Produção e aplicação de celulose bacteriana usando scoby de kombuchá em extrato produzido com subproduto de acerola verde

Abstract

Kombuchá é uma bebida doce à base de chá (Camellia sinesis) fermentado. Quando outro extrato é utilizado para a fermentação, a bebida passa a ser denominada tipo-kombucha. Além da produção da kombuchá, ocorre a formação de celulose bacteriana (bc) durante a fermentação, a qual tem sido pouco estudada em termos de reutilização. Neste estudo, foi avaliado a produção e aplicação da celulose fermentada na bebida tipo-kombuchá com 5% (m/v) de extrato de acerola verde (AV). Em termos de produção da BC, foram avaliadas o tempo (idade) do inóculo e suas concentrações, sendo o tempo de 3, 6, 9 e 12 dias e concentrações de 2,5%, 5%, 7,5% e 10% de inóculo. Posteriormente, foi realizada a produção de BC nas concentrações de açúcar, 20, 30, 50 e 70 g/L, nas melhores condições de tempo e concentrações de inóculo. Com relação a hidrólise enzimática da BC, foram avaliados por 48h dois métodos: com e sem etapas de adsorção-separação. Na etapa de adsorção, foi adicionado a enzima (Celluclast®) juntamente com a BC em solução com pH neutro, e mantido em agitação (150 rpm) por 3 h na temperatura de 10 °C. Posteriormente a BC foi submetida a hidrólise enzimática, pelo método sem adsorção (48h) e com adsorção-separação em ciclos: 1 (48h), 2 (24h, 24h), 3 (12h, 24h, 24h), e 4 (6h, 6h, 12h, 24h). Os hidrolisados foram avaliados quanto ao rendimento da hidrólise pela produção de celobiose e glicose (g/L). O processo para obtenção dos melhores parâmetros de tempo e concentrações de inóculo resultou em 6 dias de fermentação com adição de inóculo de 7,5% (v/v), produzindo um total de 0,8 g/L de BC. Já nas condições de tempo e concentrações de inóculo, a maior produção de BC (2,2 g/L) foi alcançada quando adicionado 70 g/L de açúcar. Foi observado na hidrólise enzimática que o método sem adsorção apresentou melhor resultado (31,7% no rendimento), enquanto os ciclos apresentaram um aumento no rendimento conforme a maior quantidade de ciclos, sendo para 4 ciclos igual a 15.57%. O rendimento da hidrólise foi comprometido possivelmente pela realização das lavagens, nas quais podem ter diminuído a concentração da enzima. Com isso, o subproduto de AV apresentou potencial para a produção de celulose bacteriana, além disso, essa BC também apresentou potencial de utilização para produção de açúcares (principalmente celobiose) através da sua hidrólise enzimática.

Abstract: Kombucha is a sweet drink based on fermented tea (Camellia sinesis). When another extract is used for fermentation, the drink is called kombucha-type. In addition to kombucha production, bacterial cellulose (BC) formation occurs during fermentation, which has been little studied in terms of reuse. In this study, the production and application of fermented cellulose in kombucha-type beverage with 5% (w/v) of green acerola extract (AV) was evaluated. In terms of BC production, the time (age) of the inoculum and its concentrations (percentages) were evaluated, with the time being 3, 6, 9 and 12 days and percentages of 2.5%, 5%, 7.5% and 10% inoculum. Subsequently, BC production was carried out at sugar concentrations, 20, 30, 50 and 70 g/L, under the best conditions of time and inoculum percentages. Regarding the enzymatic hydrolysis of BC, two methods were evaluated for 48h: with and without adsorption-separation steps. In the adsorption step, the enzyme (Celluclast®) was added together with BC in a solution at neutral pH, and kept under stirring (150 rpm) for 3 h at a temperature of 10 °C. Subsequently, the BC was subjected to enzymatic hydrolysis, using the method without adsorption (48h) and with adsorption-separation in cycles: 1 (48h), 2 (24h, 24h), 3 (12h, 24h, 24h), and 4 (6h, 6h, 12h, 24h). The hydrolysates were evaluated for hydrolysis yield by cellobiose and glucose production (g/L). The process for obtaining the best time parameters and percentages of inoculum resulted in 6 days of fermentation with addition of inoculum of 7.5% (v/v), producing a total of 0.8 g/L of BC. In terms of time and inoculum percentages, the highest production of BC (2.2 g/L) was achieved when 70 g/L of sugar was added. It was observed in the enzymatic hydrolysis that the method without adsorption showed the best result (31.7% in yield), while the cycles showed an increase in yield according to the greater number of cycles, with 4 cycles equal to 15.57%. The hydrolysis yield was possibly compromised by performing the washes, in which the enzyme concentration may have decreased. Thus, the AV by-product showed potential for the production of bacterial cellulose, in addition, this BC also showed potential for use in the production of sugars (mainly cellobiose) through its enzymatic hydrolysis.