Valorização biotecnológica do colmo do bambu : obtenção de nanocelulose, bioetanol e xilo-oligossacarídeos por meio da hidrólise enzimática

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Marcos Fellipe da, 1996-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/4778
Resumo: Orientadores: Rosana Goldbeck, Maria Teresa Pedrosa Silva Clereci
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Nesse panorama, o bambu surge como uma matriz vegetal de grande interesse, tendo em vista o alto teor de celulose e hemicelulose em seu colmo, portanto, nesse estudo objetivou-se a produção de nanocelulose, glicose, bioetanol e xilo-oligossacarídeos, mediante o aproveitamento das frações celulósicas e hemicelulósicas de espécies de bambu por meio da hidrólise enzimática. Foi selecionada a espécie Bambusa vulgaris variedade vittata para o aproveitamento da celulose e a espécie Dendrocalamus latiflorus para o aproveitamento da xilana. O rendimento médio de extração de celulose foi de 41,87% com uma eficiência de extração de 86,76%. A caracterização dessa fração por FTIR e TGA permitiu observar que a mesma é praticamente livre de interferentes , além de ser termoestável até 300 °C. Com relação à produção de nanocelulose, obteve-se um rendimento de nanocelulose médio de 11,25% para a farinha integral do B. vulgaris, enquanto para a celulose extraída, foi atingido rendimentos de 52,6% e, 48 horas de hidrólise enzimática assistida de ultrassom. Para a farinha, a maior eficiência de hidrólise, 21,10% foi verificada no tempo de 72 horas, nas condições de temperatura 60 °C e pH 4,0, obtendo uma concentração de glicose de 4,22 g/L, enquanto para a celulose extraída os resultados foram bem mais promissores, obtendo uma eficiência de hidrólise de 99% na condição de temperatura de 35,9 °C e pH 5,0 no tempo de 72 h de hidrólise, uma vez que proporcionou uma concentração de glicose de 19,8 g/L. Para produção de bioetanol foi observado uma concentração máxima pelo processo SSH de 3,41 g/L enquanto que para o processo SSF foi de 2,95 g/L. O melhor ensaio de extração da xilana, ocorreu com uma carga de biomassa de 40 g/L obtendo um rendimento máximo de 23,58% e uma eficiência de extração de 92,7%. A caracterização por FTIR e TGA demonstrou que a xilana extraída pode ser classificada como arabinoxilana e pode conter vestígios de celulose e lignina aderida, além de uma estabilidade térmica até 200 °C. Com relação a produção de XOS, o melhor ensaio foi observado no tempo de 24 horas de hidrólise enzimática, na condição de temperatura de 50 °C e pH 5,0, ao qual obteve-se XOS totais de 4,95 g/L. Todos esses resultados enalteceram as possibilidades de utilização do colmo de bambu nos mais diversos bioprocessosAbstract: In the context of biorefinery, researchers have been looking for lignocellulosic biomass for the production of the most diverse compounds that can be economically viable and applicable in the most diverse industrial sectors. In this panorama, bamboo appears as a vegetal matrix of great interest, considering the high content of cellulose and hemicellulose in its stem, therefore, in this study, the objective was to produce nanocellulose, glucose, bioethanol, and xylooligosaccharides, through the use of cellulosic and hemicellulosic fractions of bamboo species through enzymatic hydrolysis. The species Bambusa vulgaris variety vittata was selected for the use of cellulose and the species Dendrocalamus latiflorus for the use of xylan. The average cellulose extraction yield was 41.87% with an extraction efficiency of 86.76%. The characterization of this fraction by FTIR and TGA allowed us to observe that it is practically free of interferences, besides being thermostable up to 300 °C. Regarding the production of nanocellulose, an average nanocellulose yield of 11.25% was obtained for the integral flour of B. Vulgaris, while for the extracted cellulose, yields of 52.6% were achieved and, 48 hours of enzymatic hydrolysis assisted by ultrasound. For the flour, the greatest hydrolysis efficiency, 21.10% was verified in 72 hours, under the conditions of temperature 60 °C and pH 4.0, obtaining a glucose concentration of 4.22 g / L, while for the extracted cellulose the results were much more promising, obtaining a hydrolysis efficiency of 99% in the temperature condition of 35.9 °C and pH 5.0 in the 72 h hydrolysis time since it provided a glucose concentration of 19.8 g/L. For bioethanol production, a maximum concentration was observed by the SSH process of 3.41 g/L while for the SSF process it was 2.95 g / L. The best xylan extraction test, occurred with a biomass load of 40 g/L, obtaining a maximum yield of 23.58% and an extraction efficiency of 92.7%. The characterization by FTIR and TGA demonstrated that the extracted xylan can be classified as arabinoxylan and can contain traces of cellulose and adhered lignin, in addition to thermal stability up to 200 °C. Regarding the production of XOS, the best test was observed in 24 hours of enzymatic hydrolysis, at a temperature of 50 °C and pH 5.0, to which a total XOS of 4.95 g/L was obtained. All these results highlighted the possibilities of using bamboo stalk in the most diverse bioprocessesMestradoEngenharia de AlimentosMestre em Engenharia de AlimentosCAPES001CNPQ130387/2019-3[s.n.]Goldbeck, Rosana, 1982-Clerici, Maria Teresa Pedrosa Silva, 1964-Castro, Ruann Janser Soares deGuaratini, Maria Tereza GromboneUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). 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