Physicochemical properties of plant hemicelluloses

SOUSA, F. D. Propriedades físico-químicas de hemiceluloses vegetais. 2014. 60 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.In this work six galactomannans (Adenanthera pavonina, Caesalpinia pulcherrima, Delonix regia, Dimorphera mollis, Prosopis glandulosa, Schizolobium parahyba) and three xyloglucans (Hymenaea courbaril, Mucuna sloanei e Tamarindus indica) were isolated from seed endosperm and cotyledon, respectively, by aqueous extraction followed by precipitation with ethanol. Yield of extraction, monosaccharide ratio, macromolecular parameters as well as molar mass distribution were determined and compared to guar gum (Cyamopsis tetragonoloba), LBG (Ceratonia siliqua) and xanthan (Xanthomonas campestris). Extraction yield in relation to seed mass ranged from 7.0 to 40.63%, with xyloglucan yields higher than the galactomannans ones. Schizolobium parahyba and Caesalpinia pulcherrima galactomannans presented the lowest protein content of 0.05% e 0.08%, respectively. The Mw values ranged from 0.09 – 3.37 x107 g mol-1 Flow curves of hemicelluloses solutions at 1% (w:v) were measured by varying the shear rate from 0.1 to 100 s-1. The resulting data were fit to the Power law e Herschel-Bulkley models. All the hemicelluloses presented shear-thinning behavior. Galactomannan and xyloglucans with different monosaccharide ratio showed similar consistency index; it may be influenced of the galactose distribution pattern on the chains and the interactions among the polysaccharides molecules. Rheological properties were compared and the results suggest new hemicelluloses sources which offer more profound applications in areas such as materials science, medicine e biology.As hemiceluloses são polissacarídeos presentes na parede celular de vegetais, onde funcionam como polissacarídeos de reserva e possuem uma cadeia principal composta por ligações β-(1→4) em configuração equatorial. Neste trabalho, hemiceluloses de sementes foram avaliadas quanto as suas propriedades reológicas. Como resultado, galactomananas endospérmicas de Adenanthera pavonina, Caesalpinia pulcherrima, Delonix regia, Dimorphera mollis, Prosopis glandulosa e Schizolobium parahyba e xiloglucanas cotiledonárias de Hymenaea courbaril, Mucuna sloanei e Tamarindus indica foram isoladas por extração aquosa, seguida por precipitação em etanol. O rendimento das extrações, razão monossacarídica, parâmetros macromoleculares, assim como distribuição de massa molar foram determinados e comparados às já comercializadas goma guar (Cyamopsis tetragonoloba), LBG (Ceratonia siliqua) e goma xantana (Xanthomonas campestris). O rendimento das extrações em relação à massa das sementes mostrou um intervalo de 7,0 a 40,63%, com os maiores valores para as xiloglucanas. Galactomananas de Schizolobium parahyba e Caesalpinia pulcherrima apresentaram os menores percentuais de proteínas, 0,05% e 0,08%, respectivamente. Valores de Mw variaram dentro de um intervalo entre 0,09 – 3,37 x107 g mol-1. Curvas de fluxo das soluções de hemiceluloses a 1% (m:v) foram obtidas pela variação da taxa de cisalhamento entre 0,1 a 100 s-1. Os dados obtidos foram analisados pelos modelos de Lei das Potências e Hershel-Bulkley demonstrando caráter pseudoplástico para todas as hemiceluloses estudadas nessa concentração. Galactomananas e xiloglucanas com diferentes razões monossacarídicas apresentaram índice de consistência similar, provavelmente influenciado pelo padrão de distribuição de galactose nas cadeias e as interações entre as moléculas desses polissacarídeos. As propriedades reológicas foram comparadas e os resultados sugerem novas fontes de hemiceluloses que permitem mais aplicações em áreas como ciência dos materiais, medicina e biologia