Influence of different detoxification methods on the composition and fermentability of the sugarcane bagasse hydrolyzate to xylitol and ethanol.

A fermentação de hidrolisados hemicelulósicos tem como principal dificuldade a presença de compostos inibidores ao metabolismo microbiano, derivados da degradação parcial da lignina, degradação dos açúcares e liberação de radicais acetil durante a etapa de hidrólise dos materiais lignocelulósicos. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência de diferentes tratamentos de destoxificação sobre a composição e fermentabilidade do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar na produção de etanol e xilitol. Foram avaliados os seguintes tratamentos: a) alteração de pH com óxido de cálcio e ácido fosfórico seguido de adsorção com carvão ativo; b) utilização de resinas de troca iônica (A-860, A-500PS e C-150 - Amberlite); e c) extração líquido-líquido com interface imobilizada em membrana de fibra oca (Membrana, Charlote, NC - USA), na qual a fase orgânica foi uma mistura de octanol e Alamina 336 e a fase aquosa foi o próprio hidrolisado. De acordo com os resultados, os tratamentos aplicados (a, b e c) promoveram uma redução na concentração de ácido acético de 46,74%, 64,15% e 44,71% e uma redução na absorbância relativa (A.R.) de 82,0%, 94,59% e 46,07%, respectivamente. Na fermentação dos hidrolisados tratados, pela levedura Candida guilliermondii FTI 20037, após 48h de fermentação, os resultados para o fator de rendimento foram de 0,57g/g, 0,42g/g e 0,33 g/g após os tratamentos a, b e c, respectivamente. Quanto à produtividade volumétrica, na mesma ordem dos tratamentos foram obtidos os seguintes resultados: 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 e 0,16 g.L-1.h-1. Nas fermentações dos hidrolisados tratados (a) e (b) pela levedura Pichia stipitis IMH 43.2, visando a produção de etanol, após 48h os resultados do fator de rendimento foram 0,38 g/g e 0,23 g/g, respectivamente, enquanto a produtividade volumétrica foi de 0,09 g.L-1.h-1 para o tratamento (a) e para o tratamento (b). Para o tratamento (c) não se observou a produção de etanol nas condições de fermentação utilizadas. Considerando os resultados obtidos, sugere-se que, para as condições experimentais empregadas, o hidrolisado seja tratado por alteração de pH seguido de tratamento com carvão ativado, uma vez que este tratamento resultou nos melhores resultados para o fator de rendimento tanto na produção de xilitol quanto na produção de etanol.The fermentation of hemicellulosic hydrolysates has as main difficult the presence of compounds derived from partial degradation of lignin, sugars and release of acetyl groups, which are inhibitors of microbial metabolism, during the hydrolysis process of lignocellulosic materials. This study aimed to evaluate the influence of different detoxification treatments on the composition and fermentability of the sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolyzate in the production of xylitol and ethanol. The following treatments were evaluated: a) change of pH with calcium oxide and phosphoric acid followed by adsorption with activated charcoal, b) use of ion exchange resins (A-860, A-500 PS and C-150 - Amberlite) and c) liquid-liquid extraction with immobilized interface in hollow-fiber membrane (Membrana, Charlote, NC - USA), in which the organic phase was a mixture of octanol and Alamine 336, and the aqueous phase was the hydrolyzate. According to the results, the employed treatments (a, b and c) promoted a reduction of 46.74%, 64.15% and 44.71% in the acetic acid concentration, and a reduction in the relative absorbance (RA) of 82.0%, 94,59% and 46.07% respectively. In the fermentation of the treated hydrolyzates by the Candida guilliermondii FTI 20037 yeast, aiming xylitol production, after 48h of fermentation, the results for xylitol yield were 0.57g/g, 0.42g/g and 0.33g/g, after the treatments a), b) and c), respectively. The volumetric productivity obtained was 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 and 0,16 g.L-1.h-1, in the same order of treatments. In fermentation by Pichia stipitis IMH 43.2 of the hydrolyzates that used treatments (a) and (b), aiming the production of ethanol, after 48h, the results for yield were 0.38g/g and 0.23g/g, respectively, while the volumetric productivity was 0,09 g.L-1.h-1 for both treatments. For treatment (c) there was no ethanol production using the fermentation conditions applied in this work. Considering these results, it is suggested that for the experimental conditions used at this work, the hydrolyzate should be treated by pH change followed by treatment with activated charcoal, since this treatment resulted in better results of yield in the production of xylitol and ethanol