Optimización del proceso de hidrólisis enzimática parcial (Acellerase ®1500) para la obtención de nanofibras de celulosa a partir del raquis de plátano macho (Musa paradisiaca L.)

Abstract

Los desechos de cultivos agrícolas, como el del plátano (Musa paradisiaca L), han ido en aumento en la actualidad (75.73 millones de toneladas), esto se debe al uso principal de las hojas y del fruto, mientras que el pseudotallo y el raquis no son aprovechados en su totalidad por esta razón diversas investigaciones han sido desarrolladas para poder aprovechar estos residuos lignocelulósicos provenientes de cultivos agrícolas. En la actualidad, en la búsqueda de nuevos materiales (nanomateriales), se recurre a las fibras (celulosa) contenidas en los residuos lignocelulósicos; tal es el caso de las nanofibras de celulosa (NFC), estas presentan características de biodegradabilidad, resistencia mecánica y estabilidad térmica. Las nanofibras se pueden obtener mediante hidrólisis ácida o enzimática, siendo esta ultimo un método menos agresivo. Para obtener un mayor rendimiento en la obtención de materiales, se recurre al diseño de experimentos, en la optimización de los procesos se utiliza la metodología de superficie de respuesta (MSR), donde se modela y analiza la respuesta de interés. El trabajo consistió en obtener nanofibras de celulosa del raquis de plátano, mediante una hidrólisis enzimática, utilizando la MSR para optimizar el proceso de hidrólisis para la obtención de NFC. El rendimiento para la obtención de la celulosa a partir del raquis de plátano fue del 25±0.69%. El modelo matemático para la optimización del proceso de hidrolisis enzimática fue adecuado, con coeficiente de determinación de 87%. El mayor contenido de azúcares reductores (AR) fue cuantificado (2.29 mg/mL) en el tratamiento No. 3 del diseño de MSR después de la hidrólisis (utilizando 100 mg de MFC, 60 μL de enzima y un tiempo de 60 min). Las NFC de este tratamiento presentaron un distribución tamaño de partícula (DTP) muy homogéneo y tamaño promedio de 70 nm, mientras que las micro fibras de celulosa (MFC) presentaron una DTP bimodal entre 1280 y 4150 nm.