf Ogni sostanza ha un Rf diverso.diverso.

SEMINASEMINA

La semina viene effettuatacon il nostro campione daanalizzare,tramite un apparecchio chiamato microsiringa questo procedimento deve essere fatto accuratamente

CROMATOGRAFIA SU COLONNACROMATOGRAFIA SU COLONNALa cromatografia è una tecnica analitica La cromatografia è una tecnica analitica per separare specifiche sostanze in una per separare specifiche sostanze in una miscela complessa.miscela complessa.L’efficacia della cromatografia è dovuta al L’efficacia della cromatografia è dovuta al fatto che le separazioni si basano su fatto che le separazioni si basano su interazioni fisico-chimiche a livello interazioni fisico-chimiche a livello molecolare tra il supporto cromatografico, molecolare tra il supporto cromatografico, le sostanze da separare e taluni le sostanze da separare e taluni componenti del solvente mobile.componenti del solvente mobile.Lo strumento utilizzato per attuare questa Lo strumento utilizzato per attuare questa tecnica è detto tecnica è detto colonna cromatograficacolonna cromatografica

PRINCIPI E FUNZIONAMENTOPRINCIPI E FUNZIONAMENTOLa colonna viene riempita con una fase La colonna viene riempita con una fase stazionaria (solida, liquida o in gel) attraverso la stazionaria (solida, liquida o in gel) attraverso la quale viene fatta scorrere, per gravità o quale viene fatta scorrere, per gravità o esercitando una moderata pressione, la fase esercitando una moderata pressione, la fase mobile (un liquido organico a bassa viscosità o mobile (un liquido organico a bassa viscosità o una soluzione acquosa). Le bande eluite vengono una soluzione acquosa). Le bande eluite vengono raccolte in frazioni all’uscita della colonna.raccolte in frazioni all’uscita della colonna.L’efficacia degli scambi tra le due fasi, solida e L’efficacia degli scambi tra le due fasi, solida e stazionaria, dipende notevolmente dalla stazionaria, dipende notevolmente dalla lunghezza e dal diametro della colonna, il cui lunghezza e dal diametro della colonna, il cui rapporto può variare ampiamente e deve essere rapporto può variare ampiamente e deve essere scelto con attenzione, in base all’applicazione.scelto con attenzione, in base all’applicazione.

IMPIEGHI DELLA CROMATOGRAFIAIMPIEGHI DELLA CROMATOGRAFIA

Le applicazioni della cromatografia Le applicazioni della cromatografia interessano un vasto campo della chimica, interessano un vasto campo della chimica, dall’inorganica all’organica, sia di sintesi che dall’inorganica all’organica, sia di sintesi che naturale.naturale.

In particolare la cromatografia su colonna è In particolare la cromatografia su colonna è una tecnica indispensabile nella chimica di una tecnica indispensabile nella chimica di sintesi e delle sostanze organiche naturali, per sintesi e delle sostanze organiche naturali, per isolare e purificare i componenti di miscele di isolare e purificare i componenti di miscele di varia natura, e in campo biolocico per varia natura, e in campo biolocico per purificare polisaccaridi, proteine, acidi purificare polisaccaridi, proteine, acidi nucleici, virus e anche cellule.nucleici, virus e anche cellule.

ESPERIENZA SVOLTAESPERIENZA SVOLTA

L’esperienza svolta L’esperienza svolta nel laboratorio di nel laboratorio di organica organica dell’università di dell’università di Ferrara consiste Ferrara consiste nella separazione nella separazione del licopene dal del licopene dal ββ--carotene, estratti carotene, estratti dal concentrato di dal concentrato di pomodoro. pomodoro.

PROCEDIMENTOPROCEDIMENTOSi è preso un pezzo di cotone Si è preso un pezzo di cotone e lo si è posto all’interno della e lo si è posto all’interno della colonna cromatografica colonna cromatografica precedentemente pulita e precedentemente pulita e asciutta.asciutta.

Si è aggiunta una determinata Si è aggiunta una determinata quantità di gel di silice, che quantità di gel di silice, che svolge il ruolo della fase svolge il ruolo della fase stazionaria avendo cura che si stazionaria avendo cura che si impaccasse correttamenteimpaccasse correttamente

PROCEDIMENTOPROCEDIMENTOSi è introdotta nella Si è introdotta nella colonna la miscela di colonna la miscela di licopene e licopene e ββ-carotene -carotene mediante una pipetta mediante una pipetta Pasteur.Pasteur.

Si è introdotto Si è introdotto lentamente l’eluente in lentamente l’eluente in modo che la miscela modo che la miscela scendesse dalle pareti.scendesse dalle pareti.

PROCEDIMENTOPROCEDIMENTO

Si é introdotto di Si é introdotto di nuovo l’eluente per nuovo l’eluente per far scendere la far scendere la miscela all’interno miscela all’interno del gel di silice in del gel di silice in modo da separare le modo da separare le due componenti della due componenti della miscela.miscela.

PROCEDIMENTOPROCEDIMENTO

Si sono raccolte le Si sono raccolte le due componenti in due componenti in diverse beutediverse beute

PROCEDIMENTOPROCEDIMENTOe infine si è e infine si è distillato con distillato con Rotavapor Rotavapor per far per far evaporare evaporare l’eluente e l’eluente e ottenere così ottenere così le le componenti componenti separate.separate.

