Estudo do processo de hidrólise e sacarificação de resíduos agroindustriais em cultivo submerso com Aspergillus niger ATCC 1004

Abstract

As indústrias de processamento de frutas geram altas quantidades de resíduos sólidos. A composição desses subprodutos se destaca pela riqueza em carboidratos, característica interessante para aproveitamento no setor bioenergético e valorização como matéria-prima para a produção de etanol de segunda geração. A recalcitrância vegetal e a baixa disponibilidade de açúcares constituem obstáculos para a viabilidade do processo, demandando etapas de prétratamento e hidrólise, para enriquecimento da biomassa e obtenção de maior rendimento em etanol. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi investigar a aplicação de pré-tratamento alcalino em bagaço de maçã e uva e sua influência na deslignificação dos resíduos, na hidrólise enzimática e na sacarificação por celulases de Aspergillus niger ATCC 1004, em fermentação submersa. Após a caracterização físico-química dos bagaços, o pré-tratamento foi testado nas biomassas quanto à concentração de NaOH (2,5 e 5% m/v), em proporção 1:10, durante 30 minutos, em autoclave, a 121°C. Os licores obtidos foram, ainda, submetidos à precipitação ácida para recuperação da lignina como produto de valor agregado. Foram abordadas duas condições de cultivo: os bagaços tratados (0,5%), dispersos em meio mínimo (7 g/L de KH2PO4, 2 g/L de K2HPO4, 0,5 g/L de MgSO4.7H2O, 1 g/L de NH42SO4 e 0,6 g/L extrato de levedura), foram testados na presença (5% v/v) e na ausência de licor. Ao longo da fermentação, houve mensuração da concentração de açúcares redutores, atividade de celulases (CMCases) e dosagem de proteínas. Os resultados demonstraram que o processo de deslignificação dos bagaços induziu picos mais elevados de atividade enzimática (8,27 UI/mL para maçã e 8,69 UI/mL para uva), quando se compara à performance com os mesmos bagaços in natura (6,08 UI/mL para maçã e 7,86 UI/mL para uva). A adição de licor do pré-tratamento promoveu redução do tempo para um primeiro pico de atividade de CMCases, o qual ocorreu dentro das primeiras 72 horas para ambas biomassas, ao contrário do cultivo com sólidos dispersos, que demonstrou elevada indução da atividade somente a partir das 144 horas de fermentação. O enriquecimento com licor também permitiu maior rendimento no processo de sacarificação, alcançando 7,40 mg/L e 8,70 mg/L de açúcares redutores para maçã e uva, respectivamente. Dessa forma, o pré-tratamento alcalino para deslignificação de ambos os bagaços favoreceu a indução enzimática, reduzindo o tempo de cultivo e aumentando a eficiência dos processos de hidrólise e sacarificação.