HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DE BIOMASSA DE MICROALGA SPIRULINA PLATENSIS

Resumo

Microalgas são microrganismos fotossintéticos que podem crescer rapidamente e viver em condições adversas, usam uma enorme quantidade de CO₂, surgindo como um método promissor para biorremediação, e são capazes de assimilar nutrientes (como, C, N e P) e converter este CO₂ em biomassa, liberando via fotossíntese O₂ para a atmosfera. As microalgas acumulam grandes quantidades de polissacarídeos e triacilgliceróis, sendo adequadas para produção de etanol e biodiesel. A hidrólise de polissacarídeos de microalgas para monossacarídeos é realizada a partir de métodos químicos e enzimáticos. Embora o método químico produza altas concentrações de açúcares fermentescíveis em um curto espaço de tempo, este método requer condições severas de reação produzindo subprodutos, o que pode inibir o processo de fermentação e levar a resultados dispendiosos de descarte de resíduos. Em contraste, a hidrólise enzimática também produz grandes quantidades de açúcares fermentescíveis sob condições suaves, sem produzir alta concentração de substâncias inibidoras. Quando há alto teor de amido, a gelatinização e a liquefação podem ser realizadas pela a-amilase, a liquefação também pode ser realizada pela glucoamilase, transformando em unidades de glicose. Por último utiliza-se uma mistura de enzimas, sendo elas celulases e hemicelulase, que atuam na clivagem das ligações glicosídicas sinergicamente, atacando as ligações até o produto final ser monossacarídeos. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo realizar a hidrólise enzimática da microalga Spirulina platensis visando a produção de monossacarídeos que possam ser empregados na produção de etanol. As enzimas a-amilase (Liquozyme Supra), glucoamilase (AMG 300L),  HTec2 e Ctec2, todas da Novozymes ® foram empregadas para a hidrólise dos polissacarídeos da biomassa em estudo. As celulases foram analisadas quando a atividade enzimática empregando o método descrito pela National Renewable Energy Laboratory (NREL-USA). A determinação do valor máximo de açúcares contidos na biomassa empregou-se o método de hidrólise com ácido concentrado da NREL-USA. Para a hidrólise enzimática, pesou-se 0,1 g de biomassa moída que passou pelo pré-tratamento com etanol, sob ultrassonicação. Adicionou-se 20 mL de uma solução de a-amilase, preparada com 6 µL de enzima em 20 mL de água ultrapura. O pH da solução foi ajustada a pH 6 com solução de ácido fosfórico 0,1 %. As amostras foram levadas a 90°C por 2h, sob agitação esporádica. Após esse período, adicionou-se 5 µL da glucoamilase, e a agitação passou a 200 rpm, durante 2h e a 60°C. Em sequência, realizou-se um experimento com diferentes concentrações de celulase a 200 rpm, por até 72h e a 50°C. Ao final, as amostras foram centrifugadas a 13400 rpm, durante 30min. As alíquotas centrifugadas foram armazenadas em vials para posterior análise em Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC), utilizando o método descrito por Lamb et al. (2018). Com base no planejamento de experimento realizado observou-se que os melhores resultados foram obtidos com a sequência a-amilase, glucoamilase e celulase a 8 FPU para HTec2. O valor máximo de açúcares produzidos foi de 40 %, similar ao valor máximo de açúcares em potencial determinados pela hidrólise com ácido concentrado. Desta forma, pode-se concluir que a hidrólise enzimática como foi otimizada permite a obtenção do máximo de açúcares presentes na biomassa de microalga Spirulina platensis.