Produção enzimática de oligoxilosídeos em reatores batelada e de microcanais

Abstract

RESUMO: Há cada vez mais interesse na realização de processos químicos mais verdes, uma preocupação que não existia ou era ignorada até pouco tempo atrás. Atualmente há o descarte de uma grande quantidade de biomassa lignocelulósica, que contém inúmeras substâncias de alto valor agregado, como o polissacarídeo xilana, que é fonte de xilo-oligossacarídeos e seus derivados de interesse. A utilização de enzima como catalisador em microrreator pode auxiliar na redução do tempo de reação e da necessidade de recursos onerosos nos experimentos, trazendo novas informações sobre o processo. Assim, estabeleceu-se como objetivo deste trabalho a produção de oligoxilosídeos em três tipos de reatores: reator batelada; microcanal com escoamento laminar (MLFR); e de microcanal com leito de recheio (MPBR), utilizando três diferentes xilanases. Nas mesmas condições operacionais, o MLFR foi superior ao reator batelada em todos os casos. A melhor condição para a produção de oligoxilosídeos ocorreu com a Xilanase 1 a 50 °C, que apresentou um aumento de 54% na produção de oligoxilosídeos em relação ao reator batelada, além de um menor percentual de produtos monoméricos, que são indesejados neste estudo. Para o MPBR, operando com a mesma concentração enzimática, também foi observada uma vantagem em relação ao reator batelada, com a melhor condição para a mesma xilanase, mas agora a 40 °C. Houve considerável aumento na produção de oligossacarídeos (300%), além de uma maior seletividade apenas para produtos com duas e quatro unidades de xilose na cadeia. Adicionalmente, o tempo de reação foi reduzido de 72 h na reação em batelada para 6 h no MPBR. Portanto, pode ser muito vantajosa a realização de transglicosilação da xilana em MLFR, e também em um MPBR, a fim de se buscar condições mais favoráveis de reação

ABSTRACT: There is an increasing interest in greener chemical processes, a concern that did not exist or was ignored until recently. A large amount of lignocellulosic biomass is now being disposed of, which may be the source of numerous high added-value substances, such as the xylan polysaccharide, which is the source of xylooligosaccharides and their derivatives of interest. The use of enzyme as a catalyst in a microreactor can help to reduce reaction time and the need for costly resources in the experiments, bringing new information about the process. Thus, the objective of this work was the production of oligoxylosides in three reactors types: batch, microchannel laminar flow (MLFR), and microchannel packed bed (MPBR), using three different xylanases. Under the same operating conditions, the MLFR is superior to the batch reactor in all cases. The best condition for the production of oligoxylosides occurred with Xylanase 1 at 50 ° C, which showed a 54% increase over the second-best xylanase, additionally providing a lower percentage of monomeric products, which are undesired in this study. For the MPBR operating at the same enzyme concentration, an advantage over the batch reactor was also observed, with the best condition seen with Xylanase 1, but at 40 ° C. In this case, there was a considerable increase in the production of oligosaccharides (300%) and higher selectivity for products with two and four xylose units in the chain. Additionally, the reaction time was reduced from 72 h in the batch reaction to 6 h in the MPBR. Therefore, xylan transglycosylation in a MLFR and also in a MPBR can be very advantageous, for finding more favorable reaction conditions