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BIORREFINERÍA A PARTIR DE HOJAS DE OLIVO PRETRATADAS CON ORGANOSOLVENTE Romero Inmaculada* 1,2 , López-Linares Juan Carlos 1 , Gómez-Cruz Irene 1 , Ruiz Encarnación 1,2 , Cara Cristóbal 1,2 , Moya Manuel 1,2 , Castro Eulogio 1,2 1 Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales, Universidad de Jaén, 23071 Jaén, España 2 Centro de Estudios Avanzados en Energía y Medio Ambiente, Universidad de Jaén, 23071 Jaén, España Corresponding author *[email protected] INTRODUCCIÓN Las hojas de olivo y las ramas delgadas que acompañan a las aceitunas al llegar a la almazara deben separarse del fruto antes de iniciar el proceso de extracción del aceite de oliva. Este residuo agroindustrial, conocido como "hojas de almazara", no tiene actualmente ninguna aplicación industrial, sino un uso limitado como alimento para animales. En este trabajo, se evalúa de forma preliminar el potencial de este residuo lignocelulósico para ser empleado como materia prima en una biorrefinería. AGRADECIMIENTOS Agencia Estatal de Investigación Fondo Europeo de Desarrollo Regional REFERENCIAS HOJAS DE OLIVO [1] 100 g secos Glucosa 10,6 g Xilosa 4,5 g Galactosa 2,1 g Arabinosa 3,6 g Manosa 0,3 g Lignina 17,0 g Extractivos 43,7 g Glucosa 7,1 g Cenizas 8,4 g Proteína 8,1 g PRETRATAMIENTO CON ORGANOSOLVENTE 50% EtOH (v/v) 1% H 2 SO 4 (p/v) 150ºC, 60 min 10 % p/v Prehidrolizado Glucosa 5,0 g Xilosa 3,5 g Lignina 8,5 g Sólido 38,3 g Glucosa 8,5 g Xilosa 0,4 g Lignina 7,6 g Cenizas 3,0 g SACARIFICACIÓN Y FERMENTACIÓN SIMULTÁNEAS (Levadura S. cerevisiae) 37 ºC, 72 h, pH 4,8 150 rpm, 5 % (p/v) Disolución enzimática 765,2 g Inóculo (4% v/v) 30,6 mL (0,2 g) Hidrolizado enzimático Etanol 3,4 g [1] Manzanares P, Ruiz E, Ballesteros M, Negro MJ, Gallego FJ, López-Linares JC, Castro E (2017).Residual biomass potential in olive tree cultivation and olive oil industry in Spain: valorization proposal in a biorefinery context. Span J Agric Res 15(3), 1-12. [2] Singleton VL, Rossi SA (1965). Colorimetric of total phenolics with phosphomolibic-phosphotungstic acid reagents. J. Enol. Vitic. 16,144-158. [3] Lama-Muñoz A, Romero-García JM, Cara C, Moya M, Castro E (2014). Low energy-demanding recovery of antioxidants and sugars from olive stones as preliminary steps in the biorefinery context. Ind Crop Prod 60, 30-38. (NRL). Métodos análíticos Caracterización química de las "hojas de almazara“ y los sólidos pretratados de acuerdo con el protocolo del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). Fenoles [2] : Procedimiento Folin-Ciocaltèu. Capacidad antioxidante: DPPH, ABTS, FRAP. Fenoles: expresados como gramos de ácido gálico equivalentes (AGE). Antioxidantes: expresados en gramos de Trolox equivalentes (TE) por gramo de materia prima. Trolox: análogo a la vitamina E, soluble en agua , utilizado como estándar. DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl ABTS: 2,2-azino-bis(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid) FRAP: poder reductor férrico Sólido 22,9 g Glucosa 0,6 g Lignina 9,8 g Cenizas 0,7 g DIAGRAMA DE PROCESO Hojas Aceite de oliva virgen Aguas residuales Agua Aire de limpieza Lavado Molienda Malaxación Agua de lavado Orujo graso Centrifugación horizontal Eliminación de hueso Secado Extracción con hexano Hueso de aceituna ORUJILLO Aceite de orujo de oliva Centrifugación vertical Palabras clave biorrefinería hojas de olivo antioxidantes bioetanol Capacidad antioxidante (mg TE/g hoja olivo) Extractivos acuosos Prehidrolizado DPPH 6,6 14,5 ABTS 23 99,1 FRAP 5,8 14,4 Contenido en polifenoles totales (mg AGE) 4,4 7,3 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE Ref. Proyecto ENE2017-85819-C2-1-R CONCLUSIONES Los principales componentes estructurales determinados en las hojas de almazara son celulosa (9.6%), hemicelulosa (9.3%) y lignina (17%), con una alta proporción de cenizas. Se detectó la presencia de compuestos fenólicos con actividad antioxidante en la fracción de extractivos acuosos de las hojas y, en mayor medida, en la fracción líquida resultante del pretratamiento. El pretratamiento de las hojas con organosolvente permitió la bioconversión a etanol del 66% de la glucosa estructural presente en las hojas de almazara. Además, se obtuvo un prehidrolizado con una capacidad antioxidante notable (99 g de Trolox por cada 100 g de hojas de almazara, con respecto al ensayo ABTS). Además de carbohidratos, el alto contenido en extractivos de las hojas de almazara postula este residuo lignocelulósico como una materia prima de interés para una biorrefinería por su composición en azúcares solubles, manitol y compuestos fenólicos con actividad antioxidante. Materia prima

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Page 1: Presentación de PowerPoint - VSF · Centro de Estudios Avanzados en Energía y Medio Ambiente, Universidad de Jaén, 23071 Jaén, España. Corresponding author *iromero@ujaen.es

