O xilitol é um adoçante com propriedades bastante peculiares - como redução da incidência de cáries, substituição da glicose na dieta de diabéticos, eficácia no tratamento e na prevenção da osteoporose e de doenças respiratórias -, mas com altos custos de produção. O encarecimento se deve ao processo químico pelo qual o xilitol é fabricado, com o emprego de catalisadores, um processo que exige extensas etapas de purificação.
O método consiste na conversão do açúcar xilose - abundante na natureza e encontrado na constituição das paredes de vegetais como cana, sorgo, trigo, aveia, arroz, milho, eucalipto e pinus - em xilitol, a partir de microrganismos que possuem a capacidade de metabolizar a xilose sob determinadas condições de cultivo.
Até recentemente, tal processo era realizado em pequena escala - na maioria das vezes com o uso de frascos Erlenmeyer (usados em laboratório) da ordem de 125 mililitros. Foi com uma pesquisa apoiada pela FAPESP entre 2010 e 2012 que a equipe ampliou a capacidade de produzir o adoçante biotecnologicamente em reatores de até 125 litros, escala mil vezes maior do que a inicial.
"Estabelecemos parâmetros importantes para a fabricação do xilitol por via biotecnológica, visando ao aumento de escala a partir do bagaço da cana, mas não somente dele. Também abrimos possibilidades para o aproveitamento de outras biomassas vegetais renováveis, como palhas de cana, arroz e trigo, bagaço de maçã e cascas de aveia e café", disse Maria das Graças de Almeida Felipe, professora da EEL/USP e coordenadora da pesquisa, à Agência FAPESP.
"A hidrólise ácida resulta em subprodutos indesejáveis. Por conta disso, submetemos o hidrolisado a diferentes procedimentos de destoxificação", disse Maria das Graças.
De acordo com a coordenadora da pesquisa, "isso permitiu avaliar os efeitos conjuntos entre a fonte de carbono empregada no preparo da levedura (inóculo) e o agente destoxificante". Para essas fermentações foram usadas condições estabelecidas em trabalhos prévios, como o uso de frascos Erlenmeyer em triplicata, agitados a 200 rotações por minuto, durante 120 horas.
Como resultado, a xilose foi a fonte de carbono que melhor favoreceu a produção do xilitol. "Optamos pelo carvão como agente de destoxificação para as fermentações seguintes por conta de seu menor custo quando comparado às resinas", disse Maria das Graças.
"Concluímos que é possível fazer a transposição de escala nas condições avaliadas, uma vez que os resultados obtidos na produção do xilitol foram semelhantes nos fermentadores de diferentes capacidades", disse a pesquisadora.
Segundo, porque "poderia haver problemas na aeração do sistema, já que a disponibilidade de oxigênio é o principal parâmetro fermentativo a ser controlado para que o metabolismo seja direcionado prioritariamente à conversão da xilose em xilitol e não ao crescimento celular", comentou Maria das Graças. Para evitar contratempos, a equipe usou o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa), monitorando o gás no meio líquido para aumento de escala de 2,4 até 125 litros.
Nas últimas décadas, os trabalhos da EEL/USP apontaram para a viabilidade técnica e econômica de ampliar a escala de produção do xilitol. Agora, eles abrem portas a outras frentes de estudo. Segundo Maria das Graças, "os conhecimentos que adquirimos já contribuíram para o desenvolvimento de um projeto sobre produção de etanol de segunda geração a partir do bagaço da cana em suas frações celulósica e hemicelulósica".
"Parte dos resultados já foi divulgada na forma de trabalhos completos ou resumos em periódicos indexados, capítulos de livros e anais de eventos nacionais e internacionais. Também publicamos um livro internacional, registramos patentes e integramos dois outros projetos importantes: "Diretrizes de políticas públicas para a agroindústria canavieira do Estado de São Paulo" e "CYTED Rede Temática 310RT0397 - Sociedade Ibero-Americana para o Desenvolvimento das Biorrefinarias (Siadeb)"", relatou Maria das Graças.
Por ser anticariogênico, o xilitol não propicia a formação de cáries dentárias como ocorre com açúcares convencionais como a sacarose. Isso porque o adoçante não é fermentado por bactérias da flora bucal - processo que contribui para a formação do ácido que ataca o esmalte dos dentes.
"Essa propriedade foi constatada já na década de 1970, em pesquisas com crianças que mascaram gomas contendo xilitol em substituição à sacarose. Os resultados demonstraram a redução da incidência de cáries, a remineralização de lesões de cáries recém-formadas e um efeito prolongado meses após os testes", disse Maria das Graças.
O adoçante também é utilizado no tratamento de doenças respiratórias. Pesquisas comprovaram que a presença do xilitol em sprays nasais reduz o número de bactérias na mucosa, ajudando a diminuir o risco de infecções pulmonares. "Pode-se dizer, portanto, que o xilitol fortalece o sistema de defesa natural dos pulmões, atrasando ou prevenindo o estabelecimento de infecções bacterianas como a pneumonia", disse Maria das Graças.