Utilização da biomassa da palma forrageira em biorrefinarias : investigação sobre o fracionamento e transformação dos carboidratos por rota bioquímica

Abstract

A palma é uma forrageira totalmente adaptada às condições do semiárido, que representa grande parte da área da Região Nordeste, e têm contribuição significativa para a alimentação de rebanhos nesta região em períodos de estiagens. A palma, no entanto, tem um grande potencial para a diversificação de usos, e podem, em princípio, ser utilizadas como matéria-prima em biorrefinarias. Este trabalho tem como objetivo contribuir para o estudo do fracionamento da biomassa de cladódios de palma forrageira para a obtenção de bioprodutos. Inicialmente, foi realizada a caracterização da composição química das duas espécies de palma O. ficus-indica (palma gigante) e O. cochenillifera (palma miúda) pela adaptação de método utilizado rotineiramente para a caracterização de biomassas lignocelulósicas. Os resultados de composição química para O. ficus-indica e O. cochenillifera foram, respectivamente (%): celulose (12,70 ± 0,01 e 22,19 ± 0,01); hemicelulose (5,14 ± 0,01 e 3,63 ± 0,01); pectina (33,40 ± 0,05 e 46,46 ± 0,04); lignina total (18,30 ± 1,00 e 7,54 ± 0,02); extrativos (16,31 ± 0,8 e 5,22 ± 0,05); e cinzas (9,50 ± 0,20 e 5,30 ± 0,30). Em seguida, foi realizado o fracionamento da biomassa em escala de bancada em 4 etapas: (1) extração aquosa, para a separação do material péctico; (2) hidrólise ácida do material lignocelulósico, para a hidrólise da hemicelulose; (3) tratamento alcalino da celulignina, para a obtenção de lignina; (4) tratamento enzimático para a hidrólise da celulose. As composições química e morfológica dos sólidos (obtidos em cada etapa do fracionamento) foram determinadas por métodos espectroscópicos e cromatográficos. Também, foram caracterizadas as frações pécticas insolúvel e solúvel (precipitadas em etanol) e as ligninas (precipitadas em H2SO4) presentes nas frações líquidas. As conversões enzimáticas da celulose com enzimas comerciais, para ambas as espécies, ficaram em torno de 50% após 60 horas. Em geral, as pectinas dos cladódios de ambas as espécies apresentaram baixos teores de esterificação (<50%) e baixos pesos moleculares. As pectinas solúvel e insolúvel de O. ficus-indica se apresentaram mais esterificadas (48,79% e 46,69%) e de menores pesos moleculares (17±0,1 kDa e 21±0,1 kDa) do que as de O. cochenillifera (44,17% e 42,34%; 25±0,3 kDa e 27,02± kDa). Como esperado, essas moléculas não apresentaram toxicidade frente a células animais e baixa atividade antioxidante. As ligninas são do tipo GSH e são estruturalmente semelhantes; cladódios de O. ficus-indica e O. cochenillifera apresentam, respectivamente, em sua composição: G (44% e 45%), S (37% e 19%) e H (40% e 15%). Além disso, as ligninas apresentaram atividade antioxidante e atividade imunoestimulatória em células animais. Finalmente, o extrato aquoso (obtido na etapa 1 do fracionamento) foi utilizado para avaliar o crescimento de linhagem de Saccharomyces cerevisiae probiótica, e o hidrolisado ácido (obtido na etapa 2) foi utilizado para investigação sobre a produção de enzimas (pectinolítica, xilanolítica e celulolítica) por Aspergillus awamori. A linhagem de S. cerevisiae não foi capaz de utilizar a pectina como substrato. O hidrolisado ácido de O. cochenillifera induziu a maior produção de enzimas xilanolíticas pelo A. awamori. Sendo assim, a palma forrageira é uma matéria-prima promissora para ser utilizada em biorrefinarias.