Métodos de Isolamento de Gomas Naturais: Comparação Através da Goma do Cajueiro (Anacardium occidentale L)

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1 A R T G o Méodos de solameno de Gomas Narais: Comparação Aravés da Goma do Cajeiro (Anacardim occidenale L) Jdih Feiosa Rodriges*, Regina Célia M. de Pala, Sônia M. O. Cosa Resmo: Dois méodos de isolameno de gomas foram comparados, orinado-milas eoanderson. A goma do cajeiro do Nordese (Anacardim occidenale L.) foi ilizada como sbsância-ese. Oméodo Riando-Milas foi efeado aravés de riração, dissolção em H 2 0com ajse de ph eà emperara ambiene ambiene, filração e precipiação com EOH. Oméodo Anderson foi desenvolvido aravés de: riração, dissolção em H 2 0 fria, filrações, diálise e liofilização. As amosras isoladas foram analisadas em ses eores de midade, cinzas, proeína e açúcares presenes. Oeor de ácidos glicrônicos na forma ácida esalina ea viscosidade inrínseca ambém foram deerminados. Oméodo Rinado-Milas foi considerado omelhor devido a maior rapidez do processo, maior rendimeno, menor possibilidade de conaminação emaior homogeneidade do maerial isolado. Brancra do sólido, solbilidade em H 2 0 e ransparência da solção foram caracerísicas observadas nas gomas isoladas pelos dois méodos. Palavras-Chave: Méodo de isolameno, goma, polissacarídeo, cajeiro, Anacardim occidenale L. NTRODUÇÃO Gomas: Propriedades gerais Gomas podem ser definidas genericamene como sbsâncias poliméricas qe, em solvene o agene de inchameno apropriado e mesmo a baixas concenrações, são capazes de formar dispersões o solções alamene viscosas o aé mesmo géis. Com esa definição, o ermo aplica-se ama vasa variedade de sbsâncias, inclindo hidrocarboneos de alo peso moleclar, borrachas, proeínas, polissacarídeos eses derivados, além de algns polímeros sinéicos.[ J. ndsrialmene, no enano, o ermo goma, é mais especifico, eesá associado apolissacarídeos eses derivados. Osolvene o agene de inchameno é, nese caso, a ága. As gomas indsriais podem ser classificadas em narais emodificadas. As narais podem ser obidas de exsdaos de árvore, de semenes, de algas o por fermenação microbiológica. As modificações são as derivadas de polissacarrídeos insolúveis, como por exemplo, a cellose. A abela apresena exemplos de gomas indsriais classificadas pela fone. Gomas são sbsâncias incolores, inodoras, insípidas enão óxicas [ J. Elas são, essencialmene, não calóricas, exceo oamido e ses derivados. A maioria delas, apesar de sofrer hidrólise ácida e enzimáica, passa pelo rao gasro-inesinal com poca o nenhma modificação [2J. A hidrólise ácida necessia de ma acidez maior do qe a do sco gásrico e/o de m empo de permanência maior no esômago. Ahidrólise enzimáica, qando ocorre, éem peqena exensão, pois não exisem enzimas no rao gasro-inesinal capazes de hidrolisar amaioria dos pol isacarídeos [2J. ~ Jdih Feiosa Rodriges*, Regina Célia M. de Pala, Sônia M.O. Cosa. - DepO de Qímica e norgânica, Universidade Federal do Ceará, UFC, Camps do Piei, CP, 2.200, CfP Foraleza-Ceará (mandar correspondência para*). Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar-9

