Produção de ácido lático a partir de melaço de soja: prospecção tecnológica, seleção de microrganismos, fermentação e modelagem matemática

Abstract

A produção do ácido lático vem recentemente aumentando devido à sua importância como precursor na fabricação de plásticos biodegradáveis tais como o polilactato (PLA). Visando à redução do custo da matéria-prima, o uso de subprodutos como fonte de carbono de baixo custo para a produção de ácido lático é bastante atraente. O melaço de soja, disponível no Brasil, possui grande potencial como matéria-prima para fermentação, por ser fonte renovável de carbono para obtenção de blocos construtores de interesse industrial, tais como o ácido lático (AL). Neste contexto, o presente trabalho visa estudar a produção de ácido lático a partir dos açúcares presentes no melaço de soja. O estudo explorou o uso de duas preparações distintas de meios à base de melaço de soja antes de seu uso no processo fermentativo: melaço de soja in natura (MS) e do melaço de soja hidrolisado (MSH). Para a bioconversão de interesse, foram testadas 12 cepas de Enterococcus e Lactobacillus capazes de converter os açúcares, identificadas por meio de um teste screening para acidificação em placas de ágar sólido e ensaios de fermentação em incubador rotativo. O Lactobacillus sp RE 07 foi a cepa que apresentou maior adaptabilidade, sendo selecionada para estudos posteriores de fermentação. As fermentações de meios à base de MS e MSH mostraram que o microrganismo selecionado consome os açúcares redutores disponíveis no meio segundo uma cinética de 1a ordem com produção de ácido lático evidenciada pela redução de pH durante o bioprocesso. Após este estudo laboratorial foi feita uma modelagem matemática do sistema fermentativo levando-se em conta a quebra dos açúcares complexos visando uma maior produtividade, além da realização de um estudo preliminar de viabilidade econômica do processo. Assim, o melaço de soja pode ser considerado como uma matéria-prima promissora para processos de bioconversão, como a produção de ácido lático, representando uma fonte de menor custo, renovável e rica em açúcares fermentescíveis.

Lactic acid production has recently increased due to its importance as a precursor in the manufacture of biodegradable plastics such as polylactate (PLA). In order to reduce the cost of raw materials, the use of by-products as a low-cost carbon source for the production of lactic acid is quite attractive. Soybean molasses, available in Brazil, has great potential as a raw material for fermentation, as it is a renewable source of carbon for obtaining building blocks of industrial interest, such as lactic acid (LA). In this context, the present work aims to study the production of lactic acid from the sugars present in soybean molasses. The study explored the use of two different media preparations based on soy molasses before its use in the fermentation process: in natura soybean molasses (MS) and hydrolyzed soy molasses (MSH). For the bioconversion of interest, 12 strains of Enterococcus and Lactobacillus capable of converting sugars were tested, identified by means of a screening test for acidification on solid agar plates and fermentation assays in a rotary incubator. Lactobacillus sp RE 07 was the strain that showed the highest adaptability, being selected for further fermentation studies. The fermentations of MS and MSH based media showed that the selected microorganism consumes the available reducing sugars in the media according to a first-order kinetics with lactic acid production evidenced by the pH reduction during the bioprocess. After this laboratory study, a mathematical modeling of the fermentative system was carried out, taking into account the breakdown of complex sugars, aiming at a greater output, in addition to a preliminary economic viability study of the project. Thus, soybean molasses can be considered as a promising raw material for bioconversion processes, such as the production of lactic acid, representing a lower cost, renewable and rich source of fermentable sugars.