Sacarificación de residuos industriales de piña con mezclas de enzimas comerciales

Abstract

[EN] Los residuos industriales de la piña son una alternativa de bajo coste para la producción de bioetanol. Este desecho contiene azúcares simples fermentables (glucosa, fructosa y sacarosa) y cantidades significativas de celulosa y de hemicelulosa potencialmente hidrolizables. En el presente trabajo se ha estudiado la hidrólisis enzimática con celulasas y hemicelulasas comerciales producidas por los hongos Aspergillus niger y Trichoderma reesei. Previo a la sacarificación, la biomasa se trituró, se esterilizó en autoclave (121°C - 20 min), y se ajustó el pH a 5 con Ca(OH)2. El tratamiento se realizó a 40 ºC, empleando celulasas producidas por A. niger o T. reesei a concentraciones de 0, 0.1, 0.2 y 0.4% (p/p) en combinación con las mismas concentraciones de hemicelulasa de A. niger. Los sólidos solubles totales (ºBrix) y el pH de las muestras se determinaron a lo largo del proceso. El perfil de azúcares se analizó al principio y al final del tratamiento mediante cromatografía líquida de intercambio iónico. Los resultados mostraron que la hidrólisis concluía a las 24 horas de tratamiento enzimático. El empleo de Ca(OH)2 y de enzimas hidrolíticas incrementaron la concentración de azúcares fermentables en el residuo hidrolizado y favorecieron la aparición de nuevos azúcares como la arabinosa, la xilosa y la celobiosa. Se demostró que la adición de celulasa de cualquier tipo tiene un mayor poder hidrolítico sobre el residuo lignocelulósico que la hemicelulasa, y que ésta última favorece la acción de las celulasas. Se obtuvo un mayor contenido en azúcares fermentables y en azúcares totales para 0.4% de hemicelulasa y de celulasa de T. reesei., aunque no se encontraron diferencias significativas entre ésta y otras combinaciones en las que se utilizaron menores concentraciones. Por ello se recomienda el empleo de 0.4% de celulasa de A. niger y de 0.1% de hemicelulasa.

[CA] Els residus industrials de la pinya són una alternativa de baix cost per a la producció de bioetanol. Aquests residus contenen sucres simples fermentables (glucosa, fructosa i sacarosa) i quantitats significatives de cel·lulosa i de hemicel·lulosa potencialment hidrolitzables. En el present treball s'estudia la hidròlisi enzimàtica amb cel·lulases i hemicel·lulases comercials produïdes pels fongs Aspergillus niger i Trichoderma reesei. Previ a la sacarificació, la biomassa es va triturar, es va esterilitzar en autoclau (121 º C - 20 min) i es va ajustar el pH a 5 amb Ca(OH)2. El tractament es va realitzar a 40ºC, emprant cel·lulases produïdes per A. niger o T. reesei a concentracions de 0, 0.1, 0.2 i 0.4% (p/p) en combinació amb les mateixes concentracions de hemicel·lulasa de A. niger. Els sòlids solubles totals (ºBrix) i el pH de les mostres es van determinar al llarg del procés. El perfil de sucres es va analitzar al principi i al final del tractament mitjançant cromatografia líquida d'intercanvi iònic. Els resultats van mostrar que la hidròlisi concloïa a les 24 hores de tractament enzimàtic. L'ús de Ca(OH)2 i d'enzims hidrolitics, van incrementar la concentració de sucres fermentables en el residu hidrolitzat i van afavorir l'aparició de nous sucres com la arabinosa, la xilosa i la celobiosa. Es va demostrar que l'addició de cel·lulasa de qualsevol tipus té un major poder hidrolitic sobre el residu lignocel·lulòsic que la hemicel·lulasa i aquesta última, afavoreix l'acció de les cel·lulases. Es va obtenir un major contingut en sucres fermentables i en sucres totals per a 0.4% de hemicel·lulasa i de cel·lulasa de T. reesei, encara que no es van trobar diferències significatives entre aquesta i altres combinacions en què es van utilitzar menors concentracions. Per axó es recomana l'ús de 0.4% de cel·lulasa de A. niger i de 0.1% de hemicel·lulasa.

[EN] Industrial pineapple wastes are a low-cost alternative for bioethanol production. This waste contains simple fermentable sugars (glucose, fructose, sucrose) and significant amounts of highly hydrolysable cellulose and hemicellulose. In this paper, enzymatic hydrolysis by commercial cellulases and hemicellulases produced by Aspergillus niger and Trichoderma reesei has been studied. Biomass was milled and sterilized in an autoclave (121ºC ¿ 20 min). The enzymatic hydrolysis was performed by adjusting the pH to 5 with Ca(OH)2 at 40 ºC. Saccharification was carried out using mixtures of 0, 0.1, 0.2 and 0.4% (w/w) cellulase from A. niger or T. reesei with the same content of hemicellulase from A. niger. Total soluble solids (ºBrix) and pH of the samples were determined throughout the whole process. Sugar profile was analyzed at the beginning and end of the treatment by Ion Exchange Chromatography. The results showed that the hydrolysis concluded 24 hours after the enzymatic treatment. The use of Ca(OH)2 and hydrolytic enzymes increased the concentration of fermentable sugars in the hydrolyzed waste and stimulated the appearance of new sugars, such as arabinose, xylose and cellobiose. It was proved that the addition of any kind of cellulase has a higher hydrolytic power in the lignocellulosic matrix than hemicellulase addition. Moreover, hemicellulase increases the cellulase action. It was obtained a higher content of fermentable and total sugars with 0.4% of hemicellulase and cellulase from T. reesei, although there were no significant differences between this one and other treatments. It is recommnded the use of 0.4% of cellulase from A. niger and 0.1% of hemicellulase.