USO DE FONTES ALTERNATIVAS PARA A PRODUÇÃO DE BIOPOLÍMEROS

Em 1977, Kovacs e Kang apontaram que com a expansão do uso de hidrocolóides nas indústrias alimentícias, as fontes naturais tornam-se cada vez mais exploradas, verificando-se a necessidade de buscar fontes alternativas de produção, de forma a suprir o mercado consumidor.

Praticamente qualquer produto natural ou seus derivados de natureza orgânica, como produtos ou subprodutos da agricultura e do processamento de vegetais, podem constituir a base ou substrato para processos fermentativos (JEREZ, 1993). Dada a importância dos carboidratos no metabolismo de qualquer via celular, não é por acaso que eles são as principais matérias primas nas fermentações. Devem estar presentes compostos nitrogenados, além de fatores de crescimento, como vitaminas e coenzimas. Também é indispensável a presença de fósforo, sob a forma de fosfatos, o qual costuma ser adicionado aos meios, onde exerce ação tamponante ou inibidora de flutuações de pH (TANO; BUZATO, 2003).

A nível experimental, são empregados substratos de baixo custo tais como sacarose, amido, amido hidrolisado, xarope de milho e melaços residuais da indústria açucareira. Para a produção industrial da goma xantana, já foram testados, entre outros, soro de leite, água de maceração de milho, açúcar mascavo, xaropes de glicose e bagaço de frutas (SUTHERLAND,1993).

Apesar de inúmeros trabalhos realizados utilizando glicose como matéria-prima para a fermentação com Zymomonas, é evidente que a glicose representa um custo muito elevado para fermentações industriais, tornando-se, assim, importante investigar substratos baratos e disponíveis em grandes quantidades. Diversas pesquisas tem sido conduzidas utilizando sacarose, tanto em meios de laboratório como com fontes naturais (LYNESS; DOELLE, 1980, 1983; VIIKARI, 1988, DOELLE; MILLICHIP; DOELLE, 1989; HUERTASDIAZ; CACHO; BERNARD, 1991).

A cana-de-açúcar utilizada para produção de açúcar e álcool etílico, pode ser uma fonte alternativa promissora para a produção de biopolímeros a um baixo custo, devido à abundância e disponibilidade no país (BRUNELI, 1986). A

produção de açúcar e álcool em São Paulo pela cana-de-açúcar pode ser observada na Tabela 3.3.1.

Tabela 3.3.1 Produção de açúcar e álcool no estado de São Paulo - Safra 2003/2004.

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A oferta de cana-de-açúcar para produção de açúcar e álcool teve um crescimento médio no Estado de São Paulo de 7,8%, resultado da produção de 207,57 milhões de toneladas em relação aos 192,48 milhões de toneladas processadas na safra passada. As regiões que registraram maior expansão foram: São José do Rio Preto (99,4%), Presidente Prudente (42,2%), Votuporanga (34,90%), Bauru (21,39%), Franca (19,7%), General Salgado (18,92%), Lins (18,72%), Dracena (18,49%), Sorocaba (18,08%) e Andradina (17,89%). “O crescimento da oferta de cana deveu-se, basicamente, ao aumento da produtividade agrícola em relação à safra anterior, de cerca de 3,3%, e à elevação de 4,4% na área de corte”, esclarece o diretor técnico da UNICA (União da Agroindústria Canavieira de São Paulo), Antonio de Pádua Rodrigues.

Álcool – A safra caracterizou-se por ser mais alcooleira, com a produção de 8,8 bilhões de litros de álcool, volume 14,51% acima dos 7,69 bilhões de litros produzidos na safra 02/03. Apenas as regiões de Fernandópolis, Avaré, Bauru e Itapetininga produziram só álcool na safra 03/04. As regiões que apresentaram o maior crescimento na produção de álcool são: São José do Rio Preto (80,4%), Votuporanga (42,6%), Presidente Prudente (37,8%), Presidente Venceslau (31,7%), Araçatuba (27,5%), Sorocaba (26,3%), Andradina (23,3%), Botucatu (22,2%), Dracena (21,9%) e Bauru (20,1%).

Açúcar –“Boa parte do aumento da produção de cana foi absorvida em regiões onde houve ampliações e instalações de fábricas de açúcar”, comenta Antonio de Pádua. Mesmo assim, a produção de açúcar no Estado de São Paulo cresceu apenas 5,74%, se compararmos a produção da safra 03/04 de 15,17 milhões de toneladas com os 14,34 milhões de toneladas produzidas na safra passada. Entre as regiões que mais produziram açúcar, podemos destacar: São José do Rio Preto (2.873,3%), Presidente Prudente (49,1%), Lins (31,1%), Votuporanga (31%), Franca (23,3%), General Salgado (24,8%), Andradina (21,1%), Ourinhos (15,1%), Dracena (13,3%), Campinas (10,7%).

