Pré-tratamento e hidrólise da casca de uva para liberação de açúcares fermentescíveis

Abstract

O Brasil tem recebido grande destaque no meio econômico por conta da alta produção do setor agroindustrial, como consequência torna-se um dos maiores produtores de resíduos. A reutilização destes compostos é importante para melhorar sua disposição no meio ambiente contribuindo para a redução da poluição ambiental, além disso, é uma forma de agregar valor aos subprodutos. A indústria vinícola tem grande interesse nestas tecnologias de reutilização, já que seus principais resíduos (casca e semente de uva) são de lenta decomposição prejudicando o meio ambiente. A casca da uva pode ser hidrolisada através do emprego de ácidos ou enzimas disponibilizando açúcares fermentescíveis, que podem ser transformados em uma série de bioprodutos. Este trabalho buscou estabelecer o melhor método de pré-tratamento e hidrólise, da casca de uva para disponibilizar os açúcares que podem ser fermentados pelas leveduras Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis e Pachysolen tannophilus. Para tanto foi realizado o pré-tratamento químico ácido ou alcalino junto ao pré-tratamento físico em autoclave, micro-ondas ou ultrassom na casca da uva Cabernet Sauvignon. Em etapa posterior, para seleção da melhor condição de pré-tratamento e hidrólise foi aplicado o Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). Também foi analisada a capacidade de consumo de açúcares do mosto hidrolisado de casca de uva pelas leveduras Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis e Pachysolen tannophilus. A concentração dos açúcares foi medida através dos métodos de ADNS, xilose e glicose. Levando em consideração que ainda não existem na literatura muitos trabalhos envolvendo a casca de uva, com base nos resultados deste estudo o pré-tratamento alcalino em micro-ondas com 0,72% de NaOH por 13,5 minutos e a hidrólise ácida com 2,6% de H2SO4 por 13,5 minutos em autoclave foram os melhores métodos para a liberação de açúcares fermentescíveis com 10 g L-1 de açúcares redutores, 3,3 g L-1 de glicose e 6,7 g L-1 de xilose. Com relação ao consumo de açúcar pelas leveduras em mosto do hidrolisado de casca de uva as leveduras Pichia stipitis CCT 2617 e Saccharomyces cerevisiae consumiram 100% da glicose disponível em 78% da xilose, com conversão de substrato a célula de Yx/s 0,72 g g-1 para glicose yx/s 0,23 g g-1 para xilose. A associação de leveduras Pichia stipitis CCT 2617 e Saccharomyces cerevisiae mostraram potencial para a fermentação de mostos com glicose e xilose, podendo ser empregadas simultaneamente neste tipo de processo.

Brazil has been highlighted on the economic environment due to the high production of its agroindustrial sector; as a result, it becomes one of the major residue producers. The reutilization of these compounds is relevant to improve the environment disposal, contributing towards for the environmental pollution reduction. Moreover, it is a way of adding value for the by-products.The wine industry has a great interest on reutilization techniques, once its main residues (grape seeds and skin) has a slow decomposition, which damages the environment. The grape skin can be hydrolyzed with acids or enzymes, making available fermentable sugars that can be transformed in a number of byproducts. This work sought to establish the best pre-treatment and hydrolysis method for the grape skin to provide the sugars that can be fermented for the Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis and Pachysolen tannophilus yeasts. For this purpose, it was applied the acid or alkaline chemical pre-treatment along with the physic pre-treatment in autoclave, microwave or ultrasound on the Cabernet Sauvignon grape skin. Afterwards, for the pre-treatment and hydrolysis best condition selection, it was applied the Rotatable Central Composite Design (RCCD). It was also analyzed the yeasts Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis and Pachysolen tannophilus consumption capacity of the grape skin hydrolysed must sugars. The sugars concentration was measured through the ADNS methods, xylose and glucose. Taking into account the lack of grape skin works on the literature, based on the results of this work the alkaline pre-treatment on microwave with 0,72% of NaOH for 13,5 minutes and the acid hydrolysis with 2,6% of H2SO4 for 13,5 minutes in autoclave were the best methods for the fermentable sugars release with 10 g L-1 of reducing sugars, 3,3 g L-1 of glucose and 6,7 g L-1 of xylose.With regard to sugar consumption by the yeasts in the must of the grape skin hydrolyzate, the yeasts Pichia stipitis CCT 2617 and Saccharomyces cerevisiae consumed 100%w of the glucose available in 78% of the xylose, with conversion of substrate the cell of Yx/s 0,72 g g-1 for glucose yx/s 0,23 g g-1 for xylose. The yeast association between Pichia stipitis CCT 2617 and Saccharomyces cerevisiae showed potencial for the must fermentation with glucose and xylose, which can be simultaneously apllied in this kind of process.