Hidrogéis binários de polissacarídeos visando estabilidade e liberação de ácido ascórbico

Orientadora : Joana Lea Meira SilveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaResumo: As galactomananas apresentam soluções viscosas em baixas concentrações e são empregadas como espessantes, formadoras de gel quando em sinergia com outros biopolímeros, emulsificantes, estabilizantes, floculantes e ligantes. Entre as galactomananas utilizadas comercialmente destaca-se o guar, obtido de sementes de Cyamopsis tetragonolobus. Apresenta relação Manose:Galactose (M:G) de 1,5:1, com cadeias laterais de galactose distribuídas de forma randômica, capaz de formar interações inter e intramoleculares com outras gomas. O laboratório de Química de Carboidratos Vegetais do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UFPR caracterizou a estrutura de galactomananas de sementes de mais de 30 espécies nativas, entre elas Mimosa scabrella (bracatinga) que foi usada no presente trabalho. Estas foram obtidas através da dispersão das sementes em sistema aquoso e sua composição monossacarídica foi caracterizada, confirmando a relação M:G - 1,1:1. Baseado em estudos de interação das galactomananas de M. scabrella com a xantana, (polissacarídeo obtido de fonte microbiana Xantomonas campestris), foi demonstrado uma forte interação entre eles, com acréscimo de 32% na viscosidade sobre o valor calculado, apesar do elevado conteúdo de galactose da galactomanana. O presente trabalho utiliza o sistema xantana - galactomanana como matriz para liberação de ácido ascórbico (vitamina C). O ácido ascórbico (AA) é co-fator da hidroxilação das unidades de prolina e lisina do pró-colágeno, promovendo a conformação de tripla hélice das fibras de colágeno maduras e previne a formação de radicais livres, ação intimamente relacionada às propriedades antioxidantes deste composto, atuando como doador de elétrons e reagindo com radicais oxidativos. Porém há uma grande desvantagem no seu uso pelo fato de ser muito instável. Vários fatores podem influenciar a degradação do AA, tal como altas temperaturas de estocagem, luz, altos valores de pH, presença de oxigênio dissolvido e de íon metálicos, particularmente íons cúpricos e férricos. Foram preparados géis binários de xantana - galactomanana de guar (X:GG) e de bracatinga (X:GB). Os polissacarídeos foram dissolvidos isoladamente em tampão fosfato de potássio (KP) 0,3M pH8 (12,5 g/L) e misturados entre si para obtenção do gel. Foram adicionados ao sistema propilenoglicol e conservantes. A este sistema foi adicionado o AA. A estabilidade do sistema foi avaliada por análises do teor de AA em HPLC, pH, coloração e análises reológicas durante 12 semanas em temperatura ambiente e 45°C. A recuperação do ácido ascórbico para os ensaios a temperatura ambiente e 45°C apresentaram resultados satisfatórios com pH do gel estável. As análises reológicas em sistema dinâmico demonstraram a manutenção do gel após 12 semanas. A liberação do AA foi avaliada através de células de difusão de Franz a temperatura de 20°C e 32°C por um período de 24 h. Estes resultados demonstram um hidrogel estável e tornam o experimento aplicável na indústria cosmética devido indicar permeação de AA.Abstract: Galactomannans are widely utilized as emulsifiers, stabilizers, flocculants or as binders in cosmetic industry as well as synergistic gel thickeners in biopolymers since they form viscous aqueous solutions even in low concentrations. The most common commercially utilized galactomannan is from the guar gum of Cyamopsis tetragonolobus seeds. It contains Mannose and Galactose (Man: GAL) in the ratio of 1.5:1.0 with galactose forming the branched side chains capable of forming inter or intramolecular interactions with other gums. The galactomannan from the seeds of Mimosa scabrella (bracatinga) was selected for the present study from about 30 native species of seed galactomannans isolated and characterized in our laboratory. The aqueous extract of the bracatinga seeds was analysed for the chemical composition and obtained a Man:Gal ratio of 1.1:1.0. Viscosity studies of the blends of this galactomannan with Xanthan showed a considerable increase (32%) in viscosity compared to galactomannans from bracatinga alone in solution inspite of the higher content of galactose. Xanthan-galactomannan binary system was used as a matrix for the first time to study the controlled release of ascorbic acid (Vitamin C). Ascorbic acid is essential for the hydroxylation of proline and lysine of the pro-collagen in promoting the formation of the triple helix conformation of the collagen. It prevents the formation of free radicals by a mechanism closely related to the antirust properties, acting as electron donor to combine with oxidative radicals. However it has a great disadvantage, being unstable at high temperature, pH >7, dissolved oxygen and in presence of light and Cu ++and Fe++. The binary hydrogels of galactomannan of guar (X:GG) or bracatinga (X:GB) with xanthan were prepared by mixing the polysaccharide solutions, which had been prepared separately by dissolving the polysaccharides in phosphate buffer solutions (0.3M) of pH 8, at a concentration of 12.5 g/L. Standard preservatives and Propyleneglycol were also added to the system with ascorbic acid. The stability of both the systems was studied by following the rheological characteristics with time for a period of 12 weeks at ambient temperature and 45°C. The stability of ascorbic acid was evaluated by HPLC analysis during this period. For both systems an amount of 64% and 25% of ascorbic acid were recovered at ambient temperature and 45°C respectively for a period of 12 weeks indicating the better stability of the hydrogel. The hydrogels registered a steady pH of 4.5 during this period. The dynamic rheological analysis further confirmed the stability of the binary hydrogel system even after 12 weeks. The release of ascorbic acid was also evaluated at a temperature of 20°C and 32°C for a period of 24h using Franz diffusion cell. The results demonstrated little permeation of ascorbic acid, showing prospects for possible applications in cosmetic industry as a stable hydrogel