Aproveitamento de resíduos de acerola verde (Malpighia emarginata dc.) para a obtenção de açúcares utilizando tratamento ácido e enzimático

Abstract

Os resíduos produzidos a partir do processamento da acerola verde correspondem a 40% do volume processado e a identificação dos açúcares que os compõem é de grande importância quando se pensa no máximo aproveitamento dos resíduos. O bagaço é obtido a partir da prensagem da fruta e é constituído de cascas e sementes, enquanto a borra vem da etapa de clarificação do suco sendo composto de restos de polpa. Os teores dos açúcares presentes foram identificados usando protocolo de caracterização de biomassas lignocelulósicas e posteriormente, o fracionamento foi realizado utilizando pré-tratamento ácido (H2SO4) seguido de enzimático (celulase). Foi identificado que 5,5% do bagaço era constituído de arabinose, 10,9% de xilose e 31% de glicose, sendo a arabinose provavelmente pertencente a estrutura da pectina contida na casca. O resíduo da borra era composto de 1,2% de arabinose, 9% de xilose e 29% de glicose. Entre as diferentes concentrações de H2SO4 utilizadas no fracionamento (0 a 4,5%), 1,5% a 121 °C por 30 min pareceu ser a concentração na qual se atingiu a máxima capacidade de extração de xilose e arabinose para ambos os resíduos. As concentrações obtidas nos hidrolisados de bagaço e borra a 0,5% de ácido foram 2,9 e 2,6 g/L de xilose e 4,1 e 0,6 g/L de arabinose, respectivamente. Nos hidrolisados a 1,5% de ácido foram obtidos 4,6 e 4,7 g/L de xilose e 4,0 e 0,7 g/L de arabinose, respectivamente. Esses valores convertidos em rendimento mostraram que aproximadamente 5 e 8,5 g de xilose foram obtidas por 100 g de cada resíduo independentemente da concentração de ácido. A arabinose apresentou rendimento de aproximadamente 7 g/100 g de bagaço, acima do valor detectado na caracterização, indicando que a pectina presente no resíduo pode ter interferido no protocolo de caracterização. Os resíduos tratados com 0,5% e 1,5% de ácido passaram por uma hidrólise catalisada por celulases realizada com 5% de sólidos. As maiores concentrações foram obtidas com os sólidos pré-tratados com 0,5% de ácido, obtendo-se 8,5 g/L e 6,7 g/L de glicose para bagaço e borra, respectivamente. Os sólidos pré-tratados com 1,5% de ácido resultaram em 3,8 e 2,0 g/L de glicose. Os rendimentos de cerca de 33 e 14% de glicose foram obtidos para ambos os resíduos tratados com 0,5 e 1,5% de ácido. Os subprodutos de acerola apresentaram potencial para a obtenção de xilose, arabinose e glicose sendo ainda necessária a otimização das condições de tratamento e/ou a adição de mais etapas para se atingir maiores rendimentos de extração.

Abstract: The residues produced from the processing of the green acerola correspond to 40% of the processed volume and the identification of the sugars that compose them is very important when you consider the maximum utilization of waste. The pomace is obtained from the pressing of the fruit and consists of peels and seeds, while the non-pomace comes from the clarification stage of the juice being composed of pulp. The sugar contents present were identified using lignocellulosic biomass characterization protocol and later fractionation was performed using acid pretreatment (H2SO4) followed by enzymatic (cellulase). It was identified that 5.5% of the pomace consisted of arabinose, 10.9% xylose and 31.2% glucose, and arabinose probably comes from the structure of pectin contained in the peel. The residue of the non-pomace was composed of 1.2% arabinose, 9% xylose and 29% glucose. Among the different concentrations of H2SO4 used in fractionation (0 to 4.5%), 1.5% at 121°C for 30 min seemed to be the concentration where the maximum extraction capacity of xylose and arabinose was reached for both residues. The concentrations obtained in the hydrolysates of pomace and non-pomace with 0.5% of acid were 2.9 and 2.6 g/L of xylose and 4.1 and 0.6 g/L of arabinose, respectively. In the hydrolyzed extract at 1.5% of acid, 4.6 and 4.7 g/L of xylose and 4.0 and 0.7 g/L of arabinose were obtained, respectively. These values converted into yield showed that approximately 5 and 8.5 g of xylose were obtained per 100 g of each residue regardless of acid concentration. Arabinose presented yield of approximately 7 g/100 g of pomace, above the value detected in the characterization, indicating that the pectin present in the residue may have interfered in the characterization protocol. The residues treated with 0.5% and 1.5% of acid underwent a hydrolysis catalyzed by cellulases performed with 5% solids. The highest concentrations were obtained with the pretreated solids with 0.5% acid, obtaining 8.5 g/L and 6.7 g/L of glucose for pomace and non-pomace, respectively. The solids pretreated with 1.5% acid resulted in 3.8 and 2.0 g/L of glucose. Yields of about 33 and 14% glucose were obtained for both residues treated with 0.5 and 1.5% acid. Acerola by-products showed potential to obtain xylose, arabinose and glucose, and it is still necessary to optimize the treatment conditions and/or add more steps to achieve higher extraction yields.