Galactoxiloglucana de sementes de Hymenaea courbaril : estrutura e propriedades

Abstract

Resumo: Uma galactoxiloglucana (HXGRP) foi obtida de sementes de Hymenaea courbaríl (jatobá). Ela apresentou uma relação molar monossacarídica de 4:3:1 para glucose, galactose e xilose, respectivamente. Através do tratamento da HXGRP com uma enzima endocelulase em tampão acetato, pH 5, 30°C, e separação dos oligossacarídeos por HPAEC-PAD verificou-se que eles são os: XXG (2,8%), XXXG (3%), XXLG (47%), XLLG (2,4%), XXXXG (23%), XXXLG (14%), XLXXG (4,8%) e XXLXG (2,6%). Análises de espectroscopia de RMN mono e bidimensionais do polímero não permitiram a obtenção de dados que ajudassem no esclarecimento de sua estrutura fina, mas a análise de metilação e do produto obtido pelo tratamento da HXGRP com ß-galactosidase sugere a presença de unidades de alfa-D-Xylp substituídas em 0-4 por unidades de ß-D-Galp, estrutura não reportada anteriormente. A oxidação seletiva da HXGRP com o reativo TEMPO foi efetiva como demonstrado pelas modificações observadas no seu espetro de RMN de 13C, com o aparecimento de um sinal na região de delta 175, indicando a presença de carboxila de ácido urônico. Através de sua dosagem por método colorimétrico e análise do espectro de RMN de 13C pode-se sugerir a presença de somente ácido ß- D-galacturônico, sendo que praticamente todas as unidades de galactose foram oxidadas. A análise da região de C-5 de xilosil e C-6 de galactosil, do espectro de DEPT-135 desse derivado oxidado, demonstra a diminuição de um sinal que não tinha sido atribuído a nenhum carbono das unidades monossacarídicas do material nativo, e a diminuição desse mesmo sinal no espectro de DEPT-135 no material tratado com a enzima ß-galactosidase (MARTIN, 1999) sugerem que ele pertença a unidades de galactose ligadas ao C-4 das unidades de xilose. Análises reológicas, de fluorescência e de HPSEC-MALLS, de soluções de HXGRP aquecidas a 85°C por duas horas e depois resfriadas e de não aquecidas sugerem a presença de agregação entre as moléculas. A adição de íons borato à soluções de HXGRP aumentam a sua viscosidade, bem como seu comportamento viscoelástico, o que pode ser interpretado pelo modelo de inibição do fenômeno da reptação. A viscoelasticidade varia com o pH, concentração de íon borato e a massa molar do polímero. Para uma concentração de galactoxiloglucana de 20 mg/ml, o pH que promoveu as melhores características elásticas foi o de 9,8. Entre as concentrações de tetraborato de sódio estudadas a que promoveu melhor interação foi a de 7 mg/ml. Na análise comparativa entre duas amostras de massa molar diferente, a de maior Mw apresenta os valores dos módulos elástico e viscoso bem maiores que a de menor, mas por análises de Cox-Merz nenhuma apresentou comportamento de gel. A análise reológica a uma frequência fixa com variação de temperatura, também, mostra diferenças de comportamento para as duas moléculas em solução aquosa ou de tetraborato de sódio. Por análises de RMN de 11B observa-se a formação de complexos do tipo BD, o que justifica a formação de uma solução mais viscoelástica após a adição de borato, e não a de um gel. Análises termogravimétricas do material complexado e não complexado no estado sólido demonstram a persistência do complexo e diferenças em sua cinética de degradação.

Abstract: A galactoxyloglucan (HXGRP) was obtained from the seeds of the tree Hymenaea courbaril (jatobá). It had a monosaccharide molar ratio of 4:3:1 of glucose, xylose and galactose, respectively. HXGRP was submitted to enzymatic degradation with an endo-glucanase in acetate buffer, pH 5,0, 30°C. The resulting oligosaccharides were separated by HPAEC-PAD and were: XXG (2,8%), XXXG (3%), XXLG (47%), XLLG (2,4%), XXXXG (23%), XXXLG (14%), XLXXG (4,8%) e XXLXG (2,6%). 1D and 2D NMR spectroscopy did not clearly define the structure of HXGRP, but methylation analysis and the product formed by treatment with ß-galactosidase indicated that alfa- D-Xylp residues can be substituted at 0-4 by ß-D-Galp residues, a structure which has not been previously reported. Selective oxidation with the TEMPO reagent was effective as demonstrated by modifications observed in the 13C NMR spectrum of the product, with the appearance of a new signal at delta 175, indicating a uronic acid carboxyl group. Its quantification by a colorimetric method, and 13C NMR analysis suggested the presence of only ß-D-galacturonic acid, with almost ali of the galactosyl residues being oxidized. Analysis of the C-5 region of the xylosyl and the C-6 region of the galactosyl residues of the oxidized polysaccharide using DEPT-135 spectroscopy showed a decrease in a signal not attributed to any C nucleus of the monosaccharide residues. The decrease of the same signal obtained from ß-galactosidase treated polysaccharide in its DEPT-135 spectrum (MARTIN, 1999) suggested that it belonged to galactosyl linked to C-4 of xylosyl residues. Rheological, fluorescence and HPSEC-MALLS analyses of HXGRP dissolved in water heated to 85°C for 2 h and thereafter cooled to 25°C, and non-heated Solutions suggested the presence of molar aggregation. When borate ions were addied to the HXGRP Solutions, an increase in their viscosity and their viscoelastic behavior occurred and this was interpreted as inhibition of a reptation model. The viscoelasticity was modified on changes of pH, borate ion concentration and the molecular weight of the polymer. For a galactoxyloglucan concentration of 20 mg/ml, the pH that promotes the best elastic character was 9.8 and the best tetraborate concentration was 7 mg/ml. In a comparative analysis between two samples with different molecular weights, that with the highest Mw had higher elastic and viscous moduli, but by Cox-Merz analysis they did not show any gel behavior. Rheological analyses with temperature variation at a fixed frequency, also showed differences between the two molecules when they was solubilized in water or in aqueous sodium tetraborate. 11B NMR spectroscopy showed the presence of BD complex, justifying the formation of a more viscoelastic solution and not a gel. Thermogravimetric analyses of complexed and non-complexed material in the solid state showed persistence of complexes and differences in their degradation kinetics.