A química das quitosanas

Imprimir

Você sabia que as carapaças de lagosta, camarão e caranguejo têm inúmeras aplicações tecnológicas? Pois é. Por exemplo, podem ser utilizadas na medicina como controladores de liberação de drogas, na biomedicina como separadores de proteínas e no meio ambiente como removedores de poluentes. O segredo é um biopolímero chamado quitina encontrado como principal componente das carapaças desses crustáceos. Essa quitina, por reações químicas, é isolada e transformada em quitosana, um novo biopolímero que possui propriedades químicas e biológicas importantes para várias aplicações tecnológicas. 

A quitosana é um produto natural obtido da quitina de carapaças de crustáceos. A quitina é separada de outros componentes da carapaça por um processo químico que envolve as etapas de desmineralização e desproteinização das carapaças com soluções diluídas de HCl e NaOH, seguida de descoloração com KMnO4 e ácido oxálico, por exemplo. A quitina obtida, o biopolímero contendo grupos acetil (NHCOCH3), é desacetilada com solução concentrada de NaOH, produzindo a quitosana. 

A quitosana, um biopolímero do tipo polissacarídeo, possui uma estrutura molecular quimicamente similar à fibra vegetal chamada celulose, diferenciando-se somente nos grupos funcionais. Grupos hidroxil (OH) estão dispostos na estrutura geral do carboidrato para a celulose e grupos amino (NH2) para a quitosana. É solúvel em meio ácido diluído, formando um polímero catiônico, com a protonação (adição de prótons) do grupo amino (NH3+), que confere propriedades especiais diferenciadas em relação às fibras vegetais. 

Devido à alta densidade de cargas positivas do polímero, a quitosana atrai e se liga aos lipídeos (moléculas de gordura de natureza negativa) como uma “esponja”. Em um ambiente ácido como o estômago, a quitosana adsorve as gorduras durante a digestão, formando uma esponja de gordura, de baixa digestibilidade. No intestino, um ambiente básico, a esponja de gordura é solidificada e eliminada pelas fezes, sem ser aproveitada pelo organismo. Portanto, a quitosana é indicada como auxiliar no controle de excesso de gordura das dietas. Dependendo das condições do meio em que a quitosana se encontra e do seu grau de desacetilação (porcentagem de grupos amino presentes no biopolímero), ela pode adsorver (reter) de 4 a 5 vezes o seu peso em gordura.

A quitosana é conhecida como um redutor de níveis de colesterol no sangue. Apresenta uma capacidade de diminuir o colesterol LDL (forma prejudicial – “mau colesterol”) mantendo o colesterol HDL (“bom colesterol”). É conhecida também como um antiácido, para o controle de pressão alta, para prisão de ventre e para redução de ácido úrico no sangue. Está sendo estudada como controlador de liberação de drogas e coadjuvante no controle de doenças como a artrose. Como cosmético é utilizada na formulação de cremes para o rosto, as mãos e o corpo, loções de banho e fabricação de xampus.

Figura 1 - Esquema de preparação de quitina e quitosana a partir de exoesqueleto (carapaças) de crustáceos.

Figura 2 - Comparação das estruturas moleculares da celulose e da quitosana

Na área ambiental, a quitosana é conhecida como um bioadsorvente para remoção de íons metálicos tóxicos, corantes e compostos orgânicos e utilizada nos processos de tratamento e purificação de água. Atua como floculante e coagulante nos processos de tratamento de efluentes industriais. Ainda pode remover o petróleo de derramamentos no mar contribuindo na solução de um dos grandes problemas ambientais.

A quitosana é um produto natural, de baixo custo, renovável e biodegradável, de grande importância econômica e ambiental. As carapaças de crustáceos são resíduos abundantes e rejeitadas pela indústria pesqueira, que em muitos casos as consideram poluentes. Sua utilização reduz o impacto ambiental causado pelo acúmulo nos locais onde é gerado ou estocado.

Leia mais:

Roberta Signini, Sérgio P. Campana Filho, “Características e propriedades de quitosanas purificadas nas formas neutra, acetato e cloridrato”. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 11, n. 2, p. 58-64, 2001.Lucilia Atas, “Fibras do mar”, Revista Pesquisa Fapesp, n. 98, p. 80-81, abril de 2004.Fereidon Shahidi, Janak K. V. Arachchi, You-Jin Jeon, “Food applications of chitin and chitosans”, Trends in Food Science & Technology 10, p. 37-51, 1999.

Mitiko YamauraInstituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN

Publicado em julho de 2006