ESTUDO COMPARATIVO DA PRODUÇÃO DE AÇÚCARES FERMENTÁVEIS A PARTIR DA CASCA E ENTRECASCA DA MACAXEIRA

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Campelo, C.M. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO - IFMA) ; Rodrigues, P.F.F. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO - IFMA) ; Cavalcante, K.S.B. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO - IFMA) ; Ribeiro, R.K.P. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHAO- IFMA) ; Soares, T.F. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO- IFMa)

Resumo

A macaxeira ou mandioca é uma das maiores fontes de resíduos no Estado do Maranhão segundo o Plano Estadual de Gerenciamento dos Resíduos Sólidos, tornando assim um bom alvo para estudos de reaproveitamento. Este trabalho visa avaliar os resíduos da macaxeira (casca e entrecasca) para produção de bioetanol através da hidrólise, empregando enzimas amilolíticas, para a conversão do amido em sacarídeos, como a glicose. O estudo comparativo revelou o elevado potencial de conversão da entrecasca empregando apenas a etapa de liquefação.

Palavras chaves

macaxeira; hidrólise; áçucar

Introdução

Segundo Plano Estadual de Gerenciamento dos Resíduos Sólidos do Maranhão (SEMA), a cultura que mais gerou resíduos no Estado em 2010 foi a mandioca com um total de 1.402.074 toneladas (SEMA, 2012). Este valor foi estimado multiplicando a média da produção da cultura por hectare pela área da produção não colhida. Assim, os resíduos da mandioca vêm sendo progressivamente indicados como substratos agrícolas para o reaproveitamento da biomassa. A macaxeira, também chamada de mandioca mansa devido ao baixo teor de ácido cianídrico (Oliveira, 2012), possuem sub produtos sólidos, como casca marrom, bagaço, varredura, entrecasca, fibra, crueira e descarte (Embrapa, 2005). O pré-tratamento da biomassa pode ser realizado de várias formas, tais como por hidrólise ácida (Iranmahboob et al., 2002), tratamento térmico (Agu et al., 1997) e hidrólise enzimática (Jordan e Mullen, 2007). O processo enzimático é dividido em duas etapas. A primeira é a liquefação, aonde ocorre a transformação do amido em oligossacarídeos e dextrinas e a segunda é a sacarificação, aonde ocorre a conversão dos oligossacarídeos e dextrinas em sacarídeos com peso molecular leve como glicose e maltose (Soares, 2014). A mandioca no Brasil é basicamente utilizada como alimentação tanto na forma de amido quanto seus derivados, como a farinha (Valle et al., 2008) É uma espécie muito rica em biomassa, o que a faz um grande potencial na produção de bioetanol. Assim, este trabalho exploratório, investigou a capacidade de produção de açúcares redutores a partir da hidrólise enzimática dos resíduos da macaxeira (casca e entrecasca), tornando-se alternativa para produção de bioetanol.

Material e métodos

Os resíduos da macaxeira foram separados manualmente, casca e entrecasca, triturados primeiramente em um Mini-processador Multty da Mondial, modelo MP-02 e depois em um moinho analítico IKA, modelo A-11, e por fim refrigerados a 8 oC. Eles foram caracterizados por dois métodos físico-químicos adaptados ao método Carvalho e colaboradores (2002): teor de amido e umidade. A hidrólise enzimática foi realizada empregando 50 g do substrato em um erleymeyer de 500 mL, adicionado 250 mL de água destilada, 1,5 mL da enzima alfa-amilase e aquecido em banho-maria por uma hora e meia, a 84 oC. Depois, a segunda enzima, glicoamilase, foi adicionada e a temperatura foi estabilizada em 60oC durante uma hora e meia. Os produtos hidrolisados foram analisados pelo método de DNS (Miller,1959) para monitorar a produção de açúcares redutores, utilizando o espectrofotômetro Perki Elmer Lambda XLS UV, no comprimento de onda 540 nm, em triplicata. O método empregado utilizou uma curva analítica construída por Soares et al, 2013, com um coeficiente de determinação linear (R2) igual a 0,9936 e a equação igual A = 0,2029[G] – 0,0562 onde A são os valores da absorbância e G a concentração de glicose em mol.L-1.

Resultado e discussão

Na caracterização dos resíduos, a entrecasca apresentou em média um teor de 9,01% de amido, confirmando o seu grande potencial na produção de bioetanol.Não foi achou-se presença de amido nas cascas de macaxeira.Os resultados alcançados para o teor de umidade foram promissores e de acordo com a literatura (MILLER, 1999) sendo a média 82,63% para a entrecasca e 68,24% para casca. Essa quantidade de água é característica dos resíduos da mandioca. No monitoramento da hidrólise enzimática dos resíduos da macaxeira (Figura 1), o teor de açúcares redutores nas alíquotas coletadas nos intervalos de tempo pré-definidos contribuiu para achar o tempo ideal de conversão do amido.Nas hidrólises da entrecasca e do resíduo total casca e entrecasca houve uma queda na concentração dos açúcares redutores liberados pelo amido a partir dos 90 min, provavelmente devido a inativação das enzimas (YANG,2011).No estudo da entrecasca, conseguiu-se o rendimento máximo em açúcares fermentáveis na fase de liquefação aos 30 minutos de reação, usando só a amilase.Para a indústria, reduzir o tempo no processo produtivo leva a redução de custos.Porém é necessário identificar os tipos de monossacarídeos liberados, usando por exemplo a cromatografia líquida (CLAE), para confirmar a sua aplicação na etapa de fermentação pela Saccharomyces cerevisiae. Moore et al (2005) detectaram a produção de maltodextina como principal produto da hidrólise do amido pela a-amilase. Para o resíduo total, a maior conversão ocorreu na fase da sacarificação, com 90 min. Esse rendimento tardio pode ter sido ocasionado pela presença de fibra na celulose, dificultando a atividade das enzimas no processo de hidrólise.A conversão do amido em monossacarídeos pelas enzimas amilolíticas na casca foi devido a ausência de amido.

Conclusões

A entrecasca da macaxeira apresentou a maior conversão de amido em açúcares redutores comparado com a casca e o resíduo total do resíduo agroindustrial, em menor tempo de reação. Este substrato, agrega valor ao setor sucroenergético tendo em vista que a deterioração natural deste insumo representa um desperdício de recurso energético.

Agradecimentos

Referências

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