COMPARAÇÃO DO POTENCIAL ANTIOXIDANTE DE
XANTANA COMERCIAL MODIFICADA QUIMICAMENTE
M. T. Silva
1, L. Furlan
2, A. da S. Moreira
3,
1 - Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial – Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel - Programa de Pós-graduação de Ciência e Tecnologia de Alimentos – Universidade Federal de Pelotas – CEP: 96010-900 – Pelotas – RS – Brasil, Telefone: (53) 3275-7284 – e-mail: (miriantavaressilva@yahoo.com.br).
2 –– Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas – CEP: 96010-900 – Pelotas - RS – Brasil, telefone: (53) 32757357 – e-mail: ligia.furlan@gmail.com. .
3 – Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas – CEP: 96010-900 – Pelotas - RS – Brasil, telefone: (53) 3275-7350 – e-mail: angelitadasilveiramoreira@gmail.com.
RESUMO – Recentemente descobriu-se que a xantana, um polissacarídeo sintetizado por bactérias fitopatogênicas do gênero Xanthomonas, de alto interesse comercial devido a suas propriedades reológicas únicas, pode atuar também como antioxidante. Alguns poucos estudos já foram conduzidos visando o melhoramento dessa característica por meio de modificações químicas da xantana. O objetivo deste estudofoi comparar duas modificações preconizadas na literatura - formação de um sal sódico produzido por oxidação regiosseletiva da xantana com NaOCl/NaBr usando radical 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxi (TEMPO) como catalisador e hidrolise parcial da xantana com peroxido de hidrogênio em meio alcalino. Soluções de 0,05 e 0,2% (m/v) dos produtos resultantes tiveram a atividade antioxidante determinada pelo percentual de inibição do ABTS•+. A modificação baseada na formação de sal sódico de xantana resultou em material com maior atividade antioxidante, 31,55% e 8,02 contra 8,30% e 4,02 do outro método.
ABSTRACT– It has recently been found that xanthan, a polysaccharide synthesized by phytopathogenic bacteria of the genus Xanthomonas, of high commercial interest due to its unique rheological properties, can also act as an antioxidant. A few studies have already been conducted aiming the improvement of this characteristic by means of chemical modifications of xanthan. The objective of this study was to compare two modifications proposed in the literature - formation of a sodium salt produced by regioselective oxidation of xanthan with NaClO/NaBr using 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) as catalyst and partial hydrolysis of xanthan with hydrogen peroxide in alkaline medium. Solutions of 0.05 and 0.2% (w/v) of the resulting products had the antioxidant activity determined by the percentage inhibition of ABTS•+. The modification based on the formation of sodium salt of xanthan resulted in material with higher antioxidant activity, 31.55% and 8.02 against 8.30% and 4.02 of the other method.
PALAVRAS-CHAVE: sal sódico de xantana; oligossacarídeo; ABTS. KEYWORDS: xanthan sodium salt; oligosaccharide; ABTS.
1. INTRODUÇÃO
A goma xantana é um hidrocoloide polissacarídeo de alta massa molecular sintetizado por bactérias fitopatogênicas do gênero Xanthomonas (LUVIELMO; SCAMPARINI, 2009); quimicamente é composta por uma estrutura pentassacarídica, de modo que a cadeia principal do polímero é constituída por unidades de D-glicose unidas entre si por ligações β 1-4, e as cadeias laterais consistem de uma molécula de ácido D-glicurônico entre duas unidades de D-manose. Grupos acetil podem apresentam-se ligados à manose interna na posição O-6, enquanto na manose terminal pode ocorrer ligação de grupos piruvato em O-4 e/ou O-6. Nesse contexto é apropriado citar que o nível de substituição (grupos de acetatos e/ou piruvatos) pode variar de acordo com as condições de fermentação (CADMUS, KNUTSON, LAGODA, PITTSLEY E BURTON, 1978; DELATTRE, LAROCHE E MICHAUD, 2008).
A xantana possui elevada importância industrial, principalmente para as indústrias de alimentos, fármacos e petróleo. O interesse, que já dura quase 60 anos, deve-se principalmente a suas propriedades reológicas, pois é altamente solúvel em água e viscosa mesmo em baixas concentrações (0,05-1,0%), estável em uma ampla faixa de pH e temperatura e compatível com muitos sais e ingredientes alimentares
(LUVIELMO; SCAMPARINI, 2009; SALEH; SIMARANI; ANNUAR, 2017).
