Treatment of rice straw hemicellulosic hydrolysates with advanced oxidative processes: a new and promising detoxification method to improve the bioconversion process

• Processo: 13/02610-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Vigência: 01 de abril de 2013 - 30 de setembro de 2013
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Ines Conceicao Roberto
• Beneficiário: Ines Conceicao Roberto
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Assunto(s): Pichia stipitis Etanol Processos fermentativos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Advanced Oxidative Processes | Detoxification | Ethanol | Pichia stipitis | Rice straw hemicellulosic hydrolysate | processos fermentativos

Resumo

A utilização dos componentes lignocelulósicos em processos biotecnológicos requer uma separação seletiva de suas frações principais (celulose, hemicelulose e lignina). Durante a hidrólise com ácido diluído para extração de hemiceluloses, vários compostos tóxicos são formados pela degradação de açúcares e lignina, os quais podem inibir o metabolismo microbiano. Assim, o processo de destoxificação representa um aspecto importante a ser considerado para a melhoria dos processos de fermentação a partir de hidrolisados. Neste trabalho, avaliou-se a aplicação de processos oxidativos avançados (POAs) para a destoxificação do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz com o objetivo de melhorar a bioprodução de etanol pela levedura Pichia stipitis. Visando reduzir a toxicidade do hidrolisado hemicelulósico,diferentes condições de tratamento foram analisadas. Os tratamentos foram realizados de acordo com um arranjo ortogonal de Taguchi L16 para avaliar a influência de Fe +2, H2O2, UV, O3 e pH na concentração de compostos aromáticos e do processo fermentativo. Os resultados mostraram que os POAs foram capazes de remover compostos aromáticos (furanos e compostos fenólicos derivados da lignina), sem afetar a concentração de açúcar no hidrolisado. Ozonização em meio alcalino (pH 8), na presença de H2O2 (tratamento A3) ou a radiação UV (tratamento A5) foram os mais eficazes para a destoxificação do hidrolisado e teve um efeito positivo sobre o aumento da fermentabilidade da levedura. Sob estas condições, foram observados a maior remoção de fenóis totais (acima de 40%), compostos fenólicos de baixa massa molar (acima de 95%) e furanos (acima de 52%). Além disso, a produtividade volumétrica de etanol por P. stipitis foi aumentada em cerca de duas vezes em relação ao hidrolisado não tratado.Estes resultados demonstram que os POAs são métodos promissores para reduzir a toxicidade e melhorar a fermentabilidade dos hidrolisados lignocelulósicos. (AU)