{"id":6226,"date":"2013-07-31T11:35:47","date_gmt":"2013-07-31T14:35:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cnpem.staging.wpengine.com\/?p=6226"},"modified":"2026-03-03T08:19:25","modified_gmt":"2026-03-03T11:19:25","slug":"pesquisa-amplia-escala-de-producao-biotecnologica-do-xilitol","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/pesquisa-amplia-escala-de-producao-biotecnologica-do-xilitol\/","title":{"rendered":"Pesquisa amplia escala de produ\u00e7\u00e3o biotecnol\u00f3gica do xilitol"},"content":{"rendered":"

Ag\u00eancia FAPESP, em 31\/07\/2013<\/em><\/p>\n

\"GrupoPor No\u00eamia Lopes<\/strong><\/div>\n

Ag\u00eancia FAPESP<\/strong>\u00a0\u2013 Entre as pesquisas surgidas a partir da d\u00e9cada de 1980 em busca de um melhor aproveitamento da biomassa vegetal remanescente da fabrica\u00e7\u00e3o do etanol, nasceu a ideia de usar o baga\u00e7o da cana-de-a\u00e7\u00facar para produzir xilitol.<\/p>\n

O xilitol \u00e9 um ado\u00e7ante com propriedades bastante peculiares \u2013 como redu\u00e7\u00e3o da incid\u00eancia de c\u00e1ries, substitui\u00e7\u00e3o da glicose na dieta de diab\u00e9ticos, efic\u00e1cia no tratamento e na preven\u00e7\u00e3o da osteoporose e de doen\u00e7as respirat\u00f3rias \u2013, mas com altos custos de produ\u00e7\u00e3o. O encarecimento se deve ao processo qu\u00edmico pelo qual o xilitol \u00e9 fabricado, com o emprego de catalisadores, um processo que exige extensas etapas de purifica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Em busca de alternativas, pesquisadores do grupo de Microbiologia Aplicada e Bioprocessos da Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de S\u00e3o Paulo (EEL\/USP) v\u00eam aprimorando um m\u00e9todo de produ\u00e7\u00e3o biotecnol\u00f3gica.<\/p>\n

O m\u00e9todo consiste na convers\u00e3o do a\u00e7\u00facar xilose \u2013 abundante na natureza e encontrado na constitui\u00e7\u00e3o das paredes de vegetais como cana, sorgo, trigo, aveia, arroz, milho, eucalipto e pinus \u2013 em xilitol, a partir de microrganismos que possuem a capacidade de metabolizar a xilose sob determinadas condi\u00e7\u00f5es de cultivo.<\/p>\n

At\u00e9 recentemente, tal processo era realizado em pequena escala \u2013 na maioria das vezes com o uso de frascos Erlenmeyer (usados em laborat\u00f3rio) da ordem de 125 mililitros. Foi com uma\u00a0pesquisa<\/a><\/strong>apoiada pela FAPESP entre 2010 e 2012 que a equipe ampliou a capacidade de produzir o ado\u00e7ante biotecnologicamente em reatores de at\u00e9 125 litros, escala mil vezes maior do que a inicial.<\/p>\n

\u201cEstabelecemos par\u00e2metros importantes para a fabrica\u00e7\u00e3o do xilitol por via biotecnol\u00f3gica, visando ao aumento de escala a partir do baga\u00e7o da cana, mas n\u00e3o somente dele. Tamb\u00e9m abrimos possibilidades para o aproveitamento de outras biomassas vegetais renov\u00e1veis, como palhas de cana, arroz e trigo, baga\u00e7o de ma\u00e7\u00e3 e cascas de aveia e caf\u00e9\u201d, disse Maria das Gra\u00e7as de Almeida Felipe, professora da EEL\/USP e coordenadora da pesquisa, \u00e0\u00a0Ag\u00eancia FAPESP<\/strong>.<\/p>\n

O trabalho exigiu o estabelecimento das condi\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias \u00e0 utiliza\u00e7\u00e3o de diferentes materiais lignocelul\u00f3sicos, que nada mais s\u00e3o do que biomassas vegetais como o baga\u00e7o da cana-de-a\u00e7\u00facar, constitu\u00eddos de tr\u00eas fra\u00e7\u00f5es principais: celulose, hemicelulose e lignina.<\/p>\n

Nas duas primeiras, celulose e hemicelulose,\u00a0est\u00e3o os carboidratos (a\u00e7\u00facares como a glicose e a xilose), que se encontram unidos em cadeias e podem ser aproveitados como meios de cultivo de microrganismos para a obten\u00e7\u00e3o de diversos produtos.<\/p>\n

