influência da desacetilação química na viscosidade da xantana
Pinto, E. P.1*; Furlan, L.2; Vendruscolo, C. T.3,4
1Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial
2Instituto de Química e Geociências
3Departamento de Ciência dos Alimentos
4Laboratório de Biopolímeros – Centro de Biotecnologia
Universidade Federal de Pelotas, Caixa Postal 354, CEP 96010-900, Pelotas, RS, Brasil
*eporto.faem@ufpel.tche.br

1.	INTRODUÇÃO

Biopolímeros bacterianos são polissacarídeos de origem microbiana obtidos por processos biotecnológicos. A xantana produzida comercialmente consiste, por definição, em um polissacarídeo aniônico, extracelular, de alto peso molecular, obtido durante o cultivo aeróbico de culturas puras de Xanthomonas campestris [4].
A xantana sintetizada pela Xanthomonas campestris pv campestris, patovar utilizado industrialmente, apresenta uma estrutura primária composta de repetidas unidades pentassacarídicas, formada por duas unidades de glicose, duas de manose e uma de ácido glicurônico. A cadeia lateral ainda apresenta substituintes como os grupos acetila e piruvato ligados em determinadas posições [2].
O interesse e importância comercial da xantana devem-se às suas específicas e únicas propriedades reológicas e sua notável estabilidade [5]. A xantana tem atraído atenção particular devido as suas aplicações tanto na indústria alimentícia como em outros seguimentos industriais. 
As propriedades reológicas da solução de xantana variam com a natureza do biopolímero, isto significa que dependem de sua estrutura química. Entretanto, discordâncias existem com respeito às influências dos substituintes acetil e piruvato na capacidade espessante do biopolímero. 
A qualidade reológica da xantana pode ser melhorada através de modificações químicas de sua estrutura, resultando em derivados de xantana com novas propriedades que podem estender suas aplicações. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de diferentes métodos de desacetilação química na viscosidade do biopolímero xantana.

2.	MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido com xantana comercial (Kelgum 87, Kelco). Os íons presentes na amostra foram removidos através da diálise da solução aquosa do biopolímero (2%m/v) com água ultrapura por 48horas (a troca de água foi realizada duas vezes ao dia), a 4ºC em membranas semipermeáveis (Dialysis Tub) de 12-16000MW com diâmetro seco de 49mm. O biopolímero foi seco em estufa a 56ºC e triturado em moinho de disco. A xantana purificada foi considerada como padrão.
A xantana purificada foi modificada através de uma reação de hidrólise básica para remoção dos grupos acetil. Foram desenvolvidas quatro metodologias: Método A: a partir da xantana purificada, preparou-se uma solução do biopolímero a 0,5% com 0,1mol L-1 de hidróxido de amônio (m/v) que permaneceu sob agitação por 1 hora a 54ºC; Método B: submeteu-se à solução do biopolímero a 0,5% com 0,1mol L-1 de hidróxido de amônio (m/v) por 1 hora a 99ºC, sob refluxo; Método C: os grupos acetil foram removidos submetendo uma solução do biopolímero a 0,5% com 0,0025mol L-1 de hidróxido de sódio (m/v) sob agitação por 3 horas a temperatura ambiente; Método D: a solução do biopolímero a 0,5% foi tratada com 0,01mol L-1 de hidróxido de potássio (m/v) sob agitação por 3 horas a temperatura ambiente. Após todos os tratamentos as soluções foram neutralizadas com ácido clorídrico concentrado. 
A xantana foi recuperada da solução através da adição de etanol comercial na proporção 1:4. No final do processo, realizou-se uma lavagem do biopolímero com etanol de pureza analítica, posteriormente foi seco em estufa a 56ºC até atingir peso constante e triturado em moinho de disco para redução das partículas.
Para realizar a análise reológica, foram preparadas soluções aquosas de xantana a 3% (m/v) em água destilada, agitadas por 2horas, aquecidas a 60ºC por 20minutos e mantidas em repouso a temperatura ambiente por 24horas [11].
A determinação da viscosidade das soluções foi mensurada em reômetro no módulo rotativo (HAAKE, RS150), a 25ºC. Foi utilizado sistema placa-placa e sensor PP35Ti com distanciamento de 1mm, taxa de deformação 0,01 a 100,0s-1, tempo de ensaio 300s, obtendo um total de 50 pontos.

3.	RESULTADOS E DISCUSSÃO

A tabela 1 apresenta os resultados de viscosidade das soluções aquosas (3% m/v) de xantana submetidas a diferentes métodos de desacetilação.

