Reticulação de xilanas de baixa massa molar via acoplamento oxidativo dos ácidos hidroxicinâmicos

Autor(es)

Ana Maria dos Santos Camargos

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Lorena.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Ciência e Engenharia dos Materiais (IFS/EES)
• Data de defesa: 2020-05-15

Membros da banca

André Luis Ferraz; Sarita Cândida Rabelo

• Orientador: André Luis Ferraz

Resumo

A utilização de material lignocelulósico nas biorrefinarias, como o bagaço de cana de-açúcar, atende à demanda atual por tecnologias mais sustentáveis. Nesse contexto, a xilana, polissacarídeo hemicelulósico mais abundante em gramíneas, possui potencial de aplicação biotecnológica em diversos setores da indústria. Esse polissacarídeo apresenta interações físicas e químicas com os outros componentes da parede celular, sendo requeridas uma ou mais etapas de pré-tratamento para aumentar a acessibilidade aos polissacarídeos e propiciar seu aproveitamento. Dentre os tratamentos mais utilizados, o processo quimiotermomecânico que emprega sulfito alcalino é o responsável pela solubilização de frações da lignina e baixa remoção de polissacarídeos. O sólido pré-tratado pode ser encaminhado para etapas de sacarificação enzimática e fermentação dos monômeros gerados. Entretanto, a fermentação de pentoses não é tão eficiente quanto a de hexoses, demonstrando que seria interessante isolar a fração de xilana para geração de produtos de valor agregado. Essa extração pode ser conduzida por meio de tratamento enzimático, porém as xilanas extraídas apresentam uma baixa massa molar. Além disso, possivelmente se encontram associadas a porções de ácidos hidroxicinâmicos através de uma ligação éster entre a arabinose e o ácido hidroxicinâmico. A reticulação das xilanas de baixa massa molar a partir dos terminais fenólicos dos ácidos hidroxicinâmicos empregando enzimas oxidativas se apresenta como alternativa para promover o aumento da massa molar e possibilitar a expansão das aplicações desses materiais poliméricos. Dessa forma, o presente trabalho avaliou a extração de xilanas de bagaço pré-tratado com sulfito alcalino utilizando xilanases e desenvolveu processos de reticulação enzimática das frações de xilana empregando enzimas oxidativas como peroxidase de rabanete (HRP) e lacase. A caracterização química da xilana extraída com endoxilanases mostrou que ela continha cerca de 1% de ácido ferúlico e 4% de ácido p-cumárico em sua composição, os quais representam possíveis sítios de acoplamento oxidativo no material. O acoplamento oxidativo desta xilana catalisado por lacase foi desenvolvido com base em um planejamento experimental 22 , no qual foi verificado que apenas a carga enzimática afetou significativamente a formação de uma xilana reticulada, enquanto que o tempo de reação entre 4 h e 24 h não afetou a reação. A caracterização química e espectroscópica de uma xilana reticulada preparada em escala ampliada revelou um material composto por xilana, mas também por proteínas precipitadas simultaneamente durante o processo de recuperação da xilana. A massa molar da xilana reticulada foi cerca de 90 vezes superior à xilana extraída de partida. Os espectros UV da xilana de partida e da xilana reticulada diferiram nas absorções características das estruturas conjugadas dos hidroxicinâmicos, sugerindo que o acoplamento oxidativo ocorreu em função da abertura das α-β insaturações dos precursores. As xilanas extraída e reticulada também exibiram atividade antioxidante frente ao radical ABTS\'. Os ensaios de acoplamento oxidativo empregando duas peroxidases (HRP) demonstraram que, mesmo em pequena extensão, foram observadas xilanas de maior massa molar na maior carga enzimática testada. De uma forma geral, o trabalho indicou que é possível reticular xilana de bagaço de cana por via enzimática oxidativa e, assim, gerar novos materiais que podem agregar valor à utilização de bagaço de cana no contexto das biorrefinarias. (AU)

• Processo FAPESP: 18/17417-5 - Polimerização de xilanas de baixa massa molar via acoplamento oxidativo dos ácidos hidroxicinâmicos
• Beneficiário: Ana Maria dos Santos Camargos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado