Avaliação de pré-tratamentos da casca de banana em bioprocesso integrado para produção de xilanases e xilo-oligossacarídeos
Autor: Laura Beatriz Dias Fagundes (Currículo Lattes)
Resumo
A casca de banana é um resíduo agroindustrial abundante com potencial aplicação na obtenção de enzimas do complexo xilanolítico que, por sua vez, degradam a xilana liberando xilo-oligossacarídeos (XOS), compostos prebióticos. Assim, o objetivo deste trabalho é produzir, em bioprocesso integrado, endo--1,4-xilanase e XOS a partir da casca de banana residual por meio do fungo Aureobasidium pullulans. As cascas de banana foram secas, moídas e caracterizadas quanto ao teor de umidade, cinzas, proteínas, lipídios e composição lignocelulósica. Ademais, foi caracterizada por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A despectinização foi realizada com solução oxalato de amônio a 0,5% (m/v), já a deslignificação foi conduzida por quatro pré-tratamentos distintos: NaOH a 1% (m/v) em autoclave (#1), H2O2 a 7,5% (v/v) em agitação orbital (#2), NaOH a 1% (m/v) em ultrassom (#3) e NaOH a 1% (m/v) em autoclave seguido de ultrassom (#4). O material pré-tratado foi caracterizado em termos de composição lignocelulósica, FTIR e MEV. O cultivo foi realizado com a casca de banana despectinizada e deslignificada pelos pré-tratamentos #2 e #3, nas concentrações de 10, 30 e 50 g/L. Foram medidas as atividades enzimáticas de endo--1,4-xilanase e -xilosidase, e os XOS foram avaliados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. O rendimento de despectinização foi de 16,3%. Os percentuais de deslignificação foram de 43,2% (#2) e 12,5% (#3). Os pré-tratamentos #1 e #4 resultaram em compactação do material, limitando sua utilização. A maior atividade enzimática foi observada no cultivo com 30 g/L de substrato lignocelulósico. As maiores atividades enzimáticas de endo--1,4-xilanase foram encontradas para os cultivos realizados com a casca de banana despectinizada (4,13 ± 0,17 U/mL) e deslignificada #2 (4,00 ± 0,24 U/mL), no tempo de 4 h. A partir deste tempo, a atividade tendeu ao seu decréscimo. Para a -xilosidase, a atividade máxima foi observada para o cultivo com a casca de banana deslignificada pelo pré-tratamento #2, sendo esta de 4,00 ± 0,14 U/mL, em 36 h de cultivo. Este comportamento sugere alternância funcional entre as enzimas do complexo xilanolítico, visto que a -xilosidase demonstrou-se de maneira tardia. Em cultivos com 10 g/L, a quantidade de hemicelulose foi insuficiente e, para 50 g/L, a carga sólida elevada limitou a transferência de oxigênio. Para a casca de banana submetida pelo pré-tratamento de deslignificação #2, a produção de XOS foi de 0,39 ± < 0,01 mg/mL, com fator de conversão de hemicelulose em XOS de 12,6 ± 2,3%. Sumariamente, o presente estudo evidenciou o potencial da casca de banana como substrato lignocelulósico, reforçando sua aplicação na biorrefinaria, de modo a obter produtos de valor agregado. Ademais, destacou a possibilidade de obtenção de enzimas do complexo xilanolítico e XOS em bioprocesso integrado, desprezando etapas de extração de enzima e purificação.