ESTUDO DA HIDROLISE ÁCIDA E ENZIMÁTICA DO AMIDO DA FARINHA DE MANDIOCA

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Atanázio dos Santos, R. (IFAL - PENEDO) ; de Lima Freitas, M. (IFAL - PENEDO) ; Maria Rosas Garcia Almeida, R. (UFAL)

Resumo

O bioetanol apresenta potencial promissor no mundo inteiro e pode ser produzido a partir de matérias primas açucaradas, celulósicas e amiláceas. Por apresentar elevado teor de amido, a mandioca também pode ser utilizada como matéria prima para produção de etanol, gerando receita e outros benefícios como melhoria na distribuição de renda nas regiões de baixa densidade populacional. Entretanto, as etapas que envolvem a hidrólise do amido, bem como o estabelecimento de condições de processo para maximizar a produção de etanol ainda são tidas como obstáculos a serem vencidos. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a hidrólise ácida e enzimática da farinha de mandioca para obtenção de mosto a ser utilizado na produção de bioetanol.

Palavras chaves

Bioetanol; Hidrólise; Fermentação

Introdução

A produção do etanol representa uma alternativa ecologicamente correta para substituição dos derivados de petróleo, além de ser uma atividade geradora de emprego e renda (SANTOS, 2013). A necessidade de reduzir a dependência da utilização de petróleo, fonte de energia não renovável e de origem fóssil, impulsionou estudos voltados para o desenvolvimento de novas alternativas na produção de combustíveis, como o etanol, que se tornou uma opção eficaz por ser uma fonte renovável. O bioetanol é um combustível obtido por meio da fermentação controlada e da destilação, passando por um processo físico-químico até se transformar em combustível. O etanol pode ser produzido a partir de matérias-primas açucaradas e amiláceas (COSTA, 2010). A mandioca constitui-se importante produto agrícola, destacando o país como o segundo maior produtor mundial (FAO, 2016). Por apresentar elevado teor de amido, que posteriormente pode ser transformado em glicose, a mandioca também pode ser utilizada como matéria- prima para a produção de etanol, gerando receita e outros benefícios (CEREDA, 2001; OLIVEIRA, 2011). A produção de etanol a partir da mandioca acena como uma alternativa, gerando para a indústria não só receita como todos os benefícios mercadológicos de uma indústria limpa. Entretanto, as etapas que envolvem a hidrólise do amido nas matérias primas amiláceas, bem como o estabelecimento de condições de processo para maximizar a produção de etanol ainda são tidas como um obstáculo a ser vencido. Por isso, a busca por aperfeiçoamentos que diminuam os custos de produção bem como a procura por métodos mais eficientes e produtivos são pontos fundamentais para viabilizar a produção de etanol a partir de material amiláceo.

Material e métodos

- Matéria-Prima As farinhas de mandioca utilizadas para as hidrólises foram armazenadas em sacos plásticos, mantidos fechados, protegidos de umidade e insolação direta. Os dois tipos de farinha de mandioca utilizados foram misturadas na proporção 1:1 (p/p) para posterior ensaio de hidrólise. - Hidrólise Ácida A hidrólise ácida do amido da farinha de mandioca foi realizada, baseando-se na metodologia utilizada por Gonçalves et al. (2007), com a utilização de ácido sulfúrico 1% e autoclavagem por 2h a 121°C e 1,0 atm. - Hidrólise Enzimática Para realizar a hidrólise enzimática da farinha de mandioca foi utilizada metodologia descrita por ABUD (1997), com a utilização das enzimas α-amilase BioChemika (50 U/mg) e amiloglicosidase BioChemika (300 U/mL), fornecidas pela SIGMA. - Metodologia Alanítica Foram feitas análises de açúcares redutores (AR) e açúcares redutores totais (ART) da farinha antes e após a hidrólise, assim como a determinação da concentração de amido na mesma com a finalidade de calcular o rendimento das hidrólises. A determinação de amido foi feita utilizando metodologia descrita por Carvalho et al. (2002), utilizando-se a equação: %Amido=(ARTfinal-ARTinicial)*0,9, onde 0,9 é o fator de transformação de açúcares redutores em amido. Os açúcares redutores (AR) foram determinados por espectrofotometria, utilizando o método do DNS (ácido 3,5-dinitrosalicílico) e curva padrão com concentrações conhecidas de glicose. O rendimento em porcentagem (%) dos processos de hidrólise foi calculado utilizando a equação descrita por Oliveira (2011): Rendimento(%)=(AR no hidrolisado/(Amido na farinha+AR inicial))*100.

