Realizado em Goiânia/GO, de 04 a 06 de Setembro de 2017.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: OTIMIZAÇÃO DOS COQUETÉIS MULTIENZIMÁTICOS AMILOLÍTICOS DE ISOLADOS FÚNGICOS (FLQT18-1 E 19-2) PARA PRODUÇÃO DE ÁLCOOL ETÍLICO
AUTORES: Menezes, A.C.P.F. (IFGOIANO) ; Silva Júnior, J.W.B. (IFGOIANO) ; Santos, H.C.F. (IFGOIANO) ; Jesus, A.P. (IFGOIANO) ; Ozanski, G.D. (IFGOIANO) ; Castro, C.F.S. (IFGOIANO)
RESUMO: Avaliou-se a otimização para variáveis pH e temperatura dos caldos
enzimáticos amilolíticos para sacarificação/fermentação da fécula de
mandioca para produção de etanol. Através do plano fatorial composto, as
atividades amilolíticas máximas em pH's 5,8; 5,9 e temperatura de
56,9 °C. Uma pré-sacarificação foi realizada nestas condições por 12 horas e
logo após foram adicionados 1% de S. cerevisiae, a fermentação
prosseguiu até completar 72 horas. Foram obtidas concentrações proteicas
iguais a 5,88 (FLQT18-1), 9,89 (FLQT19-2) mg mL-1 e atividades amilolíticas
iguais a 0,085; 0,048 U mL-1 volumétrica e 14,4; 8,1 U g-1 específica. Os
rendimentos de etanol foram de 29,3 e 31,5%. Conclui-se que os isolados 18-1
e 19-2 são capazes de produzir etanol da amilase de fécula da mandioca.
PALAVRAS CHAVES: Fungos; Fermentação; Etanol
INTRODUÇÃO: O etanol é um dos principais biocombustíveis existentes para geração de
energia na forma de calor (AGUSTINI & JÚNIOR, 2007). Atualmente o Brasil é
um dos maiores produtores e exportadores de etanol do mundo a partir da
biomassa de Saccharum officinarum L. (cana-de-açúcar) e tendo também a opção
da amilase de Manihot esculenta Crantz., (mandioca) e Zea mays L. (milho)
como matérias-primas alcooleiras.
A mandioca é um importante produto agrícola na alimentação humana e animal,
apresentando elevado teor de amido podendo ser destinado a produção de
etanol, sendo uma boa opção comparada a cana-de-açúcar e ao milho quanto a
contabilidade energética das operações de cultivo, dos processos industriais
e manejo em agroecossistemas (MENEZES et al., 2017; SALLA et al., 2010).
O uso da fécula de mandioca associada ao caldo enzimático de fungos, na
hidrólise biológica, baseia-se na conversão dos compostos amiláceos ou
fécula em açúcares fermentescíveis (AGUSTINI & JÚNIOR, 2007).
Na fermentação alcoólica processo subsequente a hidrólise, há a degradação
de açúcares, através de microrganismos sendo mais utilizados leveduras e
bactérias, até a formação do etanol e CO2, com produção e liberação de
energia química e térmica durante o processo (AGUSTINI & JÚNIOR, 2007).
Portanto, este trabalho tem a finalidade explorar novos coquetéis
multienzimáticos amilolíticos na produção de etanol através da hidrólise do
amido granular a quente utilizando fécula de mandioca como substrato.
MATERIAL E MÉTODOS: O experimento foi conduzido no laboratório de Química Tecnológica – QUITEC.
Foi adicionado cerca de 1 g de farinha de mandioca como fonte de amido em
erlenmeyers de 250 mL, acrescidos de 100 mL de meio basal (MANDELS & WEBER,
1969), com pH ajustado em 4,5, após esterilização, foi inoculado em cada
frasco erlenmeyers 1 disco de micélio dos isolados fúngicos FLQT 18-1 e 19-
2, com 1 cm de diâmetro e incubado por 7 dias à 28 °C, sob agitação
constante a 150 rpm em shaker horizontal. Os coquetéis multienzimáticos
foram separados por filtração e centrifugação. Os teores de proteínas foram
estimados por método colorimétrico e as atividades amilolíticas,
determinadas usando fécula de mandioca como substrato, conforme Ghose
(1987). Os valores de pH e temperatura para atividade amilolítica máxima
foram obtidos a partir de um experimento central composto, utilizando fracos
erlenmeyers de 125 mL, contendo cerca de 1 g de fécula de mandioca, 10 U g-1
do caldo multienzimático, com temperaturas entre 33,8 a 76,2 °C e valores de
pH entre 3,4 a 7,6, ajustados com HCl 1 M em tampão citrato. Após 6 horas de
incubação, as amostras foram quantificadas em teores de açucares redutores,
pelo método de DNS, conforme Miller (1959). Uma etapa de pré-sacarificação
nas condições de temperatura e pH ótimos foram realizadas por 12 horas em
frascos erlenmeyers, contendo cerca de 1 g de fécula de mandioca, 0,085;
0,048 U mL de caldo enzimático e 38,3; 29,2 mL de tampão citrato de sódio.