2 Gomas narais Exsdao de Planas Goma arábica Gomacaraia Goma ragacano Goma do cajeiro Exraídas de Algas Ágar Alginao Carragenana Exraídas de Semenes Gomagar Goma do marmeleiro Fermenação microbiológica Dexrama Xanana TABELA! CLASSFCAÇÃO DAS GOMAS NDUSTRAS QUANTO AFONTE [] Gomas modificadas Carboximeilcellose Hidroximeilcellose Hidroxieilcellose Carboximeilamido Aceao de amido Hidroxieilamido Hidroxipropilamido Carboximeilgar Alginao de propileno glicol Essas propriedades, aliadas a oras mais específicas, conferem às gomas inúmeras aplicações ecnológicas. As principais indúsrias consmidoras de gomas hidrossolúveis são: a de deergenes, a êxil, a de adesivos, a de papel, a de inas, além da alimenícia, farmacêica e de cosméicos []. Nesas indúsrias elas são sadas como agenes espessanes, gelificanes, emlsificanes, floclanes, clarificanes, encapsladores e conroladores de caloria. São empregadas, ambém, como adesivo, inibidor de crisalização, proeor coloidal, formador de filme, esabilizador de espma e de sspensão []. Méodos de isolameno oobjeivo do isolameno de ma sbsância qalqer é ober m maerial qimicamene pro e homogêneo ecom m rendimeno maior possível. Os polissacarídeos narais, gomas p. ex., freqenemene vêm misrados com sais inorgânicos e oros maeriais de baixo peso moleclar e, ambém, com espécies como proeínas, ligninas, ácidos ncleícos, qe deles precisam ser separados [4,5]. Na bsca de preza máxima do maerial, mias vezes são aplicados raamenos drásicos qe descaracerizam omaerial original, alerando asa esrra o asa massa moleclar média. Esas alerações do polissacarídeo, dias como degradação, ocorrem em presença de ácido, de enzimas e, menos freqenemene, de base, e devem ser eviadas.vários são os méodos de isolameno efracionameno de polissacarídeos. Eles envolvem eapas de separação cromaográfica, complexação com íons meálicos o sais de.amônio qarenário, precipiação com eanol o aceona, liofilização, enre oras. Dealhes deses méodos podem ser enconrados nos rabalhos de Aspinal [5] e Pie []. Oisolameno de goma apresena os mesmos problemas básicos do isolameno de polissacarídeo, mas com algmas pecliaridades. Anderson [7] e Rinado-Milas [8] isolam as gomas ilizadas em ses inúmeros rabalhos de pesqisa aravés de dois méodos disinos. A abela 2 apresena as principais disinções enre eses méodos. A goma do cajeiro é m heeropolissacarídeo ramificado conendo como consiines principais acose (%). arabinose (4%). ramnose (7%). glicose R--> > > --> R R' --> - ga.--r --> --> gl -.--R --> --> i.-- -->.-- R Fig.. Um possível fragmeno esrral da goma do cajeiro. R represena D-manose, D-xilose- L-ramnose, L-arabinose o cadeias de arabinose com ligação,2. R' represena D-glicose o ácido D-glicrônico [9. gl.a. 2 Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar-9

3 (8%). ácido glicrônico (5%). além de peqenas qanidades «2% de cada) de manose, xilose e ácido meilglicrônico (figra [9J. Esa goma (de origem Papana e ndiana) foi ma das isoladas por Anderson aravés do se méodo. Ela é de fácil obenção, já qe o Ceará é o maior prodor de cajeiro do Brasil [0L e o conhecimeno adqirido no se isolameno poderia razer benefícios para a região. Esas razões moivaram a escolha da goma do cajeiro como sbsância-ese para a comparação enre os méodos de Anderson [7J e Rinado-Milas [8J. TABELA 2 DSTNÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DE SOLAMENTO DE GOMAS UTLZADAS POR ANDERSON [7] ERNAUDO-MLAS [8] Eapas Anderson[7] Rinado-Milas[8] Dissolção empo(h) emh20 emperara OºC 28ºC ph sem ajse ajsado pl7,o-7,s Filração papel vidro sinerizado e membrana Separação de composos de baixo peso moleclar diálise Recperação da goma em pó liofilização Precipiação com eanol Secagem liofilização ao ar PARTE EXPERMENTAL A goma bra foi colhida em seembro de 988 de exsdaos narais de cajeiros do ipo comm, com cerca de 20 anos, prodores de fro de cor laranja. Os cajeirossão orindos de planação experimenal da EMBRA PA. siada no mnicípio de Pacajs-CE. Os nódlos mais claros e isenos de casca foram selecionados, secos