Ácidos Urônicos em Madeira de Eucalyptus Urograndis: Estudo por Metanólise-GC-MS, Esquemas de Literatura

Baixe Ácidos Urônicos em Madeira de Eucalyptus Urograndis: Estudo por Metanólise-GC-MS e outras Esquemas em PDF para Literatura, somente na Docsity! CARACTERIZAÇÃO DOS ÁCIDOS URÔNICOS DA MADEIRA DE EUCALYPTUS UROGRANDIS Onel Reis Lopes1*, Andréia S. Magaton2, Paulo Henrique Damasceno Morais1, Jorge Luiz Colodette1 e Dorila Piló Veloso2. 1Laboratorio de Celulose e Papel – Universidade Federal de Viçosa (*[email protected]); 2Departamento de Química – Universidade Federal de Minas Gerais Abstract This work aimed at identifying glucuronic acid, 4- O-methylglucuronic acid and galacturonic acid of Eucalyptus urograndis wood through acid methanolysis-GC-MS. The acid methanolysis (2M HCl/MeOH) was applied to wood meal and followed by silylation. Afterwards, the sample was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The method allowed for good separation and unequivocal identification of the wood different uronic acids. It was determined that the E. urograndis wood presents the three uronic acids commonly found in hardwoods, with the 4-O-methylglucuronic acid being by far the most significant one. Resumo Este trabalho teve como objetivo identificar o ácido glicourônico, o ácido 4-O-metilglicourônico e o ácido galactourônico da madeira de Eucalyptus Urograndis por metanólise-GC-MS. A metanólise ácida (2M HCl/MeOH) foi aplicado à amostra de madeira e seguida por sililação. Em seguida, a amostra foi analisada por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massa (GC- MS). O método permitiu uma boa separação e a identificação inequívoca dos diferentes ácidos urônicos da madeira. Foi determinado que a madeira do Eucalyptus Urograndis apresenta os três ácidos urônicos encontrados geralmente nas hardwoods, com o ácido 4-O-metilglicourônico apresentando valores mais significativos. Keywords: Uronic Acids, Methanolysis, Eucaliptus urograndis INTRODUÇÃO Os ácidos urônicos, incluindo os glicourônicos e os 4-O-metilglicurônicos, ligados a unidades de xilose nas macromoléculas de hemiceluloses e os galacturônicos, principal constituinte das pectinas, representam uma fração significativa da madeira, em média cerca de 4-5% do seu peso. Destes ácidos, o 4-O-metilglicurônico tem recebido grande destaque devido recentes descobertas sobre sua influência no processo de produção de celulose (TELEMAN et al., 1995). Para melhor entender o comportamento destes ácidos nas operações industriais é necessário inicialmente proceder a análises qualitativas e quantitativas destes. O método convencional para a análise de hemiceluloses consiste em hidrólise ácida seguida por separação dos açúcares componentes por cromatografia líquido ou gasosa. O problema deste método é que não é apropriado para a detecção de unidades de ácidos urônicos, porque este pode ser descarboxilado e então degradado durante a hidrólise ácida. Uma alternativa para a clivagem das ligações glicosídicas com mínima degradação das hemiceluloses é a metanólise. A metanólise das hemiceluloses da madeira, seguida por sililação e separação por cromatografia gasosa (CG), foi aplicada com sucesso para a análise quantitativa de açúcares totais das hemiceluloses e pectinas (SUNDBERG et al., 1996) em softwoods. No entanto, não há na literatura estudo dos ácidos urônicos da madeira do eucalipto, a principal matéria-prima utilizada na indústria de celulose nacional. Dentro deste contexto, este estudo teve como objetivo identificar os principais ácidos urônicos presentes na madeira do E. urograndis, utilizando metanólise acida, sililação e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. MATERIAL E MÉTODOS A amostra de madeira do Eucalyptus urograndis foi coletada de árvore com sete anos de idade, proveniente da região de Mucuri, na Bahia. A madeira foi transformada em serragem e esta foi submetida à extração em soxhlet utilizando-se etanol: tolueno 1:2 para remoção dos extrativos, que podem interferir na análise. Foram pesados aproximadamente 10 mg de serragem livre-de- extrativos e submetidos à metanólise ácida por adição de 2 mL da solução 2 mol.L-1 de HCl/Metanol a 100 ºC, por 3 horas. Em seguida, 100 µL de piridina foi adicionado para neutralizar a solução ácida e 1,0 mL da solução foi transferido para tubos de micro reação. A solução foi evaporada e a amostra