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Palha de Arroz para produzir Xilitol

ENTREVISTA - Ficha Técnica: Solange Inês Mussatto - Engenheira Industrial Química. Mestre em Biotecnologia Industrial pela Faculdade de Engenharia Química de Lorena (FAENQUIL), Doutora em Biotecnologia Industrial pela Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo (EEL-USP).
Atualmente ocupa o cargo de investigador/pesquisador visitante no Departamento de Engenharia Biológica da Universidade do Minho (UMINHO – Portugal).

Biotec Pra Galera - O que é xilitol?

Solange - O xilitol é um pó branco cristalino, inodoro e de valor calórico igual a 2,4 kcal/g, que apresenta importantes propriedades físico-químicas e fisiológicas, sendo considerado como um produto com potencial para aplicações em diversos setores industriais, a exemplo de manufatura de alimentos, produtos farmacêuticos e cosméticos.

Biotec Pra Galera - Onde ele é normalmente encontrado?

Solange - Na natureza, o xilitol pode ser encontrado em frutas, vegetais e legumes, tais como cenoura, couve-flor, berinjela, cebola, ameixa, abóbora, framboesa, cereja, morango e espinafre, em quantidades inferiores a 900 mg em cada 100 g de matéria seca. Além de estar presente nestas fontes naturais, o xilitol também é um produto intermediário, formado durante o metabolismo de carboidratos em mamíferos, inclusive no homem.

Biotec Pra Galera - O xilitol apresenta alguma vantagem em relação aos outros adoçantes?

Solange - O xilitol possui poder adoçante similar ao açúcar tradicional (sacarose), sendo 2,4 vezes mais doce que o manitol e 2 vezes mais doce que o sorbitol. Além disso, o xilitol apresenta várias outras propriedades que o tornam um adoçante perfeitamente capaz de substituir com vantagens este açúcar. Uma delas é sua propriedade anticárie, já que ele não é fermentado pelas bactérias presentes na flora bucal. Atualmente, sua eficiência na redução do aparecimento de cáries, assim como sua capacidade em reverter estágios iniciais desta mesma lesão já estão clinicamente comprovados. O xilitol pode ainda ser consumido por pessoas diabéticas ou com desordem no metabolismo de lipídeos (gorduras) e apresenta várias aplicações clínicas, podendo ser utilizado no tratamento de prevenção de otites (infecções nos ouvidos), infecções pulmonares e osteoporose.

Ainda em relação à sacarose, o xilitol é mais vantajoso em virtude de sua elevada estabilidade química e microbiológica, atuando mesmo em baixas concentrações como conservante de produtos alimentícios, oferecendo resistência ao crescimento de microrganismos e prolongando a vida de prateleira desses produtos.

Biotec Pra Galera - Como alguns restos vegetais (a exemplo da palha do arroz) podem ser transformados em xilitol?

Solange - Resíduos agrícolas, agroindustriais e florestais são matérias-primas com potencial para utilização na produção de xilitol. Isto porque estes materiais são constituídos por uma fração denominada hemicelulose, polímero composto principalmente pelo açúcar xilose. As unidades de xilose podem ser extraídas destes materiais e convertidas em xilitol por métodos químicos ou biotecnológicos. A dissolução da xilose a partir destas matérias-primas é feita normalmente por meio de um processo de hidrólise (quebra da molécula) com ácido diluído. O hidrolisado obtido pode ser utilizado como meio de fermentação para a produção de xilitol por microrganismos (processo biotecnológico) ou então pode ser purificado e submetido a um processo de hidrogenação catalítica, onde o xilitol é gerado como produto da reação (processo químico).

Biotec Pra Galera - O processo é semelhante à fermentação que ocorre na fabricação de bebidas alcoólicas, por exemplo?

Solange - O processo biotecnológico de produção de xilitol baseia-se na conversão de uma solução de xilose por microrganismos. Assim como na fabricação de bebidas alcoólicas, a produção de xilitol por processo biotecnológico também é resultado da fermentação de açúcares por microrganismos. A diferença entre estes processos ocorre basicamente em função do tipo de microrganismo utilizado. A produção de xilitol requer o uso de enzimas ou microrganismos específicos que atuam somente na conversão de xilose em xilitol. Dentre os microrganismos, as leveduras (especialmente as que pertencem ao gênero Candida) têm sido consideradas mais aptas que as bactérias e os fungos para produzir este edulcorante.

Biotec Pra Galera - O processo biotecnológico de produção de xilitol é mais vantajoso do que sua extração tradicional ou sua obtenção através de processos químicos?

Solange - Como na natureza o xilitol é encontrado em quantidades inferiores a 900 mg em cada100 g de matéria, sua extração a partir de fontes naturais é um processo antieconômico e impraticável. No que se refere aos processos de produção de xilitol, a via química tem o inconveniente de exigir um grande aporte energético, pois requer o uso de elevada pressão (até 50 atm) e temperatura (80-140ºC), utiliza um catalisador de alto custo e necessita de várias etapas para purificação da solução de xilose. Todos estes fatores encarecem o produto, tornando-o, em relação a outros adoçantes, pouco competitivo para aplicação nas indústrias de alimentos e de fármacos. O processo biotecnológico de produção de xilitol tem se mostrado, por diversas razões, uma boa alternativa ao processo químico, pois além de dispensar a purificação da xilose, pode utilizar enzimas ou microrganismos específicos que atuam somente na conversão de xilose em xilitol, o que leva a um maior rendimento e, conseqüentemente, facilita a sua separação. Além disso, o processo biotecnológico apresenta um menor impacto ambiental e requer um menor consumo de energia do que o processo químico.

Biotec Pra Galera - O processo estudado na Escola de Engenharia de Lorena já pode ser usado em larga escala?

Solange - As pesquisas sobre o processo biotecnológico de produção de xilitol na Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP) já se encontram em estágios bastante avançados e com resultados bastante satisfatórios. No momento, as técnicas de imobilização celular e de purificação do produto a partir do caldo fermentado têm recebido destacada atenção. Para implementação do processo em larga escala serão realizados ainda estudos de viabilidade econômica, os quais estão dependendo apenas da definição das condições mais adequadas para realização de algumas etapas do processo.

Biotec Pra Galera - O processo que vocês desenvolveram usou palha de arroz como matéria-prima. É possível aplicá-lo com outras matérias-primas também?

Solange - A produção biotecnológica de xilitol pode ser realizada a partir de materiais lignocelulósicos em geral (a lignina e a celulose são os principais constituintes da madeira e conferem rigidez ao tecido vegetal), preferencialmente aqueles ricos em hemicelulose, onde os teores de xilose são mais elevados. Desta forma, diversos resíduos agrícolas, agroindustriais e florestais, tais como as palhas de arroz, trigo e cevada, os bagaços de malte e de cana-de-açúcar e a madeira de eucalipto, podem ser utilizados para esta finalidade. No Brasil, onde estes resíduos são encontrados facilmente e em grandes quantidades, a produção de xilitol pode se tornar uma alternativa bastante atrativa para aproveitamento destes materiais, interessante tanto do ponto de vista econômico quanto ambiental.