Optimization of enzymatic hydrolysis conditions of steam-exploded wheat straw for maximum glucose and xylose recovery

Abstract

Se ha estudiado la hidrólisis enzimática de paja de trigo pretratada con explosión de vapor utilizando complejos enzimáticos comerciales. Se ha empleado un complejo de enzima celulasa (Accellerase 1500),junto con complementos específicos xilanasas (Accellerase-XC y Accellerase XV-) suministrados por Genencor, para mejorar la recuperación de glucosa y xilosa. Se utilizó un estudio sistemático con la metodología de superficie de respuesta (RSM) para comprobar el efecto de las condiciones de operación:pH (4-5),temperatura (50-60 o C) y la proporción enzima1 sustrato (0,1- 0,5 mi/g de celulosa) en la hidrólisis enzimática con Acellerase 1500 para maximizar el rendimiento de azúcar.Las xilanasas se utilizan como complementos para aumentar la liberación de la xilosa.

Los resultados estadísticos demuestran que la hidrólisis enzimática fue claramente mejorada por la temperatura y la relación enzima 1 sustrato. Las condiciones óptimas para una mayor liberación de glucosa y de xilosa se obtuvieron con la dosis más altas:enzima (0,5 mL /g celulosa), 50 o C y pH 4.

La validación del modelo en condiciones óptimas de operación mostraron una buena concordancia entre los resultados experimentales y las respuestas previstas para un nivel de confianza del95%. El uso de la xilanasas, Accellerase-XY (complejo enzimático xilanasa) y Accellerase-XC (complejo enzimático xilanasa1 celulasa ),aumenta la conversión de la hemicelulosa.La suplementación con Accellerase-XC fue más eficaz,obteniendo un aumento en los rendimientos de la glucosa y la xilosa del11,8% y 23,6%, respectivamente, usando una dosis de O,125 mi/ g de celulosa.