foi dissolvida por adição de 50µL de piridina e submetida à sililação, por adição de 100 µL de N,O- Bis(trimetilsilil)-Trifluoroacetamida (BSTFA) com 1% trimetilclorosilano (TMCS) à uma temperatura de 80 ºC por 20 minutos. Finalmente, a amostra sililada foi analisada por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massa (CG/EM). Os padrões dos ácidos urônicos também foram submetidos à metanólise, sililação e análise no GC/EM para auxiliar na identificação dos ácidos urônicos da madeira. As análises qualitativas dos ácidos urônicos foram realizadas em aparelho GC/EM PQ5050A da marca SHIMADZU usando coluna capilar de sílica fundida DB-5 (30m; 0,25mm de diâmetro interno; espessura de 0,25µm) e hélio como gás de arraste com fluxo de 1,3 mL/min. A temperatura do injetor foi 290°C com temperatura inicial aumentando de 40°C a 130°C na razão de 9°C/min e de 130°C a 290°C na razão de 2°C/min. A temperatura final permaneceu em 290°C por 10 min. A temperatura do detector foi de 290°C e a temperatura de interface do sistema CG/EM foi de 290°C. O detector de massas operou com ionização por impacto de elétrons de 70 eV e varredura de massas entre os intervalos de 20 e 600 Da. RESULTADOS E DISCUSSÃO Inicialmente, foi realizado um estudo dos espectros de massa dos padrões dos ácidos glicurônico, 4-O-metilglicurônico e galacturônico. Os espectros obtidos foram comparados com espectros existentes no banco de dados do aparelho GC/EM e com dados da literatura. Os ácidos urônicos, após sofrerem metanólise e sililação dão origem a mais de um pico nos cromatogramas. O Quadro 1 mostra os tempos de retenção dos picos encontrados nos cromatogramas de cada ácido urônico. Quadro 1- Tempos de Retenção (tR) dos picos encontrados nos cromatogramas dos ácidos urônicos. Ácido Glicurônico tR (min) Ácido 4-O- metilglicurônico tR (min) Ácido Galacturônico tR (min) 28,74 30,65 29,73 29,69 30,96 31,50 36,56 34,80 37,14 35,24 Os ácidos glicurônicos e galacturônicos, por formarem lactonas, apresentam 4 picos nos cromatogramas. O anel de lactona, que é uma furanose é formado juntamente com o anel de piranose. Dessa forma, em solução há quatro formas cíclicas, que correspondem às formas anoméricas metil α e metil β-furonosídeo e piranosídeo (DOCO et al., 2001). O ácido 4-O- metilglicurônico não forma lactonas, pois o carbono C4 se encontra ligado um grupo metoxila que não permite a lactonização. Isto explica a presença de apenas dois picos nos seus cromatogramas, que correspondem às formas anoméricas metil α e metil β-piranosídeo. Os picos que apresentaram tempo de retenção 28,74 e 29,69 minutos no cromatograma do ácido glicurônico foram identificados como os anômeros α e β do anel furonosídico dos derivados trimetilsililados. Os fragmentos mais característicos dos espectros de massa destes picos são o íon molecular m/z 147 [(CH3)3SiOSi+(CH3)2], m/z 89 [CH3OSi+(CH3)2] e o pico base m/z 73 [Si+(CH3)3]. O pico m/z 147 é devido a um rearranjo do grupo trimetilsilil dando origem ao fragmento [(CH3)3SiOSi+-(CH3)2] (DEJONGH et al. 1969). A presença do m/z 230 em ambos os casos é característico principalmente de lactonas persililadas (BLETON, 1996). A origem deste íon se dá a partir do íon [M-15]+. A explicação para o surgimento do pico m/z 89 é a metoxilação do carbono C1 na metanólise. Assim sendo, após a perda do radical metila, um rearranjo envolvendo um anel de seis membros, favorece a migração do grupo TMSO do C3, levando à formação do íon m/z 89. Os picos que apresentaram tempo de retenção 36,56 e 37,14 minutos no cromatograma do ácido glicurônico foram identificados como os anômeros α e β do anel piranosídico dos derivados trimetilsililados. Os fragmentos mais característicos para os picos do ácido glicurônico são o íon molecular m/z 217 [(CH3)3SiO-CH=CH-C+H-OSi(CH3)3], m/z 204 [(CH3)3SiO=CH-CH-OSi(CH3)3], m/z 159 [(CH3)3SiOCH=CH-CH=O+-CH3], m/z 147 [(CH3)3SiOSi+(CH3)2] e o pico base m/z 73 [Si+(CH3)3]. A fragmentação que leva ao íon m/z 217 origina-se da perda do carbono C6 seguida de um rearranjo por um anel de quatro membros. O pico m/z 204 é muito comum em carboidratos derivatizados com o grupo trimetisilil (DEJONGH et al. 1969). O íon m/z 159 apresenta maior intensidade nos açúcares ácidos (7-13% do pico base) que os espectros dos açúcares neutros (BLETON, et al.,1996). Neste caso, o ácido glicurônico apresentou 7,6% de intensidade em