Producción de xilooligosacáridos ( XOS) a partir de cáscara de arroz

Abstract

El arroz es uno de los cereales más consumidos a nivel mundial y nacional, por su valor nutricional. Sin embargo, su producción genera una gran cantidad de residuos, como tallos y cáscaras que no cuentan con una disposición final adecuada. Por lo tanto, con el fin de valorizar este importante residuo agroindustrial, este trabajo propone valorizar la fracción de hemicelulosa en xilooligosacaridos (XOS) que corresponden a prebióticos, los cuales pueden utilizarse en la industria de alimentos. Inicialmente, fue necesario colectar muestra de cascarilla de arroz, la cual fue caracterizada y los resultados muestran que la cascarilla de arroz contiene aproximadamente 35% de glucano, 14% de xilano, 2% de arabinosil y 23% de lignina, que corresponde a más del 50% de carbohidratos. Posterior a la caracterización, se realizó el pretratamiento alcalino, observándose que a tiempos prolongados y concentraciones elevadas de NaOH se puede lograr la remoción de lignina, permitiendo un incremento en la cantidad de azúcar liberado de la fracción carbohidrato por acción enzimática. El proceso alcalino, también fue sometido a ultrasonido buscando incrementar la eficiencia del pretratamiento, obteniéndose 10.79 g de azúcar (glucosa + xilosa) /100 g de material pretratado por hidrólisis enzimática utilizando el material sometido a las condiciones de pretratamiento de 0.5 M de NaOH, 60 min y 75W. La cascarilla de arroz también fue sometido a procesos alcalinos severos a fin de solubilizar la hemicelulosa, obteniéndose 301.3 mg de hemicelulosa /g biomasa a una concentración de NaOH de 1 M, 120°C de temperatura y un tiempo de 90 min. Finalmente, la cascarilla de arroz se sometido a hidrólisis hidrotérmica a fin de XOS, donde temperaturas de 180 y 190 °C promovieron su producción, consiguiendo la mayor producción bajo condiciones de 180°C por 68 min y 190°C por 34 min, las que permitieron una producción de XOS (X2-X4) mayores a 3g/L. Resultados similares de producción de XOS fueron obtenidos en reactores Parr agitados. Los extractos fueron purificados con membranas aplicando ultra y nano filtración en una etapa posterior, obteniéndose 6.47 g/L de XOS, con bajo contenido de fenólicos (0.08 g/L). Por lo tanto, esta tesis exploró diversas opciones tecnológicas para la valorización de la cascarilla de arroz, material poco valorizado, de las que se recomienda evaluar su potencialidad.