ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Modificação da estrutura morfológica da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis por tratamento enzimático.
AUTORES: VALE,R.S. (UFU) ; BORGES,M.P.B. (UFU) ; ASSUNÇÃO,R.M.N. (FACIP) ; RODRIGUES FILHO,R. (UFU) ; NASCIMENTO,B. (UFU) ; VIEIRA,J.G. (UFU) ; LIMA,R.B. (FABER CASTEL) ; NOVATO,J. (FABER CASTEL) ; BARROSO,V. (FABER CASTEL)
RESUMO: Neste trabalho, foi investigada as alterações na estrutura morfológica da madeira Pinus caribaea var. hondurensis através do tratamento enzimático conjunto utilizando lacase e celulase. As madeiras foram caracterizadas através de medidas de perda de massa e difração de raios – X de alto ângulo. Observou-se uma perda de massa de cerca de 14,0%. As principais alterações observadas no padrão de raios – x estão relacionadas ao aumento de intensidade dos picos particularmente do pico em 2Ɵ igual a 22,45 referente a reflexão do plano 002. Este aumento de intensidade pode estar relacionado a um aumento de cristalinidade da madeira devido a remoção parcial de componentes amorfos com o tratamento enzimático.
PALAVRAS CHAVES: madeira de pinus caribaea var. hondurensis, celulase, lacase
INTRODUÇÃO: A aplicação de celulases a madeira e polpa têm sido exploradas devido à possibilidade de modificação das fibras celulósicas para diversos tipos de aplicação destacando-se neste campo as indústrias de produção de polpa celulósica e papel e a indústria têxtil. O uso das enzimas facilita a desfibrilação da polpa e permite uma melhora significativa em suas propriedades mecânicas [1, 2]. Considerando a estrutura da fibra celulósica, o ataque enzimático ocorre predominantemente através das regiões amorfas onde a acessibilidade é maior. Dependendo do tipo de tratamento desejado, é possível controlar as alterações da estrutura fibrilar, como ocorre na indústria têxtil, o que pode ser conseguido com o emprego de componentes isolados do sistema enzimático celulolítico [3]. Materiais lignocelulósicos sofrem o ataque de enzimas de forma separada nos componentes majoritários como a celulose, hemicelulose e lignina. Considerando este aspecto e visando investigar apenas alterações superficiais das fibras foram utilizados dois sistemas enzimáticos: as lacases que atacam a lignina e as celulases que atacam a celulose.
MATERIAL E MÉTODOS: 10 gramas de amostras de madeira de Pinus caribaea var. hondurensis foram trituradas e tratadas em uma solução aquosa contendo o tampão ácido acético/acetato de sódio em pH igual a 4,75. Em um banho temostatizado a 45ºC, temperatura ótima de atividade enzimática da lacase, foram adicionados 1,23 mL deste extrato enzimático.Após 60 minutos, diminui-se a temperatura do banho para 40ºC e adicionou-se 1,60 mL de celulase. As madeiras foram mantidas nesta condição por 60 minutos (E1). Um segundo ensaio foi realizado duplicando-se as quantidades de enzimas utilizadas no ensaio acima (E2). A finalização do tratamento enzimático foi feita mediante a adição de água fervente às amostas, para que ocorresse a desnaturação das enzimas. A mistura foi então filtrada e lavada com água destilada. Após a secagem as amostras foram pesadas para avaliação da perda de massa.
Os ensaios de difração de raios-x foram realizados com a madeira triturada. Amostras tratadas e não tratadas (MNT) foram avaliadas através desta técnica utilizando um difratômetro de raios-X marca Shimadzu XRD-6000. As medidas foram registradas 2θ de 5 a 40º, com uma velocidade de varredura de 20º/min.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As amostras após tratamento apresentaram uma perda de massa de cerca de 14,0 %. A perda de massa observada confirma a ação do sistema enzimático sobre as madeira.
A figura 1 apresenta os difratogramas de raios X para madeira bruta e para as madeiras tratadas (E1 e E2).
Figura 1. Difratograma de raios – X para as madeiras: (a) madeira bruta, (b) E1 e (c) E2.
As madeiras apresentam o perfil típico esperado para a celulose nativa, uma vez que a celulose é o componente da madeira que apresenta estrutura semicristalina. Os picos que aparecem em 2θ igual a 14,8, 16,11 e 22,5 são devido às reflexões dos planos 101, 101' e 002, respectivamente. Observa-se um aumento na intensidade dos picos para as amostras após tratamento enzimático principalmente para a amostra E2. O aumento da intensidade dos picos está de acordo com um aumento de cristalinidade das amostras tratadas em comparação com a madeira bruta original. Este resultado mostra que o tratamento enzimático modifica a estrutura morfológica da madeira mesmo sem remoção da lignina. Este aspecto é interessante na aplicação deste processo na modificação superficial das fibras mantendo sua integridade.
CONCLUSÕES: O tratamento enzimático conjunto lacase e celulase modifica a estrutura das fibras celulósicas sem alterar de forma significativa sua integridade. Com este tratamento a madeira pode ter sua estrutura morfológica alterada melhorando propriedades mecânicas facilitando sua trabalhabilidade e com isto a aplicabilidade em vários processos.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a FAPEMIG (CEX- APQ-6765-5.02/07), a CAPES e o PROAP por disponibilizar o Portal de Periódicos . Vale agradece ao CNPq pela concessão da b
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. Yang, B.; Wyman, C.E. (2004) Effect of xylan and lignin removal by batch and flowthrough pretreatement on enzymatic digestibility of corn stover cellulose. Biotechnology and bioengineering, 86, 88 – 98.
2. Park, S.; Vendeti, R.A.; Abrecht, D.G.; Jameel, H.; Paulak, J.J; Lee, J.M. (2007). Surface and Pore structure modification of cellulose fibers through cellulase treatment. J. of Applied Polymer Sci. 103, 3833 – 3839.
3. Lenting, H.B.M.; Warmoeskerken. M.M.C.G. (2001). Guidelines to come to minimized tensile strength loss upon cellulase application. Journal of Biotechnology, 89, 227 – 232.
