TECNICHE DI ISOLAMENTO DI PRODOTTI NATURALI:

ESTRAZIONE DI ESSENZE 

L’isolamento e la caratterizzazione di composti organici derivanti da organismi viventi  rappresenta un’area di notevole interesse nell’ambito della ricerca; interesse che deriva dalla loro utilit� come medicinali, coloranti, insetticidi e aromi. Storicamente, la maggior parte dei prodotti naturali � stata isolata dalle piante e l’isolamento tipicamente coinvolge processi complessi di estrazione e cromatografia; infatti, anche le piante pi� semplici contengono un gran numero di composti organici, e sono pochi gli esempi in cui un prodotto naturale si presenta in concentrazioni relativamente elevate.

L’odore caratteristico e piacevole di molte piante ed alberi � dovuto ad oli volatili o essenziali, molti dei quali sono noti fin dall’antichit� per il loro caratteristico odore o le loro propriet� terapeutiche ( incenso e mirra, olio dei chiodi di garofano e timo efficaci antisettici, l’olio dei chiodi di garofano contiene anche un ingrediente con propriet� anestetiche efficace in particolare per il mal di denti).

Tra i pi� comuni e commerciali oli essenziali  si riporta: pimento, mandorla, anice, basilico, cumino dei prati, cannella, chiodo di garofano, cumino, aneto, eucalypto, aglio, gelsomino, ginepro, arancio, menta peperita, di rosa, sassafrasso, legno di sandalo, la menta verde, timo, viola. (Tabella 1)

Tabella 1.

Gli oli essenziali possono esistere in tutte le parti della pianta ma spesso sono concentrati nei semi o nei fiori. Molti componenti degli oli essenziali sono vapore-volatili e possono essere isolati tramite distillazione a vapore. Per le fragranze dove alcuni dei componenti sarebbero distrutti riscaldando, gli oli essenziali sono ottenuti comprimendo in presse (per esempio, olio di rosa) o macinando ed estraendo con l'etanolo (usato per il gelsomino e la vaniglia). Gli ingredienti degli oli  essenziali possono essere miscele complesse di idrocarburi, alcool, esteri e composti carbonilici. Per esempio, oltre 500 componenti sono stati identificati nel sapore del caff�.

Lo scopo dell’esperienza � quello di isolare il limonene , il principale componente (circa 90%) dell’olio essenziale delle arance tramite distillazione a vapore. La distillazione a vapore � usata spesso per isolare prodotti naturali non solubili in acqua e con elevati punti di ebollizione. Il vantaggio di questa tecnica � che la sostanza da isolare distilla ad una temperatura inferiore ai 100�C; cos�, sostanze instabili ad elevate temperature ma con elevati punti di ebollizione possono essere rimosse dalla miscela evitandone la decomposizione.

Isolamento del (+)- limonene dalle arance

b.p. 178�C a 760mmHg

Il  limonene ,componente principale dell’olio essenziale dell’arancia, si trova essenzialmente nella parte arancione della buccia d’arancia.

Il limonene appartiene alla classe dei terpeni, prodotti naturali biosintetizzati dall’assemblaggio di unit� isopreniche in varie strutture.

Vetreria utilizzata:

Apparato di distillazione 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Materiali occorrenti:

3 arance- acqua distillata- CH₂Cl₂- MgSO₄- apparato di distillazione (termometro- pallone da 500ml- magnete- testa di Claisen, refrigerante, beuta di raccolta, tubi per l’acqua)- imbuto estrattore- beuta da 250ml- pallone da 100ml-carta da filtro-imbuto di vetro per filtrare. 


Esecuzione dell’esperienza:

Tagliare la buccia di tre arance, pesarla e sminuzzarla. Porre il tutto in un pallone da 500ml e aggiungere circa 200ml di acqua. Assemblare l’apparato di distillazione, far circolare acqua nel refrigerante e posizionare su una piastra riscaldante. Distillare in corrente di vapore, raccogliendo circa 75ml di distillato. L’isolamento del distillato pu� essere effettuato con due metodiche:

a) Trasferire il distillato in imbuto separatore ed estrarre con 3x10ml di CH₂Cl₂. Seccare la fase organica aggiungendo la minima quantit�  di MgSO₄ o Na₂SO₄ anidro, filtrare e allontanare il solvente effettuando una distillazione a T= 50�C.

b) Il limonene ha una densit� inferiore a quella dell’acqua, durante la distillazione si vedranno quindi delle goccioline galleggiare, prelevarle con una pipetta pasteur.

