Propriedades fisico-quimicas de biopolimeros : xantana/galactomananas

Abstract

Resumo: A interação entre a xantana, um exopolissacarídeo microbiano, comercialmente utilizado, e galactomananas de sementes de espécies nativas foi investigada. Xantana e galactomananas interagem em solução resultando em significativos aumentos na viscosidade ou formação de gel, apesar de ambos os polissacarídeos isolados não serem geleificantes. Com a finalidade de contribuir na elucidação do efeito sinérgico da mistura foram selecionadas duas galactomananas, cujas estruturas químicas foram previamente elucidadas: um modelo altamente substituído, a galactomanana de Mimosa scabrella Bentham com relação manose/galactose (M/G) de 1,1 e a de Schizolobium parahybae (Vellozo) Blake, com M/G = 3, ambas com rendimento comparável ao das galactomananas importadas, usadas comercialmente (" 30 %). As principais características químicas e físico-químicas das amostras foram analisadas e o comportamento reológico das misturas dos polissacarídeos foi investigado. A análise viscosimétrica a 20 °C em aparelho Brookfield revelou uma forte interação da xantana com a galactomanana de S. parahybae, consistente com os dados da literatura acerca da influência do conteúdo de galactose da galactomanana. A interação ocorreu nas misturas aquecidas ou não acima da temperatura de transição conformacional (Tm) da xantana, porém foi mais evidente nas condições em que a xantana apresentou a conformação desordenada. A galactomanana de M. scabrella revelou uma interação mais fraca, porém significativa, considerando-se que praticamente todas as unidades de manose são substituídas, confrontando os mecanismos citados na literatura que apontam uma interação via regiões não-substituídas da mesma. A análise da interação, através de medidas reológicas oscilatórias de baixa deformação, microcalorimetria (DSC) e medidas quirópticas, especialmente com o sistema xantana:galactomanana de S. parahybae, em função da conformação da xantana, revelou uma interação mais efetiva com os segmentos desordenados de xantana. Tais segmentos parecem ser mais abundantes em baixas concentrações de sal, porém estão presentes em menor proporção em condições nas quais a xantana apresenta-se sob conformação ordenada, mesmo antes de aquecer a mistura acima da Tm da xantana. A dependência do dicroísmo circular com a temperatura sugere um ordenamento das cadeias de xantana induzido pela galactomanana, abaixo da temperatura de formação do gel (Tg" 25 °C), sob condições nas quais a xantana isolada exibe conformação desordenada.

Abstract; The interaction between xanthan, a commercial exopolysaccharide, and galactomannans from seeds of native plant species, were investigated. Xanthan and galactomannans interacted in solution, resulting in significant increase of viscosity or gel formation although each polymer separately did not gel. In order to contribute to the elucidation of the synergic effect of these mixtures, two galactomannans were selected, whose chemistry structures were previously elucidated: a highly substituted one, the galactomannan of Mimosa scabrella Bentham, with a mannose/galactose ratio (M/G) of 1.1 and the galactomannan of Schizolobium parahybae (Vellozo) Blake, with M/G = 3. Both prepared in yields as high as those of commercially imported galactomannans, (" 30 %). The main chemical and physiochemical characteristics of the samples were analysed and the mixtures of polysaccharides investigated. Viscometric analysis at 20 °C in a Brookfield viscometer revealed a strong interaction between xanthan and galactomannan of S. parahybae, consistent with literature concerning the influence of galactose content of the galactomannan. The interaction occurred in mixtures even without heating above the conformational transition temperature (Tm) of xanthan, but was more evident in conditions where the xanthan was in the disordered conformation. The galactomannan of M. scabrella showed a smaller but significant interaction, even showing practically all the mannosyl units are substituted, in disagreement with the mechanisms described in literature which argue that it occurs via unsubstituted regions of galactomannans. Interaction analysis, using oscillatory small deformation measurements, microcalorimetry (DSC) and chiroptical analysis, especially with the system xanthan:galactomannan of S. parahybae, in function of xanthan conformation, showed a more effective interaction with disordered segments of xanthan. These segments seem more abundant at low salt concentrations but are present, in lower proportions under condition where the xanthan has an ordered conformation, even before heating the mixture above the Tm of xanthan. The circular dichroism dependence with temperature suggested an ordering of the xanthan chains, induced by galactomannan, at the temperature of gel formation (Tg " 25 °C), under conditions where xanthan alone exhibits a disordered conformation.