Cacto cereus peruvianus : caracteristicas estruturais, reologicas e aplicações dos polissacarideos

Abstract

Resumo: O cultivo do cacto colunar Cereus peruvianus foi realizado em uma fazenda da Universidade Estadual de Maringá, Paraná, Brasil. A produção de fitobiomassa foi estimada em torno de 300 toneladas/hectare ano. Polissacarídeos dos parênquimas foram extraídos mais eficientemente através de processos que incluem etapas de prensagem mecânica automatizada, atingido um rendimento de 2,22% de massa seca em relação a massa total do parênquima. O fracionamento do extrato bruto, após precipitação com etanol, foi realizada por cromatografia de troca iônica em DEAE-celulose. Todas as frações acídicas apresentaram a mesma composição monomérica como avaliados por hidrólise ácida ou enzimática. Arabinose e galactose foram prontamente recuperados, enquanto ramnose e ácido galacturônico foram os últimos monômeros detectados em ambos produtos hidrolíticos. O componente uronila foi seletivamente confirmado por eletroforese em papel. Análise espectroscópica, Ressonância Magnética Nuclear do 13 C, do polímero nativo mostra claramente a contribuição de (C-1) de unidades de p-D-galactopiranosil e a-L-arabinofuranosil bem como de (-CH3) de L-ramnopiranosil e (-C=0) de a-D-galactopiranosilurônico. Também foi deduzido do espectro a condição O-acetilada da goma nativa uma vez que os sinais respectivos ao campo baixo (—C—O) e alto (-CH3) foram facilmente distinguíveis. A polidispersão e distribuição da goma acídica, foi avaliada por Cromatografia de Exclusão Estérica (SEC). A goma acídica crua foi usada eficientemente na clarificação de extratos de Stévia rebaudiana levando a obtenção de formas pura do esteviosídeo. A goma na concentração de 50 ppm permitiu uma economia significativa de coagulante primário (sulfato de alumínio) no processo de clarificação do chá de folhas de Stevia rebaudiana Bertoni. xxi Estudando as propriedades reológicas do heteropolissacarídeo acídico, verificou-se que a adição de hidrolisados protéicos recuperados de resíduos de curtumes, resultou em efeito sinergístico, como medido pelo aumento da viscosidade absoluta. A cutícula cerosa pecto-celulósica dos cladódios de Cereus peruvianus também foi submetida a análise bioquímica e avaliação de possíveis aplicações. Seu conteúdo lipídico foi de 10,3% em relação à massa seca. A cutícula deslipidificada foi submetida a extração de substâncias pécticas com uma solução sequestrante de cátions divalentes (EDTA/Oxalato de amónio). O rendimento de pectato foi surpreendentemente alto (39,2% em relação à massa sêca). Rendimento de 52% foi obtido em condições otimizadas, empregando-se um método rápido de extração em duas etapas, baseado no tratamento com ácido mineral concentrado seguido de álcali. A substância péctica foi caracterizada como um homogalacturonato por análise de metilação e Ressonância Magnética do 13C. A substância foi carboxireduzida, obtendo-se uma D-galactana. Cromatografia de exclusão estérica indicou um valor de massa molar ponderai média (Mw) de 140.000 kD. A homogalacturonana teve a sua capacidade de geleificação ensaiada, segundo metodologia preconizada para pectina de baixo metoxil.

Abstract: The cultivation of Cereus peruvianus columnar cactus was carried out in the farm of State University of Maringá, Paraná, Brazil. The production of fresh biomass was estimated in about 300 tons/ha/year. Soft parenchymatous polysaccharides were more efficiently extracted by automated mechanical press, reaching 2.22% dry weight basis of the total parenchyma. The fractionation of crude polysaccharide extract, following the precipitation with ethanol, was performed by an ionic exchange chromatography on a DEAE-cellulose column. All the acidic fractions showed the same monomeric composition as evaluated by acid or enzymatic hydrolyses. Arabinose and galactose were promptly released, while rhamnose and galacturonic acid were the last monomers detected in both hydrolytic products. The uronyl component was selectively confirmed by high voltage paper electrophoresis. Spectroscopic analysis and 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of the native gum, clearly confirmed the contribution not only of p-D-galactopyranosyl and a-L-arabinofuranosyl units (C-1) but also of L-rhamnopyranosyl (-CH3) and a-D-galactopiranosiluronic (-C=0) units. The O-acetylation condition of the native gum was also deduced from the spectrum once the respective signals at down (-C—0) and up-field (-CH3) were easily distinguishable. The polydispersion and molecular mass distribution of acidic gum, was evaluated by steric exclusion chromatography (SEC). The raw acidic gum was efficiently used to clarify Stévia rebaudiana extracts to obtain stevioside sweetener. Gum concentration of 50ppm allowed significant savings of primary coagulant, namely aluminum sulfate, in the process of purification of the Stevia rebaudiana Bertoni leaf tea. Studying the Theological properties of the acidic heteropolysaccharide, it was verified that the addition of protein hydrolyzates released from tannery shavings resulted in a synergistic effect, as measured by the increase in absolute viscosity. The waxy pecto-cellulosic cuticle of Cereus peruvianus cladodes was also submitted to biochemical analysis and evaluation for other potential applications. Its lipid content was of 10.3% (dry weight basis). The lipid-free cuticle was submitted to the extraction of pectic substances through a demineralizing action of a double chelator extractant (EDTA + ammonium oxalate). The pectate yield was surprisingly high (39.2% dry weight basis). An yield of 52% was achieved in optimized conditions, using a fast two-step extraction, based upon the treatment with concentrated mineral acid, followed by alkali. The pectic substance was characterized as an homo-polygalacturonate by methylation analysis, and by 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Its near-to-completion carboxy-reduction lead to a neutral a-D-galactan. Steric exclusion chromatography of the acid/alkali extracted polypectate indicated a molar mass (Mw) of about 140 kdaltons. The homogalacturonate had its capacity of jellyfication tested according to a preconized methodology employed for pectin of low metoxil.