ÁREA: Química Orgânica
TÍTULO: ESTUDO DA SOLUBILIDADE DOS AÇÚCARES XILOSE E XILITOL EM ÁGUA E EM ÁGUA-ETANOL
AUTORES: MARTINEZ, E. A (EEL/USP; IPT) ; CANILHA, L. (EEL/USP; IPT) ; GIULIETTI, M. (IPT-SP; UFSC) ; ALMEIDA E SILVA, J.B. (EEL/USP)
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi estudar a variação da solubilidade dos açúcares xilose e xilitol em função da temperatura, para posteriores estudos de cristalização. Os ensaios de solubilidade foram realizados em um reator de 100 mL equipado com um termostato para o controle da temperatura. Utilizou-se água ou água-etanol (50-50%) como solventes, açúcares grau analítico e temperaturas variando entre 0 e 60 °C. Como resultado, foi observado um aumento da solubilidade dos açúcares em função do aumento da temperatura e, também se observou que o uso da mistura água-etanol como solvente produziu uma diminuição da solubilidade da xilose e do xilitol, podendo facilitar a etapa de cristalização.
PALAVRAS CHAVES: xilose, xilitol, solubilidade
INTRODUÇÃO: A xilose e o xilitol são produtos intermediários do metabolismo de organismos humanos e animais, responsáveis por uma variedade de processos metabólicos importantes.
A xilose é facilmente encontrada na fração hemicelulósica de plantas, madeiras, casca de milho, grãos de café e em palhas, como de trigo e arroz. Esta pentose não é metabolizada pelo homem, sendo principalmente eliminada pela urina, permitindo seu uso no estudo da adsorção dos carboidratos (MERCK,1989). Pode ser utilizada como adoçante para diabéticos e, por ser anti-cariogênica, também pode ser utilizada em cremes dentais (AGUIRRE-ZERO et al., 1993). A xilose pode ser usada como substrato nas produções de etanol, xilitol, ácidos acético e lático, polímeros de plásticos biodegradáveis, resinas e leveduras cervejeiras, entre outras (MUNDAY, 2003).
O xilitol, álcool pentahidroxilado de xilose, quando consumido em forma sólida ou cristalina, produz uma sensação de frescor devido ao seu calor de solução negativo (-34,8 cal/g). É metabolizado independentemente da insulina, além de não causar flutuações súbitas nos níveis de glicose no sangue. É um açúcar não-cariogênico, pois não é metabolizado por microrganismos presentes na flora bucal, como por exemplo, Streptococcus mutans. Além disso, é capaz de inibir o desenvolvimento de cáries já existentes, além de reduzir a gengivite e de controlar a halitose (EMODI, 1978; NOTHENBERG, 1994).
Estas propriedades tornam estes dois açúcares produtos de grande interesse econômico para as indústrias alimentícias, farmacêuticas e odontológicas. O objetivo deste trabalho foi então de estudar a variação da solubilidade destes açúcares em função da temperatura, visando posteriores ensaios de cristalizações.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizadas xilose (SIGMA) e xilitol (DANISCO) graus analíticos, etanol 99,7% de pureza e água deionizada. Os ensaios de solubilidade foram realizados num cristalizador de escala de laboratório, com volume de 100 mL, encamisado, provido de agitador tipo hélice, ambos construídos em vidro de borossilicato. O cristalizador é provido de dois bocais: um para alimentação e outro para medição de temperatura. As soluções dos açúcares em água e em água-etanol (50-50% p/p) foram agitadas a 450 rpm na mesma temperatura durante 72 horas.
A solubilidade da xilose foi determinada a partir da determinação da concentração de xilose em água e em água-etanol por HPLC (MARTINEZ et al., 2007). A solubilidade do xilitol foi determinada pelo índice de refração da mistura em equilíbrio e em cada temperatura, correlacionada com o índice de refração das concentrações de xilitol em água (0-75%) e em água-etanol (0-85%). As leituras do índice de refração foram realizadas em refratômetro (IR40 Mettler Toledo).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As curvas de solubilidade da xilose em água e em água-etanol em função da temperatura podem ser descritas pelas seguintes equações:
Xilose (% máss água) = 0,0035*T2 + 0,4434*T + 50,298 R2 = 0,9758
Xilose (% máss água-etanol) = 0,0061*T2 + 0,7603*T + 18,233 R2 = 0,9822
A % mássica de xilitol em água e em água-etanol e o índice de refração estão correlacionados através de polinômios de segundo e terceiro grau, respectivamente, conforme as seguintes equações:
Xilitol (% máss água) = -552,85*IR2 + 2123,2*IR – 1843,3 R2 = 0,9997
Xilitol (% máss água-etanol) = -9864,3* IR3 + 39516* IR2 – 51943*IR + 22378 R2 = 0,9994
As curvas de solubilidade do xilitol em água e em água-etanol em função da temperatura podem ser descritas por polinômios de segundo e terceiro grau, respectivamente, conforme as seguintes equações:
Xilitol (% máss água) = -0,0035*T2 + 0,8126*T + 45,857 R2 = 0,9866
Xilitol (% máss água-etanol) = -0,0005*T3 + 0,0443*T2 – 0,0109*T + 21,006 R2 = 0,9996
Os valores de solubilidade obtidos neste trabalho são similares aos valores reportados na literatura para o xilitol (VYGLAZOV, KHOL’KIN, 1984). As diferenças de solubilidade podem ser atribuídas, entre outros fatores, à qualidade da matéria-prima utilizada nos trabalhos assim como aos métodos empregados na determinação de suas propriedades.
CONCLUSÕES: A solubilidade dos açúcares xilose e xilitol em função da temperatura diminui com o uso de água-etanol como solvente. Os resultados obtidos serviram como ferramenta para posteriores estudos cinéticos de cristalização e para ensaios de cristalização de xilose e xilitol obtidos a partir da hidrólise ácida de materiais lignocelulósicos e via fermentativa, respectivamente
AGRADECIMENTOS: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AGUIRRE-ZERO, D., ZERO, D.T., PROSKIN, H. M. 1993. Effect of chewing xylitol chewing gum on flow rate and the acidogenic potential of dental plaque. Caries Research , Basel, h. 27: 55-59.
EMODI, A. 1978. Xylitol its properties and food applications. Food Technology, jan:28-32.
MARTÍNEZ, E. A, ALMEIDA E SILVA, J. B., GIULIETTI, M., SOLENZAL, A. I. N. 2007. Downstream process for xylitol produced from fermented hydrolysate. Enzyme Microbial Technology, 40: 1185-1189.
MERCK. 1989. An Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biological. Centennial Edition. Merck & Co. Inc. Rahway, N.Y.
MUNDAY, J. C.2003. News about glyconutrition, general nutrition, and related health issues. Xylose-An Essential Nutrient. Sweet Nutrition News, 1 July, 2003(4).
NOTHENBERG, M. 1994. Polióis adoçam a boca e amarguram o bolso. Química e Derivados, Setembro.
VYGLAZOV, V. V., KHOL’KIN, Y. I. 1984. Solubility in the system xylitol-ethanol-water and certain properties of saturated solutions. Zhurnal Prikladnoi Khimi, 57(7):1651-1654.