BIORREFINERÍA A PARTIR DE HOJAS DE OLIVO PRETRATADAS CON ORGANOSOLVENTE Romero Inmaculada*1,2, López-Linares Juan Carlos1, Gómez-Cruz Irene1, Ruiz Encarnación1,2, Cara Cristóbal1,2, Moya Manuel1,2, Castro Eulogio1,2

1Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales, Universidad de Jaén, 23071 Jaén, España2Centro de Estudios Avanzados en Energía y Medio Ambiente, Universidad de Jaén, 23071 Jaén, EspañaCorresponding author *[email protected]

INTRODUCCIÓNLas hojas de olivo y las ramas delgadas que acompañan a las aceitunas al llegar ala almazara deben separarse del fruto antes de iniciar el proceso de extraccióndel aceite de oliva. Este residuo agroindustrial, conocido como "hojas dealmazara", no tiene actualmente ninguna aplicación industrial, sino un usolimitado como alimento para animales. En este trabajo, se evalúa de formapreliminar el potencial de este residuo lignocelulósico para ser empleado comomateria prima en una biorrefinería.

AGRADECIMIENTOS•Agencia Estatal de Investigación

•Fondo Europeo de Desarrollo Regional

REFERENCIAS

HOJAS DE OLIVO [1]

100 g secos

Glucosa 10,6 gXilosa 4,5 gGalactosa 2,1 gArabinosa 3,6 gManosa 0,3 gLignina 17,0 gExtractivos 43,7 g

Glucosa 7,1 gCenizas 8,4 gProteína 8,1 g

PRETRATAMIENTO CON ORGANOSOLVENTE

50% EtOH (v/v)1% H2SO4 (p/v) 150ºC, 60 min

10 % p/v

PrehidrolizadoGlucosa 5,0 gXilosa 3,5 gLignina 8,5 g

Sólido 38,3 g

Glucosa 8,5 gXilosa 0,4 g

Lignina 7,6 gCenizas 3,0 g

SACARIFICACIÓN Y FERMENTACIÓN SIMULTÁNEAS

(Levadura S. cerevisiae)

37 ºC, 72 h, pH 4,8150 rpm, 5 % (p/v)

Disolución enzimática 765,2 gInóculo (4% v/v) 30,6 mL (0,2 g)

Hidrolizado enzimáticoEtanol 3,4 g

[1]Manzanares P, Ruiz E, Ballesteros M, Negro MJ, Gallego FJ, López-Linares JC, Castro E (2017).Residual biomass potential in olive treecultivation and olive oil industry in Spain: valorization proposal in a biorefinery context. Span J Agric Res 15(3), 1-12.

[2]Singleton VL, Rossi SA (1965). Colorimetric of total phenolics with phosphomolibic-phosphotungstic acid reagents. J. Enol. Vitic. 16,144-158.

[3]Lama-Muñoz A, Romero-García JM, Cara C, Moya M, Castro E (2014). Low energy-demanding recovery of antioxidants and sugars fromolive stones as preliminary steps in the biorefinery context. Ind Crop Prod 60, 30-38.

(NRL).

Métodos análíticos

Caracterización química de las "hojas de almazara“ y los sólidospretratados de acuerdo con el protocolo del Laboratorio Nacionalde Energías Renovables (NREL).

Fenoles [2]: Procedimiento Folin-Ciocaltèu.

Capacidad antioxidante: DPPH, ABTS, FRAP.

Fenoles: expresados como gramos de ácido gálico equivalentes (AGE).Antioxidantes: expresados en gramos de Trolox equivalentes (TE) por gramo de materia prima.Trolox: análogo a la vitamina E, soluble en agua , utilizado como estándar.

DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl

ABTS: 2,2-azino-bis(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid)

FRAP: poder reductor férrico

Sólido 22,9 g

Glucosa 0,6 gLignina 9,8 gCenizas 0,7 g

DIAGRAMA DE PROCESO

Hojas

Aceite de oliva virgen

Aguas residualesAgua

Aire de limpieza

Lavado

Molienda

Malaxación

Agua de lavado

Orujo graso

Centrifugación horizontal

Eliminación de hueso

Secado

Extracción con hexano

Hueso de aceituna

ORUJILLOAceite de orujo de oliva

Centrifugación vertical

Palabras clave biorrefineríahojas de olivo antioxidantes bioetanol

Capacidad antioxidante (mg TE/g hoja olivo) Extractivosacuosos Prehidrolizado

DPPH 6,6 14,5ABTS 23 99,1FRAP 5,8 14,4

Contenido en polifenoles totales (mg AGE) 4,4 7,3

ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE

Ref. Proyecto ENE2017-85819-C2-1-R

CONCLUSIONES

Los principales componentes estructurales determinados en las hojas dealmazara son celulosa (9.6%), hemicelulosa (9.3%) y lignina (17%), con una altaproporción de cenizas.

Se detectó la presencia de compuestos fenólicos con actividad antioxidante en lafracción de extractivos acuosos de las hojas y, en mayor medida, en la fracción líquidaresultante del pretratamiento.

El pretratamiento de las hojas con organosolvente permitió la bioconversión aetanol del 66% de la glucosa estructural presente en las hojas de almazara. Además,se obtuvo un prehidrolizado con una capacidad antioxidante notable (99 g de Troloxpor cada 100 g de hojas de almazara, con respecto al ensayo ABTS).

Además de carbohidratos, el alto contenido en extractivos de las hojas dealmazara postula este residuo lignocelulósico como una materia prima de interéspara una biorrefinería por su composición en azúcares solubles, manitol ycompuestos fenólicos con actividad antioxidante.

Materia prima