Recentemente, observou-se que polissacarídeos desempenham um importante papel como antioxidantes; dentre esses, destaca-se a xantana, para a qual verificou-se potencial redutor de radicais livres inibindo a peroxidação lipídica (TROMMER; NEUBERT, 2005), efeito protetor na degradação de
β-glucano por despolimerização induzida por radical OH- (PAQUET; TURGEON; LEMIEUX, 2010),
entre outros. Novos estudos, entretanto, apontam que algumas modificações da xantana podem potencializar a sua atividade antioxidante, como observado por Xiong (2013), que submeteu a xantana à hidrolise em meio ácido e alcalino; posteriormente, o mesmo autor promoveu a reação dos oligossacarídeos resultantes com anidrido maleico e anidrido ftálico (Xiong et al, 2014); e Delattre (2014) formou um sal sódico chamado de “xanthouronan” ou xantouronano, por oxidação da xantana com NaOCL/NaBr.
Segundo Shami (2004), uma substância antioxidante pode ser definida como um composto ou substância química que inibe a oxidação ou qualquer substância que, quando presente em baixa concentração comparada à do substrato oxidável, diminui ou inibe significativamente a oxidação do mesmo. Os aditivos antioxidantes desempenham importante papel nas indústrias de alimentos, fármacos e outros. Biologicamente falando, os antioxidantes desempenham papel importante na prevenção dos danos causados pelo estresse oxidativo gerado por radicais livres, que têm sido relacionados com diversas patologias como câncer, doenças cardiovasculares, diabetes e envelhecimento (LI, 2007; SARANGARAJAN et al., 2017).
O objetivo deste trabalho foi comparar duas modificações químicas da goma xantana distintas publicadas em artigos científicos, para verificar qual resulta em produto com maior atividade antioxidante determinada pelo método ABTS.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Materiais
Para realização deste estudo foram utilizados xantana comercial (Farmaquímica®, Lote: M1201B-N07); peróxido de hidrogênio (30% m/v), hidróxido de sódio P.A., TEMPO, cloreto de sódio P.A. e ABTS da Sigma-Aldrich®, hipoclorito de sódio (9,6% de cloro ativo), brometo de sódio (ultra puro) da Merck®, Ácido Clorídrico P.A, Acetona P.A, Persulfato de potássio P. A. e Etanol absoluto grau analítico da Vetec®.
2.2. Preparo da Amostra
2.2.1.Método 1 – formação de sal sódico
O sal sódico derivado da goma xantana (xantouronano) foi preparado de acordo com o processo de oxidação descrito por Delattre et al. (2014). Resumidamente, 10g de xantana foram dissolvidos à temperatura ambiente em água destilada (500mL) durante 60 min, com pH ajustado para 10 por adição de NaOH (4M). O catalizador TEMPO (100mg) e NaBr (2g) foram adicionados à solução de xantana. O preparado foi mantido a uma temperatura inferior a 4°C por banho de gelo durante a reação. NaClO (100mL, a 9,6%) foi adicionado aos poucos até o volume de 1,7mL. O pH foi mantido na faixa de 10 por adição de NaOH (1M) durante o processo oxidativo. A reação foi extinta após 1h por adição de etanol absoluto (50mL) e neutralização com HCl (5M). O xantouronano foi precipitado pela adição de etanol refrigerado (8ºC) à solução na proporção 3:1 (v/v). O precipitado foi recolhido através de filtração, dissolvido em água destilada (200mL) e novamente precipitado com etanol como anteriormente. Após centrifugação (10.000×g , 30 min, 4°C), o sedimento de xantouronano foi disperso em acetona (100mL), triturado, filtrado a vácuo e seco a 40°C até peso constante.
2.2.2. Método 2 – formação de oligossacarídeos por hidrólise alcalina com H2O2
O oligossacarídeo derivado da goma xantana foi obtido conforme descrito por Xiong (2013), através da reação com H2O2 em meio alcalino. Inicialmente 3g da goma foram dissolvidos em 200mL de
água destilada. O sistema foi aquecido a 80°C e agitou-se por 30 minutos até formação de solução homogénea. O pH da solução foi ajustado para 13,0 com NaOH 2M e adicionado H2O2 (50mL, 30%, p/v)
. Após a degradação durante 5 dias, procedeu-se neutralização, precipitação do oligossacarídeo pela adição de etanol refrigerado (8ºC) na proporção 3:1 (v/v) e filtração. O produto foi coletado e seco a 40°C até peso constante.
2.3. Atividade Antioxidante ABTS
A determinação da atividade antioxidante pelo radical ABTS foi realizada conforme a metodologia descrita por Rufino (2007), adaptada quanto aos volumes e tempo utilizados. O radical ABTS foi formado pela reação de 5mL da solução ABTS 7mM com 88 µL da solução de persulfato de potássio 140mM, incubados à temperatura de 25ºC e na ausência de luz, durante 16 horas. Uma vez formado, o radical foi diluído em água destilada, até a obtenção de ABS de 0,700±0,020 a 734nm.