No caso do xilitol, \u00e9 preciso, antes de tudo, desconstruir as cadeias dos a\u00e7\u00facares, liberando-os das paredes vegetais. A equipe da EEL\/USP fez isso por meio da chamada hidr\u00f3lise com \u00e1cido sulf\u00farico dilu\u00eddo, que permite a solubiliza\u00e7\u00e3o dos a\u00e7\u00facares, chamados, ent\u00e3o, de hidrolisados hemicelul\u00f3sicos.<\/p>\n

\u201cA hidr\u00f3lise \u00e1cida resulta em subprodutos indesej\u00e1veis. Por conta disso, submetemos o hidrolisado a diferentes procedimentos de destoxifica\u00e7\u00e3o\u201d, disse Maria das Gra\u00e7as.<\/p>\n

O hidrolisado hemicelul\u00f3sico do baga\u00e7o de cana j\u00e1 sem toxinas passou, a seguir, por um processo de fermenta\u00e7\u00e3o pela levedura\u00a0Candida guilliermondii<\/em>, cultivada em meios formulados com diferentes fontes de carbono (xilose, glicose e mistura de xilose e glicose).<\/p>\n

De acordo com a coordenadora da pesquisa, \u201cisso permitiu avaliar os efeitos conjuntos entre a fonte de carbono empregada no preparo da levedura (in\u00f3culo) e o agente destoxificante\u201d. Para essas fermenta\u00e7\u00f5es foram usadas condi\u00e7\u00f5es estabelecidas em trabalhos pr\u00e9vios, como o uso de frascos Erlenmeyer em triplicata, agitados a 200 rota\u00e7\u00f5es por minuto,\u00a0durante 120 horas.<\/p>\n

Como resultado, a xilose foi a fonte de carbono que melhor favoreceu a produ\u00e7\u00e3o do xilitol.\u00a0“Optamos pelo carv\u00e3o como agente de destoxifica\u00e7\u00e3o para as fermenta\u00e7\u00f5es seguintes por conta de seu menor custo quando comparado \u00e0s resinas\u201d, disse Maria das Gra\u00e7as.<\/p>\n

Aumento de escala<\/strong><\/p>\n

As melhores condi\u00e7\u00f5es observadas na primeira fase do projeto foram empregadas para avaliar o mesmo bioprocesso em maior escala, em reatores de 2,4 litros, 16 litros e 125 litros. Nos dois primeiros casos, as fermenta\u00e7\u00f5es aconteceram por 144 horas e, no terceiro, por 86 horas.<\/p>\n

\u201cConclu\u00edmos que \u00e9 poss\u00edvel fazer a transposi\u00e7\u00e3o de escala nas condi\u00e7\u00f5es avaliadas, uma vez que os resultados obtidos na produ\u00e7\u00e3o do xilitol foram semelhantes nos fermentadores de diferentes capacidades\u201d, disse a pesquisadora.<\/p>\n

A fermenta\u00e7\u00e3o em 125 litros foi a etapa mais desafiadora para a equipe. Primeiro, porque at\u00e9 ent\u00e3o se desconhecia o comportamento que a levedura assumiria em tamanho reator. Somente nesse experimento, foram usados 70 litros de hidrolisado hemicelul\u00f3sico, destoxificado com carv\u00e3o ativado ao longo de sete dias.<\/p>\n

Segundo, porque \u201cpoderia haver problemas na aera\u00e7\u00e3o do sistema, j\u00e1 que a disponibilidade de oxig\u00eanio \u00e9 o principal par\u00e2metro fermentativo a ser controlado para que o metabolismo seja direcionado prioritariamente \u00e0 convers\u00e3o da xilose em xilitol e n\u00e3o ao crescimento celular\u201d, comentou Maria das Gra\u00e7as. Para evitar contratempos, a equipe usou o coeficiente volum\u00e9trico de transfer\u00eancia de oxig\u00eanio (kLa), monitorando o g\u00e1s no meio l\u00edquido para aumento de escala de 2,4 at\u00e9 125 litros.<\/p>\n

Quanto ao barateamento da produ\u00e7\u00e3o biotecnol\u00f3gica do xilitol em rela\u00e7\u00e3o ao processo qu\u00edmico, a pesquisadora ressaltou que s\u00e3o necess\u00e1rios estudos mais aprofundados, que abranjam toda a cadeia produtiva, principalmente em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s etapas de destoxifica\u00e7\u00e3o do hidrolisado.<\/p>\n

Continuidade e repercuss\u00e3o<\/strong><\/p>\n

Nas \u00faltimas d\u00e9cadas, os trabalhos da EEL\/USP apontaram para a viabilidade t\u00e9cnica e econ\u00f4mica de ampliar a escala de produ\u00e7\u00e3o do xilitol. Agora, eles abrem portas a outras frentes de estudo. Segundo Maria das Gra\u00e7as, \u201cos conhecimentos que adquirimos j\u00e1 contribu\u00edram para o desenvolvimento de um projeto sobre produ\u00e7\u00e3o de etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o a partir do baga\u00e7o da cana em suas fra\u00e7\u00f5es celul\u00f3sica e hemicelul\u00f3sica\u201d.<\/p>\n

