Extracción de pigmentos fotosintéticos mediante disolventes químicos
Extracción
de pigmentos fotosintéticos mediante disolventes químicos
Alejandro
Salamanca1; Fabian Camayo2
Universidad
del Cauca, Popayán, Cauca, Colombia
Departamento
de Química
1.
Introducción.
El término
'pigmento' es utilizado para describir una molécula que absorbe luz y presenta
un color. Las plantas contienen una gran variedad de pigmentos que dan lugar a
los colores que en ellas observamos. Obviamente, las flores y los frutos
contienen muchas moléculas orgánicas que absorben luz. Las hojas, tallos, y
raíces también contienen muchos pigmentos, que incluyen las antocianinas,
flavonoides, flavinas, quinonas y citocromos. Sin embargo, ninguno de éstos
debe ser considerado como un pigmento fotosintético. Los pigmentos
fotosintéticos son los únicos que tienen la capacidad de absorber la energía de
la luz solar y hacerla disponible para el aparato fotosintético. En las plantas
terrestres hay dos clases de pigmentos fotosintéticos: las clorofilas y los carotenoides.
La capacidad de las clorofilas y los carotenoides para absorber la luz del sol
y utilizarla de manera efectiva está relacionada con su estructura molecular y
su organización dentro de la célula. Hemos aprendido en una lección previa (La
Interacción de la Luz con las Biomoléculas) que los pigmentos absorben la
energía de los fotones a través de sus sistemas de enlaces dobles
conjugados.
Figura 1. Estructura del β- caroteno[3]
2.
Objetivos
-
Extraer con solventes pigmentos
fotosintéticos de una muestra de espinaca.
-
Medir la absorbancia de los pigmentos
en un espectrofotómetro y comparar con la literatura, la absorbancia respectiva
para cada uno.
3.
Datos
y resultados
Tabla 1. Coloración de los pigmentos extraídos con los
disolventes.
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Pigmento
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Color
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Disolvente
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Clorofila a
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Verde
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Agua
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Clorofila b
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Verde-amarillo
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Agua
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|
Xantofilas
|
Amarillo
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Éter etílico
|
|
Carotenos
|
Naranja-amarillo
|
Éter de petróleo
|
4.
Discusión
de resultados
Extracción de
pigmentos líquido-líquido
La extracción de pigmentos
fotosintéticos a partir de Batavia lechuga se realizó teniendo en cuenta las
solubilidades de los diferentes pigmentos en diferentes solventes.
Se tomaron
17,0465g de hojas frescas en este caso
los pigmentos fotosintéticos, se cortó en pequeños trozos con el fin de hacer
más fácil la maceración y extracción, además se añadió arena y acetona 100%, el
arena, la maceración y el solvente causan el rompimiento de las membranas de
las células y por lo tanto facilita la extracción de los pigmentos
fotosintéticos, lo anterior se llevó a centrifuga por 3 minutos a 7000 rpm,
esto hizo que se precipitaran los restos celulares y los pigmentos quedaran en
solución además de otras moléculas solubles en acetona. Se procedió a hacer el
cambio de solventes para luego poder hacer la separación de los 4 pigmentos de
interés (clorofila α, clorofila β, xantofilas, y carotenos), para esto se
utilizó éter de petróleo y agua, para este proceso se utiliza un embudo de
decantación en el cual se forman dos capa, los pigmentos quedan en la parte
superior en el éter de petróleo un disolvente no polar, poco denso y la acetona
al ser miscible en agua queda en la parte inferior del embudo, posteriormente
se repiten dos o tres veces los lavados con agua con el fin de eliminar toda la
acetona. A continuación se muestra una imagen de la separación (ver figura 2).
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Figura 2. Cambio de solvente de acetona a éter de
petróleo.
Posteriormente se
procede a agregar metanol acuoso del 92%, esto para separar los pigmentos más
polares de los más apolares, por tanto se obtienen dos fases en el embudo de
decantación así; la fase superior (apolar): éter de petróleo, clorofila α y
carotenos, la fase inferior (polar): metanol, clorofila β, xantofilas. A
continuación se muestra una imagen de la separación (ver figura 3)
Figura 3. Separación de pigmentos polares y apolares.
La polaridad de
cada pigmento está relacionada con su estructura. La clorofila β y las xantofilas presentan grupos los cuales hacen que sean más polares que la
clorofila α y los carotenos. Las clorofilas presentan un grupo aldehído, dos
grupos carboxilo y un grupo ceto cíclico formando parte de un anillo de cinco
miembros. Las xantofilas, presenta estructuras similares a los carotenos con
dos grupos OH [1]. Como se ve a continuación.
a) Clorofila α
b) Clorofila β
c) Carotenos
d) Xantofilas
Figura 4. Estructuras de los pigmentos fotosintéticos
(a) Clorofila a, (b) Clorofila b, (c) carotenos y (d) Xantofilas[1][2][3]
Continuando con
el procedimiento se procedió a separar cada uno de los pigmentos, el
metanol, contenía las xantofilas y las
clorofilas β, para esto se agrego éter etílico y agua con el fin de extraer
todo el metanol sin pigmentos, debido a la alta polaridad, para esto se
realizaron varios lavados con agua, y se decanto en un embudo.
-
Separación de clorofilas: para poder
separarlas se hizo una hidrólisis con una solución de KOH al 30% y agitación,
esto para romper el enlace ester que mantiene unido el fitol (hidrofobica) con
la cabeza porfirinica (hidrofila), así las
clorofilas pasa a clorofilidas, estructuras mucho más estables.[4]
-
Separación de carotenoides: se agrego
agua a las dos soluciones, y al ser mas polares las clorofilas se pasan al
agua, y los carotenos y xantofilas quedan en el éter de petróleo y etílico.
Separación de carotenoides: se agrego
agua a las dos soluciones, y al ser mas polares las clorofilas se pasan al
agua, y los carotenos y xantofilas quedan en el éter de petróleo y etílico.
Figura 5. Xantofilas y carotenos.
5.
Conclusión
-
Es importante tener en cuenta para la
extracción y separación de pigmentos la estructura de cada uno de ellos, ya que
de acuerdo a esto es su solubilidad, y esto es el principio de las separaciones
liquido-liquido.
6.
Bibliografía
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