Comercialização e aplicação industrial da trealose CAS#99-20-7

A trealose é um dissacarídeo estável e não redutor, composto por duas moléculas de glucose ligadas por uma ligação glicosídica α,α-1,1. Foi isolada pela primeira vez a partir do fungo ergot do centeio e, mais tarde, descobriu-se que está amplamente distribuída na natureza — em plantas, animais e microrganismos, particularmente fungos, algas, musgos e invertebrados. A trealose apresenta-se como cristais brancos; cada molécula contém duas moléculas de água cristalina. É solúvel em água, ácido acético glacial e etanol quente, mas insolúvel em éter e acetona. Quando aquecida a 130 °C, perde a sua água cristalina e torna-se anidra.

Função e Significado Biológicos

A trealose exibe propriedades protetoras notáveis ​​nos organismos vivos. Em condições ambientais extremas — como temperatura elevada, congelação, desidratação ou pressão osmótica elevada — forma uma película protetora única na superfície das células. Esta película ajuda a estabilizar proteínas, membranas celulares e outras estruturas biológicas, prevenindo a desnaturação e a inativação. Outros açúcares naturais, como a sacarose ou a glicose, não possuem esta capacidade. Por esta razão, a trealose é frequentemente chamada na comunidade científica de "açúcar da vida".

A trealose é abundante em diversos organismos, incluindo fetos inferiores, algas, bactérias, fungos, leveduras, insetos e invertebrados. Entre estes, as leveduras e os bolores contêm níveis particularmente elevados — até 20% do seu peso seco. Devido às suas propriedades únicas e à ampla presença biológica, os investigadores têm-se concentrado há muito tempo em métodos de extração eficientes e na produção industrial em larga escala de trealose.

Métodos atuais de preparação

Atualmente, têm sido desenvolvidas diversas abordagens para a produção de trealose, incluindo a síntese química, a extração microbiana, a fermentação microbiana, a síntese enzimática e a engenharia genética.

1. Método de Extração Microbiana

Este método utiliza microrganismos como leveduras, bactérias do ácido láctico e fungos que contêm trealose naturalmente. Ao modificar as condições de crescimento, a acumulação de trealose no interior das células é aumentada, sendo posteriormente extraída através de técnicas apropriadas. No entanto, este método apresenta desvantagens significativas — um ciclo de produção longo, baixo rendimento e custo elevado — o que dificulta a produção industrial em grande escala.

2. Método de Fermentação Microbiana

Nesta abordagem, a trealose é produzida através de fermentação microbiana e posteriormente extraída e purificada do caldo de fermentação. A chave deste método reside na seleção de estirpes de alto rendimento através de mutagénese, fusão celular ou recombinação genética. A Ajinomoto Co., Ltd. do Japão conseguiu com sucesso a produção de trealose à escala industrial utilizando culturas in vitro de bactérias produtoras de aminoácidos. Contudo, a eficiência de conversão permanece relativamente baixa e numerosos subprodutos são gerados durante o processo.

3. Síntese Enzimática

Este método utiliza substratos como a glicose, a maltose ou o amido, que são convertidos em trealose através de reações enzimáticas. Apesar da sua simplicidade conceptual, o processo enfrenta desafios como o elevado consumo de energia e a instabilidade das enzimas fosforilases, o que limita o seu potencial para implementação à escala industrial.

4. Engenharia Genética

Através da modificação genética, os genes da trealose sintase são introduzidos em microrganismos ou plantas, permitindo a produção de trealose por linhagens geneticamente modificadas ou espécies transgénicas. Esta técnica é promissora para a produção eficiente e sustentável de trealose, embora ainda esteja principalmente em fase de investigação e desenvolvimento.

5. Síntese Química

A trealose pode também ser sintetizada quimicamente através de uma reação de adição de óxido de etileno entre a 2,3,4,6-tetraacetilglicose e a 3,4,6-triacetil-1,2-desidro-D-glicose. No entanto, este método apresenta baixos rendimentos e processos de separação complexos. Consequentemente, a síntese química permanece em grande parte restrita ao nível da investigação laboratorial, em vez das aplicações industriais.

Conclusão

A trealose, frequentemente chamada de "açúcar da vida", é um dissacarídeo excecional com poderosos efeitos protetores nos sistemas biológicos. Embora existam diversos métodos de produção, desafios como o baixo rendimento, o elevado custo e a escalabilidade limitada continuam a restringir a produção industrial em grande escala. Espera-se que os avanços contínuos na biotecnologia, na engenharia enzimática e na modificação genética abram caminho para uma produção em larga escala mais eficiente e sustentável de trealose num futuro próximo.