ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: Caracterização do bagaço de cana-de-açúcar in natura, extraído com etanol ou ciclohexano/etanol
AUTORES: CANILHA, L. (IPT) ; CARVALHO, W. (EEL-USP) ; ROCHA, G.J.M. (EEL-USP) ; ALMEIDA E SILVA, J.B. (EEL-USP) ; GIULIETTI, M. (IPT)
RESUMO: Avaliou-se a extração do bagaço de cana com etanol 95% ou com ciclohexano/etanol (2:1), objetivando minimizar os teores de inibidores gerados durante hidrólise ácida da hemicelulose. A composição percentual deste resíduo foi determinada antes e após as extrações. Através dos teores de lignina solúvel e insolúvel, cinzas, carboidratos, furfural e hidroximetilfurfural obtidos, estimou-se os teores de celulose (46,86 ± 0,22, 46,08 ± 0,08 e 45,41 ± 0,31), hemicelulose (27,50 ± 0,14, 27,11 ± 0,15 e 26,17 ± 0,08), lignina (26,27 ± 0,71, 23,19 ± 0,36 e 21,49 ± 0,24), cinzas (1,61 ± 0,02, 1,55 ± 0,02 e 1,51 ± 0,02) e extrativos (4,10 ± 0,07 e 6,13 ± 0,04). Também foi verificado que a composição mássica determinada foi similar àquelas descritas na literatura.
PALAVRAS CHAVES: bagaço de cana-de-açúcar, extração, composição
INTRODUÇÃO: O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo (UNICA, 2006). Cada tonelada de cana-de-açúcar processada gera em torno de 140 Kg de bagaço (CENBIO, 2003). Entre 60 e 90% deste material é utilizado pela própria indústria sucro-alcooleira como combustível para geração de energia e calor (FAPESP, 1998). Entretanto, existe ainda um excedente que gera problemas ambientais e de estocagem (SUN et al., 2004). Diversos trabalhos têm buscado alternativas para a utilização deste subproduto, citando-se como exemplos o preparo de rações animais, a fabricação de papel e celulose, e a produção de insumos com maior valor agregado por meio de processos fermentativos.
O bagaço de cana é constituído por três frações principais (celulose, hemicelulose e lignina), as quais, juntas, perfazem mais de 90% da massa total (PANDEY et al., 2000). A xilose é o principal carboidrato encontrado na fração hemicelulósica, representando cerca de 80% dos açúcares totais (AGUILAR et al., 2002; MOSIER et al., 2005). Em geral, o teor de cinzas encontrado no bagaço é pequeno (PANDEY et al., 2000). Por outro lado, os extrativos, como graxas, gomas, amidos, alcalóides, resinas e óleos essenciais, podem representar acima de 5% da massa total. Os extrativos são constituídos por uma grande variedade de compostos orgânicos e podem ser extraídos com solventes orgânicos ou aquosos (FENGEL e WEGENER, 1989; CUNHA, 1999).
Considerando que o uso de bagaço de cana in natura para o preparo de hidrolisados hemicelulósicos pode resultar em um hidrolisado com maior teor de compostos inibitórios à atividade microbiana, buscou-se avaliar a composição desta matéria prima antes e após a extração com dois sistemas solventes distintos.
MATERIAL E MÉTODOS: O efeito da extração com etanol 95% (NREL, 2004) ou com ciclohexano/etanol (2:1 v/v) (ARAÚJO, 2000) sobre a composição do bagaço foi avaliado. As extrações foram realizadas em aparelho Soxhlet, até o solvente tornar-se incolor, mantendo-se o bagaço moído em contato com o solvente extrator. O bagaço extraído com ciclohexano/etanol foi então lavado com água, em Soxhlet, para a retirada de resíduos do solvente. Os bagaços extraídos foram secos ao ar para evaporação dos solventes e transferidos para pesa-filtros tarados, para secagem em estufa a 105 °C até massa constante.
O bagaço de cana in natura e os bagaços extraídos com etanol e com ciclohexano/etanol foram caracterizados quanto à composição percentual. Para tal análise, 2 g de bagaço foram transferidas para um béquer com 15 mL de ácido sulfúrico 72% (p/p). A mistura foi agitada continuamente em banho termostático a 45 °C/7 min. A reação foi interrompida com 275 mL de água destilada e o conteúdo transferido para um Erlenmeyer para ser autoclavado a 121 ºC/30 min. Após resfriar, a suspensão foi transferida para um balão de 500 mL. O volume foi completado com água destilada, homogeneizado e filtrado. O resíduo sólido (lignina insolúvel + cinzas), após várias lavagens, foi seco em estufa a 105 °C até massa constante. Através da diferença entre a massa do resíduo e a massa das cinzas, determinou-se a percentagem de lignina insolúvel. Para determinação das cinzas, 1 g de bagaço foi aquecida em mufla elétrica 800 °C/4 h. Após resfriamento, o material calcinado foi pesado (SILVA e QUEIROZ, 2005). A fração líquida foi analisada por HPLC (CANILHA, 2006) para determinação de glicose, xilose, arabinose, furfural e hidroximetilfurfural, para o cálculo da percentagem de celulose, hemicelulose e lignina solúvel (ROCHA, 2000).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os componentes do bagaço de cana-de-açúcar in natura e extraído com etanol ou ciclohexano/etanol são apresentados na Tabela 1. A Tabela 2 apresenta a composição mássica (%) das principais frações do bagaço de cana-de-açúcar in natura e extraído com etanol ou ciclohexano/etanol.
De acordo com os resultados apresentados nas Tabelas 1 e 2, verifica-se que os componentes do bagaço de cana e as composições mássicas encontradas tanto para o bagaço in natura quanto para os bagaços extraídos foram bastante semelhantes. Os valores de composição mássica também são semelhantes àqueles descritos na literatura (CUNHA, 1999; PANDEY et al., 2000; AGUILAR et al., 2002; COSTA, 2005).
Com relação aos extrativos, os teores destes compostos variaram entre 4,10 e 6,13%, dependendo do solvente utilizado para a extração. Considerando que: 1) o ciclohexano é um líquido que apresenta odor muito forte e pode causar irritações na pele, dermatites, náuseas e dores de cabeça (FAENQUIL, 2003), e 2) que os teores de compostos extraíveis com ciclohexano/etanol não foram muito diferentes daqueles encontrados durante a extração com etanol; recomenda-se que, caso seja necessário, o bagaço seja extraído com etanol. Experimentos adicionais visando comparar a composição química dos hidrolisados hemicelulósicos preparados a partir de bagaço in natura ou extraído com etanol, bem como avaliar a fermentabilidade de cada um destes hidrolisados, estão em andamento em nossos laboratórios.
CONCLUSÕES: A composição mássica do bagaço de cana-de-açúcar encontrada no presente trabalho foi semelhante àquelas descritas na literatura. O teor de compostos extraíveis com ciclohexano/etanol foi similar ao teor de compostos extraíveis com etanol.
AGRADECIMENTOS: Fapesp e CNPq.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AGUILAR, R.; RAMÍREZ, J.A.; GARROTE, G.; VÁSQUEZ, M. 2002. Kinetic study of the acid hydrolysis of sugarcane bagasse. Journal of Food Engineering, 55: 304-318.
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