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Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Dissertações de Mestrado

Otimização da Hidrólise Ácida de Bagaço de Cana-de-Açúcar e utilização do Hidrolisado na Produção de Xilitol por Candida guilliermondii

Autor: Rafael Fogel
Ano da Defesa: 2004
Orientador: Prof. Nei Pereira Jr., PhD
Programa: TPQB - Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da EQ/UFRJ
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Resumo

Xilitol é um poliol com o mesmo poder edulcorante que a sacarose, embora com conteúdo calórico menor que esse glicídeo. Esse poliol possui propriedades anticariogênicas e seu metabolismo é independente de insulina, sendo um ingrediente útil para alimentos funcionais. Essa substância é produzida por rota química a partir de xilose extraída de materiais lignocelulósicos. Entretanto, a bioprodução de xilitol é uma alternativa muito atrativa, por ser um processo mais específico e que demanda menos energia.

Neste trabalho a hidrólise ácida de bagaço de cana-de-açúcar, utilizando ácido sulfúrico diluído, foi otimizada através do uso de Planejamento Experimental Estatístico resultando em uma concentração de xilose de cerca de 57,3 (±1,7) g/L através de um processo hidrolítico com as seguintes características: 1,0 g de bagaço de cana-de-açúcar para 4,0 mL de solução de H2SO4 a 3,0% (v/v) submetidos a 1,0 atm por 40 minutos em autoclave. Esse hidrolisado foi diretamente fermentado, sem destoxificação ou concentração prévia de glicídeos.

A bioconversão foi realizada em frascos cônicos agitados utilizando uma alta concentração de inóculo (10,0 g/L) da levedura Candida guilliermondii IM/UFRJ 50088. Diversas fontes de nitrogênio foram adicionadas ao hidrolisado e a adição de uréia numa concentração entre 1,0 e 4,0 g/L aumentou significativamente as taxas de conversão de xilose em xilitol, alcançando um máximo de QXol = 0,360 g/L.h e YXol/S = 0,491 g/g, e reduzindo o tempo de conversão (tb) para 75 horas (sem a adição de fontes de nitrogênio, QXol = 0,085 g/L.h, YXol/S = 0,272 g/g e tb > 127 horas).

Experimento em biorreator, utilizando as condições otimizadas em frascos cônicos agitados (biomassa inicial e melhor fonte de nitrogênio), resultou em melhora nas taxas de conversão (QXol = 0,837 g/L.h e YXol/S = 0,486 g/g) e tb caiu para 30 horas. A maior concentração de xilitol (27,5 g/L) foi obtida após 21 horas de cultivo em biorreator, alcançando QXol = 1,310 g/L.h e YXol/S = 0,651 g/g.

A estabilidade da levedura no hidrolisado não destoxificado também foi investigada e as taxas de conversão permaneceram constantes, após 480 horas de cultivo, revelando a possibilidade de reutilização de células por diversas operações em batelada.

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