determinaÇÃo dos constituintes quÍmicos da casca de

I Congresso de Iniciação Científica PIBIC/CNPq - PAIC/FAPEAM Manaus – 2012

DETERMINAÇÃO DOS CONSTITUINTES QUÍMICOS DA CASCA DELEGUMINOSAS FLORESTAIS A PARTIR DE METODOLOGIATRADICIONAL E NÃO-DESTRUTIVA

Geycyane Silva de SOUSA1; Maria de Jesus Coutinho VAREJÃO2; Cristiano Souza do NASCIMENTO3;1Bolsista PIBIC/FAPEAM/INPA; 2Orientadora COTI /INPA; 3Colaborador Bolsista PCI/INPA

1.IntroduçãoO conhecimento dos constituintes químicos da madeira tem grande importância para a compreen são desuas propriedades e para a sua correta utilização. Informações relevantes da composição química dediferentes partes da árvore (galhos, cascas) enfatizam a impor tância do estudo, definindo assim,qualidade e aptidão para usos finais. Do ponto de vista químico, a família Leguminosae apresenta amplopotencial. Trabalho realizado por Barbosa e colaboradores (2006) verificou as principais classes decompostos presentes na casca de leguminosas arbóreas: ácidos graxos, terpenóides, esteróides, gomas,resinas, taninos, alcalóides e flavonóides, além de celulose, lignina, entre outros. A família Leguminosaeé, sem dúvida, a mais importante de todas as famílias de plantas da Floresta Amazônica e é tambémabundante em outros ecossistemas brasileiros. Tem grande valor econômico, o que torna de vitalimportância às informações científicas e tecnológicas, que têm sido geradas com o intuito de contribuirem várias linhas de pesquisa como levantamento das espécies, taxonomia, estudos agronômicos eoutros (Silva et al. 2004). A caracterização química é embasada em métodos convencionais. Estesprocedimentos utilizam solventes nocivos e equipamentos de calorimetria. Estas técnicas também sãodeterminadas por via úmida e necessitam de extensiva preparação da amostra, utilização de grandequantidade de reagentes, vidrarias e equipamentos, o que as torna laboriosas e onerosas (Nascimento etal. 2012).Torna-se interessante o desenvolvimento de técnicas analíticas rápidas, seletivas, sensíveis, desimples operação e baixo custo. Transformada de Fourier (FT-NIR) é uma ferramenta com alto potencialanalítico que fornece um perfil completo da composição de uma amostra; apresenta alta sensibilidade e éde fácil execução (Narimoto e Oliveira 2010). Diante disto, o estudo teve por objetivo a quantificação dosconstituintes químicos em amostras de casca de madeira de Eperua leucantha e Eperua purpurea, pormeio de duas metodologias (tradicional e não-destrutiva).

2.Material e MétodosAs espécies de leguminosas testadas neste trabalho são oriundas do município de São Gabriel daCachoeira situado no extremo noroeste do es tado brasileiro do Amazonas e dista 852 Km da capital doestado, Manaus, situando-se na Bacia do Alto Rio Negro. O material utilizado é constituído da casca dasespécies Eperua leucantha e E. purpurea, retirado do caule e galhos de três árvores de cada espécie,aleatoriamente, seco ao ar livre e acondicionado em sacos plásticos para estudo posterior. Após otransporte para o Laboratório de Química da Madeira/CPPF, as cascas foram reduzidas em fragmentosmenores e submetidas à moagem em moinho Wiley (modelo 4), para obtenção da serragem e início doexperimento. Pela metodologia tradicional foram realizadas as análises: determinação teor de umidade(ASTM 1984); extração com etanol 95% P.A. em ultrassom; determinação do teor de taninos e polifenóistotais; teor de extrativos (Vetter; Barbosa 1995); teor de cinzas, por calcinação em mufla; sílica nascinzas da casca; lignina (Norma ASTM 1984) e celulose (Halward & Sanchez 1975). Para comparaçãodos resultados das análises químicas tradicionais obteve-se espec tros de infravermelho em FT-NIRS(Figura 1). Os espectros foram obtidos das cascas (40mesh) e coletados utilizando software de análiseRESULTTM na região entre 10.000 e 4.000 cm-1, enquanto para elaboração das médias espectraisempregou-se o pacote OMNICR e as calibrações foram realizadas no software TQ AnalystTM . Quatromodelos de predição não destrutivos foram desenvolvidos, para quantifica ção de extrativos solúveis emsolventes orgânicos, extrativos solúveis em água quente, teor de lignina e celulose bruta (Varejão 2011).

