Ácido succínico a partir de subprodutos vitivinícolas

O PROJETO BIOVINO CONSEGUE ÁCIDO SUCCÍNICO A PARTIR DE RAMOS DE PODA E EXCEDENTES DE MOSTO

O que é o ácido succínico?

O ácido succínico é um ácido orgánico dicarboxílico de quatro átomos de carbono que está presente na natureza em frutas, fungos, bebidas fermentadas e na resina do âmbar laranja. Este ácido pode obter-se através de processos petroquímicos e, também, utilizando microrganismos. Algumas bactérias do rúmen, como Actinobacillus succinogenes e Basfia succiniproducens, são capazes de transformar diversos açúcares em ácido succínico.

Para que serve o ácido succínico?

O ácido succínico é utilizado como detergente, anticorrosivo, acidulante alimentar, ingrediente de fármacos e matéria-prima na indústria química.

Os ramos de poda: um subproduto vitivinícola lignocelulósico

Os ramos são o subproduto vitivinícola mais importante quanto ao volume gerado, já que representam 93% dos resíduos sólidos originados na vitivinicultura e a sua produção é de 1,4-2,0 t/ha. No ano de 2020, Espanha dedicou 933.107 hectares ao vinhedo (Ministério Espanhol de Agricultura, Pesca e Alimentação) e Portugal dedicou 192.401 hectares (Instituto da Vinha e do Vinho, IVV). Espanha e Portugal ocupam os lugares primeiro e décimo a nível mundial, respectivamente, em termos de área dedicada ao cultivo vitivinícola (FAO, 2019).

Os ramos, enquanto biomassa vegetal lenhocelulósica, são compostos principalmente de celulose, hemicelulose e lenhina. A celulose e a hemicelulose são fibras de natureza polissacarídea, isto é, são cadeias longas de monómerosde açúcares. Os elos destas cadeias podem separar-se através de um pré-tratamento físico-químico ou enzimático, libertando assim os açúcares que as compõem (glucose, xilose, arabinose, etc.).

O problema dos excedentes de vinho

Segundo a Organização Internacional da Vinha e do Vinho (OIV), em 2018 a produção mundial de vinho atingiu 29.200 milhões de litros, com Espanha e Portugal a ocuparem os 3º e 13º lugares no ranking de produtores, respectivamente. Na campanha de 2020, Espanha produziu no total cerca de 4.070 milhões de litros de vinho, enquanto que a quantidade gerada de sumo de uva e mosto foi de cerca de 796 milhões de litros (Ministério Espanhol de Agricultura, Pesca e Alimentação). Nessa mesma campanha, Portugal produziu 641 milhões de litros de vinho (Instituto da Vinha e do Vinho, IVV). A União Europeia tentou evitar os excedentes de vinho através de regulamentações legais (Regulamento (CE) n° 1493/1999 do Conselho; Regulamento (CE) n° 479/2008 do Conselho), uma vez que provocam graves desequilíbrios comerciais. Este excedente é normalmente controlado através da sua destilação e armazenagem para utilização como vinho de mesa ou sumo de uva.

O que são as borras de vinho?

As borras são um resíduo líquido e viscoso composto por água e materiais decantados durante a fermentação do vinho. Este resíduo equivale a 1,5% do peso da uva processada e possui uma quantidade importante de leveduras. Além disso, contêm cerca de 10 g/L de azoto total (NT), e, por isso, poderiam utilizar-se como fonte de azoto orgânico para diversos processos microbianos.

Produção de ácido succínico a partir de ramos e excedentes de mosto

No projeto Biovino foi avaliada a produção de ácido succínico a partir de ramos de poda e mosto tinto utilizando duas espécies de bactérias: Actinobacillus succinogenes e Basfia succiniproducens.

Os ramos de poda foram submetidos a um pré-tratamento ácido e a uma hidrólise enzimática para obter um caldo com 35-40 g/L de açúcares. Ambos os microrganismos produziram 18-21 g/L de ácido succínico a partir deste hidrolisado em 120 h, o queé insuficiente sob o ponto de vista industrial.

Pelo contrário, a fermentação do mosto com A. succinogenes provou tergrande sucesso. Em condições óptimas (usando extracto de levedura como fonte de azoto para as bactérias), foram produzidos 89 g/L de ácido succínico em 96 h, com um consumo de açúcares de 97%. Além disso, avaliou-se o uso de borras de vinho tinto e borras de vinho branco como fontes de azoto alternativas ao extracto de levedura, mas os resultados obtidos não foram satisfatórios.

Conclusões

Os ramos de poda não parecem uma biomassa adequada para a biossíntese de ácido succínico. No entanto, o excedente de mosto é uma matéria-prima muito promissora para a produção de ácido succínico através da fermentação. Embora as circunstâncias actuais dos mercados não permitam a viabilidade económica do bioprocesso de produção de ácido succínico a partir de excedentes de mosto, a situação poderia mudar no futuro em função da evolução dos preços e das tecnologias disponíveis.

Mais informação

Link para o artigo na revista: https://doi.org/10.1007/s00253-022-12063-1.

Link para o repositório de acesso aberto (prepublicação): https://doi.org/10.5281/zenodo.6882486.