Oxidação enzimática de compostos fenólicos em água residuária do processamento do café

Abstract

O café é um dos produtos agrícolas de grande importância para o Brasil, principalmente para o estado de Minas Gerais, e é sem dúvida de notória importância e expressividade para sua economia. O processamento pós-colheita do café por via úmida consiste na utilização de grande quantidade de água em todo o processo, resultando em um café de qualidade superior, além de reduzir os custos e espaço de secagem. Entretanto, o efluente resultante é rico em compostos inorgânicos e orgânicos, entre eles os compostos fenólicos, os quais são altamente tóxicos e alguns deles quando liberados no meio ambiente podem se acumular em águas subterrâneas e superficiais e no solo, nas diferentes cadeias alimentares, sendo persistentes no meio ambiente e tóxicos aos microrganismos no tratamento biológico. As peroxidases são biocatalisadores utilizados na remoção de poluentes orgânicos, com potencial utilização no tratamento de efluentes contendo fenóis. Neste trabalho, objetivou-se identificar e quantificar os compostos fenólicos da água residuária do processamento do café (ARC), avaliar diferentes fontes de peroxidase na oxidação do ácido cafeico e na oxidação dos compostos fenólicos da ARC, na presença e ausência de aditivos químicos. A ARC apresentou um teor de compostos fenólicos totais de 233,56 mg L -1 e o ácido cafeico foi o composto fenólico majoritário. A peroxidase do nabo (PEN) se mostrou eficiente na oxidação do ácido cafeico, atingindo uma porcentagem de 51,05% em apenas 15 minutos de reação. No entanto, a eficiência deste catalisador se mostrou dependente do pH, das concentrações de H 2 O 2 e enzima utilizadas. A maior porcentagem de oxidação foi obtida em pH 8, em uma razão molar ácido cafeico: H 2 O 2 de 1:7 e utilizando uma concentração de enzima de 14,43 U mL -1 . A PEN apresentou um potencial de oxidação do ácido cafeico (75,99% ± 0,48) superior à peroxidase das cascas de soja (PCS) e as enzimas comerciais horseradish peroxidase (HPR) e peroxidase de soja (PES). Entretanto, na oxidação da ARC, a HPR foi mais eficiente com 74,37% ± 0,16 de oxidação, seguida da PEN com 67,59% ± 0,11. Não houve influência na oxidação da ARC pela PCS na presença de polietilenoglicol e Triton X-100. O alto teor de compostos fenólicos encontrado na ARC justifica a necessidade de tratamento deste efluente antes do seu descarte em corpos hídricos receptores ou até mesmo antes de serem submetidos a outros tipos de tratamentos. O tratamento proposto pode ser eficiente na oxidação de compostos fenólicos em ARC, pod

Coffee is one of the agricultural products of great importance to Brazil, mainly to the state of Minas Gerais, and is undoubtedly of remarkable importance and expressiveness to their economy. The post-harvest processing of wet coffee consists in the use of a large amount of water throughout the process, resulting in a high-quality coffee, besides reducing costs and drying space. However, the resulting effluent is rich in inorganic and organic compounds, including phenolic compounds, which are highly toxic and some of them, when released into the environment, can accumulate in ground and surface water, as well as in the soil, in different food chains, being persistent in the environment and toxic to microorganisms in the biological treatment. Peroxidases are biocatalysts used in the removal of organic pollutants, with potential use in the treatment of effluents containing phenols. The objective of this study was to identify and quantify the phenolic compounds from coffee processing wastewater (CPW), evaluate different peroxidase sources in the oxidation of caffeic acid and in the oxidation of phenolic compounds from CPW, in the presence and absence of chemical additives. CPW presented a content of total phenolic compounds of 233.56 mg L-1 and caffeic acid was the major phenolic compound. Turnip peroxidase (TPE) proved efficient in the oxidation of caffeic acid, reaching a percentage of 51.05% in only 15 minutes of reaction. Nevertheless, the efficiency of this catalyst showed dependent on pH, H 2 O 2 concentrations and enzyme used. The highest percentage of oxidation was obtained at pH 8, in a molar ratio caffeic acid:H 2 O 2 of 1:7, and using an enzyme concentration of 14.43 U mL -1 . TPE presented an oxidation potential of caffeic acid (75.99% ± 0.48) higher than the peroxidase extracted from the soybean hulls (SHP) and the commercial enzymes horseradish peroxidase (HPR) and soybean peroxidase (CSP). However, in the oxidation of CPW, HPR was more efficient, with 74.37% ± 0.16 oxidation, followed by TPE, with 67.59% ± 0.11. There was no influence on the oxidation of CPW by SHP in the presence of polyethylene glycol and Triton X-100. The high content of phenolic compounds found in CPW justifies the need for a treatment of this effluent before its discharge into receiving water bodies, or even before being subjected to other types of treatments. The proposed treatment can be effective in the oxidation of phenolic compounds in CPW and may be associated with conventional biological treatment processes.