Produção de oligossacarídeos por auto-hidrólise

Abstract

As sementes estão entre principais subprodutos do processamento industrial de frutos e atualmente não existem, para a sua grande maioria, quaisquer processos de valorização para além da queima. Neste trabalho selecionaram-se quatro resíduos provenientes do processamento de frutos – casca de pinhão (CP), casca de caroço de pêssego (CCP), bagaço de azeitona extratado (BAE), sementes de anona (SA) - e foi estudado o processo de auto-hidrólise para a remoção seletiva das hemiceluloses e a produção de oligossacarídeos (OS). Os OS produzidos a partir dos diversos materiais têm diferentes composições. A partir da CP obtiveram-se OS ricos em hexoses e pentoses, a partir da CCP foram obtidos xilo-oligossacarídeos substituídos com grupos acetilo. A partir do BAE foi possível obter oligossacarídeos ricos em arabinose, glucose e xilose e a partir de SA obtiveram-se essencialmente xilo-oligossacarídeos. Os diferentes OS produzidos são igualmente estáveis à temperatura ambiente e a 37ºC. A 100ºC todos os OS são estáveis na gama de pH 3-11, mas na gama pH 1-2 só os OS de CP e de SA são estáveis. A cinética do processo de conversão das hemiceluloses em OS foi modelada, sendo possível desenvolver um modelo matemático que descreve o processo de auto-hidrólise para os diferentes materiais. Este modelo permitiu identificar o teor inicial de grupos acetilo como um dos fatores determinantes da cinética do processo. Foi ainda possível estabelecer uma relação entre a extensão da auto-hidrólise e a pressão do sistema para os diferentes tratamentos, o que poderá vir a permitir a monitorização on-line do processo. Finalmente avaliou-se a composição fenólica dos hidrolisados obtidos e a digestibilidade enzimática da celulose remanescente nos materiais tratados, observando-se um aumento significativo da sacarificação da biomassa lenhocelulósica, com o aumento da severidade aplicada ao processo de auto-hidrólise. Validou-se assim a possibilidade de aplicar uma estratégia integrada de valorização dos materiais em estudo, passível de ser transferida para outros materiais, no âmbito da biorrefinaria.

The seeds are between the main by-products of the industrial processing of fruits and currently, for the most part, valorization procedures beyond the burning are not known. In the present work we selected seeds from four taxonomical distinct materials: pinus pinea shell (CP), peach pit shell (CCP), extracted olive pomace (BAE), cherimoya seeds (SA) - – and the process of autohydrolysis was studied for the selective removal of hemicellulose and the production of oligosaccharides (OS). The process kinetics was different for the four materials and the OS produced have different chemical compositions and thus putative different properties. From CP, hexose- and pentose-rich OS were obtained and from CCP, xylo-oligosaccharides substituted with acetyl groups were the main products. From BAE it was possible to obtain arabinose, glucose and xylose rich OS and from SA xylo-oligosaccharides essentially. The different OS produced are equally stable at room temperature and 37°C. At 100°C all OS produced are stable, in pH ranges between 3 and 11, but in pH ranges 1-2, the OS present only in CP and SA were stable. It was possible to establish mathematical models which describe the auto-hydrolysis process of the different materials and these models enabled to identify the acetyl groups’ content of biomass as one of the major determinant of the kinetic behavior. A relationship between the extension of autohydrolysis and system pressure was also found, which will permit the on-line monitorization of the process. Finally the phenolic composition of the hydrolysates was evaluated, as well as the enzymatic digestibility of the remaining cellulose in the pretreated material. The results show a significant increase of saccharification as a function of the auto-hydrolysis severity. As well, was validated the possibly of applying an integrated strategy for valorization of the materials under study was developed and we believe that it is possible