PRODUCCIÓN DE XILITOL

ESCUELA DE INGENIERÍA BIOQUÍMICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO

[pic 1][pic 2]

      INFORME DE AVANCE

“PRODUCCIÓN DE XILITOL”

  Integrantes:          Sebastian Barrera P.

 Pedro Montalva A.

                    Javiera Toledo A.

                                                                                    Christian Vásquez

                                            Asignatura:           Producción de Metabolitos

                                                ICB 540-1

Abril 2011

1   INTRODUCCIÓN

Grandes cantidades de residuos vegetales y agroindustriales son generados y acumulados anualmente en la naturaleza de forma sólida, ocasionando serios problemas de contaminación ambiental y pérdidas de fuentes potenciales de alto valor agregado. En la actualidad existe un gran interés en el desarrollo de técnicas para el aprovechamiento de estos residuos, tal es el caso de la producción de xilitol a partir de xilosa (pentosa intermediario del metabolismo de diversos organismos del reino animal y responsable de procesos metabólicos).

Esta azúcar alcohólica presenta variados beneficios. En el área de la salud algunas de sus utilizaciones se basan en su inclusión en la dieta de pacientes diabéticos, utilizado también en personas deficientes de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, poseer un efecto anticariogénico, etc.

El Xilitol al ser una sustancia atóxica, clasificada por la Food and drug administración (FDA) como un aditivo del tipo GRAS (gerenally regarded as safe), su incorporación en alimentos es legalmente permitidas, de acuerdo a esto, el Xilitol es muy bien tolerado, cuando es ingerido en dosis máximas de 20 gr por alimento, y en concentración total no debe pasar mas allá de los 60 grs (Nápoles, 2006).

En los últimos años de la década del 80, 28 países utilizaron xilitol en productos comerciales. En los 90 se reporta una producción mundial superior a 5000 toneladas anuales; cerca del 95% corresponde a dos firmas finlandesas, distribuyendo a Japón, China y Suiza (Tello y Vergara, 2001).

Dentro de los microorganismos capaces de biotransformar la xilosa a Xilitol, se encuentran las levaduras, especialmente los géneros Pichia, Hansenula, Kluyverimyces, Panchysolen, Debaryomyces, Schizosaccharomyces, Saccharomyces y Candida (Martinez, 2002).

2   RELEVANCIAS Y PROYECCIONES DE XILITOL

La xilosa C6H10O5 es un producto intermediario del metabolismo de diversos organismos del reino animal y es responsable de una variedad de procesos metabólicos importantes. Esta pentosa se encuentra en la fracción hemicelulósica de las plantas, madera de haya. Cáscara de maíz granos de café y en pajas de arroz y de trigo, entre otros. En el ser humano la xilosa no es metabolizada siendo principalmente eliminada por la orina (Tello y Vergara,2001).

Las aplicaciones dadas al xilitol otorgadas por su buena estabilidad física se mencionan a continuación.

2.1   PODER ANTICARIOGÉNICO

Se sabe que los factores que favorecen la aparición de caries son la dietas ricas en carbohidratos fermentables y la existencia de bacterias en la cavidad bucal (tales como Streptococcus mutans y lactobacillus). Estas bacterias metabolizan las azúcares, produciendo un ácido que ataca el esmalte dentario.

No se conoce con exactitud los mecanismos de inhibición en el desarrollo de caries, pero se presume que el xilitol contribuye reduciendo la incidencia de caries estabilizando el ion calcio y fosfato en la saliva, lo cual trae como beneficio la remineralización de los dientes, (Roberto y Mussatto, 2002)

2.2  USO PARA DIABÉTICOS

La tolerancia al xilitol por personas portadoras de diabetes tipo 1 o tipo 2, radica en el hecho de que hay dos vías diferentes en el metabolismo humano: absorción directa, principalmente en el hígado, y un metabolismo indirecto por las bacterias intestinales, sin la mediación de insulina (Tello y Vergara,2001), lo primero querré decir que cualquier D-glucosa proveniente del metabolismo del xilitol es primero almacenado como glucógeno en el hígado y luego puesto liberado gradualmente. Por lo tanto, su concentración en la sangre no sufre los cambios bruscos causados por la sacarosa y la glucosa, por lo que el xilitol es un edulcorante apto para diabéticos (Robeto y Mussatto, 2002).

2.3   USO EN PERSONAS OBESAS

El xilitol al ser de apariencia y dulzura similares a la sacarosa, pero aporta un 40% menos de calorías (2,4 [kcal/g]). Por esto se utiliza como sustituto del azúcar en una relación 1:1 peso a peso, con la consecuente disminución calórica. Es muy estable en la fabricación de alimentos. No fermenta y no produce pardeamiento de Maillard (glucosilación no enzimática de proteínas) (Tello y Vergara,2001).

2.4   USO CLÍNICO

En el caso de la anemia hemolítica, en humanos caracterizada por la deficiencia de glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa, responsable de mantener los niveles adecuados de la coenzima reducida NADPH (Tello y Vergara,2001).Se utiliza el Xilitol como un agente terapéutico en dosis máximas de 1 mmol/L, en personas con deficiencia de G6PDH, ya que éste suministrara el NADPH2 celular a través de oxidación de la L-xilulosa, manteniendo la integridad de la membrana de glóbulos rojos (Roberto y Mussatto, 2002).

Para la otitis media aguda, se llego a la conclusión, que el Xilitol previenen o atenúan los síntomas,  mediante la inhibición de la bacteria Streptococcus pneumoniae, debido a que esta bacteria carece de las enzimas responsables de el metabolismo de xilitol-5-fosfato, ocurre una acumulación de ese compuesto. Una vez acumulado dentro de la célula, el Xilitol-5-fosfato se convierte en toxico causando la inhibición de las enzimas glicoliticas y el crecimiento de bacterias, cuyo tiempo de sobrevivencia se reduce (Martinez, 2002.)

3   PROCESOS PRODUCTIVOS DE XILITOL

3.1   SÍNTESIS QUÍMICA DE XILITOL

El proceso convencional comienza con la obtención de la fracción hemicelulósica, xilana, que corresponde entre 11% al 35% del material lignocelulósico. Posteriormente la fracción hemicelulósica es sometida a una hidrólisis ácida, en la que la estructura abierta y no cristalina de la xilana favorece una fácil difusión de los iones catalizadores en la matriz polimérica.

El hidrolizado hemicelulósico, luego de una purificación y remoción de color, entra a una etapa de hidrogenación, en presencia de un catalizador metálico, a temperaturas en el rango de 80 a 140 °C y presiones superiores a 50 Atmósferas. Al estar presentes otros azúcares en el hidrolizado, el rendimiento de conversión de xilosa a xilitol es bajo, de un 40 a 60%.

...