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Previous issue date: 2015-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Cassava is cultivated worldwide, being Brazil the fourth largest producer. The root
industrial processing in the country, aiming to obtain mainly flour and starch, generates
carbohydrate-rich residues (e.g., starch, cellulose, and hemicellulose), which could be
used to produce value-added products by enzymatic route, mainly using immobilized
enzymes that are more operationally stable, allowing to be easily recovered and reused in
the process. Thus, this work aimed the biotransformation of residual starch from cassava
processing in maltose, using immobilized β-amylase in a Couette–Taylor–Poiseuille
vortex flow reactor, which can promote perfect mixture under lower shear stress in the
reactional medium compared to the conventional stirred-tank reactor. Cassava bagasse
and peel of two starch-processing industries from São Paulo State were physicalchemically
characterized and showed about 47% and 55% (dry mass) of residual starch,
respectively. The starch was enzymatically extracted from the residues using a α-
amylase, followed by maltose production catalyzed by immobilized barley β-amylase.
Among the immobilization methods studied in this work, the best one for β-amylase was
protein aggregation using bovine serum albumin (BSA) or soybean protein (PS) as
protein feeder, followed by cross-linking with glutaraldehyde (CLEA technique). This
protocol yielded immobilized β-amylase with 82.67% and 53.26% of recovered activity,
respectively. Besides, the CLEAs were highly stables at 40oC, retaining more than 80%
of the initial activity after 12 hours. The maltose syrup production from starch was
performed using a Couette–Taylor–Poiseuille vortex flow reactor, in order to evaluate the
β-amylase CLEAs (in this case CLEA of β-amylase prepared with soybean protein, here
named CLEA-β-PS). It was achieved around 70% of maltose conversion in a short
reaction time (4 hours), showing that is viable the use of residual starch as raw material
for the production of maltose catalyzed by β-amylase CLEA in a Couette–Taylor–
Poiseuille vortex flow reactor. / A mandioca é cultivada em todo mundo, sendo o Brasil o quarto maior produtor. O
processamento industrial da raiz no país visa principalmente à produção de farinha e
fécula, gerando resíduos ricos em carboidratos (amido, celulose, hemicelulose) que
poderiam gerar produtos de valor agregado por biocatálise enzimática, particularmente
usando enzimas imobilizadas, por serem mais estáveis operacionalmente e poderem ser
facilmente recuperadas e reutilizadas no processo. Assim, este trabalho teve como
objetivo a biotransformação do amido residual dos resíduos do processamento da
mandioca em maltose, usando a enzima β-amilase imobilizada em reator de fluxo em
vórtices (RFV) Couette–Taylor–Poiseuille, reator este que pode promover mistura
perfeita com menor tensão cisalhante no meio reacional, comparado a um reator de
mistura perfeita convencional. Os resíduos bagaço e casca de mandioca de duas
fecularias do interior de São Paulo foram caracterizados físico-quimicamente e
apresentaram teores de amido por volta de 47% e 55% (b.s.), respectivamente. A extração
do amido dos resíduos foi realizada enzimaticamente utilizando uma α-amilase, então, o
amido liquefeito foi utilizado na produção de maltose catalisada pela β-amilase de cevada
imobilizada. Dentre os métodos de imobilização estudados, o mais satisfatório para a
imobilização de β-amilase foi a reticulação de enzimas agregadas (CLEA), utilizando
albumina de soro bovino (BSA) ou proteína de soja (PS) como proteínas inertes, retendo
82,67% e 53,26% da atividade oferecida, respectivamente. Os CLEAs apresentaram
estabilidades ao pH ligeiramente maiores que a β-amilase livre em seus respectivos
valores de pH mais estáveis. Além disso, os CLEAs foram muito estáveis a 40ºC, retendo
mais de 80% da atividade inicial após 12 horas de encubação. A conversão do amido em
maltose foi realizada em um RFV, com a finalidade de estudar seu comportamento frente
aos CLEAs de β-amilase (neste estudo CLEA de β-amilase preparado na presença de
proteína de soja, aqui nomeado CLEA-β-PS). A conversão de amido em maltose foi de
aproximadamente 70% em curto tempo de reação (4 horas), demonstrando a viabilidade
do uso de amido residual como matéria-prima para a produção de maltose catalisada por
CLEA de β-amilase em reator de fluxo em vórtices de Couette–Taylor–Poiseuille.
Palavras chave: resíduos de mandioca, amido, maltose, beta-amilase de cevada,
imobilização enzimática, CLEA, reator de fluxo em vórtices.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7557 |
| Date | 31 March 2015 |
| Creators | Silva, Rafael de Araujo |
| Contributors | Tardioli, Paulo Waldir |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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