Tabela 1. Viscosidade das soluções aquosas de xantana submetidas a diferentes condições de desacetilação.
Biopolímero	Viscosidade (mPa.s)
Taxa de Deformação (s-1)	
	10	30	60	100	
Xantana comercial	40.500	13.300	6.950	4.530	
Xantana comercial dialisada	11.300	5.300	3.120	2.280	
XC desacetilada método A	39.200	15.400	8.030	4.900	
XC desacetilada método B	7.120	2.450	1.440	1.010	
XC desacetilada método C	30.300	10.200	4.870	2.870	
XC desacetilada método D	36.700	10.900	3.770	2.800	

As soluções aquosas de xantana apresentaram um comportamento pseudoplástico, ou seja, a viscosidade decresce na medida em que a taxa de deformação é aumentada [7]. 
Os métodos de desacetilação A, C e D apresentaram viscosidade superior a xantana comercial dialisada. A viscosidade da xantana comercial submetida à diálise diminui, provavelmente pela eliminação dos sais que são adicionados para facilitar a solubilização e aumentar sua viscosidade [3, 6]. Este fato justifica a importância da utilização do método de purificação em amostras comerciais. 
Na metodologia de desacetilação A, onde utilizou-se hidróxido de amônio sob agitação, verificou-se a maior viscosidade (39.200mPa.s). Este resultado foi semelhante ao da xantana comercial que não passou pelo processo de purificação, portanto o biopolímero desacetilado por este método mostrou excelente qualidade.  A viscosidade das soluções aquosas foi mantida, quando a reação de desacetilação foi realizada com concentrações intermediárias de álcali (métodos C e D). Já o método B, onde foi utilizado hidróxido de amônio sob refluxo obteve-se viscosidade inferior (7.120mPa.s) a xantana comercial dialisada. A estrutura do biopolímero pode ter sido afetada pela elevada temperatura utilizada neste método.
Resultados similares também foram observados por Tako e Nakamura (1984), que compararam amostras de xantana comercial natural e desacetilada (Taiyo Kagaku Co. Ltd.) e observaram que o material desacetilado apresentou uma alta viscoelasticidade em altas concentrações. 
Em contraste com estes relatos, avaliando amostras diluídas, provenientes da remoção parcial dos grupos piruvato e acetil de um único polissacarídeo, Callet et al. (1987) mostraram que estes substituintes não afetam a viscosidade da solução. No entanto, amostras de xantana provenientes de diferentes cepas de Xanthomonas campestris com vários graus de acetilação mostraram viscosidades similares a xantana kelko 87[8, 9].

4. CONCLUSÕES

A reação de desacetilação influenciou na viscosidade da xantana comercial purificada. O biopolímero que apresentou a melhor viscosidade foi o submetido à hidrólise básica com hidróxido de amônio sob agitação. 

5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] CALLET, F.; MILAS, M.; RINAUDO, M. Influence of acetyl and pyruvate contents on rheological properties of xanthan in dilute solution. International Journal Biological Macromolecules. v. 9, p.291-293, 1987.
[2] JANSSON, P. E.; KENNE, L.; LINDBERG, B. Structure of extracellular polysaccharide from Xanthomonas campestris. Carbohydrate Research. v. 45, p.275-285, 1975.
[3] JEANES, A.; PITTSLEY, J. E.; SENTI, F. R. Polysaccharide B-1459: a new hydrocolloid polyelectrolyte produced from glucose by bacterial fermentation. Journal Applied Polymer. v.5, p.519-526, 1961.
[4] LILLY, V. G.; WILSON, H. A.; LEARCH, J. G. Bacterial polysaccharides II. Laboratory Scale production of polysaccharides by species X. campestris. Applied Microbiology. v. 6, p.105-109, 1958.
[5] MORRIS, E. R. Rheology of hydrocolloids. In: PHILLIPS, G. O.; WEDLOCK, D. J.; WILLIAMS, P.A. Gums and stabilizers for the food industry. Oxford: Pergamon Press, 1984, p.57-78.
[6] MORRIS, E. R. Rheology of xanthan: suspension of particles and stabilization of emulsions. Food & Ingredients Journal of Japan, v. 167, p. 31-36, 1996.
[7] NAVARRO, R. F. Fundamentos de reologia de polímeros. Caxias do Sul: EDUCS, 1997. 256p.
[8] SHATWELL, K. P.; SUTHERLAND, I. W.; ROSS-MURPHY, S. B. Influence of acetyl and pyruvate substituents on the solution properties of xanthan polysaccharide. International Journal Biological Macromolecules. v.12, p.71-78, 1990.
[9] SUTHERLAND, I. W. The role of acetylation in expolysaccharides including those for food use. Food Biotechnology. v.6, p.75-86, 1992.
[10] TAKO, M.; NAKAMURA, S. Rheological properties of deacetylated xanthan in aqueous media. Agricultural and Biological Chemistry. n.48, v.12, p. 2887-2993, 1984.
[11] ZHANG XUEWU; LIU XIN; GU DEXIANG; ZHOU WEI; XIE TONG; MO YONGHONG. Rheological models for xanthan gum. Journal of Food Engineering, v. 27, p. 203-209, 1996.