2.3. Ciclodextrinas 1.Histórico
2.4.3. Aceptores da CGTase
A maltose atua como aceptor na transglicosilação molecular, acelerando a hidrólise do an1ido pela CGTase (NAKAMURA et al., 1993). Segundo BENDER (1982), o requerimento de aceptores é o mesmo, tanto para a reação de ciclização, quanto
para a de hidrólise, indicando uma estreita correlação entre as duas reações. A maltose é mais efetiva que maltotriose enquanto aceptor, sendo que sua adição a 584 µm acelerou 2,5 vezes a ciclização e 5,0 vezes a hidrólise (BENDER, 1982).
A CGTase catalisa a transferência do radical glicosil do amido para um aceptor adequado. Os aceptores mais efetivos são aqueles que apresentam configuração similar à da D-glucopiranose, onde o grupo hidroxila é transferido para a posição do C4 (KITAHATA, 1992). Dentre os melhores aceptores, portanto estão a L-glucose, L xilose, L-sorbose, D-glucose, D-xilose, 6-deoxi-D-glucose, glucopiranosídeos metil-a-D e fenil-P-D, sacarose, melibiose e inusitol. Galactose, manose e lactose não realizam o papel de aceptores de maneira significativa (NORMAN e J0RGENSEN, 1992). Maltose foi o melhor aceptor na reação de acoplamento observada por VETTER e THORN (1992 b). A qualidade do aceptor decresce lentamente de maltose para pentose, mantendo-se constante para dextrinas com DP 11 (VETTER e THORN, 1992 b).
Em trabalho feito por OKADA et al. (1994 b ), foi observado que a produção de CDs decresce conforme aumenta a concentração de glucose, de sacarose, de maltose, de maltotriose e de maltotetraose, respectivamente; embora altas concentrações de maltose e maltotriose promovam a produção de a-CDs. Tal fato é explicado porque estes qligossacarídeos apresentam o grau de polimerização adequado para produção de a CDs.
Durante as reações de acoplamento e desproporcionalização, parte da cadeia de 1,4-a-D-glucopiranosil que contém a extremidade não redutora é transferida do grupo hidroxila do C1 para o grupo hidroxila C4 do aceptor. A reação de acoplamento é um
tipo especial de reação de desproporcionalização; na qual a própria extremidade não redutora da cadeia atua como aceptor. Os sítios de ação da enzima não são porém específicos para glucose e maltoligossacarídeos. Metil-a-D-glucopiranose, 4-nitrofenil a-D-glucopiranose, D-galactose, L-sorbose e D-xilose são citadas como substâncias que atuam como aceptores (BENDER, 1981 b).
Segundo RENDLEMAN (1993), D-glucose inibiu a conversão de maltodextrinas e de xarope de milho em CDs e a presença de maltose resultou em decréscimo da produção de x-CDs, porém maltotriose não apresentou tal efeito inibidor. Já NIEMANN e SAENGER (1992) observaram que 4-nitrofenil-a-maltoligossacarídeos com D.P. 2 a 7 atuam como aceptores, enquanto ciclomaltohexose atua como doador durante a reação catalisada pela CGTase do B. macerans.
VETTER e THORN (1992 b), usando maltose como aceptor da reação de acoplamento com a-CDs, verificaram que o máximo da produção da maltooctose; o principal produto da reação com CGTase, representa 45% do total de substrato convertido e ocorre após 40 minutos. A formação de sacarídeos com DP 14 e 20 ocorre após 90 e 375 minutos de reação, respectivamente. Segundo estes autores, maltose é o melhor aceptor e a sacarose não atua efetivamente enquanto aceptor.
-
--+O-O--D--0-0--01IP
Glucose.OMe ---!P- � OMe Meti! glucop1ranos1deo . ,
+
e--;
-
Maltose..
� lsomaltose� ---;,.. Sacarose
Fonte: FRIEDMAN (1989)
Figura 11.Reação entre CDs e vários aceptores.