rirados anes de serem sbmeidos aos méodos de isolameno. Oméodo Rinado-Milas [8J foi ilizado como sgerido pelos aores com a diferença apenas na filração, qe foi efeada somene em fnil de vidro sinerizado, sem ilização de membrana (flxograma ). No méodo Anderson a modificação foi ambém efeada na filração, previsa para ser feia em pape. mas realizada em fnil de vidro sinerizado (flxograma 2). As amosras isoladas foram analisadas no qe se refere a seis eores de nidade, de cinza e de N (proeína). à presença de algns monossacarídeos e ao % de ácidos rônicoso Aviscosidade inrínseca ambém foi deerminada. Oeor de midade foi obido por diferença de peso após aqecimeno a 05ºC e oeor de cinza aqecimeno em mfla a 700ºC ambos efeados aé peso consane. Oeor de proeína foi calclado a parir do reslado de análise elemenar de N, fazendo-se so da relação %Nx,25[ J. Todas as análises foram feias em dplicaa. GOMA BRUTA TRTURAÇÃO DSSOLUÇÃO ,,-,. Temperara ambiene [ Solção 4% em H 20 Meio Nero - [Lã de vidro _F_L_T_RA_Ç_A_0---J Fnil de vidro sinerizado FLTRADO PRECPTAÇÃO FLTRAÇÃO [EOH PRECPTAÇÃO [Fnil de vidro sinerizado [ EOH/H'O )ESCARTADO LAVAGEM EHO- - Aceona l SECAGEM GOMA SOLADA [Rendimeno 78% GOMA BRUTA TRTURAÇÃO DSSOLUÇÃO FLTRAÇÃO [SOlUÇãO 0% em H20 Agiação por 48h T=OºC DÁLSE [ 24h em H 20 desilada 2x24h em H 2 0 bidesijada T=5ºC LOFLZAÇÃO [Lã de vidro Fnil de vidro sinerizado GOMA SOLADA [Rendimeno 50% Flxograma: Eapas do processo de isolameno da goma do cajeiro pelo méodo Rinado-Milas. Flxograma 2: Eapas do processo de isolameno da goma do cajeiro pelo méodo Anderson. ~ Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar-9

4 As ilações condoméricas com solções de HC o NaOH foram efeadas em m condivímero 8 Micronal com elerodo de plaina, de consane 0,cm- à ma emperara de 25,0 ±O,ºC. Para análise cromaográfica, as amosras foram hidrolisadas com ácido riflroacéico (TFA) 4N por 2,5h a 00ºC em ampola de vidro selada. Os açúcares hidrolisados, livres de excesso de TFA foram dissolvidos em MeOH/H 2 0 (80/20) e cromaografados em placas de sílica gel 0 F254 Merck. Osisema de solvene ilizado foi álcool isopropílico, aceao de eila eh 2 0 (7:2:) earevelação foi feia com orcinol em ácido feia orcinol em ácido slfúrico. Uilizo-se para comparação solções padrão de acose, arabinose, glicose, manose, ramnose exilose, proveniene de Merck. A viscosidade inrínseca foi deerminada em NaC M, ilizando-se m viscosímero Oswald com diâmero de capilar 0,8mm e com 50s. de empo de escoameno para H 2 0 a 25,0+0, C. RESULTADOS EDSCUSSÃO Análise das amosras de goma de cajeiro Aabela apresena algns dados caracerísicas das gomas isoladas pelos méodos Anderson e Rinado-Mi- TABELA COMPARAÇÃO ENTRE AS PROPREDADES DE GOMA DO CAJUERO DO NORDESTE SOLADA PELO MÉTODOS RNAUDO-MLAS EANDERSON Méodo Rinado-Milas Méodo Anderson Cor do sólido branca branca Aspeco do sólido pó flocos Aspeco da solção límpida límpida Rendimeno 7S% 50% Unidade (%), ±O,S 4,2 ±O,S Cinzas (%)* 0,7 ±0,02 0, ±0,07 Nirogênio (%)* O,S ±0,05 0,9 ±0,02 Proeína (%) (Nx,25) l,l ±0,2,02 ± 0, [l]nacm (ml/g) S,S 7,S Anális dos açúcares acose P P arabinose P P ramnose P P xilose N N mamose N N glicose P P Ácidos glicrônicos (%) forma salina, 5,4 forma ácida 0,0 O,S Toal,±0,,2±0, *corrigida midade P=presene N=não deecado las. Elas são similares em mios aspecos. Ambas são 4 brancas, solúveis em H 2 0, formam solções límpidas e apresenam eores de cinza semelhanes. Os percenais de nirogênio são próximose denro da faixa derminada por Marqes exavier[2]. Regisra-se ma diminição no eor de midade da goma liofilizada (Anderson). o qal é mio dependene do empo de exposição à pressão redzida. Anderson, por exemplo, obeve % da nidade de goma do cajeiro papano de 7,9%[7]. As viscosidades inrínsecas são, ambém, diferenes. Oprocesso de recperação da goma em pó baseado na precipiação com eanol (méodo Rinado-Milas) pode er ocasionado m fracionameno do maerial, endo sido recolhidas frações de peso moleclar maior. No enano, o isolameno, a ª prificação e a 2ª prificação da goma do angico[] (processos seqenciados, cada m deles envolvendo precipiação com eanol) não reslaram em m maerial de peso moleclar crescene, o qe evidencia a não ocorrência de fracionameno. Caso ele ivesse ocorrido a viscosidade inrínseca da goma 2ª prificada seria maior do qe a goma ª prificada qe por sa vez seria maior do qe a goma isolada. As viscosidades deerminadas foram eqivalenes. Qano as consiines do heeropolissacarídeos, verifica-se qe os mesmos açúcares esão presenes nas das amosras da goma. Oeor oal de ácidos glicrônicos, ambém, é o mesmo. A variação imporane esá na proporção enre aforma salina eaforma ácida, qe foi deerminada a parir das crvas apresenadas nas figras 2 e. No caso da goma obida pelo méodo Rinado-Milas odos os grpamenos RCOOH, exisenes originalmene na amosra, se apresenam neralizados. Nenhma inflexão é observada na crva de ilação condomérica desa goma com NaOH (figra ). O mesmo não ocorre com a crva correspondene à goma obida pelo méodo Anderson. Nesa goma, % dos ses resídos de ácido glicrônico permanecem ainda na forma ácida, o qe deve corresponder a ma diminição da densidade de carga da macromolécla. Menor a densidade de carga, menor a replsão enre os grpos RCOO-, maior a possibilidade das cadeias se enrolarem. E, porano, menor aviscosidade inrínseca. Comparação enre os méodos Além da comparação enre as caracerísicas das amosras isoladas pelos dois méodos é essencial qe se faça, ambém, ma análise sobre o desenvolvimeno dos méodos, levando-se em cona rendimeno, empo gaso, possíveis problemas, ec. O méodo Rinad-Milas foi aqele qe proporciono m maior rendimeno (78%) e qe foi execado em m menor empo. Apesar desas vanangens, ele pode apresenar algns problemas. Oprimeiro deles seria aperda de Polímeros: Ciência e Tecnologia - JanfMar-9

5 .~ GOO V :i... ~ 400 z. '~ 00 ::> o Õ Vl ~ 80 '" 70 Z.<: f :> o 0 z o ~ 500 :l.. ~ 400.~ 00 ::> o g VOLUME DE NoOH M em L VOLUME D~ Hei 0,0\0 M m L Fig 2: Crva de ilações condméricas de amosras de goma de Anacardim occidenale L. com HC :, goma isolada pelo méodo Rinado-Milas, 0,0884G L goma isolada pelo méodo Anderson, 0,090G. açúcares lábeis, ramnose, por exemplo, por ser a dissolção efeada à emperara ambiene (=28ºC). A análise qaliaiva dos açúcares, revela, no enano, a presença de ramnose nas das amosras de goma, oqe indica qe al perda não foi verificada. Osegndo problema seria o fracionameno do maerial devido ao processo de recperação de sólido efeado aravés de precipiação com eano!. Dados obidos com a goma do angico[] refam al possibilidade. Oméodo Anderson proporciono m rendimeno relaivamene baixo (50%), provavelmene casado pela dissolção parcial da goma bra o pela perda do maerial drane a diálise. Onão ajse de PH ea baixa emperara de dissolção devem er conribído, ambém, para ese baixo rendimeno. Um oro problema do méodo é a possibilidade de formação de fngos drane as eapas de dissolção e diálise. Qando esas eapas foram feias à emperara ambiene observo-se, realmene, a formação de fngos na solção. Um complicador adicional pode- Fig : Crva de ilações condméricas de amosras de goma de Anacardim occidenale