Hidrólise enzimática de amido de mandioca

para elaboração de álcool

(*) Marney Pascoli Cereda

O álcool é produzido por leveduras do grupo Saccharomyces, a partir de açúcares de uma molécula de glicose 2 (maltose) até 3 (tetroses) moléculas de glicose. O amido, sendo um polímero complexo, não apresenta sabor, sendo insípido ao paladar. Também é impossível fermentá-lo, mas é possível transformá-lo em açúcares e depois submetê-lo à fermentação alcoólica.

Os amidos podem ser hidrolisados por via química (ácidos, calor e pressão) ou por via enzimática. Os hidrolisados por enzimas são os mais importantes amidos modificados comerciais. Parte dos hidrolisados são dextrinas, ainda insípidas e pouco fermentescíveis, e parte são açúcares derivados de amido como a maltose e a glicose, que já são bem doces.

Os hidrolisados, pelas suas propriedades específicas e seus diferentes usos nos setores alimentícios, constituem uma excelente valorização da fécula. Os hidrolisados de mandioca têm as mesmas propriedades dos hidrolisados de milho, com a vantagem competitiva de serem elaborados por processo mais simples e com menor investimento, em razão das féculas apresentarem menor temperatura de gelificação e menores teores de proteínas e lipídios.

Além da fécula, também a farinha e farelo, entre outros derivados da mandioca, podem ser utilizados como matérias-primas para produção de hidrolisados.

O amido é composto principalmente de amilose e amilopectina. A amilose é um polímero linear constituído por em torno de 6.000 unidades de glicose, conectadas por ligações a(1,4) enquanto que a amilopectina é constituída de ligações a(1,4) e a(1,6) .

A estrutura linear é fácil de ser rompida, mas a estrutura altamente ramificada da amilopectina é mais difícil de ser hidrolisada. Para transformar o amido da mandioca em açúcares que possam depois ser fermentados em álcool são necessários dois tipos de enzimas.

As enzimas que atuam sobre o amido são chamadas diastases ou enzimas amilolíticas. A hidrólise do amido é sempre feita em suspensões gelificadas pelo calor, para que as enzimas possam ser mais eficientes.

As enzimas de origem vegetal, como o malte, são usadas, especificamente, na fabricação de bebidas como a cerveja e uísque. O Brasil importa o malte que é feito com a cevada germinada. As enzimas mais usadas comercialmente são, entretanto, obtidas de microrganismos.

Dois grupos de enzimas podem ser identificados, as de liquefação (removem a viscosidade) e as de sacarificação, que transformam a suspensão de amido liquefeito em açúcares (sacarificantes).

Há poucas enzimas amilolíticas comerciais disponíveis no Brasil. Muitas são diastases usadas em processos de panificação ou em rações animais. O CeTeAgro testou as enzimas Ban, Termamyl 120L e AMG 300L da Novozyme para produção de tiquira, produto da fermentação alcoólica do amido de mandioca.

A Ban e a Thermamyl promovem a liquefação, enquanto que a AMG sacarifica o amido. Nas condições avaliadas a dupla de enzimas Termamyl 120L e a AMG 300L apresentaram os melhores resultados de formação de açúcar. Essa experiência é relatada por Arce (2005).

A massa ralada de mandioca foi transferida para reator e diluída com água de torneira na proporção massa ralada/água 1:2. A enzima liquidificante foi acrescentada na proporção de 3mL da enzima Termamyl 120L.kg-1 de amido e não foi necessário ajustar o pH porque na mandioca já está próximo de 5,5, dentro da faixa ótima de 6,0 a 8,0. Não foi usado cálcio para estabilizar a enzima. O aquecimento foi gradual até 90°C e a temperatura foi mantida por uma hora, tempo necessário para liquefação do amido. Observou-se com lugol que houve a liquefação do amido foi completa mantendo a cor amarela, o que indica conversão do amido em dextrinas e oligossacarídeos.

O perfil de carboidratos após a ação da Termamyl mostrou que 36,8% equivaliam a GP (Grau de Polarização) maior que 7, sendo portanto dextrinas. A fração fermentescível decorrente da ação desta enzima foi considerada de GP 1 a 3, que neste caso equivaleria apenas a 28,3% do total de amido da mandioca, que foi de 33%.

O Brix medido após a ação da Termamyl foi de 18°, como média de seis amostragens, portanto maior que o esperado. O pH foi então ajustado entre 4,0 e 4,5 e a massa deixada resfriar para 60°C. Foram, então, acrescentados 2 mL da enzima AMG.kg-1 de amido e a temperatura foi mantida por 1 hora para sacarificação.

A AMG 300L.kg-1 proporciona cerca de 34,0% de açúcares fermentescíveis, com GP7 ou superior. Após a ação da enzima os açúcares de GP 1 a 3, que podem ser considerados açúcares fermentescíveis e transformados em álcool, passaram para 63,1%.

Nas condições do experimento, o Brix medido após a ação das enzimas variou de 20,0 a 23,0, média de resultados de seis amostragens. Esse valor de Brix pode ser considerando adequado para o conjunto das enzimas usado. A fermentação alcoólica dos mostos de amido são, usualmente, mais lentas, mas não foi necessário fazer complementações ou suplementações.

O Brix inicial foi diluído a 12° com água. O fermento biológico seco foi usado para a fermentação alcoólica do mosto numa quantidade de 10g.L-1 de mosto. Pelos cálculos feitos, cerca de 37% do amido permaneceu com dextrinas, que por não serem fermentescíveis reduziram o rendimento de álcool.

No processo da fermentação foi usado fermento seco, o que facilita o armazenamento. As usinas de álcool têm substituído o fermento fresco por seco. Nas condições dos ensaios feitos no CeTeAgro, embora se tenha obtido tempo de conversão do amido em açúcares de 1 hora para a liquefação e 1 hora para a sacarificação, observou-se rendimento de álcool baixo. Outras enzimas devem ser testadas para melhorar o desempenho da fermentação alcoólica do amido de mandioca.

(*) Marney Pascoli Cereda é pesquisadora do CeTeAgro (Centro de Tecnologias para o Agronegócio), da UDCB

Referências:

ARCE, L.S.D. Viabilidade econômica da tiquira produzida com enzimas comerciais. 2005. 53p. Monografia de Conclusão do Curso de Agronomia, Centro de Tecnologias para o Agronegócio, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, 2005.

SURMELY, R. ; CEREDA, M.P. ; VILPOUX, O. Hidrólise do amido. In : CEREDA, M.P. e VILPOUX, O. (coord.). Tecnologia, usos e potencialidades de tuberosas amiláceas Latino Americanas. São Paulo, FMandioca avança em terreno da cana e também aproveita a onda do etanol21/03/2007 - 15h12min .

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