At\u00e9 o momento, alunos de pr\u00e9-inicia\u00e7\u00e3o cient\u00edfica, inicia\u00e7\u00e3o cient\u00edfica, mestrado, doutorado e p\u00f3s-doutorado da EEL\/USP estiveram envolvidos em pesquisas sobre o xilitol. O projeto de amplia\u00e7\u00e3o de escala contou com 15 participantes, al\u00e9m de pesquisadores e t\u00e9cnicos do Laborat\u00f3rio Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia do Bioetanol (CTBE).<\/p>\n

\u201cParte dos resultados j\u00e1 foi divulgada na forma de trabalhos completos ou resumos em peri\u00f3dicos indexados, cap\u00edtulos de livros e anais de eventos nacionais e internacionais. Tamb\u00e9m publicamos um livro internacional, registramos patentes e integramos dois outros projetos importantes: \u2018Diretrizes de pol\u00edticas p\u00fablicas para a agroind\u00fastria canavieira do Estado de S\u00e3o Paulo\u2019 e \u2018CYTED Rede Tem\u00e1tica 310RT0397 \u2013 Sociedade Ibero-Americana para o Desenvolvimento das Biorrefinarias (Siadeb)\u2019\u201d, relatou Maria das Gra\u00e7as.<\/p>\n

Aplica\u00e7\u00f5es do xilitol<\/strong><\/p>\n

Por ser anticariog\u00eanico, o xilitol n\u00e3o propicia a forma\u00e7\u00e3o de c\u00e1ries dent\u00e1rias como ocorre com a\u00e7\u00facares convencionais como a sacarose. Isso porque o ado\u00e7ante n\u00e3o \u00e9 fermentado por bact\u00e9rias da flora bucal \u2013 processo que contribui para a forma\u00e7\u00e3o do \u00e1cido que ataca o esmalte dos dentes.<\/p>\n

\u201cEssa propriedade foi constatada j\u00e1 na d\u00e9cada de 1970, em pesquisas com crian\u00e7as que mascaram gomas contendo xilitol em substitui\u00e7\u00e3o \u00e0 sacarose. Os resultados demonstraram a redu\u00e7\u00e3o da incid\u00eancia de c\u00e1ries, a remineraliza\u00e7\u00e3o de les\u00f5es de c\u00e1ries rec\u00e9m-formadas e um efeito prolongado meses ap\u00f3s os testes\u201d, disse Maria das Gra\u00e7as.<\/p>\n

Uma segunda caracter\u00edstica relevante do xilitol \u00e9 ser independente do horm\u00f4nio insulina. Absorvido lentamente, tal ado\u00e7ante n\u00e3o causa altera\u00e7\u00f5es r\u00e1pidas nos n\u00edveis de glicose no sangue. Al\u00e9m disso, a glicose formada a partir de seu metabolismo n\u00e3o \u00e9 diretamente liberada na corrente sangu\u00ednea. Esses fatores fazem do xilitol um ado\u00e7ante bem tolerado por diab\u00e9ticos.<\/p>\n

Outra aplica\u00e7\u00e3o est\u00e1 no uso para o tratamento contra a osteoporose. Estudos realizados com ratos mostraram que o ado\u00e7ante contribui para o aumento da massa \u00f3ssea e das propriedades biomec\u00e2nicas dos ossos. Os ganhos s\u00e3o atribu\u00eddos \u00e0 absor\u00e7\u00e3o de c\u00e1lcio pelo intestino (facilitando a passagem do sangue aos ossos), estimulada pelo xilitol.<\/p>\n

O ado\u00e7ante tamb\u00e9m \u00e9 utilizado no tratamento de doen\u00e7as respirat\u00f3rias. Pesquisas comprovaram que a presen\u00e7a do xilitol em\u00a0sprays<\/em>\u00a0nasais reduz o n\u00famero de bact\u00e9rias na mucosa, ajudando a diminuir o risco de infec\u00e7\u00f5es pulmonares. \u201cPode-se dizer, portanto, que o xilitol fortalece o sistema de defesa natural dos pulm\u00f5es, atrasando ou prevenindo o estabelecimento de infec\u00e7\u00f5es bacterianas como a pneumonia\u201d, disse Maria das Gra\u00e7as.<\/p>\n

Repercuss\u00e3o:<\/strong> Planeta Universit\u00e1rio<\/a>, Exame<\/a>,<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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