Relazione di laboratorio di Struttura e funzione delle molecole organiche negli alimenti 3/3 punti

O)

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zione con gli ioni rameici ridotti: + + →

2Cu O Cu O

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Il reattivo di Fehling viene comunemente utilizzato per il riconoscimento qualita-

tivo di zuccheri riducenti, con la formazione di un precipitato di colore rosso-brick in

presenza di zucchero riducente, come nel caso della soluzione A contenente lattosio,

se il colore è blu allora si tratta di uno zucchero non riducente, come nel caso della

soluzione B contenente saccarosio.

Il saccarosio è uno zucchero non riducente a causa della sua struttura molecola-

re priva di un carbonio anomericamente attivo. La formazione del legame glicosidico

implica la perdita del gruppo ossidrilico sul carbonio anomero del glucosio. Di con-

seguenza, il carbonio anomero del glucosio nel saccarosio non presenta la dinamica

di mutabilità tipica degli zuccheri riducenti. Poiché manca di un gruppo ossidrilico

che possa agire come agente riducente nelle reazioni redox, il saccarosio è classificato

come uno zucchero non riducente.

Quando il lattosio è coinvolto in reazioni di riduzione, il carbonio anomero del

glucosio può assumere una configurazione lineare, fornendo un gruppo aldeidico. Per-

tanto, il lattosio agisce da agente riducente grazie alla presenza del gruppo ossidrilico

sul carbonio anomero del glucosio, rendendolo suscettibile di partecipare a reazioni

redox e dimostrando cosı̀ la sua natura di zucchero riducente.

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Nella stessa giornata doveva essere eseguita pura l’analisi riguardante la rotazione

ottica del lattosio, ma per motivi di tempo non è stata eseguita. La rotazione ottica

degli zuccheri è un fenomeno in cui la luce polarizzata cambia direzione quando at-

traversa una soluzione contenente zuccheri dissolti. Questo fenomeno è dovuto alla

capacità degli zuccheri di deviare il piano di polarizzazione della luce. La rotazione

ottica specifica (α) è data dalla seguente formula:

θ

α = ∗ 100

·

l c

Dove:

• α è la rotazione ottica specifica,

• θ è l’angolo di rotazione in gradi,

• è la lunghezza del tubo di osservazione in decimetri,

l

• è la concentrazione della soluzione in grammi per decilitro.

c

La rotazione ottica dipende dalla disposizione spaziale degli atomi intorno al carbonio

anomero. In generale, gli isomeri alfa e beta di uno zucchero possono ruotare la luce

polarizzata in direzioni opposte. Ad esempio, il lattosio è un disaccaride composto da

glucosio e galattosio. Il D-lattosio, con una configurazione alfa, ha una rotazione ottica

+92,6°,

positiva di mentre il D-lattosio, con una configurazione beta ha una rotazione

+34,2°; α

ottica pari a quindi il valore complessivo di a una lunghezza d’onda di 589

+54,3

nm è di circa gradi per decimetri per grammo di lattosio.

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2 Esercitazione III: Separazione di tre sostanze median-

te colonna cromatografica

2.1 Scopo dell’esercitazione

L’obiettivo dell’esercitazione consiste nella separazione di tre composti colorati, ossia

rosso metile, isatina e brilliant blu, sulla base della loro polarità mediante l’impiego di

una colonna cromatografica. La fase stazionaria adottata per il processo di separazione

è costituita da un gel di silice caratterizzato da elevata polarità. La fase mobile impie-

gata è una miscela la cui polarità è opportunamente modulata in accordo con la natura

chimica specifica del composto da separare.

2.2 Materiali e Reagenti

2.3 Procedimento

La colonna cromatografica rappresenta uno strumento impiegato per il frazionamen-

to delle fasi costituenti una miscela, sulla base delle loro differenze di polarità. Tale

tecnica cromatografica si fonda sulla capacità di alcune sostanze, una volta disciolte

in opportuni solventi, di adsorbirsi su materiali inerti, tra cui la silice. Dopo l’assem-

blaggio della colonna, è stato versato in essa il gel di silice (fase stazionaria), preparato

mediante 8 g di gel di silice e 30 mL di una miscela di esano e acetato di etile (fase

mobile) in rapporto 3:7.

Il passo successivo ha contemplato la rimozione dell’eluente in eccesso dalla base

della colonna, trasferendo l’intero volume di silice dal becher alla colonna per il suo

riutilizzo, evitando il prosciugamento della parte superiore della colonna. Successiva-

mente, sono stati introdotti 1 mL di una soluzione contenente i composti da separare,

mediante gocciolamento da una pipetta. Una volta che la silice ha assorbito la mi-

scela e la sommità è stata bagnata con l’eluente, si è osservata la prima separazione

cromatografica dei colori presenti nella soluzione.

Il solvente è stato fatto defluire attraverso il rubinetto, raccogliendolo in una pro-

vetta trasparente. Ogni variazione di colore osservata ha motivato la sostituzione della

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provetta, ottenendo cosı̀ dieci campioni con una scala graduata di colori. I colori di-

stinti risultanti sono stati identificati come giallo, rosso e blu, ciascuno con le rispettive

sfumature.

Durante il processo, ogni cambio di colorazione (dal giallo al rosso e dal rosso al

blu) è stato accompagnato dalla sostituzione dell’eluente, adeguando la sua compo-

sizione alla natura della sostanza da estrarre. Tale cambiamento di solvente è stato

finalizzato a variare la polarità, rendendola compatibile con la sostanza colorata da

estrarre. La polarità dei composti colorati oggetto di estrazione è stata precedente-

mente determinata, consentendo cosı̀ l’impiego di solventi idonei all’estrazione dei tre

colori in ordine crescente di polarità.