Colheita –A área de cana colhida no Estado de São Paulo para produzir açúcar e álcool foi de, aproximadamente, 2,45 milhões de hectares, numa área cultivada de 2,9 milhões de hectares.

Conforme Luiz da Câmara Cascudo (1971), o caldo de cana (garapa) é um refresco cujo consumo há muito se universalizou no país, particularmente nas épocas de verão, fazendo parte também de uma diversidade de prescrições na medicina popular, como, por exemplo, acontece no nordeste, onde se acredita que possua qualidade hemostática e cicatrizante e excelente galactogênio.

O caldo de cana é uma suspensão coloidal cuja cor, que varia de verde-escuro a marrom, resulta da presença de substâncias diversas, como clorofila, antocianinas, xantofilas e carotenos. A sua opacidade é causada por colóides, proteínas, pentosanas e sais inorgânicos como fosfatos, óxidos de cálcio, ferro e magnésio. Contém, ainda, terra, bagacilho e goma (FIORAVANTI, 2000; KITOKO; OLIVEIRA; SILVA, 2004).

Soccol et al. (1990) averiguaram que a composição química do caldo de cana-de-açúcar apresenta: 74,5 a 82,0% de água; 14,0% de hidratos de carbono; 10,0% de fibras; 0,4% de substâncias nitrogenadas. As substâncias sólidas representam 18,0 a 25,0% do total de sua composição. Maiores detalhes são mostrados na Tabela 3.3.2.

Tabela 3.3.2 Composição do caldo de cana-de-açúcar. C Coommppoossiiççããoocceenntteessiimmaallddooccaallddooddeeccaannaa--ddee--aaççúúccaarr E Elleemmeennttooss((%%)) PPeerrcceennttaaggeemmddoossccoommppoonneenntteess Água ... 74,50 Sílica (SiO2) ... 0,25 Potássio (K2O) ... 0,12 Sódio (Na2O) ... 0,01 Cálcio (CaO) ... 0,02 Cinzas ... 0,50 Magnésio (MgO) ... 0,01 Ferro (Fe2O3) ... traços Fósforo (P2O5) ... 0,07 Sulfatos (SO3) ... 0,02 Cloretos (Cl) ... traços Celulose ... 5,50 Fibra ... 10,0 Sacarose ... 12,50 Matérias nitrogenadas ... 0,40 Nitrogênio total = 0,06% Ácido aspártico ... 0,20 Ácido nítrico ... 0,01 Amoníaco ... traços Corpos xânticos ... traços

Fonte: Soccol et al. (1990).

O caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima consumida “in

natura” no Brasil e é considerado de baixo custo comercial. Devido a sua

composição química (compostos nitrogenados, vitaminas, coenzimas e açúcares fermentescíveis), alguns autores consideram-no como matéria-prima adequada para produção de levana por Zymomonas mobilis. Borsari et al. (2003) estudaram a produção deste polissacarídeo em fermentação descontínua alimentada. O microrganismo foi cultivado em meio de sacarose acrescido de caldo de cana-de-açúcar (200,0 g/L), pH 5, 25°C, por 20 horas. A produção de levana e a

biomassa foram 14,83 g/L e 1,56 g/L no processo descontínuo e 10,3 g/L e 1,91 g/L no descontínuo alimentado com um consumo de açúcares de 78,21 g/L e 163,55 g/L

respectivamente. Estes resultados demonstraram que, apesar de ter ocorrido um maior consumo de açúcares no processo descontínuo alimentado, não houve diferenças estatisticamente significativas na produção de levana nos dois processos estudados.

Tano e Buzato (2003) avaliaram a produção de etanol em caldo de cana fermentado por Zymomonas mobilis com alta concentração inicial de açúcar (150,0 g/L), rico em sais minerais adicionado de 5,0 g de extrato de levedura e incubado a 28°C, durante 48 horas à 180 rpm, num pH de 5,4. Neste meio, observou-se a presença de etanol e foi constado que este reduziu a formação de mais etanol, porém não afetou a produção de levana e no coeficiente de produtividade, quando relacionado à biomassa (g biomassa/ g açúcar consumido).