IL “PROGETTO LAUREE SCIENTIFICHE”

1. IL “PROGETTO LAUREE SCIENTIFICHE” La classe 4°A chimica presenta:

2. Il progetto svolto in collaborazione con l’università di Ferrara ha lo scopo di: • Infondere conoscenze riguardanti le sostanze: licopene e β-carotene; • Studiare la loro estrazione dal concentrato di pomodoro; • Eseguire la tecnica cromatografica TLC; • Effettuare la cromatografia su colonna; • Approfondire lo studio sulla spettrofotometria UV-visibile;

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

4. β-Carotene: sostanza appartenente allaclasse dei carotenoidi, determina il pigmento giallo-arancio di prodotti naturali, ad esempio della carota.

5. Descrizione dell’esperienza: Materiale utilizzato: • Bilancia tecnica • Pipette graduate • 2becker, beuta, matraccio • Cotone idrofilo Sostanze utilizzate: • 50g pomodoro concentrato • Diclorometano • N-esano • Alcool etilico 95% • Sodio solfato anidro

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

7. CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE (TLC) • La cromatografia su strato sottile o TLC, è una tecnica cromatografica di semplice preparazione; questo la rende particolarmente adatta per l'esecuzione di valutazioni qualitative o semi-quantitative. • Come tutte le cromatografie, si basa sulla diversa separazione di diverse sostanze tra una fase stazionaria ed una fase mobile, in funzione dell'affinità di ogni sostanza con esse.

8. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO • La cromatografia su strato sottile si basa sul principio della diversa affinità della sostanza analizzata, verso un eluente, o fase mobile e verso la fase stazionaria. • Nella TLC l’eluente si muove dal basso verso l’alto attraverso un strato sottile per capillarità.

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

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

11. TECNICA 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.

12. ANALISI 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

13. ANALISI DATI • L’analisi dei dati si basa su un fattore chiamato: Rf Rf=corsa della macchia /corsa dell’eluente Ogni sostanza ha un Rf diverso.

14. SEMINA La semina viene effettuata con il nostro campione da analizzare,tramite un apparecchio chiamato microsiringa questo procedimento deve essere fatto accuratamente

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

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

18. IMPIEGHI DELLA CROMATOGRAFIA • Le applicazioni della cromatografia interessano un vasto campo della chimica, dall’inorganica all’organica, sia di sintesi che naturale. • In particolare la cromatografia su colonna è una tecnica indispensabile nella chimica di sintesi e delle sostanze organiche naturali, per isolare e purificare i componenti di miscele di varia natura, e in campo biolocico per purificare polisaccaridi, proteine, acidi nucleici, virus e anche cellule.

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

20. PROCEDIMENTO • Si è preso un pezzo di cotone e lo si è posto all’interno della colonna cromatografica precedentemente pulita e asciutta. • Si è aggiunta una determinata quantità di gel di silice, che svolge il ruolo della fase stazionaria avendo cura che si impaccasse correttamente

21. PROCEDIMENTO • Si è introdotta nella colonna la miscela di licopene e β-carotene mediante una pipetta Pasteur. • Si è introdotto lentamente l’eluente in modo che la miscela scendesse dalle pareti.

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

23. PROCEDIMENTO • Si sono raccolte le due componenti in diverse beute

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

25. OSSERVAZIONI • Il β-carotene è la componente che scende con maggiore velocità all’interno della fase stazionaria a causa della maggiore affinità con l’eluente. • Il licopene invece viene rallentato perché instaura dei legami con la fase mobile che è il gel di silice.

26. LA SPETTROFOTOMETRIA UV-VISCENNI TEORICI • La spettrofotometria molecolare UV / Vis si basa sull’assorbimento selettivo, da parte di molecole, delle radiazioni con lunghezza d’onda fra 10 nm e 780 nm. Tale ampia gamma spettrale viene suddiviso in tre regioni principali: • UV lontano (10 - 200 nm); • UV vicino (200 - 380 nm); • Vis (380 - 780 nm).

27. STRUMENTAZIONE SORGENTE MONO - CROMATORE CELLE ELABORAZIONE DATI RIVELATORE

28. SORGENTE • Sono lampade che emettono radiazioni nell’intervallo spettrale di misura. Nella regione del visibile si usano lampade a filamento Tungsteno - alogeno o lampade quarzo - iodio. Nella regione dell’ UV si usano lampade al Deuterio.

29. MONOCROMATORE • Il monocromatore scompone la radiazione policromatica emessa dalla sorgente in bande il più possibile monocromatiche. Si dividono in due tipi: • Filtri • Prismi e reticoli

30. COMPARTIMENTO CELLE • Le celle o cuvette sono vario tipo a seconda dell’uso e del tipo di strumento. • Le celle di quarzo e di vetro sono utilizzate nel UV/Vis. • Sono utilizzate anche celle monouso di polistirene.

31. RIVELATORE E SISTEMA ELABORAZIONE DATI • I rivelatori trasformano l’energia radiante in un segnale elettrico. I rivelatori di uso più comuni nell’ UV / Vis sono fototubi. • I fototubi sono realizzati inserendo 2 elettrodi in una ampolla mantenuta sotto vuoto, con una finestra trasparente alle radiazioni.

32. METODI DI ANALISI • La spettrofotometria UV / Vis trova larghi impieghi nell’analisi quantitativa. Attraverso la misura dell’assorbanza di un campione incognito si risale alla sua concentrazione sfruttando la Legge di Beer. • La spettrofotometria UV / Vis è impiegata anche per l’analisi qualitativa per individuare i tipi di legame e i gruppi funzionali presenti nel campione.

33. LICOPENE STANDARD LICOPENE ESTRATTO CONFRONTO SPETTRI

34. β – CAROTENE STANDARD β – CAROTENE ESTRATTO CONFRONTO SPETTRI

35. CONCLUSIONI • Dagli spettri ottenuti si può affermare che le sostanze da noi estratte siano molto simili agli standard. • Questo in quanto i picchi di maggior rilevanza corrispondono in entrambi gli spettri.