Avaliação em tempo real com multi detectores de reações de modificação química em xiloglucanas

Abstract

Resumo: As hidrólises das xiloglucanas das sementes de Tamarindus indica (XGT) e de Hymenaea courbaril (XGJ) com endoglucanase (EGII) foram analisadas em tempo real utilizando detectores de espalhamento de luz estático e viscosimetria (TDSLS-vis). Foram avaliadas três diferentes concentrações da enzima. Para ambas as amostras de xiloglucana, houve uma diminuição na massa molar aparente, na viscosidade intrínseca, no comprimento de persistência e no raio de giro imediatamente após a adição da enzima. A constante de velocidade da reação foi dependente da concentração de EGII. Uma cinética de primeira ordem foi observada por 140 min, formando oligossacarídeos de 1 a 3 unidades. A galactose distante duas posições da glucose não substituída modula a ação da enzima e a hidrólise completa ocorreu em 24 h. Os resultados demonstraram, pela primeira vez, a degradação em tempo real da xiloglucana, sua composição macromolecular e oligossacarídeos formados durante o processo de hidrólise com EGII. A oxidação seletiva da XGT utilizando TEMPO como catalisador foi monitorada em um sistema ACOMP acoplado a multi detectores. Foram avaliadas a oxidação em diferentes condições de pH (9, 7 e 5), na ausência do catalisador TEMPO e em diferentes concentrações do catalisador. O grau de oxidação foi maior em pH 9 e foi observada degradação do material em todas as condições estudadas, de forma mais acentuada na ausência do catalisador TEMPO, e a constante de velocidade foi dependente da concentração do catalisador. As espécies reativas de oxigênio foram responsáveis pela degradação na cadeia polimérica e o TEMPO além de catalisador tem a função de proteger, como "molécula de sacrifício", o polissacarídeo da degradação. É a primeira vez em que é atribuída ao TEMPO uma função diferente das funções clássicas de catalisador da reação de oxidação. Tal observação só pode ser realizada a partir da avaliação em tempo real dos experimentos na presença e na ausência do catalisador. Comparativamente aos detectores de espalhamento de luz, o detector viscosimétrico mostrou-se eficiente para análises químicas em tempo real para polissacarídeos, por não ser sensível as interferências de agregados moleculares, tanto em reações enzimáticas quanto em reações de oxidação seletiva com TEMPO. Palavras chave: Xiloglucana, Endoglucanase (EGII), N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina (TEMPO), espalhamento de luz estático dependente do tempo (TDSLS), cromatografia de troca aniônica de alta eficiência com detector de pulso amperométrico (HPAEC), cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), monitoramento on-line contínuo e automático de reações de polimerização (ACOMP), mistura contínua automática ACM.

Abstract: The hydrolysis of xyloglucan from Tamarindus indica (XGT) and Hymenaea courbaril (XGJ) seeds with endoglucanase (EGII) was monitored in real time using time-dependent static light scattering and viscometer (TDSLS-vis), performed at three different enzyme concentrations. For both samples there was a decrease in the apparent weight average molecular weight, intrinsic viscosity, persistence length, gyration radius, immediately after the addition of the enzyme and the rate constant was dependent on the EGII concentration. The first-order kinetics was observed for oligosaccharide digestion up to 140 min, forming oligomers composed of 1 to 3 units. Galactose at two positions far from the non-substituted glucose modulated the action of EGII, and the complete hydrolysis of XG oligomers occurred after 24 hours. The results demonstrate for the first time the real-time degradation of xyloglucan and the macromolecular and oligosaccharide composition during the EGII hydrolysis process. The selective oxidation of XGT mediated by TEMPO as a catalyst was evaluated using ACOMP coupled a multi detector train system. Oxidation were evaluated at different pH conditions (9, 7 and 5), without TEMPO catalyst and different concentrations of catalyst. The degree of oxidation was higher at pH 9 and polysaccharide degradation was observed in both conditions, it was higher without TEMPO. The first-order kinetics was dependent on the concentration of the catalyst. Reactive oxygen species were responsible for polymer degradation and besides catalyst; TEMPO has, also, the function to protect the polysaccharide from degradation. It is the first time which TEMPO is assigned to a different function of the classic functions, as a catalyst of the oxidation reaction. This observation can only be demonstrated by real-time degradation of xyloglucan in experiments with and without TEMPO. Compared to light scattering detector, the viscosity detector showed promise for chemical analyzes in real time to polysaccharides, by reducing interference from molecular aggregates, both enzymatic reactions as for selective oxidation reactions. Key-words: Xyloglucan, Endoglucanase (EGII), N-oxil-2,2,6,6-tetramethylpiperidine (TEMPO), time dependent static light scattering (TDSLS), high-performance anion-exchange chromatography coupled with pulsed amperometric detection (HPAEC), Size Exclusion Chromatography (SEC), Automatic Continuous Online Monitoring Reactions (ACOMP), Automatic Continuous Mixing (ACM).