Planejamento Experimental DCCR aplicando a Hidrólise Enzimática do bagaço de Laranja empregando as enzimas Celulases e Pectinases/ Experimental Planning DCCR applying Orange Bagasse Enzymatic Hydrolysis using the enzymes Cellulases and Pectinases

Júlia Maria Andrade Rosa, Iara Rebouças Pinheiro

Abstract


A importância do pré-tratamento e hidrólise em resíduos lignocelulósicos, afim de encontrar processos adequados para modificar a estrutura da biomassa,  para permitir que as enzimas convertem a celulose em glicose, em seguida, aplicar este hidrolisado na  produção de etanol. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo estudar as condições de hidrólise enzimática do bagaço de laranja. Os experimentos foram realizados utilizando os resíduos cítricos da indústria do processamento do suco de laranja, primeiramente foi feito a trituração e a secagem do material lignocelulósico, posteriormente realizou o pré-tratamento hidrotérmico foi feito caracterização dos resíduos. Em seguida, foi realizado a hidrólise enzimática com enzimas comerciais (Celluclast 1.5 L), para avaliar as melhores condições para se obter os açúcares fermentescíveis, pela análise de determinação de açúcares redutores totais (ART). O estudo foi realizado por meio do planejamento delineamento composto central rotacional (DCCR), analisando os fatores concentração de enzimas celulases (8 a 15 FPU/mL) e pectinases (4 a 10 U/mL) e o tempo (2 a 24 horas). Analisando os resultados, a caracterização dos resíduos industrializados in natura foi de 18,8% de celulose, 10,7% de hemicelulose, 3,14% de lignina e 15,1% de pectina, e a pós o pré-tretamento hidrotérmico 19,52% de celulose, 7,41% de hemicelulose, 1,33% de lignina. O fator mais significativo no planejamento experimental analisado foi o tempo, e a condição otimizada para concentração máxima de açúcares foi encontrada em 12,5 FPU/mL de celulase, 4,4 U/mL pectinase e 37,4 horas de hidrólise resultando em 21,06 g/L de ART.


Keywords


Bagaço de laranja, Hidrólise enzimática, pré-tratamento hidrotérmico.

References


AWAN, A. T. Orange Bagasse as Biomass for 2G-Ethanol Production. 2013. 184 p. Tese (Doutorado em Ciências) – Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas, Campinas.

BALAT, M., BALAT, H., OZ, C., Progress in Bioethanol Processing, Progress in Energy and Combustion Science, v. 34, n.25, p. 551-573, 2008.

BERNFELD, P. Amylases, α and β. Methods in Enzymology, v. 1, p. 149-157, 1955.

BOHÒRQUEZ, M. A. M., Caracterização de nanocelulose do bagaço de laranja e imobilização de enzimas hidrolíticas visando seu reaproveitamento durante a etapa da hidrólise de celulose. 2017, 135p. Tese (doutorado em Ciências). Universidade estadual de campinas, Campinas, 2017.

BUSIC, A. et al. Bioethanol Production from Renewable Raw Materials and Its Separation and Purification: A Review. Food Technology & Biotechnology. V. 56, n. 3, p. 289-311, 2018.

CARDONA, C.A., QUINTERO, J.A., PAZ I.C. Production of bioethanol from sugarcane bagasse: Status and perspectives, Bioresource Technology, v. 101, p. 4754–4766, 2010.

CARLOS, E. F. S. Avaliação do potencial de uso de resíduos do processamento de frutas na produção de etanol 2G. 2014. 102p. Dissertação (mestrado em engenharia química)- Universidade Federal de Alagoas, Alagoas, 2014.

DILLON, A., Celulases. In: SAID, S.; PIETRO, R. C. L. Enzimas como agentes

biotecnológicos. Ribeirão Preto, Legis Summa, p. 243-270, 2004.

GROHMANN, K.; CAMERON, R.G.; BUSLIG, B. S. Fractionation and pretreatment of orange peel by dilute acid hydrolysis. Bioresource Technology, v. 54, p. 129-141, jul. 1995.

HOU, et al. Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Ionic Liquids and Ionic Liquid-Based Solvent Systems. Molecules, v. 22,n. 490, p. 1-24, 2017.

KALE, P. N.; ADSULE, P. G. Handbook of Fruit Science and Technology: Production, Composition, Storage, and Processing. New York: Salunkhe, D. K.; Kadam, S. S., 1995.

KRISTENSEN et al. CEll-wall structural chances in wheat straw pretreated for bioethanl productin, Biotechnology for biofuels, p. 2-9, 2008.

MILLER, G.L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry, v. 31, p. 426-428, 1959.

MOOD S.H., GOLFESHAN A. H., TABATABAEI M., JOUZANI G. S. ,NAJAFI G. H., GHOLAMI M. , ARDJMAND M. Lignocellulosic biomass to bioethanol,a comprehensive review with a focus on pretreatment. Renewable and sustainable Energy Reviews, V. 27, p. 77-93, 2013.

MORAIS, A. P. S. Estudo do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar e caracterização físico-química. 2010. 47f. Dissertação (Mestrado em Agronomia), Universidade Estadual Paulistana Júlio Mesquita Filho, Botucatu-SP, 2010.

NOGUEIRA, D. P. Estudo da obtenção de açúcares redutores totais a partir do bagaço de laranja (Citrus sinenses) por hidrólises ácida diluída e enzimática. 2016. 74p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2016.

RABELO, S. C. Avaliação e otimização de pré-tratamentos e hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar para a produção de etanol de segunda geração. 2010. 447p. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2010.

SANTOS et al., Otimização do pré-tratamento hidrotérmico da palha de cana-de-açúcar visando à produção de etanol celulósic0, Química nova, v.37, n.1, p. 56-62, 2014.

SANTOS-ROCHA et al., Pré-tratamento hidrotérmico de resíduos do milho visando à produção de etanol de segunda geração. Scientia Plena, v.13, p. 1-13, 2017.

SUDHAKAR, D. V., MAINI, S. B. (2000). Isolation and characterization of mango peel pectins. J Food Process Pres, 24, p. 209-227.

Technical Association of the Pulp and Paper Industry. TAPPI T204 cm-07: solvent extractives of wood and pulp. 2007.

Technical Association of the Pulp and Paper Industry. TAPPI T222 om-11: acid-insoluble lignin in wood and pulp. 2011.

USDA, 2020. United States Department of Agriculture Forein Agricultural Service, Brasil: Citrus Anual. Disponível em :< https://www.fas.usda.gov/data/brazil-citrus-annual-2>. Acessado em 07 de dez. 2020.

VASCONCELOS, N. M., PINTO, G.A.S., ARAGÃO, F.A.S. Determinação de açúcares redutores pelo ácido 3, 5-dinitrosalicílico: histórico do desenvolvimento do método e estabelecimento de um protocolo para o laboratório de bioprocessos, Fortaleza – CE. Boletim de pesquisa e desenvolvimento / Embrapa Agroindústria Tropical, ISSN 1679- 6543 ; 88, 2013.

WILKINS, M. R.; WIDMER, W.; GROHMANN, K. Hydrolysis og grapefruit peel waste with celulase and pectinase enzimes. Bioresource Technology, v. 98, p. 1596-1601, 2007.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv7n1-216

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