Quantificação de Açúcares Provenientes da Atividade Enzimática da Celobiohidrolase

1. Introdução

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar respondendo por

21% do mercado, e de acordo com dados recentes da safra de 2011/2012 a

área estimada total colhida corresponde a 8.368,0 mil hectares, a produtividade

56,7 toneladas/ha e a produção 560.993,8 mil toneladas. A cana-de-açúcar é

produzida em grande parte do país, sendo 61,8% no estado de São Paulo

(MAPA – Secretaria de Produção e Agroenergia, 2012).

A produção de cana-de-açúcar representa um faturamento anual

considerável para a economia brasileira, chegando a bilhões de dólares

(Souza, 2010). Esse setor é de grande importância para a geração de

empregos e industrialmente – produção de açúcar e álcool. No processamento

da cana o resíduo mais abundante é o bagaço, sendo que para cada 1000 kg

de cana-de-açúcar processada são gerados aproximadamente 250 kg de

bagaço. Visto que 60% são cosumidos pela própria usina – geração de vapor

para a produção de energia. De modo que, estima-se que 40% do conteúdo

energético proveniente da cana não é aproveitado. O bagaço da cana-deaçúcar pode ser processado e utilizado tanto para fins energéticos e não

energéticos, como para a produção de papel e produtos químicos. E por ser

rico em açúcares fermentáveis pode servir de insumo para a produção de

etanol de segunda geração, ou seja, proveniente da biomassa através de

tratamentos químicos, físicos e biológicos. Dessa maneira o país poderia

aumentar a produção de etanol sem precisar expandir a área de plantio, além

disso, suprir a demanda futura desse biocombustível em decorrência dos

elevados preços dos derivados de petróleo. Como outros materiais

lignocelulósicos, o bagaço de cana-de-açúcar é composto por cerca de 47% de

celulose, 27,5% de hemicelulose e de 20,30 - 26,27% de lignina (Aguiar, 2010).

A celulose é um polímero linear constituído de até 15.000 unidades de glicose,

esses monossacarídeos estão unidos por ligações glicosídicas β-1,4. As

cadeias desse homopolissacarídeo linear formam ligações de hidrogênio

intermoleculares e intramoleculares, isso resulta em rigidez e na formação de

fibrilas – estrutura altamente ordenada que ao se associarem formam as fibras

de celulose. Todas essas características são importantes para que a celulose

apresente elevada resistência à hidrólise ácida e enzimática. Já a hemicelulose que estabelece a ligação entre celulose e lignina, é um heteropolissacarídeo

constituído de cadeias ramificadas na qual as unidades são principalmente

aldopentoses (xilose e arabinose) e aldohexoses (glicose, manose e

galactose). Ainda, em sua estrutura contem substituintes como grupamentos

acetila, L-arabinofuranosila, ácido D-glicurônico e ácido 4-O-metilglicurônico. A

hemicelulose apresenta grande complexidade devido a variedade de ligações e

diferentes constituintes. No entanto, por não apresentar regiões cristalinas

como a celulose é mais suscetível à hidrólise química. A lignina juntamente

com a hemicelulose e a pectina – outro polissacarídeo linear formado por

unidade de ácido galacturônico – preenchem os espaços entre as fibras.

Funciona como material ligante entre os constituintes da parede celular, e

ainda é o maior depósito natural de estruturas aromáticas. É uma

macromolécula formada por unidades de p-propifenol, e substituintes metoxila

no anel aromático unidas por ligações do tipo éter (Bon et al., 2008). O bagaço

de cana-de-açúcar é um material lignocelulósico e a Tabela 1 apresenta sua

composição (Canilha et al., 2007).

Tabela 1. Composição do bagaço de cana de açúcar in natura.

Componentes (%)

Celobiose 3,34

Glicose 46,20

Hidroximetilfurfural 0,30

Ácido fórmico 0,56

Xilose 24,21

Arabinose 1,70

Furfural 1,25

Ácido glucurônico 1,09

Ácido acético 2,64

Lignina solúvel 2,61

Lignina insolúvel 23,66

Cinzas 1,61

Extrativos -

Canilha et al., 2007.

Todavia, para obter diferentes componentes a partir de materiais

lignocelulósicos requer a ruptura desse complexo e a remoção de cada fração por técnicas de pré-tratamento e deslignificação. Estes pré-tratamentos de

separação podem ser térmicos, químicos, físicos, biológicos ou uma

combinação desses, e isso dependerá do grau de separação requerido e para

que se destina o processo (Ramos, 2000). É importante destacar que os pré-

tratamentos físicos ou químicos, são seguidos por hidrólise preferencialmente

enzimática, para liberar os monossacarídeos.