ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Estudo da oxidação da lignina da madeira Pinus caribaea var. hondurensis através do tratamento enzimático com lacase.
AUTORES: VALE,R.S. (UFU) ; ASSUNÇÃO,R.M.N (FACIP) ; RODRIGUES FILHO,G. (UFU) ; NASCIMENTO,B. (UFU) ; VIEIRA,J.G. (UFU) ; LIMA,R.B. (FABER CASTEL) ; BARROSO,V. (FABER CASTEL) ; NOVATO,J. (FABER CASTEL) ; BORGES,S.M.P. (UFU)
RESUMO: Neste trabalho foi investigada a ação de um extrato enzimático de lacase em uma amostra de madeira de Pinus caribaea var. honduresis através de ensaios de perda de massa e mudanças nos padrões dos difratogramas de raios-x. O tratamento enzimático foi realizado por 12 horas na temperatura de 45ºC em um tampão pH = 4,75(acetato de sódio/ácido acético).Observou-se uma perda de massa de 8% indicando que parte da lignina é oxidada no processo, este fato é ainda confirmado através do aumento de intensidade dos picos de difração que aparecem no difratograma de raios-x da amostra tratada com lacase em relação à madeira sem tratamento. A pequena remoção de lignina pode ser atribuída ao fato de não se utilizar um mediador como o hidroxibenzotriazol (HBT).
PALAVRAS CHAVES: madeira de pinus caribaea var. hondurensis, lacase,difração de raios – x.
INTRODUÇÃO: O uso de biotecnologia no tratamento de materiais lignocelulósicos tem atraído considerável atenção e neste processo alguns resultados obtidos nos últimos anos têm apontando um caminho viável na utilização deste tipo de metodologia em processos de polpação e branqueamento [1]. A lacase (benzenodiol: oxigênio oxiredutase) é uma enzima particularmente promissora, pois pode ser empregada em uma série de processos na indústria alimentícia, de polpa e papel, têxtil entre outras, podendo ainda ser empregada em processos de remediação do solo e síntese química [2, 3]. As lacases promovem a oxidação de estruturas fenólicas presentes na lignina e quando auxiliadas por mediadores adequados como o hidroxibenzotriazol (HBT) sua acessibilidade é aumentada levando a melhorar o processo de remoção de lignina, pois a enzima passa a oxidar também estruturas não fenólicas. Neste trabalho, foi avaliada a ação das lacases, na ausência de HBT, através de ensaios de perda de massa como um indicativo de oxidação parcial da lignina. O objetivo deste trabalho é empregar este tipo de tratamento no amolecimento da madeira visando a melhora de trabalhabilidade sem danos significativos as paredes celulares e com a manutenção de sua integridade estrutural.
MATERIAL E MÉTODOS: 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. Após 10 minutos a temperatura do banho temostatizado foi elevada para 45ºC. Foram adicionados 1 mL do extrato enzimático de lacase para 3 gramas de madeira. O tratamento foi mantido por 12 horas, após este período, a reação foi finalizada pela adição de água a 100ºC. A mistura foi filtrada, lavada com água destilada até pH igual a 6. 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 não tratadas e tratadas 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 2º/min.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A tabela 1 apresenta a porcentagem de perda de massa e o grau de cristalinidade das amostras de madeira bruta (sem tratamento) e madeira tratada (lacase 12 horas).
Tabela 1. Avaliação do tratamento enzimático: perda de massa (%) e grau de cristalinidade das amostras Xc (%)
Observa-se na tabela 1 uma perda de massa de 8% para a madeira tratada com um aumento no índice de cristalinidade de 8,6%. Na figura 1, observa-se nitidamente um aumento de intensidade para todos os picos de difração para a amostra tratada. Este fato indica que remoção parcial da lignina é conseguida e este efeito leva a um aumento de cristalinidade da amostra uma vez que a celulose é um polímero semicristalino diferente da lignina que é uma macromolécula predominantemente amorfa.
Figura 1. Difratograma de raios – X para as madeiras: madeira bruta e madeira tratada com a lacase.
Embora seja possível observar que a lignina é modificada a remoção é pouco significativa o que pode estar de acordo com o fato que a lacase foi utilizada sem um mediador, como o HBT que poderia levar a sua maior degradação. Esta condição pode ser adequada à alteração parcial da estrutura da madeira, com melhora da sua trabalhabilidade sem perda de sua integridade estrutural.
CONCLUSÕES: O tratamento enzimático com as lacases leva a uma mudança parcial da estrutura cristalina da madeira atribuída a remoção parcial da lignina por oxidação de estruturas fenólicas. A baixa perda de massa aliada à pequena alteração dos padrões de raios-x, com aumento de cristalinidade indica que com a remoção parcial da lignina a madeira pode apresentar uma melhora trabalhabilidade aumentando sua aplicabilidade em processos.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a FAPEMIG, a CAPES e o PROAP por disponibilizar o Portal de Periódicos.Vale agradece ao CNPq pela concessão da bolsa PIBIC(A-16/2009).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Howard, R.L.; Abotsi, E.; Jansen Van Rensburg, E.L.; Howard, S (2003). Lignocellulose biotechnology: issues of bioconversion and enzyme production. African Journal of Biotechnology, 2, 602 – 619.
[2] Couto, S.R.; Herrera, J.L.T. (2006). Industrial and biotechnological applications of laccases: A review. Biotechnology Advances 24, 500 – 513.
[3] Riva, S. (2006) Laccases: blue enzymes for green chemistry. Trends in biotechnology, 24, 219 – 226.
