ISBN 978-85-85905-15-6
Área
Bioquímica e Biotecnologia
Autores
Feitosa, A. (IFAL) ; dos Santos, J. (IFAL) ; Santos, M. (IFAL) ; Pires, M. (IFAL) ; de Souza, A. (IFAL) ; Caldas, C. (IFAL) ; dos Santos, M.S.C. (IFAL)
Resumo
O presente trabalho descreve o estudo do processo de extração e hidrólise do amido presente na batata inglesa tipo Monalisa (Solanum tuberosum) para obtenção de bioetanol. Análises físico-químicas de pH, lipídeos, umidade, cinzas, amido e ºBrix foram realizadas para caracterização da matéria-prima. Diante da importância e o baixo custo que a hidrólise ácida apresenta em relação a enzimática, foram empregados os ácidos fortes HCl e H2SO4 nas concentrações de 0,5 mol/L, 1,0 mol/L e 1,5 mol/L, analisadas com variação do intervalo de tempo (15, 20 e 30 minutos) em autoclave. Dentre estes, o ácido que apresentou maior eficiência e boa liberação de açúcares redutores (AR) foi o H2SO4, onde foi alcançado uma porcentagem de açúcares de 82,5% no tempo de 20 minutos para a concentração 1,5 mol/L.
Palavras chaves
Bioetanol ; Batata inglesa; Hidrolise ácida
Introdução
Diferentes alternativas de combustíveis têm levado inúmeros pesquisadores à procura de novas fontes de matéria-prima das quais possam conseguir um produto limpo, como o bioetanol, que é produzido através de fontes biológicas. Nesse sentido, o amido presente em raízes e tubérculos é uma das novas fontes de pesquisa. Para a obtenção deste amido os tubérculos passam por etapas de extração, purificação e secagem até se obter um pó branco que sofrerá hidrólise produzindo glicose e dextrinas (COUTINHO, 2007). O teor de cinzas e umidade presente nos tubérculos são características importantes durante a análise fisíco-quimica, pois é possível determinar a quantidade de água e matéria orgânica que a matéria estudada possui (ADOLFO, 1985). A batata (Solanum tuberosum), é uma planta herbácea que pode atingir mais de cem centímetros de altura e produz uma raíz rica em amido. Atualmente a batata é o 4º alimento mais consumido no mundo, após arroz, trigo e milho (ABBA, 2014). O processo de hidrolise do amido se dá pelo desdobramento total das moléculas de amilose e amilopectina, que ao se romperem se transformam em dextrinas cada vez mais simples e finalmente em glicose, esse processo tem maior eficiência na presença de ácidos fortes capazes de quebrar as ligações presentes na molécula (FRANCO et al., 2001). A composição do amido depende de vários fatores, como climáticos e estocagem, que podem resultar na quantidade final do açúcar produzido durante a hidrólise (KEARSLEY; DZIEDZIC, 1995). O presente trabalho teve como linha de pesquisa a caracterização da matéria-prima e a eficiência da hidrólise em ácido clorídrico e ácido sulfúrico em tempos e concentrações estabelecidas, sendo considerado o melhor resultado aquele que apresentasse maior porcentagem de açúcares redutores (glicose).
Material e métodos
As batatas foram adquiridas em supermercados, lavadas e descascadas. Uma porção foi separada para análises físico-químicas como teor de umidade, teor de cinzas, teor de amido, Brix, pH e lipídeos. As análises foram realizadas em estufa, extrator de Soxhlet e refratômetro manual. As demais partes da amostra, foram trituradas em liquidificador industrial para obtenção do extrato bruto. Após alguns minutos, o amido decantado foi submetido a 5 lavagens com solução de bissulfito de sódio 0,3% e por último com álcool 95%. O amido foi separado da solução alcoólica por meio de filtração a vácuo. O pó de amido sofreu uma secagem em estufa numa temperatura de 110ºC por 1 hora para secagem total da matéria. A determinação de umidade e cinzas foram seguidas de acordo com as normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz e os métodos analíticos da AOAC Internacional. O processo de hidrólise do amido foi realizado em escala laboratorial em autoclave, utilizando ácido clorídrico e sulfúrico nas concentrações 0,5 mol/L, 1,0 mol/L e 1,5 mol/L, onde cada uma foi analisada nos tempos de 15, 20 e 30 minutos, para avaliar o método mais eficiente na conversão do amido em moléculas de glicose.
