APS SOBRE PRODUÇÃO DE ÁLCOOIS DE APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS - OBTENÇAO BIOTECONOLOGICA DE XILITOL

...

- PROPRIEDADES E APLICAÇÕES

Xilitol – propriedades e aplicações O xilitol é um poliálcool formado por cinco carbonos (C5H12O5), com poder adoçante similar ao da sacarose, encontrado na natureza em frutas e vegetais (PEPPER; OLINGER, 1988). A extração de xilitol dessas fontes, entretanto, não é economicamente viável, dado que a concentração de xilitol em plantas é relativamente baixa quando comparada, por exemplo, com a concentração de sacarose na cana-de-açúcar (EMODI, 1978). Além disso, o xilitol configura-se como intermediário no metabolismo dos carboidratos dos mamíferos de tal forma que humanos adultos produzem, em média, de cinco a quinze gramas de xilitol por dia (RUSSO, 1976).

Esse poliol caracteriza-se por sua lenta absorção e participação das rotas metabólicas independentemente de insulina, podendo, portanto, ser utilizado como substituto de glicose para diabéticos. Entretanto, similar a outros carboidratos completamente metabolizados, o xilitol caracteriza-se por uma fonte viável de calorias, posto que um grama desse composto confere 4,06 kcal. Dessa forma, o xilitol é comparável a outros carboidratos de lenta absorção, sendo 2,5 vezes mais doce que o manitol e 2,0 mais que o sorbitol, apresentando mesmo poder adoçante da sacarose em diversas condições. A característica mais importante do xilitol reside, entretanto, no fato de esse ser um adoçante anticariogênico, posto que não é metabolizado por microrganismos específicos presentes na flora bucal, além de inibir a desmineralização dos dentes e prevenir o desenvolvimento de cáries já existentes (cariostático) (MAEKINEN, 1979).

A dissolução endotérmica, ou calor negativo de dissolução (-36,6 cal/g) do xilitol é uma importante característica de aplicação tecnológica, pois confere excelente sabor e sensação de refrescância nas cavidades bucal e nasal, similares a do mentol. Na tecnologia de alimentos isso significa que a utilização de xilitol, em sua forma cristalina, na formulação de alimentos confere, no momento do consumo, a diminuição da temperatura da saliva e, conseqüentemente, sensação de refrescância. Tal característica é desejável em inúmeros alimentos, tais como, gomas de mascar, balas, refrigerantes, sorvetes, entre outros. Gomas demascar formuladas com xilitol são amplamente comercializadas em países como Finlândia, Alemanha e Suíça (COUNSELL; ROBERTON, 1976).

Devido a suas propriedades físico-químicas, a utilização do xilitol na indústria de alimentos tem sido ampla e crescente, principalmente, na produção de confeitos, gomas de 13 mascar, produtos de panificação, geléias, chocolates entre outros (PEPPER; OLINGER, 1988). Outras importantes áreas de aplicação tecnológica do xilitol são a farmacêutica e de higiene oral, dadas suas propriedades. Dentre as diversas vantagens de aplicação do xilitol como ingrediente de formulações, destaca-se o fato de não participar de reação de Maillard responsável pelo escurecimento, bem como, a redução do valor nutricional das proteínas, podendo ser utilizado em alimentos em que o escurecimento não é desejável e que necessitam serem processados em altas temperaturas. Quanto às aplicações tecnológicas do xilitol, deve-se ressaltar ainda que o mesmo é reconhecido como aditivo do tipo GRAS (Generally Regarded as Safe)pelo órgão Food and Drug Administration e permitido para a dieta de diabéticos, segundo o Codex Alimentarius(AGUIAR; OETTERES; MENEZES, 1999).

[pic 1]

- Produção biotecnológica de xilitol

Correntemente, o xilitol é produzido pela redução química (hidrogenação) da xilose pura obtida, principalmente, de hidrolisados hemicelulósicos de madeiras submetidos a sucessivas etapas de purificação tais como cromatografias de troca iônica, exclusão molecular e outras. E

sse método, entretanto, apresenta uma série de desvantagens, tais como, o requerimento de elevadas temperaturas (80 -140 °C) e pressões (50 atm), bem como, as sucessivas etapas de purificação aplicadas ao hidrolisado hemicelulósico e à solução de xilitol, para que o mesmo seja separado do catalisador (Ni/Al2O3). Dessa forma, a produção de xilitol pelo método químico tem sido considerada muito onerosa e impactante ao meio ambiente, devido à utilização excessiva de fontesnaturais de madeira, tornando a produção biotecnológica de xilitol um processo alternativo promissor. A produção biotecnológica de xilitol consiste naredução da xilose a xilitol mediante a utilização de microrganismos e/ou enzimas. Embora os microrganismos assimilem e fermentem mais prontamente glicose do que xilose, existem, em menor número, bactérias, fungos filamentosos e leveduras capazes de assimilar e fermentar xilose a xilitol e outros metabólitos como etanol, dependendo, basicamente, do microrganismo e das condições de cultivo empregadas (JEFFRIES, 1983).

De forma geral, entre os microrganismos, as leveduras são consideradas os melhores produtores de xilitol. Barbosa et al. (1988) avaliaram 44 leveduras para a conversão de 14 xilose em xilitol, concluindo que as espécies Candida guillermondiie Candida tropicalissão as melhores produtoras de xilitol. Nas leveduras, após ser transportada para o interior da célula, por difusão facilitada ou processo ativo, a D-xilose é convertida em D-xilulose, mediante duas reações (Figura 1). A primeira consiste na redução de D-xilose a xilitol mediante xilose redutase NADPH ou NADH-dependente e a segunda é a oxidação do xilitol a D-xilulose mediante xilitol desidrogenase NAD+ ou NADP+ -dependente. A D-xlilulose é fosforilada a D-xilulose-5-fosfato pela D-xiluloquinase antes de participar do ciclo das pentoses fosfato (GIRIO et al., 1994).

Figura 1. Representação esquemática das primeiras etapas da metabolização da D-xilose em leveduras. [pic 2]

Em leveduras produtoras de xilitol, a atividade da xilose redutase é, preferencialmente, NADPH-dependente e a xilitol desidrogenase, especificamente NAD+-dependente. A regeneração do cofator NADPH ocorre no ciclo das pentoses fosfato enquanto a regeneração de NAD+, a partir de NADH, ocorre na cadeia respiratória, tendo o oxigênio como aceptor final

de elétrons. Assim, sob condições limitadas de oxigênio, não há a completa re-oxidação de NADH a NAD+, promovendo um desequilíbrio redox. A baixa concentração de NAD+ diminui a oxidação do xilitol a xilulose, induzindo a excreção de xilitol ao meio de cultura (DU PREEZ; VAN DRIESEL; PRIOR, 1989).

Assim, sob condições limitadas de oxigênio, a xilose não é completamente