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Determinação de açúcares redutores, açúcares solúveis totais e sacarose em vinhaças da cana-de-açúcar
Laira Sabrina Rosa dos Santos
UNOESTE
Daiane Santos Zanelotti
UNOESTE
Naiara Maria Pavani
UNOESTE
Jacqueline Roberta Tamashiro
UNOESTE
Daniel Angelo Macena
UNOESTE
Lucas Henrique Pereira Silva
UNOESTE
Fabio Friol Guedes de Paiva
UNOESTE
Maíra Rodrigues Uliana
UNOESTE
Angela Kinoshita
UNOESTE
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Palavras-chave: Açúcares, Vinhaça, Cana-de-Açúcar, Lane-Eynon, Titulometria.
RESUMO
Dentre os resíduos gerados pelas indústrias sucroenergéticas, a vinhaça se destaca devido ao grande volume gerado, sendo a fertirrigação dos canaviais o seu destino mais usual. No entanto, a vinhaça pode apresentar baixos valores de açúcares em sua compo- sição, e a quantificação destes é relevante para futuras aplicações em novas tecnologias.
Objetivo: Neste trabalho determinou-se os açúcares redutores (AR), açúcares solúveis totais (AST) e teor de sacarose de três amostras de vinhaças oriundas de usinas do Estado de São Paulo, em Osvaldo Cruz (OCR), Narandiba (NRB) e Barra Bonita (BBNT) de acordo com o método titulométrico de Lane-Eynon. Resultados: Os resultados de açúcares redutores foram de 2,13 g/100 ml, (OCR), 4,61 g/100 ml, (NRB); 4,77 g/100ml (BBNT) açúcares solúveis totais (AST) de 2,81 g/100 ml (OCR), 5,38 g/100 ml (NRB) e 5,57 g/100ml (BBNT), e teor de sacarose de 0,65 g /100 ml (OCR0,72%/100 ml (NRB) e 0,76%/100ml (BBNT). Conclusão: Conclui-se que, embora em baixa concentração, as vinhaças analisadas apresentaram açúcares em suas composições. Nota-se que o teor de sacarose é semelhante, ao comparar lotes e usinas distintas.
INTRODUÇÃO
A maior parcela de etanol produzida mundialmente se dá a partir de matérias-primas como o milho, nos Estados Unidos, e a cana-de-açúcar, no Brasil (CARRILHO; LABUTO;
KAMOGAWA, 2016). O Brasil é considerado o maior produtor e exportador mundial de açú- car para consumo alimentício, ocorrendo paralelamente à fabricação de etanol (GIRARDI, 2019). Porém, simultaneamente à alta demanda de produção dessas mercadorias, há uma grande geração de resíduos. Os processos de produção geram mais vinhaça do que etanol em uma proporção de 1 para 13, consequentemente, havendo aumento linear na produ- ção desse resíduo.
A vinhaça é um resíduo agroindustrial oriundo do processo de destilação, apresen- ta quantidades elevadas de potássio, cálcio e magnésio tornando uma fonte atraente de nutrientes para própria monocultura. Atualmente, o principal uso da vinhaça é na aplica- ção direta no solo, com o objetivo de fornecer nutrientes e água para cultivos como a cana-de-açúcar (MARTINS ET AL., 2020); milho (IELCHISHCHEVA ET AL., 2016) e soja (PINTO; ARAUJO, 2019).
No entanto, devido às limitações, como aplicação de grandes volumes, legislação ambiental para o manejo, diversos tratamentos alternativos têm sido implementados.
Atualmente existem tratamentos físico-químicos de poluentes para redução da viscosidade e odor (GURGEL; GIL, 2009); processos químicos de flotação e coagulação e processos biológicos de digestão anaeróbia (LÓPEZ-LÓPEZ et al., 2010). Desta forma, quantificar teores de açúcares presentes nesse efluente, pode tornar apta a sua utilização em novas tecnologias, ambientalmente viáveis.
Os açúcares são carboidratos, e os carboidratos são classificados de acordo com suas características químicas. Os carboidratos simples são os monossacarídeos como a frutose, a glicose e a galactose; já os carboidratos complexos, são compostos por dois ou mais monossacarídeos ligados entre si, podendo ser dissacarídeos (>2 monossacarídeos), oligossacarídeos (de 3-10 monossacarídeos) e polissacarídeos (>10 monossacarídeos).
