Caracterizaçao química de polissacarídeos neutros e sulfatados isolados de algas vermelhas e cinética química da reaçao de ciclizaçao em galactanas sulfatadas

Abstract

RESUMO: O componente amorfo constituinte da parede celular da maior parte das algas vermelhas é freqüentemente composto por galactanas sulfatadas, porém xilanas, mananas sulfatadas e xilomananas sulfatadas também têm sido encontradas nas ordens Nemaliales e Palmariales. Neste trabalho estudou-se os polissacarídeos solúveis em água isolados das algas vermelhas Galaxauras marginata, G. obtusata, Tricleocarpa cylindrica, T. fragilis, Scinaia halliae (Nemaliales) e Palmaria palmata (Palmariales). Mediante extração aquosa a 80 ºC, seguida por tratamento com Cetavlon e precipitação com etanol, foram obtidos dois grupos de polissacarídeos: um neutro (frações GMs, GOs, TCs, SHs e PPs) e outro sulfatado (frações GMp, GOp, TCp, TFp, SHp e PPp). Os polissacarídeos neutros apresentaram atividade óptica negativa e se mostraram ricos em unidades de xilose. Análises de RMN de 1H, 13C e HMQC revelaram tratar-se de b-D-xilanas lineares glicosiladas em C-3 e C-4 na proporção de 1:5 (para Nemaliales) e 1:2 (para Palmariales), como verificado por análises de metilação e integração dos prótons anoméricos. Os polissacarídeos presentes nas frações sulfatadas apresentaram atividade óptica positiva e elevados teores de manose, xilose e 4-O-metil xilose. As xilomananas sulfatadas GMp e TFp renderam após fracionamento as sub-frações homogêneas GMp-B, TFp-B e TFP-C, cujas análises de metilação e RMN de 13C, de suas formas nativas e modificadas, evidenciaram como cadeia principal uma a-D-manana 3-glicosilada, sulfatada em C-2 e/ou C-4 glicosilada em C-4. Etes resultados mostram que as algas vermelhas estudadas biossintetizam dois polímeros distintos como polissacarídeos solúveis. A reação de ciclização, formação de unidades de 3,6-anidrogalactose a partir de unidades precursoras de galactose 6-sulfato ou 2,6-dissulfato, tem sido estudada em diferentes tipos de galactanas sulfatadas e neste trabalho nas carragenanas isoladas das algas Eucheuma denticulatum e Furcellaria lumbricalis, mediante extração aquosa a temperatura ambiente, contidas nas frações ECW, F1 e F2. Análises de metilação, FT-IR e RMN de 13C e 1H revelaram que a galactana homogênea ECW era uma parcialmente ciclizada nu-carragenana. As galactanas homogêneas FS2 e F2S2, obtidas após purificação de F1 e F2, foram caracterizadas por metilação e RMN de 13C como uma mu/gamma-carragenana. A nu/iota-carragenana ECW, quando submetida a tratamento alcalino, apresentou uma velocidade de ciclização, a 60 e 70 ºC, cerca de 7 e 13 vezes mais rápida do que a obtida para a mu/gamma-carragenana FS2. A fração F2S2, após hidrólise redutiva parcial, originou os oligossacarídeos FC (de elevado caráter gamma-) e FD (de elevado caráter mu-). Quando comparadas a 70 e 80 ºC, a velocidade de reação em FC se mostrou cerca de 4,0 e 3,3 vezes mais lenta do que em FD. A velocidade em FD se mostrou 1,4 vezes superior a determinada para FS2 e 9,7 vezes inferior a determinada ECW, a 70 ºC, enquanto que FC, se mostrou 3,8 vezes mais lenta que FS2, sob a mesma temperatura. As diferenças observadas entre as velocidades nas diferentes frações relacionam-se ao padrão de sulfatação presente em cada galactana estudada. O fato da velocidade em FS2 ser intermediária as de FC e FD, sugere que o caráter híbrido do polissacarídeo lhe confere uma cinética dupla, onde cada padrão estrutural (mu- e gamma-carragenana) apresenta uma cinética própria que um conjunto, resulta noutra intermediária

ABSTRACT: The cell-wall in the division Rhodophyta is frequently constituted by sulfated galactans, however neutral xylans, sulfated mannans and sulfated xylomannans have been extracted from red algae belonging to the order Nemaliales and Palmariales. Here were studied the water soluble polysaccharides from the seaweeds Galaxaura marginata, G. obtusata, Tricleocarpa cylindrica, T. fragilis, Scinaia halliae (Nemaliales) e Palmaria palmata (Palmariales). By extraction with water at 80 °C, followed by Cetavlon treatment and ethanol precipitation, were obtained two kinds of polysaccharides: one neutral (GMs, GOs, TCs, TFs, SHs and PPs fractions) and other sulfated (GMp, GOp, TCp, TFp, SHp and PPp fractions). The first ones polysaccharides showed negative optical rotation and xylose as majority residue. The 1H, 13C and HMQC NMR analyses showed that these polysaccharides were a linear (1-?3)- and (1-?4)-linked (3-D-xylan on the ratio 1:5 (to Nemaliales) and 1:2 (to Palmariales), as confirmed by methylation and integration analysis. The last ones polysaccharides showed positive optical rotation and mannose, xylose and 4-O-methyl xylose as majority residues. The homogeneous sulfated xylomannans GMp-B, TFp-B e TFp-C, obtained after GMs and TFs fractionation, had a 3-linked a-D-mannan as main chain, sulfated at C-2 and/or C-4 and xylosilated at C-4, as showed the 13C NMR and methylation analysis of its native and modified forms. These results shows that the studied red seaweeds produce two differents polymers as soluble polysaccharides. The cyclization reaction, formation of the 3,6-anhydrogalactose units from precursor units (galactose 6 or 2,6 sulfated), has been studied in differents seaweed polysaccharides and in these work in the carrageenans isolated from Eucheuma denticulatum and Furcellaria lumbricalis by extraction with water at room temperature, contained in the fractions ECW, F1 and F2. Methylation, FT-IR, 1H and C-NMR analysis showed that the homogeneous galactan from ECW was a partially cyclized nu-carrageenan. The homogeneous galactans FS2 and F2S2, obtained after F1 and F2 purification, was characterized by methylation and 13C-NMR analysis as a mu/gamma-carrageenan. The nu/iota carrageenan ECW showed, at 60 and 70 °C, a rate constant 7 and 13 times faster than the mu/gamma-carrageenan FS2. The fraction F2S2 yielded, after reductive partial hydrolysis, the oligosaccharides FC (major gamma- character) and FD (major mu-character). When analyzed at 70 and 80 °C, the rate constant of FC was 4 and 3,3 times lower than FD. The rate constant of FD was 1,4 times faster than FS2 and 9,7 times lower than ECW, at 70 °C, while FC was 3,8 times lower than FS2, at the same temperature. The viewed differences between the rate constants were related to the sulfatation pattern of the each carrageenan. And the fact of rate constant in FS2 to be between FC e FD, suggest that the hybrid character of these polysaccharide produce a double kinetic, where each structural pattern (mu- and gamma-carrageenan) show a own kinetic, that in joint result in a intermediary other one.