APS SOBRE PRODUÇÃO DE ÁLCOOIS DE APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS - OBTENÇAO BIOTECONOLOGICA DE XILITOL

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

COORDENAÇÃO DE TECNOLOGIA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS

CURSO DE TECNOLOGIA EM ALIMENTOS

RODRIGO BIANCHI DE LANA

APS SOBRE PRODUÇÃO DE ÁLCOOIS DE APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS - OBTENÇAO BIOTECONOLOGICA DE XILITOL

CAMPO MOURÃO

2014

1. INTRODUÇÃO

A conversão de resíduos agroindustriais mediante processos biotecnológicos permite, também, o desenvolvimento de tecnologia e ciência em países subdesenvolvidos, onde este tipo de material é mais abundante justamente pelo fato de esses países apresentarem grandes produções agrícolas, matérias-primas, e baixas produções de materiais manufaturados, cujo valor agregado é superior. Além disso, uma visão geral das publicações envolvendo tais resíduos aponta um aproveitamento regional de produtos, verificando-se produções científicas empregando subprodutos do processamento do arroz por grupos de pesquisadores da China; do milho, por grupos norte-americanos; assim como aqui no Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar.

Nesse âmbito, vale lembrar que o Brasil é o segundo maior produtor mundial de soja, produzindo 95 milhões de toneladas do grão das 216 milhões produzidas mundialmente. O processamento de todo esse montante de soja gera, aproximadamente, 17 milhões de toneladas de casca de soja por ano, cuja subutilização como ração animal não elimina essa quantia, a qual passa a ser um problema na esfera ambiental para a indústria processadora de soja. A utilização de resíduos lignocelulósicos em processos biotecnológicos exige, na maioria das vezes, etapas preliminares de preparação, mediante hidrólise química ou enzimática, para liberação das frações celulósica ou hemicelulósica, sejam na forma de oligo ou 11 monossacarídeos. Raros, mas não menos importantes, são os processos que empregam diretamente esses materiais em sua forma íntegra como é caso dos cultivos em estado sólido.

 A hidrólise ácida diluída consiste em uma técnica fundamentada e bastante difundida, de baixo custo, que rende a liberação das pentoses (xilose e arabinose) e hexoses (manose, galactose e outros) constituintes da hemicelulose. Sendo a xilose o segundo açúcar mais abundante na biosfera, os hidrolisados obtidos por essa técnica caracterizam-se por apresentar a xilose como componente majoritário. Portanto, a utilização de hidrolisados hemicelulósicos em processos biotecnológicos torna-se ideal para a produção de diversos produtos.

Dentre tais produtos, merece atenção o xilitol, o qual tem se destacado dado suas propriedades físico-químicas, seu elevado poder adoçante e propriedades anticariogênicas e cariostáticas, sendo amplamente utilizado em alimentos e bebidas, além de formulações farmacêuticas. Além disso, a produção biotecnológica de xilitol a partir da xilose da hemicelulose de resíduos agroindustriais não representa, apenas, a agregação de valor aos resíduos, mas uma alternativa mais barata de produção de xilitol, posto que, pelo método químico utilizado correntemente, sua produção é onerada pelos processos de purificação da solução de xilose e de separação do catalisador empregado.

A produção de etanol a partir de xilose de hidrolisados hemicelulósicos tem sido tema de inúmeros trabalhos científicos. Isso porque, a utilização de hemicelulose, que atinge cerca de 50 % da composição dos materiais lignocelulósicos, juntamente com a celulose para a produção de etanol torna o processo muito mais econômico, posto que dessa forma, praticamente, todo o material é bioconvertido a esse combustível. Além disso, tecnologias alternativas para a produção de combustíveis não fósseis e, portanto, não finitos, mais baratos que o petróleo e que emitam menores quantidades de gás carbônico, de forma a desacelerar o processo do efeito estufa, têm sido intensamente investigadas.

O presente trabalho teve por objetivo ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de leveduras sobre o hidrolisado de casca de soja (SHH). Para tanto, em um primeiro momento, foi elaborado o hidrolisado de casca de soja utilizando-se a hidrólise ácida diluída. A fermentabilidade e possibilidade de produção de xilitol e etanol foram verificadas a partir de experimentos cultivando-se Candida guilliermondii NRRL Y-2075 sobre SHH. Além disso, verificou-se a influência do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio na formação de xilitol, etanol e biomassa, mediante o cultivo de Candida guilliermondii NRRL Y-2075 em SHH.

1. PROPRIEDADES E APLICAÇÕES

Xilitol – propriedades e aplicações O xilitol é um poliálcool formado por cinco carbonos (C5H12O5), com poder adoçante similar ao da sacarose, encontrado na natureza em frutas e vegetais (PEPPER; OLINGER, 1988). A extração de xilitol dessas fontes, entretanto, não é economicamente viável, dado que a concentração de xilitol em plantas é relativamente baixa quando comparada, por exemplo, com a concentração de sacarose na cana-de-açúcar (EMODI, 1978). Além disso, o xilitol configura-se como intermediário no metabolismo dos carboidratos dos mamíferos de tal forma que humanos adultos produzem, em média, de cinco a quinze gramas de xilitol por dia (RUSSO, 1976).

Esse poliol caracteriza-se por sua lenta absorção e participação das rotas metabólicas independentemente de insulina, podendo, portanto, ser utilizado como substituto de glicose para diabéticos. Entretanto, similar a outros carboidratos completamente metabolizados, o xilitol caracteriza-se por uma fonte viável de calorias, posto que um grama desse composto confere 4,06 kcal. Dessa forma, o xilitol é comparável a outros carboidratos de lenta absorção, sendo 2,5 vezes mais doce que o manitol e 2,0 mais que o sorbitol, apresentando mesmo poder adoçante da sacarose em diversas condições. A característica mais importante do xilitol reside, entretanto, no fato de esse ser um adoçante anticariogênico, posto que não é metabolizado por microrganismos específicos presentes na flora bucal, além de inibir a desmineralização dos dentes e prevenir o desenvolvimento de cáries já existentes (cariostático) (MAEKINEN, 1979).