Pode-se citar como exemplos de dissacarídeos: a sacarose, a maltose e a lactose; o ami- do e a celulose como exemplos de polissacarídeos (SANTOS, MÓL, 2013; BRUICE,2014;
SANTOS, GEMMER, OLIVEIRA, 2016). Desta forma, adequar a vinhaça a fins mais sus- tentáveis se faz necessário e ainda, ao quantificar teores de açúcares presentes no efluente pode trazer novas finalidades mais ambientalmente viáveis.
Os açúcares são carboidratos que podem ser classificados como redutores e não re- dutores. Os açúcares redutores são carboidratos monossacarídeos, capazes reduzir os sais de cobre, prata e bromo em soluções alcalinas, pois possuem grupos aldeídos ou cetonas
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livres, por isso não são capazes de reduzir sais, e são denominados não redutores. Desta forma, para serem quantificados em açúcares solúveis totais (AST) é necessária hidrólise prévia para quebrar as ligações glicosídicas e formar assim monossacarídeo (SILVA et al., 2003; BRUICE, 2014; SANTOS, GEMMER, OLIVEIRA, 2016).
No Brasil, a metodologia oficial para a determinação de açúcares, é o método titulométri- co de oxirredução de Eynon-Lane, descrito pelo Instituto Adolfo Lutz (2008) e pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2005). Neste método, os açúcares sofrem hidrólise em meio ácido, dissociando os dissacarídeos em seus monossacarídeos, que reagem com íons cúpricos do licor de Fehling, reduzindo-os a íons cuprosos, sob a ação de temperatura elevada em meio alcalino. Os açúcares sofrem oxidação quando reagem com íons cúpri- cos, o Cu II é reduzido a Cu I, formando então um precipitado de coloração avermelhada do óxido cuproso (MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUARIA E ABASTECIMENTO, 1986).
Neste trabalho foram determinados os açúcares redutores (AR), açúcares solúveis totais (AST) e teor de sacarose de vinhaças geradas em usinas do estado de São Paulo, em Osvaldo Cruz (OCR), Narandiba (NRB) e Barra Bonita (BBNT), referente aos anos de 2019 e 2020.
MÉTODO
Determinação de Açúcares Redutores (AR)
Os valores de açúcares redutores (AR) foram obtidos pelo método de Lane-Eynon (CONSECANA, 2015). O procedimento consiste na diluição de 50 ml da amostra em 200 ml de água destilada. Em seguida, deverão ser pipetadas 5 ml da solução Fehling A e B em um Erlenmeyer de 500 ml. Adiciona-se 50 ml de água destilada no licor de Fehling, aque- cendo até sua ebulição. Após a ebulição, mantém-se por 15 segundos. Titula-se, em gotas, a amostra já diluída, evitando interromper a fervura do licor. Ao mudar a cor de azul para o vermelho tijolo, adiciona-se mais 3 gotas de solução de azul de metileno a 1%. Novamente, procede-se a titulação gota a gota, evitando interromper a ebulição, até a mudança da cor azul para vermelho tijolo. Anota-se o volume gasto na titulação à quente (Vq), completando o volume da bureta. Em outro Erlenmeyer contendo 10 ml de Fehling A e B, adiciona-se o Vq - 2 ml da amostra da bureta. Anota-se ainda o volume gasto na titulação à frio (L). Assim o teor de AR foi dado pela Equação (1):
AR = T x D x 1000/L (1)
Onde: AR = açúcar redutor (glicose em gramas/100 ml de solução); T = título da solução (glicose em gramas/ ml de licor); D = diluição da amostra e L = volume gasto na titulação à frio (em ml).