Resultado e discussão
A análise do teor de cinzas 0,7% se apresentou bem próximo do encontrado por
TACO-UNICAMP (2006) que apresentou 0,6%, no entanto, Trindade (1994) diz
que, teores de resíduo mineral fixo (cinzas) para tubérculos de batata
encontram-se na faixa de 0,44% a 1,90%. Para a porcentagem de umidade
encontrada 85,02% o valor esteve dentro da variação citada por FAVORETTO
(2005) e MACCARI JÚNIOR (1997) que é de 63,2% a 86,9%. Segundo a EMBRAPA não
há lipídeos na batata, porém foi encontrado uma porcentagem de 3%. O caldo
do Brix não tem valor estabelecido, pois depende da forma que foi extraído
como também do cultivo de cada batata. Neste caso, o valor de amido
correpondeu a percentagem de 74,25%. De acordo com Pereira (1987), em
tubérculos de batata o amido é o principal carboidrato armazenado,
correspondendo de 60 a 80% da matéria seca do órgão. Os resultados estão
expressos na Tabela 1. Os dados obtidos nas análises das concentrações,
proporções e do tempo com efeito nas hidrólises ácidas, observou-se a melhor
eficiência de hidrólise para o ácido sulfúrico na concentração 1,5 mol/L, na
proporção de 1:5 e no tempo de 20 minutos. Este hidrolisado apresentou uma
porcentagem de AR de 82,5% e um rendimento de 74%. Pra cada concentração do
experimento de hidrólise com o extrato amiláceo, foram realizados três
tempos diferentes com soluções ácidas de HCl e H2SO4, descritas na Tabela 2.
O ácido clorídrico também apresentou vantagem para a produção de açúcares,
pois o maior percentual foi de 73,33% no tempo de 30 minutos na concentração
de 0,5mol/L, e um rendimento de hidrólise de 66%, porém como é um ácido que
provoca corrosões e vapor se torna inviável para o estudo.
Conclusões
A partir dos resultados obtidos nas hidrólises e respectivas análises de açúcares redutores (AR), foi possível constatar que o amido da Batata do tipo Monalisa (Solanum tuberosum) produz uma quantidade significativa de açúcares fermentativos, com rendimento de 74%, sendo as hidrólises efetuadas com H2SO4 1,5 mol/L, sob pressão reduzida, durante 20 minutos. Assim, o presente estudo serve como um método alternativo viável para obtenção de bioetanol.
Agradecimentos
Agradecemos primeiramente ao convênio PFRH da Petrobras por ter patrocinado essa pesquisa e ao IFAL por disponibilizar os laboratórios para o desenvolvimento desta.
Referências
ABBA/ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA BATATA. História. Área, produção e produtividade. São Paulo. Site: http://www.abbabatatabrasileira.com.br;
COUTINHO, A. P. C. Produção e caracterização de maltodextrinas a partir de amidos de mandioca e batata-doce. 2007. 151 f. Tese (Doutorado) - Faculdade de Ciências Agronômicas. Universidade Estadual Paulista, Botucatu.
FRANCO, C.M.L. et al. Culturas de tuberosas amiláceas latino americanas: propriedades gerais do amido. Campinas: Fundação Cargill, 2001. v.1, 224p.
FAVORETTO, P. Parâmetros de crescimento e marcha de absorção de nutrientes na produção de minitubérculos de batata cv. Atlantic. Piracicaba, 2005. 98 p. Mestrado (Mestrado em Agronomia, Área de Concentração Fitotecnia). Escola Superiror de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo.
INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. v. 1:Métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 3. ed. São Paulo: IMESP, 1985. p. 102.
KEARSLEY, M. W.; DZIEDZIC, S. Z. Handbook of starch hydrolysis products and their derivatives. Blackie Academic & Professional, Glasgow. 275p. 1995. ISBN 0751402699.
MACCARI JÚNIOR, A. Uso da levedura amilolítica Schwannioyces castellii para hidrólise do amido de batata e produção de etanol. Curitiba, 1997. 94 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Química), Setor de Tecnologia, Universidade do Paraná.
PEREIRA, A.S. Composição química, valor nutricional e industrialização. In: REIFSCHNEIDER, F.J.B. coord. Produção
de batata. Brasília: Linha gráfica e Editora, 1987. p.12-28.
TACO. Tabela de composição nutricional. Disponível em: <<http://www.unicamp.br/nepa/taco/tabela.php?ativo=tabela>>. Acessado em: 19 de abril de 2006
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