Em ambiente escuro, transferiu-se uma alíquota de 1mL de amostra, preparada nas concentrações de 0,05% e 0,2% (m/v), para tubo de ensaio com 3mL do radical ABTS. A analise foi realizada em temperatura ambiente e o tempo de reação 30 minutos. A leitura foi realizada a 734nm em espectrofotômetro PG Instruments®, modelo T90. Como branco usou-se solução de ABTS:água destilada, nas mesmas proporções da amostra:radical. Zerou-se o espectrofotômetro com água destilada e o resultado foi expresso em I%, calculado de acordo com a equação 1.
Equação: 𝐼% = 𝐴𝐵−(𝐴𝐴𝐴−𝐹𝐶)
𝐵 𝑥 100
(1)
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na modificação proposta pelo método 2, o objeto é hidrolisar parcialmente a xantana, aumentando o número de suas hidroxilas e, dessa forma, potencializar a ação antioxidante da goma. O método 1 visa a transformação do polissacarídeo xantana em um sal sódico, pois a reação de oxidação acaba transformando grupamentos OH em NaOO-, conforme figura 1.
Figura 1 – Mecanismo da reação proposta pelo método 1.
Fonte: Delattre et al. (2014).
A partir dos resultados apresentados na Figura 2 observou-se que, em relação à atividade antioxidante, o método 1 foi mais eficiente que o método 2, pois alcançou os maiores percentuais de inibição do ABTS•. Em ambas as concentrações testadas
Figura 1 - Percentuais de inibição do radical ABTS• pelos produtos de modificação química da xantana pelos métodos 1 e 2.
4. CONCLUSÃO
O método 1 foi mais eficiente que o método 2 para aumentar o percentual de inibição da goma xantana, mas sendo esse polissacarídeo de grande uso comercial são necessários mais estudos no sentido de caracterizar esse sal sódico reologicamente, a fim de determinar se o mesmo pode ser utilizado como substituindo da xantana natural ou em associação com a mesma.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Cadmus, M. C., Knutson, C. A., Lagoda, A. A., Pittsley, J. E., & Burton, K. A. (1978). Synthetic media for production of quality xanthan gum in 20 liter fermentors. Biotechnology and Bioengineering, 20, 1003–1014.
Delattre, C., Laroche, C., & Michaud, P. (2008). Bacterial and fungal polysaccharides produced by fermentation – An overview. Advances in fermentation technology (vol.18) New Delhi: Asiatech Publishers, Inc,.
Delattre, C. Pierrea, G., Gardarina, C., Traikiab, M., Elboutachfaitic, R., Isogaid, A., Michauda, P.
(2014). Antioxidant activities of a polyglucuronic acid sodium salt obtained from TEMPO-mediated oxidation of xanthan. Carbohydrate Polymers. 116, 34-41.
Li, X. M.; Li, X. L.; Zhou, A. G. (2007). Evaluation of antioxidant activity of the polysaccharides extracted from Lyciumbarbarum fruits in vitro. European Polymer Journal, 43, (2), 488–497.
Luvielmo, M. M.; Scamparini, A. R. P. (2009). Goma xantana: produção, recuperação, propriedades e aplicação. Estudos tecnológicos, 5, (1), 50-67.
Paquet, E. Turgeon, S.L. Lemieux, S. (2010). Effect of xanthan gum on the degradation of cereal β-glucan by ascorbic acid. Journal of Cereal Science, 52, (2), 260-262.
Saleh, H. M.; Simarani, K.; Annuar, M. SM. (2017). Ultrasonic degradation of xanthan polymer in aqueous solution: the cleavage mechanism and the effect of incorporation of NaCl, Ultrasônica Sonochemistry, 39, 250-261.
Shimada, K.; Fujikawa, K.; Yahara, K.; Nakamura, T. (1992). Antioxidative properties of xanthan on the autoxidation of soybean oil in cyclodextrin emulsion. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 40, 945-948.
Xiong, X.; Li, M.; Xie, J.; Jin, Q.; Xue, B.; Sun, T. (2013). Antioxidant activity of xanthan oligosaccharides prepared by different degradation methods. Carbohydrate Polymers, 92, (2), 1166-1171.
Xiong, X.; Li, M.; Xie, J.; Xue, B.; Sun, T. (2014). Preparation and antioxidant activity of xanthan oligosaccharides derivatives with similar substituting degrees. Food Chemistry. 164, (1), 7-11.