Em seguida, foram acrescentados 1 % (m/v) de levedura S. cerevisiae Y904, e
conduziu-se a fermentação até completar 72 horas a 32 °C. Os vinhos obtidos
foram filtrados e centrifugados e o rendimento de etanol foi determinado
pelo método do dicromato de potássio ácido (SANTOS et al., 2010).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os coquetéis multienzimáticos amilolíticos obtidos de FLQT18-1 e 19-2,
apresentaram teores de proteínas iguais a 5,88 e 9,89 mg mL-1, e atividades
amilolíticas, volumétrica de 0,085 e 0,048 U mL-1 e específica de 14,4 e 8,1
U g-1 respectivamente. Menezes et al., (2017), encontrou para isolado
FLQT20-1, atividade amilolítica de 0,030 U mL-1 e fermentação amilolítica
utilizando fécula de mandioca e Abd-Elhalem et al., (2015), até no máximo
1,6 U mL-1, na fermentação submersa, utilizando resíduos agroindustriais
como substrato amiláceo.
Nas figuras 1 e 2 (abaixo), apresentam os gráficos de contorno das
atividades amilolíticas dos isolados FLQT18-1 e 19-2, com R2 de 91,51 e
87,20%. A otimização dos parâmetros pH’s e temperaturas ótimas pela
metodologia de superfície de resposta indica a máxima nas atividades
amilolíticas obtidas, em pH’s 5,8, 5,9 e temperatura de 56,9 °C. A variância
indica que os coquetéis enzimáticos possuem igual sensibilidade em pH e
temperatura. Como a temperatura máxima para atividade amilolítica encontra-
se acima da temperatura de condução da etapa de fermentação 32 °C, indica
tratar-se de possíveis candidatos a realização do processo de hidrólise do
amido granular a quente.
O teor de etanol para os isolados FLQT 18-1 e 19-2, obtiveram rendimentos
entre 29,3% (2,99 g/L) e 31,5% (3,21 g/L), respectivamente. Menezes et al.,
(2017), apresenta rendimento em isolado FLQT 20-1, de 27,5% (2,81 g/L),
Silva Júnior et al., (2016), trabalhando com isolado fúngico N1K obteve
51,6% de rendimento e Curvelo-Santana et al., (2010), obteve 45% de
rendimento de etanol em A. niger.
Coutour Plot - Gráfico de Contorno FLQT 18-1
Figura 1, Coutour Plot (Gráfico de Contorno), do
isolado fúngico FLQT 18-1, temperatura e pH.
Coutour Plot - Gráfico de Contorno FLQT 19-2
Figura 2, Contour Plot (Gráfico de Contorno), do
isolado fúngico FLQT 19-2, temperatura e pH.
CONCLUSÕES: Conclui-se que os isolados FLQT 18-1 e 19-2 são capazes de produzirem
coquetéis multienzimáticos amilolíticos, com atividades enzimáticas em 56,9 °C
e pH’s 5,8 e 5,9, tornando-os indicados para processos de sacarificação e
fermentação alcoólica com o uso da hidrólise do amido granular a quente. Os
rendimentos de 29,3 e 31,5% (m/m) para produção de etanol estão em
concordância com os resultados comparados da literatura.
AGRADECIMENTOS: Ao Instituto Federal Goiano pela bolsa de iniciação científica
para o primeiro autor e ao pessoal do Laboratório de Química Tecnológica -
QUITEC.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ABD-ELHALEM, B. T.; EL-SAWY, M.; GAMAL, R. F.; ABOU-TALEB, K. A. Production of amylases from Bacillus amyloliquefaciens under submerged fermentation using some agro-industrial by-products. Annals of Agricultural Science, v. 60, n. 2, p. 193-202, 2015.
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SALLA, D. A.; FURLANETO, F. P. B.; CABELLO, C. C.; KANTHACK, R. A. D. Análise energética de sistemas de produção de etanol de mandioca (Manihot esculenta Crantz). Revista Brasileira de Energia Agrícola e Ambiental, v. 14, n. 4, p. 444 – 448, 2010.
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