Produção de etanol e hidrolisado protéico da casca de soja

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

10/08/2012

RESUMO

A casca de soja, sendo um residuo lignocelulosico, contem celulose (38-51%) que pode ser convertida a etanol. Alem disso, contem 9-14% de proteinas, que uma vez hidrolisadas por endoproteases podem liberar de forma especifica oligopeptideos com aplicacoes nutricionais. Ligacoes glicosidicas e peptidicas podem ser rompidas por hidrolise acida, sendo hemicelulose mais susceptivel a que celulose. O ataque acido ao material permitiria assim reduzir o conteudo de hemicelulose da biomassa, tornando a celulose que permanece na fracao solida insoluvel mais acessivel as enzimas hidroliticas. Neste trabalho, foram estudadas diferentes rotas de solubilizacao de proteinas, hemicelulose lignina presentes na casca de soja, visando obtencao de etanol da fracao solida e oligopeptideos na fracao liquida. A recuperacao de proteinas na forma de peptideos foi feita hidrolisando-se a biomassa inicialmente com extrato comercial de endoprotease Novo-ProD, a 60oC, pH 9, por 5h, nas concentracoes enzimaticas de 1, 2 e 4% (m/m). Foi tambem testada, na sequencia da hidrolise com Novo-ProD1%, nova hidrolise com quimotripsina 1% (m/m). Os resultados mostraram que a hidrolise proteolitica com 1% de Novo-ProDpermitiu remocao de 56,9% da proteina presente na casca. Contudo, foi tambem verificado que e possivel remover 45,6% das proteinas nas mesmas condicoes, na ausencia de enzima, a pH9,0, possivelmente devido a liberacao de unidades agregadas apenas fisicamente. Um aumento da concentracao de endoproteases de 1% para 2% elevou a remocao para 74% de proteinas, nao se observando aumento significativo na extracao de proteinas aumentandose de 2 para 4%.. Com uso da enzima mais especifica, a quimotripsina, que opera em condicoes mais brandas, foi possivel remover 44% das proteinas, com uma maior remocao de lignina do material, comparando-se com Novo-ProD. Hidrolise acida de casca in natura ou sequencial a hidrolise com Novo-ProD1% sequencial permitiu atingir uma remocao total de aproximadamente 90%de proteinas O material solido remanescente e a casca in natura foram submetidos a hidrolise acida com H2SO4 3% (v/v), razao 1:4 (solido/liquido), 120oC, 20 min. Em todos os casos, as analises de carboidratos mostraram que foi possivel remover aproximadamente 46,7% de hemicelulose, maior parte na forma de xilose. Durante o tratamento acido ocorreu a remocao de quase toda a proteina da casca de soja, sem perda expressiva de celulose, o que se observou ocorrer na hidrolise acida da casca in natura. Assim, seja para obter-se um hidrolisado proteico de composicao controlada, seja para producao de etanol da fracao solida remanescente e recomendavel a remocao enzimatica previa de proteinas. A composicao quimica do material solido apos hidrolises proteolitica e acida sequenciais mostrou teores de celulose similares para todas as amostras (aproximadamente 49 %). Assim, o solido pre-tratado com 1% de Novo Pro-D, foi utilizado para a obtencao dos acucares fermentesciveis usando o complexo enzimatico Acellerase 1500 a 50oC, pH 4,8 e razao enzima/substrato de 7 FPU/g celulose durante 72 h. Nestas mesmas condicoes foram hidrolisadas as amostras de casca in natura pre-tratada com acido, a casca in natura e a casca apos hidrolise proteolitica. A conversao enzimatica de celulose em glicose foi em torno de 40%, tanto para as amostras pre-tratadas com Novo- ProD como para a amostra submetida so a hidrolise acida. Com um aumento de carga enzimatica para 20 FPU/g celulose foi possivel atingir uma conversao de 55% para amostras pre-tratadas com 1% de Novo-ProDe hidrolise acida sequenciais. A suplementacao do complexo enzimatico Acellerase 1500 com 120 UI de β-glicosidase e 1%(m/m) de pectinase nao produziu aumento na conversao enzimatica. A hidrolise da celulose proveniente de pre-tratado por organossolve usando etanol 50% a 170oC por 1 hora resultou em 52% de conversao com uma menor remocao de hemicelulose mostrando que a lignina estava causando o maior impedimento para o ataque enzimatico. A conversao de glicose em etanol foi similar para as amostras pre-tratadas por hidrolise acida e com as hidrolises proteoliticas (1% Novo-ProD) e acidas sequenciais chegando a uma concentracao aproximada de 13 g/L.

ASSUNTO(S)

engenharia bioquímica hidrólise de celulose hidrólise enzimática distribuição de tamanho de peptídeos casca de soja hidrolisados proteicos etanol lignocelulosico engenharia quimica soybean hull protein hydrolysate lignocellulosic ethanol

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