La sequenza operativa ha compreso l’estrazione iniziale del giallo, caratterizzato da

bassa polarità, mediante una miscela di esano e acetato di etile 3:7; successivamente,

l’estrazione del rosso, con polarità intermedia, è stata condotta mediante 50 mL di

acetato di etile al 100% aggiungendo 5 gocce di acido acetico. Infine, l’estrazione del

blu, caratterizzato da elevata polarità, è stata effettuata mediante metanolo al 100%.

Figura 2: Le tre provette colorate

Durante l’intero procedimento, il versamento degli eluenti è stato continuo, coadiu-

vato dall’accelerazione del deflusso del solvente mediante l’utilizzo di una pompetta

posizionata nella parte superiore della colonna.

Una volta acquisite le provette contenenti la scala di colori, si sono selezionate le tre

in cui la tonalità delle soluzioni era più intensa, procedendo al prelievo di campioni al

fine di condurre una TLC. Su una piastrina TLC sono stati depositati quattro campioni:

il mix iniziale dei colori e i tre colori estratti, prestando particolare attenzione a stratifi-

care il campione giallo data la sua colorazione più tenue. Successivamente, la lastrina

è stata posta a contatto con l’eluente (miscela di esano: acetato di etile in rapporto

2:8) per un periodo di circa 15 minuti. Una volta completato il processo di eluizio-

ne, la piastrina è stata attentamente asciugata, permettendo di osservare la separazione

dei componenti della miscela dei tre colori in composti caratterizzati dalla medesima

polarità, riflettendo la corsa cromatografica dei tre composti estratti precedentemente.

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Figura 3: Lastrina TLC con i quattro campioni

Il composto rosso è stato introdotto in un pallone e sottoposto al processo di ebol-

lizione mediante il rotavapor, al fine di separare il composto colorato dal solvente.

Durante tale procedura, il solvente sottoposto a ebollizione subisce l’evaporazione, la

condensazione e viene successivamente raccolto in un recipiente separato, mentre il

composto colorato si mantiene nel pallone in forma di polvere.

In seguito sono stati registrati lo spettro UV dei composti. I composti colorati so-

no considerati tali in virtù della loro capacità di assorbire specifiche lunghezze d’onda

nella regione dello spettro elettromagnetico ultravioletto-visibile (UV-Vis). L’assorbi-

mento di luce da parte di un composto induce transizioni elettroniche, in cui gli elettroni

passano da uno stato energetico inferiore a uno superiore. La presenza di gruppi co-

π

niugati o di orbitali in questi composti favorisce tali transizioni, contribuendo all’as-

sorbimento selettivo di determinate lunghezze d’onda e manifestando cosı̀ colorazione

visibile. Pertanto, la caratteristica colorazione dei composti è strettamente correlata

alle loro proprietà di assorbimento nella regione UV-Vis.

3 Esercitazione IV: Estrazione degli oli essenziali dai

chiodi di garofano

3.1 Scopo dell’esercitazione

L’obiettivo della quarta esercitazione è l’estrazione dell’eugenolo dai chiodi di garofa-

no mediante distillazione in corrente di vapore. L’eugenolo, ovvero un olio essenzia-

le, rappresenta un composto aromatico idrossilato, caratterizzato dal distintivo aroma

associato a questa spezia. La distillazione in corrente di vapore rappresenta una meto-

dologia impiegata al fine di estrarre composti organici volatili caratterizzati da punti di

ebollizione diversificati, da matrici prevalentemente di natura vegetale.

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3.2 Materiali e Reagenti

3.3 Procedimento

Dopo aver assemblato il claisen, si adopera un pallone da 250 mL con collo 26 come

caldaia, e un pallone di raccolta da 100 mL con collo 26. Si introduce in quest’ultimo

30 mL di acqua proveniente dalla rete idrica, annotando il livello con un pennarello.

Al pallone da 250 mL contenente 3 g di chiodi di garofano si aggiungono 120 mL

di acqua, successivamente posizionato su una calotta riscaldata mediante una piastra.

Quando l’acqua raggiunge il punto di ebollizione, la medesima trascina con sé gli oli

essenziali. Sia l’acqua che i composti volatili vengono raccolti nel secondo pallone

grazie alla condensazione dei vapori, la quale avviene attraverso un sistema a doppia

camicia nel quale circola acqua corrente, inducendo il passaggio dei vapori nuovamente

allo stato liquido.

La soluzione risultante nel pallone di raccolta manifestava un aspetto lattiginoso,

essendo un’ emulsione di acqua e oli essenziali.

Il distillato è stato successivamente raccolto e sottoposto a trattamento con acetato

di etile (15 mL per due volte) al fine di consentire la solubilizzazione di tutte le sostanze

apolari, compreso il composto oggetto di studio, l’eugenolo. Tutte le sostanze polari,

invece, sono transitate in fase acquosa, in virtù della loro maggiore affinità con que-

st’ultima, che è stata successivamente smaltita in appositi contenitori. Il trattamento

della soluzione organica con 15 mL di soluzione acquosa con NaOH al 3% ha con-

dotto alla formazione del sale corrispondente, il quale è passato poi in fase acquosa,

mentre la fase organica è stata eliminata. Si sono eseguiti tre passaggi di basificazione

utilizzando la soluzione di NaOH al 3%. Per riportare l’eugenolo alla sua struttura di

partenza, è stato necessario trattarlo con acido forte, ovvero 20