Determinare il peso del d-limonene ottenuto e la sua percentuale nelle buccia d’arancia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Cenni sulla distillazione in corrente di vapore

La distillazione � un processo che consta di due fasi: a) riscaldamento e vaporizzazione di un liquido, b) condensazione e raccolta del vapore. Generalmente, un liquido bolle quando la sua tensione di vapore eguaglia la pressione esterna applicata (di solito la pressione atmosferica, 1 atm. o 760mmHg). Una soluzione composta da una miscela omogenea di due o pi� liquidi miscibili bolle quando le tensioni di vapore combinate dei componenti disciolti uguagliano la pressione esterna. La pressione di ogni componente in soluzione � correlata alla sua concentrazione nella miscela, e cos� il punto di ebollizione di una soluzione omogenea � normalmente tra i punti di ebollizione dei componenti individuali. Una miscela eterogenea di due liquidi immiscibili bolle quando le tensioni di vapore combinate dei suoi componenti eguagliano la pressione esterna ma, poich� i liquidi sono immiscibili, le tensioni di vapore dei singoli componenti sono indipendenti tra loro e non sono correlate alle loro concentrazioni. I due liquidi esercitano indipendentemente la loro tensione di vapore in rapporto con la pressione esterna, e quando la somma delle pressioni parziali � uguale alla pressione esterna, il sistema bolle. Cos�, la tensione di vapore di una miscela eterogenea pu� essere espressa come:

P_tot. = P�_A+ P�_B

P_tot.= pressione totale di un sistema ad una data temperatura

P�_A= pressione individuale del componente A ad una data temperatura

P�_B= pressione individuale del componente B ad una data temperatura 


Di solito, un sistema eterogeneo bolle ad una temperatura al di sotto del punto di ebollizione di entrambi i componenti.

Il limonene non � solubile in acqua;  quindi, quando l’acqua bolle nel nostro pallone con le bucce di arancia, le gocce di limonene non sono miscibili con l’acqua e due liquidi esercitano indipendentemente le loro tensioni di vapore. Quando la somma delle due pressioni parziali (acqua e limonene) � uguale a 760mmHg, il sistema bolle. L’acqua bolle a 100�C a 760mmHg, il limonene bolle a 178�C a 760mmHg, in miscela il sistema distilla a 97�C.  
 


 

SEPARAZIONE DEI PIGMENTI VERDI DELLE FOGLIE PER VIA TLC

 


Materiali occorrenti:

camera di sviluppo per TLC- etere di petrolio/acetone 8/2-etanolo-mortaio-pestello-foglia di spinacio-acqua-imbuto separatore-beuta da 10ml-solfato di sodio anidro 
 


Esecuzione dell’esperienza:

Preparare una camera di sviluppo usando due eluenti a diverso potere eleutropico: etere di petrolio/acetone 7/3 e solo etere di petrolio come solvente di sviluppo.Versarli rispettivamente in due camere cromatografiche (beaker coperto con carta stagnola).

Con un mortaio e un pestello, tritare finemente una foglia di spinacio in una minima quantit� di acetone ( circa 5-8ml). Separare per decantazione il liquido trasferendolo in una provetta. Se la soluzione non � sufficientemente colorata concentrarla riducendo il volume del solvente per evaporazione. Prendere una lastrina cromatografica di gel di silice, fare attenzione a non toccare la superficie con le dita per evitare di contaminarla. Fare un segno con la matita al centro del lato corto a circa 1cm dal bordo. Usando un capillare o una punta di pipetta Pasteur applicare una macchia della soluzione colorata sul segno di matita, toccando brevemente e leggermente la superficie della lastrina con la punta del capillare; soffiare leggermente e brevemente sulla lastrina mentre si applica la soluzione per fare evaporare pi� facilmente il solvente. Evitare che la macchia diffonda oltre un diametro di 2mm durante l’applicazione della soluzione con il campione. Ripetere questo processo di applicazione per 4 o 5 volte.

Quando la macchia � ben asciutta mettere la lastrina nella camera di sviluppo, facendo attenzione che la macchia deve essere al di sopra del livello del solvente.

Lasciare che il fronte del solvente salga fino a circa 2-3-mm dal bordo superiore della lastrina e toglierla dalla camera. Segnare la posizione raggiunta dal solvente con una matita e lasciare evaporare all’aria. In caso di buona separazione si dovrebbero osservare fino ad otto macchie colorate. Queste sono, in ordine decrescente di valori di R_f : i caroteni (due macchie arancioni), la clorofilla a (blu-verde), le xantofille  macchie gialle) e la clorofilla b (verde). 


La definizione di R_f �:

R_f= percorso della macchia

         percorso del solvente