Determinação de Açúcares Solúveis Totais (AST)
A quantidade de açúcares solúveis totais (AST) foi determinada através do método de Lane-Eynon (CONSECANA, 2015). Num balão volumétrico de 200 ml, pipeta-se 20 ml da amostra de vinhaça. Adiciona-se água destilada em volume suficiente para cobrir o termômetro, aquecendo em banho-Maria até 65°C. Em seguida, adiciona-se 10 ml de HCl concentrado, aguardando 30 minutos. Após o processo, neutraliza-se a mistura com NaOH (20%) e esfria o balão em água corrente, completando o volume para 200 ml com água destilada. O teor de AST foi dado pela Equação (2):
AST = T x D x 1000/L (2)
Onde: AST = açúcar solúveis totais (glicose em gramas/100 ml de solução); T = título da solução de Fehling (glicose em gramas/ml de licor); D = diluição da amostra e L = volume gasto na titulação à frio (em ml).
Teor de Sacarose
O teor de sacarose na vinhaça foi estimado por cálculo (Equação 3):
S = (AST – AR) * 0,95 (3)
Onde S = sacarose (sacarose em gramas/100 ml da amostra); AST = açúcar solúvel total e AR = açúcares redutores.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tabela 1. Valores de Açúcares Redutores (AR), Açúcares Solúveis Totais (AST) e sacarose em g/100 ml de solução.
AR AST Sacarose
(em g glicose/ 100 ml de solução) (em g glicose/ 100 ml de solução) (em g/ 100 ml) (Leme Filho, 2005)
OCR 2,13 ± 0,03 2,81 ± 0,03 0,65 ± 0,003
NRB 4,61 ± 0,12 5,38 ± 0,45 0,72 ± 0,92
BBNT 4,77 ± 0,23 5,57 ± 0,31 0,76 ± 0,28
O método titulométrico por oxirredução de Lane-Eynon, foi adotado para análises de AR, AST e sacarose, e mostraram eficácia para análise quantitativa de açúcares na vinha- ça. A propósito, Takeuchi (2021) afirma que este método analítico clássico, desenvolvido por volta de 300 anos, é de suma importância na obtenção da quantidade de um determinado analito mesmo após o desenvolvimento de novos métodos analíticos ou evolução desta técnica com a mudança das necessidades dos tempos.
Diante da Tabela 1, os valores de açúcares redutores e açúcares solúveis totais das
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houve maior eficácia no processo de fermentação do etanol, visto que os valores em todas as análises foram inferiores às demais usinas.
Os valores de teor de sacarose são similares para as três empresas estudadas, com pequenas variações de 0,65 a 0,76 g/100 mL, demonstrando que diferentes locais de cultivo alteram minimamente as composições de teor de sacarose da vinhaça da cana-de-açúcar resultante do processo de produção do álcool.
Em outros trabalhos onde houve a quantificação de açúcares na vinhaça, García et al.
(2014) ao realizar estudos, para determinar o efeito da substituição do sulfato de amônia com ureia para propagação Candida utilis utilizando vinhaça, determinou utilizando método de oxirredução de Eynon-Lane, resultados de 0,20 g.L–1 de sacarose, 0,74 g.L–1 de glicose e 4,07 g.L–1 de frutose na vinhaça, o teor de sacarose encontrado foi maior que o encontrado neste trabalho. Rambla et al (2007), em produção de levedura de fornecimento, utilizando a vinhaça como fonte de carbono para leveduras e desta forma reduzindo a carga de matéria orgânica no efluente, verificou pela mesma metodologia em suas amostras os açúcares solúveis totais apresentaram 16,4 mg.mL–1, os valores são menores do que os encontra- dos neste trabalho.
Outra explicação para os açúcares presentes na vinhaça pode estar ligada à eficiên- cia do processo fermentativo com leveduras, onde são consumidas maior porcentagem de açúcares, transformando-os em etanol.
CONCLUSÃO
Conclui-se que, mesmo em usinas, lotes e processamentos distintos as vinhaças ana- lisadas apresentaram teores de sacarose semelhantes entre si, e açúcares redutores e solúveis totais dentro do desvio padrão. Estes açúcares que foram quantificados podem definir novos fins para a vinhaça. Recomenda-se para trabalhos futuros que sejam realizadas análises utilizando o mesmo método de Lane-Eynon para outras vinhaças provenientes de diferentes matérias-primas a critério comparativo com a cana-de-açúcar.
AGRADECIMENTOS
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Brasil - Código de Financiamento 001. Unoeste, PPGMADRE e APEC da Universidade do Oeste Paulista. Angela Kinoshita agradece ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq [bolsa 309186 / 2020-0].
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