OSSERVAZIONIOSSERVAZIONI

Il Il ββ-carotene è la componente che -carotene è la componente che scende con maggiore velocità scende con maggiore velocità all’interno della fase stazionaria a all’interno della fase stazionaria a causa della maggiore affinità con causa della maggiore affinità con l’eluente.l’eluente.

Il licopene invece viene rallentato Il licopene invece viene rallentato perché instaura dei legami con la perché instaura dei legami con la fase mobile che è il gel di silice.fase mobile che è il gel di silice.

LA SPETTROFOTOMETRIA UV-VISLA SPETTROFOTOMETRIA UV-VIS CENNI TEORICICENNI TEORICI

La spettrofotometria molecolare UV / La spettrofotometria molecolare UV / Vis si basa sull’assorbimento selettivo, Vis si basa sull’assorbimento selettivo, da parte di molecole, delle radiazioni da parte di molecole, delle radiazioni con lunghezza d’onda fra 10 nm e 780 con lunghezza d’onda fra 10 nm e 780 nm.nm.

Tale ampia gamma spettrale viene Tale ampia gamma spettrale viene suddiviso in tre regioni principali:suddiviso in tre regioni principali:UV lontano (10 - 200 nm);UV lontano (10 - 200 nm);UV vicino (200 - 380 nm);UV vicino (200 - 380 nm);Vis (380 - 780 nm).Vis (380 - 780 nm).

STRUMENTAZIONESTRUMENTAZIONE

SORGENTEMONO -

CROMATORECELLE

RIVELATOREELABORAZIONE

DATI

SORGENTESORGENTESono lampade che emettono Sono lampade che emettono radiazioni nell’intervallo spettrale di radiazioni nell’intervallo spettrale di misura.misura.

Nella regione del visibile si usano Nella regione del visibile si usano lampade a filamento Tungsteno - lampade a filamento Tungsteno - alogeno o lampade quarzo - iodio.alogeno o lampade quarzo - iodio.

Nella regione dell’ UV si usano Nella regione dell’ UV si usano lampade al Deuterio.lampade al Deuterio.

MONOCROMATOREMONOCROMATOREIl monocromatore scompone la Il monocromatore scompone la radiazione policromatica emessa radiazione policromatica emessa dalla sorgente in bande il più dalla sorgente in bande il più possibile monocromatiche.possibile monocromatiche.

Si dividono in due tipi: Si dividono in due tipi:

FiltriFiltri

Prismi e reticoliPrismi e reticoli

COMPARTIMENTO CELLECOMPARTIMENTO CELLELe celle o cuvette sono vario tipo a Le celle o cuvette sono vario tipo a seconda dell’uso e del tipo di seconda dell’uso e del tipo di strumento.strumento.

Le celle di quarzo e di vetro sono Le celle di quarzo e di vetro sono utilizzate nel UV/Vis.utilizzate nel UV/Vis.

Sono utilizzate anche celle monouso Sono utilizzate anche celle monouso di polistirene.di polistirene.

RIVELATORE E SISTEMA RIVELATORE E SISTEMA ELABORAZIONE DATIELABORAZIONE DATI

I rivelatori trasformano l’energia I rivelatori trasformano l’energia radiante in radiante in un segnale elettrico. I un segnale elettrico. I rivelatori di uso più comuni nell’ UV / rivelatori di uso più comuni nell’ UV / Vis sono fototubi.Vis sono fototubi.

I fototubi sono realizzati inserendo 2 I fototubi sono realizzati inserendo 2 elettrodi in una ampolla mantenuta elettrodi in una ampolla mantenuta sotto vuoto, con una finestra sotto vuoto, con una finestra trasparente alle radiazioni.trasparente alle radiazioni.

METODI DI ANALISIMETODI DI ANALISILa spettrofotometria UV / Vis trova La spettrofotometria UV / Vis trova larghi larghi impieghi nell’analisi impieghi nell’analisi quantitativa. Attraversoquantitativa. Attraverso la misura la misura dell’assorbanza di un campione dell’assorbanza di un campione incognito si risale alla sua incognito si risale alla sua concentrazione sfruttando la concentrazione sfruttando la

Legge di Beer.Legge di Beer.

La spettrofotometria UV / Vis è La spettrofotometria UV / Vis è impiegata anche per l’analisi qualitativa impiegata anche per l’analisi qualitativa per individuare i tipi di legame e i per individuare i tipi di legame e i gruppi funzionali presenti nel campione.gruppi funzionali presenti nel campione.

CONFRONTO SPETTRICONFRONTO SPETTRILICOPENE STANDARDLICOPENE STANDARD LICOPENE ESTRATTOLICOPENE ESTRATTO

CONFRONTO SPETTRICONFRONTO SPETTRIββ – CAROTENE STANDARD – CAROTENE STANDARD ββ – CAROTENE ESTRATTO – CAROTENE ESTRATTO

CONCLUSIONICONCLUSIONI

Dagli spettri ottenuti si può Dagli spettri ottenuti si può affermare che le sostanze da noi affermare che le sostanze da noi estratte siano molto simili agli estratte siano molto simili agli standard. standard.

Questo in quanto i picchi di maggior Questo in quanto i picchi di maggior rilevanza corrispondono in entrambi rilevanza corrispondono in entrambi gli spettri.gli spettri.