L. com Na OH:., goma isolada pelo méodo Rinado-Milas, 0,085 G L goma isolada pelo méodo Anderson, 0,09 G. ria ocorrer caso a filração fosse feia em papel, como sgerida pelo aor. Nese caso haveria a possibilidade de conaminação com maerial cellósico, profndamene indesejável em se raando de isolameno de carboidrao. CONCLUSÃO Levando-se em cona odos os faores relaivos ao desenvolvimeno dos processos eàs caracerísicas dos maeriais isolados chego-se aconclsão qe o méodo Rinad Milas éomais adeqado para isolar gomas, principalmene, se desinadas a esdo acadêmico. A escolha do méodo mais adeqado para fins indsriais eria qe levar em cona oros faores, ais como viabilidade econômica, disponibilidade de eqipamenos, ec, não considerados aqi. Além das boas caracerísicas observadas ano na goma obida pelo méodo Anderson qano na Rinad-Milas (brancra do sólido, boa solbilidade em H 2 0, ransparência da solção) algmas vananges do méodo Rinad-Milas podem ser desacadas. São elas: a) maior rapidez do processo b) maior rendimeno c) menor possibilidade de conaminação, qer por fngos qe por maerial cellósico.. Polímeros: Ciência e Tecnologia - JanfMar-9 5

6 d) maior homogeneidade do maerial no qe se refere ao consiine ácido glicrônico, oalmene ransformado para aforma salina. Vale ressalar, no enano, qe o scesso no isolameno de gomas pelo méodo Rinad-Milas concenra-se na filração e secagem do maerial. A filração, assim como as primeiras lavagens, não deve ser efeada aé a reirada complea do líqido, pois provocaria peneração do ma~ erial no fnil e agregação enre as próprias paríclas do polissacarídeo. Somene na úlima lavagem (com aceona), afilração deve ser levada aé ofinal. Apesar do relaivo scesso do maerial isolado pelo méodo Rinado-Milas, ma goma mais pra eoalmene ransformada em sal de sódio, mias vezes necessária para esdos mais refinados, só será obida com a execção de rês eapas (ma de isolameno edas de prificação) como sgerido pelos aores [8]. AGRADECMENTOS À Profª Margerie Rinado (CNRS-França) pela demonsração do méodo. À EPACE, empresa de Pesqisa Agropecária do Ceará,' aalmene pérencene à EM BRAPA, pelo fornecimeno da gdmabra eao CNPq pelo apoio financeiro. :' ". REFERÊNCAS BBlOGRÁFCAS - J,N. BE MLLER, ndsrial Gms, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley &Sons, 7, 589, R.L WHSTLER, "ndsrial Gms-Polysaccharides and heir Derivaives", Edior R.L Whisler, 2ª ed., Academic Press, Londres, capo,97. - J. WELLS, "Celllar Microbial Polysaccharides", "Exracell. microb. polysaccharides", ACS Symp. Series, 45, 299, J,F. KENNEDY e CA WHTE, "Bioacive Carbohydraes: n Chemisry, Biochemisry and Biology", Ellis Horvvood Lda, nglaerra, capo 4, G.O. ASPNALL, "The Polysaccharides" - vol., Edior G.O.Aspinall, Academic Press, New York, capo 2, A.O. PTET, "Mehods in Carbohydrae Chemisry", vol. V, General Polysaccharides", Edior R.L Whiser, Academic Press, seco, D.M.WANDERSON, P.C:BELL ej,r. MLLAR, Phyochemisry,289, a M. MLAS, "Polielerólios", ed. RAM.C. Grooe eaas. Crvelo, USP, São Carlos, 99; bl M. Rinado, Comnicação Pessoal. 9 - D.MW. ANDERSON e P.C. BELL, Anal. Chimica Aca, 79, 85, V.P.M.S. LMA, "Clra do Cajeiro no Nordese do Brasil", ª ed., Banco do Nordese do Brasil, Foraleza, MARKS, R.B. BAUM et. SWAN, Analyical Biochem., 47,, M.R. MARQUES e J. XAVER FLHO, Phyochemisry, 0, 4,99. - AG. da SLVA, "Goma do Angico (Anadenahera macrocarpa): isolameno, prificação e caracerização", disseração de Mesrado, UFC, Foraleza, 992. ~ Recebido em 4 de dezembro de 992 Aprovado em 0 de março de 99 Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar-9