1. Resultados e discussãoFigura 1 - Espectrofotômetro de infravermelho próximo com Transformada de Fourier (FT-NIR) da


O teor de umidade das espécies florestais Eperua purpurea foi de 12,5% e Eperua leucantha de 13%.Pela determinação do teor de umidade, pode-se obter um valor mais preciso do teor de extrativos emmatéria seca (Tabela 1). Os rendimentos de extrativos das espécies Eperua purpurea e Eperualeucantha foram 28,57% e 17,24%, respectivamente, consideradas espécies potenciais no fornecimentode taninos. Os dados de extrativos, polifenóis totais obtidos para as espécies estudadas demonstram altorendimento em extrativos, porém menor quantidade de polifenóis totais que são extremamentenecessários para a produção de adesivo. Adicionalmente, estudos realizados com outras leguminosasarbóreas da flora Amazônica, como Macrolobium angustifolium e Cynometra spruceana phaselocarpacomprovaram o fato que taninos extraídos com etanol apresentaram excelentes propriedades que podemser indicadas na fabricação de adesivos, quando relacionado à adição de outros solventes como, porexemplo, o sulfito de sódio 3%, obtendo menores percentuais no teor de polifenóis (Silva 2008). O teorde cinzas tanto para a espécie Eperua purpurea quanto a Eperua leucantha foi relativamente baixo secomparado com outras espécies florestais (Rodrigues 2005). A primeira espécie apresentou maior teorde cinzas (0,52%) que a segunda (0,37%). O baixo teor de cinza mostra que não haverá problemas dedesgaste das facas e serras no processamento da madeira, ou mesmo, queima em caldeiras. O teor desílica nas cinzas foi inferior a 0, 001. No entanto a baixa quantidade de sílica nas cinzas não significanecessariamente sua ausência na espécie em estudo. É possível que a amostragem tenha sidoinsuficiente.

Análises (%) Eperua purpurea Eperua leucantha

Teor de umidade 12,5 13

Rendimento deextrativos 28,57 17,24

Teor de polifenóis 12,51 3,39

Cinzas 0,52 0,37

Sílica 0,002 < 0,001

Na Figura 2 é apresentada a porcentagem dos teores obtidos por metodologia tradicional e preditos pelaanálise FT-NIRS e expressos os resultados das análises dos extrativos solúveis em solventes orgânicos,extrativos solúveis em água quente, teor de lignina e celulose bruta, por meio das duas metodologias. Oteor de extrativos em solventes orgânicos pela metodologia não destrutiva teve uma variação média de4,5% enquanto a metodo logia tradicional 8%. Essa diferença se dá por conta da amostragem, onde obanco de dados utilizados no modelo de predição não destrutiva é 60% maior. O teor de extrativos emágua quente pela metodologia não destrutiva tem uma va riação média de 13% enquanto a metodologiatradicional 8%, uma diferença de 5%, con siderando que para espécies tropicais é aceitável umadiferença de até 10% (Varejão 2011). Na Figura 2 são apresentados os teores obtidos por metodologiatradicional e preditos pela análise FT-NIRS. Pode-se observar que a média para extrativos/solventes é12% e para materiais solúveis em água quente pode chegar a 11%, isto é, não diferiu significamente asmédias em diferentes metodologias. O teor de lignina (Figura 2) apresentou uma média de 38% e 30%para metodologia tradicional e não destrutiva, respectivamente. Em relação à celulose bruta os teoresvariaram entre 40 e 52%.

Tabela 1 – Análises das espécies Eperua purpurea e Eperua leucantha


A espectroscopia no infravermelho determina grupos funcionais de uma amostra, por meio de absorçãode cada grupo em frequência característica. Essas frequências apresentam vibrações específicas, quepodem ser de estiramento ou de deformação, as quais correspondem a níveis de energia da molécula(Silverstein et al. 1994; Narimoto e Oliveira 2010; Nascimento et al. 2011). No estudo espectral é possívelverificar que tipo de componentes químicos está presente na amostra conforme a banda padrão (Figura3). Na Figura 3-A pode ser observado os espectros obtidos na predição dos modelos no FT-NIRS para asduas espécies estudadas e na Fig. 3-B os que foram tratados matematicamente para a predição nãodestrutiva dos extrativos, lignina e celulose bruta.