TREDER et al. (1989), usando vários polímeros para estudar as reações catalisadas pela CGTase imobilizada, constataram que o 2-nitro-4[N' -(P) carboxidrazina]benzil-P-glucopiranose e o 2-nitro-4[N' -(P)-carboxidrazina]benzil-4-O a-D-glucopiranosil-P-D-glucopiranose atuam como aceptores, enquanto que o 4-
metoxicarbonil-2-nitrobenzil 2,3,4,6-tetra-O-acetil-13-D-glucopiranose e o 4- metoxicarbonil-2-nitrobenzil 2 3 4 6-tri-O-acetil-4-0-(2 3 4 6-tetra-0-acetil-a-D-' ' ., , , '
glucopiranosil)-P-D-glucopiranose atuam como doadores na reação de transglicosilação. É conhecido que a CGTase, quando na presença de aceptores adequados, realiza a reação de transglicosilação intermolecular, reação esta que se caracteriza pela transferência de glicose de CDs ou maltoligossacarídeos para aceptores. Quando D glucose é usada como aceptor, observa-se a produção de maltose bem como outros maltoligossacarídeos de cadeia linear (KITAHA TA et al., 1978).
Segundo KIT AHAT A et al. (1978), os aceptores, em função de sua potência, são divididos em três grupos: A) onde estão inclusos L-sorbose, D-glucose, D-xilose, 6- dioxi-D-glucose e metil e fenil glicosídeos, B) aqueles caracterizados por 2-dioxi-D glucose e por 3-0-metil-D-glucose e C) composto de açúcares de atuação ineficiente como aceptores como os D-galactose, D-arabinose e D-frutose, D-manose e D-ribose. Na presença de D-xilose e D-sorbose os resíduos glicosil são preferencialmente transferidos para o C4 do grupo hidroxila da D-xilose e para o
c
3 do grupo hidroxila da L-sorbose. Mudanças estruturais ou na configuração dos demais átomos de carbono não alteram a eficiência dos açúcares do grupo A, porém modificações de um dos grupos C2, C3 ou C4 causam grandes perdas de eficiência como aceptores (KITAHATA et al., 1978). Tais resultados permitiram que os autores concluíssem que o requisito necessário para que um açúcar seja aceptor da reação de transglicosilação catalisada pela CGTase é a estrutura de piranose com a mesma configuração dos grupo hidroxila dos C2, C3 e C4, a qual possui a D-glucose.Foi constatado que a CGTase produzida pelo B. megaterium é mais eficiente e mais sensível à presença de aceptores durante a reação de transglicosilação que a CGTase do B. macerans (KITAHATA et al., 1978).
KITAHATA et al. (1992) mensuraram a taxa de transglicosilação intermolecular através da coloração formada entre amido e solução de iodo, baseado no princípio de que a degradação do amido aumenta com a taxa de transglicosilação na presença de
aceptores. Esses autores verificaram que houve aumento da degradação do amido na presença de aceptores, exceto quando se usou D-ribose. A degradação foi maior no caso da CGTase produzida pelo B. stearothermophilus, seguido pela enzima do B. megaterium ou do B. macerans. No caso da CGTase produzida pelo B. macerans a degradação do amido foi acelerada em apenas 10% na presença de D-glucose e D arabinose. D-glucose foi o aceptor mais efetivo para a CGTase do B. stearothermophilus, seguido de D-arabinose, L-arabinose, D-galactose, D-manose, D frutose, e D-ribose.
Na ausência de aceptores ou na presença de aceptores de baixa eficiência, a CGTase catalisa principalmente reação de transglicosilação intramolecular e produz CDs. Na presença de aceptores de baixa eficiência como D-arabinose e D-galactose ocorre grande produção de a-CDs, principalmente nas primeiras horas de reação. Nesse caso, quando a atividade da CGTase é alta, após um longo tempo de reação as CDs podem atuar como substrato doador para reação de transglicosilação intermolecular (KITAHATA et al., 1992).
KITAHATA e OKADA (1974) estudaram a reação de transglicosilação da CGTase e verificaram que o requerimento para aceptor é que a estrutura da piranose tenha a mesma configuração da D-glucopiranose.
Há também trabalhos que usam 2-nitro-4-(N-carboxiamido )-benzil-P-D glucopiranosideo, metil a e p-glucopiranosídeo e p-aminofenilP-d-glucopiranosídeo como aceptores durante a reação de transglicosilação (ZEHA VI et al., 1992).