Determinação dos pKas do biopolímero goma arábica: distinção entre grupos ácidos urônicos e protéicosJosé Guilherme Lopes Ferreira (Probem/UFPR) Elisa S. Orth, Izabel C. Riegel-Vidotti, Bruno C. da Silva, Aline Grein

HO

O

OOH

O OH

OH

H3C

HO

O

OOH

OH OH

OH

Figura 1: Goma arábica recém extraída.

Figura 2: Possível estrutura dos carboidratos presentes na goma arábica (1) onde: A é a arabinose, R1 os ácidos urônicos (glucorônico (2) e 4-O-metilglucorônico (3)), R2 a galactose-3-arabinose e R3 a galactose-3-arabinose-3-arabinose[1].

Objetivo: Determinação dos pKa´s da goma arábica e distinção entre os grupos ácidos urônicos e proteicos, determinantes no seu comportamento em solução, bem como na projeção das suas aplicações na indústria alimentícia, encapsulamento de pílulas, entre outros.

Referências: 1-Williams, P. A., et al, Gum Arabic, Hand-book of Hydrocolloids, 2009; 2- Martell, A. E., et al. Metal complexes in aqueous solutions, NY: Plenum Press, 1996.

A determinação dos pKa´s foi feito através de cálculo iterativo pelo programa BEST7[2] considerando 3 pKa´s : ~3,50 - ácidos urônicos, ~4,80 -O-metil-urônicos e ~6,50 -proteicos.

Figura 4: Sistema de titulação

0 5 10 15 20

2

3

4

5

6

7

8

Pontos experimentais Curva de ajuste

pH

Volume (mL)

pKa1 = 3,08 ± 0,022

pKa2 = 4,49 ± 0,022

pKa3 = 6,66 ± 0,022

0 50 100 150

3.2

3.6

4.0

4.4

4.8 Sem sais NaCl 1M NaCl 0,1M CaCl 0,1M

pKa1

Concentraçao (mg/mL)

Figura 5: Ajuste da titulação de solução de goma arábica 150mg/mL, a 25°C sem adição de sais.

Figura 6: Efeito da concentração da goma e diferentes sais, no valor de pKa1.

Temperature (ºC)

pKa1 pKa2 pKa3 Erro

14,8 3,46 4,71 6,53 0,01324,7 3,44 4,85 6,45 0,01334,6 3,38 4,63 6,52 0,01044,7 3,43 4,72 6,46 0,011

Tabela 1: Efeito da temperatura nos pKas para goma (25mg/mL sem adição de sais): pKa1: ácido glucorônico, pKa2: ácido 4-O-metilglucorônico, pKa3: aminoácidos.

Conclusão: (i) determinação dos pKa´s com distinção dos grupos funcionais, fundamental nas aplicações da goma; (ii) pKa1 com ↑ concentração da goma e adição de sais; (iii) temperatura afeta pouco pKa´s; (iv) correlação com estudos de agregação tipo-micelar da goma;

12

3

Cadeia proteica

Carboidrato

Fig. 3: Estrutura proposta para goma[1].

Métodos: As soluções de goma foram preparadas 24 horas antes e mantidas sob agitação magnética, sendo tituladas potenciometricamente em célula de vidro fechada e termostatizada pela adição de KOH padronizado.

Agradecimentos

PROBEM/UFPRPIBIC/CNPq

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