L’importanza dell’emicellulosa nella biochimica delle piante
L’emicellulosa costituisce un gruppo di polisaccaridi presenti nella parete cellulare delle piante, i quali si legano alle microfibrille di cellulosa grazie a legami a idrogeno e forze di Van der Waals. A differenza della cellulosa, l’emicellulosa è un eteropolimero con una struttura disordinata e amorfa, caratterizzata da un basso peso molecolare e una ramificazione significativa.
Diversamente dalla cellulosa composta esclusivamente da glucosio, l’emicellulosa include monomeri pentosi ed esosi, oltre ad acidi zuccherini. La sua capacità di disciogliersi in alcali per creare una soluzione scura nota come “liquore nero” differenzia ulteriormente l’emicellulosa dalla cellulosa.
Rilevanza dell’emicellulosa come risorsa biopolimerica
L’emicellulosa rappresenta il secondo biopolimero più abbondante nella biomassa vegetale, subito dopo la cellulosa. È caratterizzata da una rapida depolimerizzazione rispetto alla cellulosa, rendendola una risorsa rinnovabile importante. Negli ultimi anni, la bioconversione dell’emicellulosa ha attratto l’attenzione per le sue applicazioni in diversi settori agroindustriali, come la produzione di combustibili e sostanze chimiche, il processo di delignificazione della polpa di carta e il miglioramento della digeribilità delle materie prime animali.
Struttura e tipologie di emicellulosa
L’emicellulosa è composta principalmente da monomeri come xilosio, arabinosio, galattosio, mannosi, glucosio e vari acidi zuccherini. È classificata in base ai polisaccaridi contenuti, tra cui xilani, mannani, xiloglucani e β-1,3 e β-1,4 glucani.
Uno degli esempi principali è rappresentato dagli xilani, presenti nella parete cellulare vegetale e anche in alcune alghe. La loro struttura molecolare è costituita da residui di xilosio con catene laterali, e la loro funzione dipende dalla composizione e configurazione dei substituenti presenti.
Similmente, i mannani sono composti principalmente da mannosio e sono il materiale di riserva predominante negli endospermi dei semi di alcune piante. Sono noti per la loro biodegradabilità, atossicità e biocompatibilità, facendoli emergere come materiali di interesse per la creazione di nuovi polimeri biologici funzionali.Ruolo degli Emicellulosa nei Polisaccaridi Vegetali
Le emicellulose sono una componente importante dei polisaccaridi vegetali, presenti non solo nelle Palme ma anche nei semi di specie Apiaceae e nei chicchi di caffè. Questi polisaccaridi sono costituiti da una catena principale di β-mannopiranosio legata tramite legami 1,4 e comprendono quattro tipi di mannano: mannano lineare, galattomannano, glucomannano e galattoglucomannano.
Xiloglucani: Struttura e Utilizzo
Gli xiloglucani sono polisaccaridi ramificati non ionici con uno scheletro simile alla cellulosa, legati a residui di xilosio e galattosio. Questa struttura è fondamentale nella parete cellulare primaria. Il xiloglucano presente nei semi di tamarindo ha una struttura simile alla mucina, una glicoproteina presente nei secreti mucosi del tratto respiratorio e gastro-intestinale. Presente principalmente nelle piante dicotiledoni, il xiloglucano rappresenta circa un quarto del peso a secco della parete cellulare.
β-Glucani: Ruolo e Proprietà Terapeutiche
I β-glucani hanno uno scheletro lineare di glucosio con legami β(1-3) e β(1-4) glicosidici, e possono formare molecole ramificate con legami β(1,6) glicosidici. Questa diversa struttura conferisce loro varie proprietà di solubilità e viscosità. Trovati nelle pareti cellulari di batteri, funghi, lieviti, alghe e licheni, i β-glucani sono stati studiati per le loro proprietà terapeutiche, incluso il supporto al sistema immunitario, la riduzione del colesterolo e del glucosio nel sangue per prevenire malattie cardiovascolari e diabete.
Applicazioni dell’Emicellulosa
L’emicellulosa, con il suo potenziale applicativo, trova impiego nella produzione di bioplastiche biodegradabili che possono sostituire le plastiche convenzionali. L’estrazione dell’emicellulosa dalla biomassa è fondamentale per la produzione di una vasta gamma di combustibili, biomateriali e prodotti chimici. Sono stati sviluppati diversi metodi di estrazione come l’idrolisi acida, l’estrazione alcalina o con perossido, l’estrazione ad alta temperatura, il trattamento con vapore o microonde.
Questo polisaccaride può essere impiegato in diverse applicazioni industriali ad alto valore aggiunto, tra cui idrogel, polimeri termoplastici, rivestimenti e additivi per la fabbricazione della carta, cosmetici e applicazioni farmaceutiche come trasportatori di farmaci.
