Determinación experimental de las condiciones de operación para el proceso de hidrólisis enzimática de almidón de yuca nativa de la región amazónica en la ciudad de Leticia

Abstract

La amazonia colombiana cuenta con una amplia oferta de variedades de yuca que representan posibles alternativas industriales para la producción de azúcares fermentables y a partir de ellos obtener productos de mayor valor agregado como por ejemplo el alcohol biocombustible. En este trabajo, fueron identificadas y colectadas 21 variedades cultivadas por la asociación Agrovarzea1 en el plano inundable del río Amazonas (Leticia), las cuales fueron caracterizadas, priorizando tres de estas variedades por sus características fisicoquímicas. A continuación mediante un diseño completamente al azar con estructura factorial fueron seleccionadas las mejores condiciones para llevar a cabo la reacción de hidrólisis enzimática en cuanto a tipo de enzima a emplear, orden de adición de las enzimas y concentración de sustrato. La hidrólisis se realizó a temperaturas medias con las enzimas en estado libre e inmovilizado. Para el biocatalizador inmovilizado se empleó un nuevo método de atrapamiento de tipo coraza-núcleo con alginato de calcio y material poroso. Los resultados obtenidos indicaron que las variedades de yuca Arpon, Arawana y Piririca presentaron la mayor potencialidad para la producción de azúcares fermentables. Adicionalmente, el par enzimático GC626 (α amilasa) y GZYME®480 Ethanol (amiloglucosidasa) operado a 63ºC por 30 horas a un pH de 4.5 adicionadas simultáneamente son las condiciones más adecuadas para llevar a cabo el proceso. El estudio mostró que la mayor producción de azúcares fue obtenida con la variedad Arpón a una concentración de sustrato (almidón crudo) de 28% w/v con la enzima en estado libre. Por otro lado, los biocatalizadores desarrollados con concentraciones de material poroso del 3% para GC626 y 4% para GZYME®480 obtuvieron retenciones de actividad del 70% y 90% respectivamente, lograron a su vez la mejor concentración final de azúcares empleando la variedad Arpon como sustrato al 32% w/v. / Abstract. Colombian Amazon has a wide range of cassava varieties (Manihot esculenta Crantz), which represent an alternative industrial for the production of fermentable sugars and from them obtain greater value products such as alcohol. In this study, 21 varieties cassava were cultivated by the Agrovarzea Farmers Association on the Amazonas river (Leticia, Colombia), which were physicochemical characteristics, prioritizing three of these varieties. A complete randomized design with factorial structure allowed the selection of the best conditions for carrying out the enzyme hydrolysis reaction as a type of enzyme to use, enzyme order of addition and substrate concentration. The hydrolysis was performed at medium temperature with enzyme in free and immobilized state. For the immobilized biocatalyst was used a new shell-core method of trapping with calcium alginate as material porous. The results showed that the varieties of cassava Arpon, Pirica and Arawana had the highest potential for the production of fermentable sugars. In addition, the enzymatic pair GC626 (α-amylase) and Ethanol GZYME®480 (amyloglucosidase) operated at 63°C for 30 hours at pH 4.5 spiked simultaneously were the best conditions to carry out the process. The study showed how the most production of sugar was obtained with Arpon variety at a concentration of substrate (Starch crude) at 28% w/v with the enzyme in free state. On the other hand the developed biocatalysts with material porous concentrations of 3% for GC626 and 4% for GZYME®480 retention of activity obtained of 70% and 90%, respectively, managed to turn the best final concentration of sugars using a variety Arpón as substrate to 32% w/v.