Preferential solvation of xylitol in ethanol + water co-solvent mixtures according to the IKBI and QLQC methods

Solvatación preferencial del xilitol en mezclas cosolventes etanol + agua según los métodos IKBI y QLQC

Partiendo de algunas propiedades termodinámicas clásicas se calcularon los parámetros  de solvatación preferencial del xilitol (δx_E,S) en mezclas etanol + agua mediante el método de las integrales inversas de Kirkwood-Buff (IKBI) y el método cuasi-reticular-cuasi-químico (QLQC). Los parámetros δx_E,S corresponden a las diferencias entre las fracciones molares locales alrededor del soluto y en el grueso de la  solución. Con base en estos valores, se encuentra que este compuesto es altamente  sensible a los efectos específicos de solvatación según la composición cosolvente. Así,  según el método IKBI, los valores de δx_E,S son positivos en mezclas ricas en agua pero negativos en composiciones desde 0.25 en fracción molar de etanol hasta el etanol puro. Sin embargo, según el método QLQC, los valores de δx_E,S son negativos en todas las composiciones co-solventes analizadas. En mezclas ricas en agua la mayor  solvatación por las moléculas de etanol podría deberse principalmente a efectos de  polaridad. De otro lado, la preferencia que manifiesta este compuesto por el agua en  mezclas ricas en etanol podría explicarse en términos del mayor comportamiento ácido  del agua que estaría interactuando con los grupos aceptores de  hidrógeno presentes en el soluto. 

Introducción

El xilitol ((2R,4S)-Pentano-1,2,3,4,5-pentol, CAS RN 87-99-0) es un alditol comúnmente utilizado como aditivo en varias formulaciones y productos cosméticos y nutracéuticos (Figura 1). Como agente nutritivo se administra por vía oral e intravenosa (1). Este compuesto se ha utilizado como edulcorante para los pacientes diabéticos y es activamente beneficioso para la salud dental al reducir la caries a un tercio cuando se utiliza regularmente. Por ello, este edulcorante está encontrando una aplicación cada vez mayor en chicles, enjuagues bucales y pastas de dientes. A diferencia de la sacarosa, el xilitol no se fermenta en productos finales ácidos cariogénicos (2). Según la Farmacopea de EE.UU., está clasificado como ayuda farmacéutica oficial (3).

Normalmente, el xilitol se obtiene a partir de la xilosa siguiendo varios procedimientos biotecnológicos (4-6). En su fabricación industrial, el xilitol se purifica mediante la cristalización a partir de una solución como paso final y generalmente se prefiere la cristalización por dilución. Las mezclas alcohólicas acuosas se utilizan ampliamente para este fin. Dado que el conocimiento de la solubilidad es crucial para los procesos de cristalización, Wang et al. (7) estudiaron la solubilidad del xilitol en varias mezclas de etanol + agua a varias temperaturas.