Efeito da destoxificação do hidrolisado de bagaço de cana sobre a remoção de fenóis, a perda de açúcares e a bioconversão de xilose em xilitol

Abstract

RESUMO:O hidrolisado resultante do processo de hidrólise ácida, metodologia comumente empregada para diferentes materiais lignocelulósicos, contém, além dos açúcares, compostos tóxicos aos microrganismos. Dentre estes, os compostos fenólicos, têm sido mencionados como inibidores da bioconversão de xilose em xilitol, quer pela sua ação individual ou pela interação sinergística entre ele e outros compostos presentes nos hidrolisados como o furfural, hidroximetilfurfural e o ácido acético. Os compostos fenólicos conferem, ainda, ao hidrolisado uma coloração escura, a qual interfere no processo de "downstrean" do xilitol. Este trabalho avaliou dois procedimentos de destoxificação do hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar: ajuste de pH combinado à adsorção em carvão ativo e floculação por polímero de origem vegetal. Os fenóis totais e as concentrações de xilose e glicose foram determinados pelo método de Folin-Ciocalteu e através de cromatografia líquida, respectivamente. Ambos os tratamentos resultaram em redução da concentração de fenóis totais. Porém, o uso de carvão ativo resultou em maior perda deste composto (88.5% remoção), o que representa 17.8% de aumento em comparação ao emprego do polímero. A perda de xilose foi mínima (9%) para ambos os tratamentos empregados. O tratamento de ajuste de pH combinado à adsorção em carvão ativo foi mais eficiente do que o procedimento de floculação por polímero. Considerando estes ensaios preliminares e também o baixo custo e biodegradabilidade do polímero, pesquisas devem ser realizadas para que se estabeleçam condições mais eficientes do uso deste composto, melhorando a fermentabilidade do hidrolisado e diminuindo a perda de xilose. Palavras-chave: SUMMARY:The hydrolysate resulting from the acid hydrolysis process, a method usually employed for different lignocellulosic materials, contains, besides sugars, compounds that are toxic to the microorganisms. Among them, there are the phenolic compounds, that have inhibitory effect on the xylose-to-xylitol bioconversion, due to their individual action and also to their synergistic interaction with other compounds present in the hydrolysates, such as furfural, hydroxymethylfurfural and acetic acid. Furthermore, the phenolic compounds are responsible for the dark color of the hydrolysate, which interferes in the xilitol downstream process. This work evaluated two procedures of sugarcane bagasse hydrolysate detoxification: pH adjusting with active charcoal adsorption, and a vegetable-origin polymer flocculation technique. The total phenolics and the xylose and glycose concentrations were determined by Folin-Ciocalteu method and liquid chromatography, respectively. Both treatments resulted in reduction of total phenolics concentration. However, the use of active charcoal resulted in higher loss of this compound (88.5% removal), that represents 17.8% increase when comparised to the use of polymer. The xylose loss was minimum (8%) for both used treatments. The treatment using the combination of pH adjustment and active charcoal adso...

Produção de biossurfactante por <i>Cutaneotrichosporon mucoides</i> em biorreator a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar

“…Apesar do processo de destoxificação também ter ocasionado uma pequena perda nas concentrações dos açúcares xilose e arabinose, cujas reduções foram de 1,22 %, 1,70 %, respectivamente, a xilose ainda representa 87,92 % dos açúcares presentes no hidrolisado destoxificado, o que pode ser considerado um indicador de que as condições de hidrólise empregadas foram eficientes e favoráveis à solubilização dos açúcares contidos na fração hemicelulósica do bagaço de cana-de-açúcar. Este efeito da destoxificação do hidrolisado em função da remoção parcial do ácido acético, furanos, compostos fenólicos e também a perda de açúcares tem sido constatado em outros trabalhos (ARRUDA et al, 2008).…”

“…hidrólise ácida tem sido a técnica de pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar que mostrou maior eficiência, com maiores rendimentos na liberação de açúcares pentoses fermentescíveis, sendo assim a mais empregada(LAOPAIBOON et al, 2010) Canilha et al (2011). avaliaram as condições para a hidrólise ácida de bagaço de cana e observaram que o emprego de até 2 % de ácido sulfúrico, a 150 ºC durante 30 minutos foi eficiente na liberação dos açúcares fermentescíveis Arruda et al (2008). empregaram condições mais brandas como 1 % de ácido sulfúrico, a 120 °C por 20 minutos nas condições hidrolíticas e também obtiveram sucesso.…”

“…empregaram condições mais brandas como 1 % de ácido sulfúrico, a 120 °C por 20 minutos nas condições hidrolíticas e também obtiveram sucesso. Porém, além da liberação dos açúcares de interesse, nota-se a presença de ácidos orgânicos (ácido fórmico e acético) e compostos fenólicos (aldeídos e acídicos), oriundos da degradação da própria biomassa(ARRUDA et al, 2008). Nota-se também a formação de furanos (furfural e 5-hidroximetil-furfural), resultantes das reações de desidratação devido ao pH ácido e a elevada temperatura do meio reacional (PALMQVIST;HAHN-HAGERDAL, 2000b).…”

“…Nota-se também a formação de furanos (furfural e 5-hidroximetil-furfural), resultantes das reações de desidratação devido ao pH ácido e a elevada temperatura do meio reacional (PALMQVIST;HAHN-HAGERDAL, 2000b). Durante a fermentação, dependendo da concentração em que se encontram no meio de cultivo, estes compostos são tóxicos e agem como inibidores do crescimento microbiano e do metabolismo fermentativo (HAMELINCK; HOOIJDONK; FAAJI, 2005).Devido à presença dos compostos inibidores do crescimento microbiano no hidrolisado, o processo de destoxificação se faz necessário como uma etapa prévia à fermentação para a redução do teor de ácidos orgânicos, compostos fenólicos e furanos(ARRUDA et al, 2008;ROBERTO et al, 1991). A técnica de destoxificação de hidrolisados hemicelulósicos mais comum é o emprego combinado de ácidos e bases para o ajuste do pH, onde ocorre a precipitação seletiva de alguns compostos, e a posterior aplicação de carvão ativado para a adsorção de alguns inibidores, como por exemplo, os fenóis(ALVES et al, 1998;MARTÍNEZ et al, 2001;MARTON et al, 2006, VILLARREAL, 2005 GUILARDUCI et al, 2006;ARRUDA, 2011).…”

Produção biotecnológica de xilitol a partir da mistura de bagaço e palha de cana-de-açúcar com aproveitamento do melaço: Otimização das condições de cultivo e engenharia da via metabólica

“…Diferentes procedimentos já foram investigados para a remoção de compostos tóxicos até concentrações mínimas que não interfiram com a atividade fermentativa do micro-organismo e assim favorecer a fermentabilidade dos hidrolisados hemicelulósicos (ARRUDA et al, 2008;RAO et al, 2016). Segundo Rao et al (2006) a eficiência destes procedimentos depende do tipo de matéria-prima, do processo hidrolítico e do microorganismo empregado na etapa fermentativa.…”