Study of Carbohydrate Hydrolysis From Arracacha Roots (Arracacia Xanthorriza Bancroft) to Produce Fermentable Sugars

Estudio de hidrólisis de carbohidratos en raíces de Arracacha (Arracacia Xanthorriza Bancroft) para producir azúcares fermentables

En Colombia se producen aproximadamente 855 840 toneladas anuales de arracacha. La raíz de arracacha postcosecha no vendible (Arracacia xanthorriza Bancroft) no se comercializa, principalmente debido a daños mecánicos o raíces pequeñas y deformadas. En este trabajo, las muestras secas fueron caracterizadas y sometidas a dos tratamientos: uno con hidrólisis térmica aplicando vapor saturado a presiones de 0,1034 MPa, 0,2068 MPa y 0,4137 MPa; y el otro de hidrólisis con ácido sulfúrico en concentraciones entre 0,25-2,00 M. Luego, la torta resultante del proceso de hidrólisis y filtración se hidrolizó enzimáticamente (Liquozyme SC DS,Novozymes) a 1,5, 5 y 10 KNU/g (pH 6, 80 °C, 2 h). Se evaluaron los inhibidores de fermentación (ácido acético y furfural) en el mejor pretratamiento. Los resultados mostraron que el tratamiento con ácido sulfúrico a 1,00 M (2 h) tiene altos rendimientos en azúcares reductores adicionados a hidrólisis enzimática. También se alcanzó el nivel máximo de carbohidratos fermentables por gramo de muestra seca (1,04 g/g). En cuanto a los agentes inhibidores de la fermentación del azúcar reductor, se encontró una mayor concentración de ácido acético con contenido furfural menor. Por tanto, los residuos de arracacha son una materia prima prometedora para incrementar la oferta de bioetanol.

INTRODUCCIÓN

Las raíces de arracacha (RA) o apio criollo (Arracacia xanthorrhiza Bancroft.), son un tubérculo con alto valor nutricional que ofrece grandes cantidades de minerales y carbohidratos en comparación con la yuca (Londono-Restrepo, Rincón-Londono, Contreras-Padilla, Millán-Malo, y Rodríguez-García, 2018; Otache, Ubwa, y Godwin, 2017). Además, Colombia es actualmente el mayor productor mundial de arracacha con una producción anual de 855 840 t/año en 2018 (MinAgricultura y Agronet, 2018).

Además, un cultivo de arracacha se caracteriza por tener ciclos productivos a lo largo del año, y su calidad se ve definitivamente afectada por los procesos de precosecha, cosecha y poscosecha. Las malas implementaciones derivadas de los hábitos culturales influyen en la arracacha en cuanto a la descomposición de los brotes, la heterogeneidad de la producción y la frecuencia de enfermedades del cultivo (Rana y Kumar, 2017), generando así un alto volumen de residuos no cuantificados en poscosecha, además de crear bajos rendimientos de producción, mala calidad del producto y, a su vez, problemas de emisiones ambientales como óxido nitroso, monóxido de carbono, entre otros; estos compuestos contribuyen al efecto invernadero (Galford et al., 2020; D. Huang et al., 2019).