Resultado e discussão

A mistura das farinhas de mandioca antes dos tratamentos de hidrólise apresentou concentração de açucares redutores totais (ART) de 39,90 ± 2,48 g/100g de farinha, valor de acordo com os apresentados por Costa (2010), que chegou aos valores 35,91 e 39,23 g/100g de farinha. A concentração de amido obtida foi de 76,72%, valor próximo aos apresentados por Costa (2010), que encontrou 80,35 e 74,01% de amido para as mesmas farinhas. Os hidrolisados obtidos apresentaram concentração de açúcar suficiente para as fermentações, sendo desnecessária a concentração do meio (Figura 1). Observa- se também que a concentração destes açúcares no hidrolisado enzimático chega a ser quase o dobro do conseguido com o tratamento ácido. Esse fato destaca a necessidade de diluição do hidrolisado enzimático para se obter concentrações mais adequadas para a fermentação. A Figura 2 apresenta os rendimentos das hidrólises. A hidrólise enzimática apresentou rendimento superior à ácida. Isso se deve ao fato da seletividade das enzimas. Os rendimentos da hidrólise ácida foram superiores aos apresentados por Costa (2010), que obteve máximo de 60,78% de rendimento na hidrólise dos mesmos tipos de farinha, utilizando tratamento com ácido sulfúrico 1% em autoclave a 1,5 atm por 1 hora. Outros autores encontraram variados valores de rendimento de hidrólise ácida, na sua maioria menores que os encontrados neste trabalho (OLIVEIRA, 2011; FREITAS et al, 2009; AGU et al, 1997). Os resultados obtidos com a hidrólise enzimática também foram superiores aos apresentados por Costa (2010), que obteve 74,07% de rendimento. Leonel e Cereda (1998) obtiveram rendimento de até 97% na hidrólise de farelo de mandioca com 6% de amido, utilizando celulase e pectinase como enzimas complementares à ação das amilases.

Açúcares redutores (AR) e açúcares redutores totais (ART) dos hidrolisados


Rendimentos das hidrólises

Conclusões

A determinação de amido da mistura das farinhas ratificou a presença de amido em alta concentração, 76,72%, estando de acordo com valores apresentados na literatura. A hidrólise da farinha de mandioca gerou açúcar suficiente para as fermentações. Entre os tratamentos de hidrólise empregados, o tratamento enzimático apresentou melhores resultados de rendimento de hidrólise, 98,02 ± 0,26, enquanto o tratamento ácido apresentou rendimento de 80,15% ± 0,78. Assim, conclui-se que os meios obtidos da hidrólise da farinha de mandioca podem ser utilizados para fermentação e produção de bioetanol.

Agradecimentos

Referências

ABUD, A. K. de S. Estudo do comportamento cinético e da estabilidade de uma linhagem recombinante de Saccharomyces cerevisiae no processo de fermentação alcoólica de amiláceos. 1997. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 1997.
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CARVALHO, H. H. et al. Alimentos: métodos físicos e químicos de analises. Porto Alegre: UFRGS, 2002. 180 p.
CEREDA, M. P. (Coord.). Série culturas de tuberosas amiláceas latino americanas. São Paulo: Fundação Cargill, 2001. 4 v.
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LEONEL, M.; CEREDA, M. P. Avaliação técnico-econômica da produção de etanol de farelo de mandioca, utilizando pectinase como enzima complementar. Energia na Agricultura, Botucatu, v. 13, n. 2, p. 1-14, 1998.
OLIVEIRA, F. de. Aproveitamento do farelo residual do processamento de fécula de mandioca na produção de bioetanol. 2011. 84 f.Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, 2011.
Santos, R. A. Estudo cinético de fermentação etanólica do hidrolisado de farinha de mandioca utilizando complementação nutricional do mosto. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Alagoas. Centro de Tecnologia. Maceió, 2013.