Adsorção de glicose por materiais de baixo custo para purificação de fruto-oligossacarídeos

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de diferentes adsorventes na remoção de glicose em sistemas associados à produção de fruto-oligossacarídeos (FOS), visando contribuir para a purificação do meio reacional e minimizar os efeitos inibitórios da glicose sobre a atividade enzimática. Foram avaliados o carvão ativado, a fuligem de cana-de-açúcar e a semente de moringa, selecionados devido ao baixo custo, disponibilidade e potencial aplicação em processos sustentáveis de separação. Inicialmente, os materiais foram submetidos a etapas de preparo e caracterização físico-química por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), difração de raios X (DRX), área superficial (BET) e diâmetro médio dos poros (BJH). Os ensaios de adsorção foram conduzidos em sistema batelada, utilizando 1,5 g de adsorvente em 45 mL de solução, sob agitação de 200 rpm, a 30 °C, durante 120 min. Para os ensaios acoplados à produção de fruto-oligossacarídeos, utilizou-se solução de sacarose na concentração de 480,2 g/L em tampão tris-acetato 0,2 mol/L, pH 5,5, na presença de células íntegras de Aspergillus oryzae IPT-301 imobilizadas em esponja de poliuretano (PU), sendo as reações conduzidas em banho Dubnoff a 50 °C e 190 rpm por 1 h. A quantificação da glicose foi realizada pelo método enzimático GOD-PAP®, enquanto os açúcares redutores foram determinados pelo método do DNS. Os resultados de caracterização indicaram predominância de estruturas amorfas nos materiais avaliados, especialmente nos adsorventes carbonáceos. Nos ensaios preliminares de adsorção em solução pura, a fuligem de cana-de-açúcar apresentou a maior capacidade de remoção de glicose, de 1023,0 ± 178,0 mg g−1, seguida pelo carvão ativado, com 825,0 ± 143,0 mg/g, enquanto a semente de moringa apresentou remoção de 553,0 ± 53,0 mg/g. Nos ensaios acoplados à produção de fruto-oligossacarídeos, a fuligem de cana-de-açúcar e a semente de moringa apresentaram as maiores remoções de glicose em meio complexo, com aproximadamente 147,0 ± 980,0 mg/g e 139,0 ± 950,0 mg/g, respectivamente, enquanto o carvão ativado apresentou menor eficiência nesse sistema de 24,0 ± 200,0 mg/g. Já nos ensaios realizados separadamente da produção de fruto-oligossacarídeos, a semente de moringa apresentou o melhor desempenho de 64,4 ± 10,99 mg/g, seguida pelo carvão ativado de 48,7 ± 7,50 mg/g e a fuligem de cana de 12,2 ± 2,98 mg/g. Os resultados demonstraram que o desempenho adsortivo depende diretamente da composição do meio reacional e das características estruturais dos adsorventes. Dessa forma, conclui-se que os materiais avaliados apresentam potencial para aplicação em processos de purificação de FOS, destacando-se a fuligem de cana-de-açúcar e a semente de moringa como alternativas promissoras e sustentáveis para remoção de glicose em sistemas de produção de fruto-oligossacarídeos.