4.ConclusãoOs resultados obtidos demonstraram que as metodologias foram eficientes na comparação dos valores.Apesar de a técnica tradicional ser essencial no desenvolvimento da calibração e validação dos modelosmultivariados, a mesma gera resíduos, trabalha com solventes nocivos, exige maior tempo, enquanto ametodologia não destrutiva utiliza-se de técnicas analíticas rápidas, de simples operação, não é poluenteao operador e ao meio ambiente, além de apresentar baixo custo. Nesse sentido, o modelo desenvolvidocom a técnica FT-NIRS é um recurso prático e promissor para quantificar componentes químicos emespécies florestais da Amazônia. Entretanto, sugere-se que novas variáveis sejam incluídas no banco dedados para que o modelo se torne mais completo. Assim como, há a necessidade de criação de novastécnicas analíticas para fornecer meios eficientes e espe cíficos, com aceitação ambiental paraaproveitamento de resíduos para geração de calor e energia, adesivo natural, dentre outras finalidades.

5.Referências BibliográficasAMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. 1984. Annual book of ASTM Standards:Wood and adhesives, American Society for Testing and Materials, Philadelphia/PA, 734p.Barbosa, A. P.; Palmeira, R. C. F.; Nascimento, C. S.; Feitoza, D. 2006. Leguminosas Florestais daAmazônia Central: Prospecção das classes de Compostos Presentes na Casca de Espécies Arbóreas.Revista Fitos, 1: 47-57.Halward, A. & Sanchez, C. 1975. Métodos de ensaio nas indústrias de celulose e papel. São Paulo,Editora Brusco. 458p.Narimoto, M.K.; Oliveira, A.M. 2010. Desenvolvimento de metodologias para a quantificação decomponentes em cerveja através do sistema FT-NIR Antaris II. Revista Analytica, 44: 86-89.Nascimento, C.S.; Varejão, M.J.C.; Higuchi, N. 2011. Detecção de taninos em madeiras e cascas deespécies florestais da Amazônia por metodologia não destrutiva. In: 63ª Reunião Anual da SBPC.Cerrado: Água, Alimento e Energia. Universidade Federal de Goiânia – UFG. Livro de Pôsteres. 105 pp.Nascimento, C.S.; Varejão, M.J.; Vianez, B.F. 2012. p.213-223. In: Vianez, B.F.; Varejão, M.J.C.; Abreu,R.L.S.; Sales Campos, C.(Orgs). Espectroscopia de Infravermelho Próximo com Transformada de Fourier

Figura 2 – Gráficos das análises realizadas para as duas espécies Eperua purpurea e Eperualeucantha: A) análises por metodologia tradicional; B) análises por metodologia não destrutiva.

Figura 3 – Espectros: A) aspecto da casca das duas espécies florestais (Eperua purpurea e Eperualeucantha); B) aspecto geral na montagem dos modelos de predi ção e os componentes químicos nas

A B

A B


na predição de Extrativos e Polifenóis totais em cascas de espécies florestais da Amazônia. Potencialtecnológico de madeiras e resíduos florestais da Amazônia Central (in press).Rodrigues, L.C. 2005. Metodologia para determinação do teor de sílica em materiais lignocelulósicos viaespectrometria no ultravioleta visível. Dissertação de Mestrado/ Instituto de Química. Universidade deBrasília.Silva, M.F.; Souza, L.A.G.; Correia, L.M. 2004. Nomes Populares das Leguminosas do Brasil.EDUA/INPA/FAPEAM, Manaus. 236 pp.Silva, A.C.R. 2008. Características químicas de polifenóis e taninos de Leguminosas: Macrolobiumangustifolium Benth. e Cynometra spruceana phaselocarpa Hayne. Acta Amazonica, 7(4), p.387-388.Silverstein, R.M.; Bassler, G.C.; Morrill, T.C. 1994. Identificação espectrométrica de compostos orgânicos.5 ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan.Varejão, M.J.; Nascimento, C.S.; Cruz, I.A. 2011. Avançando fronteiras: Potencial químico,ecológico-econômico de espécies florestais de São Gabriel Da Cachoeira, AM, p. 51-68. InstitutoNacional de Pesquisas da Amazônia, Manaus, Amazonas.Vetter, R. E.; Barbosa, A. P. 1995. Mangrove Bark: A renewable resin source for wood adhesives. ActaAmazonica, 25: 69-72.

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