Produção biotecnológica de exopolissacarídeo por meio de conversão químico-fermentativa de casca de arroz
Visualizar/ Abrir
Data
2018-07-13Primeiro membro da banca
Mortari, Sérgio
Segundo membro da banca
Montipó, Sheila
Terceiro membro da banca
Paniz, José Neri Gottfried
Quarto membro da banca
Bolzan, Rodrigo
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A conversão da casca de arroz (CA) em produtos de interesse industrial e farmoquímico objetivou o aproveitamento desta matéria-prima lignocelulósica, renovável e abundante na região sul brasileira, ainda sem valor comercial. A principal meta foi a produção de exopolissacarídeo (EPS) e, secundariamente, contribuir para mitigar a questão da disposição imprópria deste resíduo de beneficiamento do arroz. Para tanto, a CA foi submetida à pré-tratamento alcalino (KOH, Ca(OH)2, NaOH, CaCO3 e NH4OH) e/ou por ozonização, seguido de hidrólise ácida à pressão (entre 10-40 bar) com H2SO4, HCl, HNO3 e H3PO4, segundo planejamentos estatísticos multivariados. A etapa hidrolítica foi avaliada em três diferentes configurações: bloco de aquecimento (Berghof), estufa e forno micro-ondas. Os experimentos hidrolíticos, em bloco de aquecimento, apresentaram o melhor resultado a 135 °C e 55 min de reação, com 4,9% (v v-1) H3PO4, tendo sido produzidos 20,9 g L-1 de açúcar (rendimento de 209,4 mg g-1 de CA). Empregando-se estufa, o experimento com 2,5% (v v-1) H2SO4, 145 ºC e 45 min de reação, produziu 16,1 g L-1 de açúcar, com rendimento de 161,5 mg g-1 CA. Utilizando-se forno micro-ondas, o melhor experimento produziu 15,3 g L-1 de açúcar (rendimento de 152,6 mg g-1 CA), empregando-se 1,5 % (v v-1) HCl, 135 ºC e 55 min de reação. Com base nos resultados, distingue-se o perfil de ação de cada ácido sobre a CA: H2SO4 e HCl liberam majoritariamente glicose, enquanto HNO3 e H3PO4 geram melhores rendimentos em xilose. Os melhores resultados da etapa alcalina resultaram em 22,7 g L-1, acréscimo de rendimento de 58% com emprego de KOH (65 °C, 60 min, 6,5% m v-1 do álcali), 24,0 g L-1, acréscimo de 67% com NaOH (80 °C, 35 min, 6,5% m v-1 do álcali). O emprego de ozonização, por outro lado, além de ser livre de resíduos, resultou em produtividades de 16,1 g L-1 (ganho de 11%). Ensaios fermentativos prévios atestaram o crescimento de Rhizobium radiobacter (LMG196 e ATCC4720) no hidrolisado de CA. Com abordagem multivariada sobre as condições de cultivo (10% de inóculo (1x109 UFC mL-1), pH 7,0, 100 rpm, 72 h), avaliou-se a suplementação com extrato de levedura (até 9,0 g L-1), KH2PO4 (1,0 g L-1) e FeSO4. Nestas condições ocorre a produção de EPS (succinoglucanas) passíveis de extração (com isopropanol resfriado), rendendo até 69 g L-1 (41,6 g 100 g-1 CA) de EPS, valor significativo obtido em 72 h de cultivo do hidrolisado (destoxificado com carvão ativo, 4% m v-1). As técnicas analíticas utilizadas foram cromatografia líquida, HPLC-RID e HPLC-DAD, e espectrofotometria UV-vis, apresentando-se figuras-de-mérito e validação das metodologias desenvolvidas. Para a caracterização do produto foram utilizadas as técnicas de RMN 1H, FT-IR, MEV e GPC. Foi demonstrada a viabilidade do processo de produção de açúcares fermentescíveis a partir da CA, em escala de laboratório e, igualmente, a viabilidade de sua bioconversão em EPS (91,2% de pureza), contribuindo acentuadamente para o esforço do desenvolvimento da pesquisa biotecnológica e da inovação científica.
Coleções
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: