III Simposio de Postgrado 2025: Ingeniería, ciencia e innovación

11 211 Isabella Miranda ¹* Catalina Rojas ² Irene Martínez ² Oriana Salazar ² Optimización del proceso de extracción de hemicelulosa a partir de paja de trigo para la producción de xilooligosacáridos *E-mail: imiranda.ser8@gmail.com ¹ Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Universidad de Chile ² Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB), Universidad de Chile El interés en el uso de prebióticos para combatir patógenos que afectan la sa- lud animal y humana ha ido en alza los últimos años. En particular se destaca el uso de xilooligosacáridos (XOS), prebióticos derivados del xilano presente en las hemicelulosas de las biomasas denominadas lignocelulósicas, como la paja de trigo. El proceso de extracción de hemicelulosa pura y digeribl e a partir de estas biomasas es complejo. Además, en Chile no existen trabajos relacionados con la implementación y optimización de este proceso utilizando paja de trigo como materia prima. El objetivo principal de esta tesis es implementar y optimi- zar el proceso de extracción de hemicelulosa desde paja de trigo. Para ello se estudian y optimizan las condiciones de operación de las etapas más relevantes del proceso: el tratamiento alcalino-térmico y la precipitación etanólica. Primero se realiza un diseño experimental para estudiar el efecto de variables claves en ambas etapas: concentración de hidróxido de sodio, tiempo y temperatura de incubación para el tratamiento alcalino-térmico; tiempo de precipitación, tipo y cantidad de etanol para la precipitación etanólica. Con los datos experimentales se crean modelos matemáticos que relacionan el rendimiento de extracción con las variables estudiadas. Los modelos se optimizan y las condiciones óptimas predichas se validan experimentalmente. Por último, se evalúa la digestibilidad enzimática de las hemicelulosas obtenidas con el proceso optimizado evaluando la producción de XOS totales. Los primeros resultados muestran que el rendimiento de extracción aumentó un 96% al optimizar el tratamiento alcalino-térmico, generando una hemicelulosa digerible capaz de producir QUÍMICA, BIOTECNOLOGÍA Y MATERIALES Optimización del proceso de extracción de hemicelulosa a partir de paja de trigo para la producción de xilooligosacáridos Isabella Miranda 1 * , Catalina Rojas 2 , Irene Martínez 2 , Oriana Salazar 2 1 Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Universidad de Chile. 2 Centro de Biotecnología y Bioingenierí (CeBiB), Universidad de Chile. *Email: imiranda.ser8@gmail.com Resumen El i terés en l uso de prebióticos para combatir atógenos que afectan la salud animal y humana ha ido en alza últimos años. En particular se destaca el uso de xilooligosacáridos (XOS), prebióticos derivados el xilano presente en las hemicelulosas de las biomasas denominadas lignocelulósicas, como la paja de trigo. El proceso de extracción de hemicelulosa pura y digerible a partir de estas biomasas es complejo. Además, en Chile no existen trabajos relacionados con la implementación y optimización de este proceso utilizando paja de trigo como materia prima. El objetivo principal de esta tesis es imple entar y optimizar el proceso de extracción de hemicelulosa desde paja de trig . Para ello s estudian y optimizan las condiciones de o peración de las et apas más relevantes del pro eso: el tratamiento alcalino-térmico y la precipitación etanólica. Primero se realiza un diseño experimental para estudiar el efecto de variables claves en ambas etapas: concentración de hidróxido de sodio, tiempo y temperatura de incubación para el tratamiento alcalino-térmico; tiempo de precipitación, tipo y cantidad de etanol para la precipitación etanólica. Con los datos experimentales se crean modelos matemáticos que relacionan el rendimiento de extracción con las variables estudiadas. Los modelos se optimizan y las condiciones óptimas predichas se validan experimentalmente. Por último, se evalúa la digestibilidad enzimática de las hemicelulosas obtenidas con el proceso optimizado evaluando la producción de XOS totales. Los primeros resultados muestran que el rendimiento de extracción aumentó un 96% al optimizar el tratamiento alcalino-térmico, generando una hemicelulosa digerible capaz de producir 453 [ !" $%& " '(!)*(+,+-./ ] . En conclusión, se optimizó el proceso aumentando considerablemente el rendimiento de extracción de hemicelulosa, siendo posible continuar con el siguiente paso correspondiente a la producción de XOS para evaluar su potencial prebiótico con pruebas in vitro y posteriormente in vivo . Referencias [1] Carvalho, A. F. A., et al. (2013). Xylooligosaccharides from lignocellulosic materials: chemical structure, health benefits and production by chemical and enzymatic hydrolysis. Food Research International, 51 (1), 75-85. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2012.11.021 [2] Puițel, A. C., et al. (2022). An experimental study on the hot alkali extraction of xylan-based hemicelluloses from wheat straw and corn stalks and optimization methods. Polymers, 14(9), 1662. En conclusión, se optimizó el proceso aumentando considerablemente el rendi- miento de extracción de hemicelulosa, sie do posible continuar con el siguiente paso correspondiente a la producción de XOS para evaluar su potencial prebió- tico con pruebas in vitro y posteriormente in vivo. __Referencias [1] Carvalho, A. F. A., et al. (2013). X ylooligosaccharides from lignocellulosic materials: chemical structure, health benefits and production by chemical and enzy atic hydrolysis. Food Research International, 51 (1), 75-85. Disponibl en: https://d i.org/10.1016/j. foodres.2012.11.021 [2] Puițel, A. C., et al. (2022). An experimental study on the hot alkali extraction of xylan- based hemicelluloses fromwheat straw and corn stalks and optimization methods. Polymers, 14(9), 1662. [3] Sluiter, A., et al. (2008). Determina ion f structural arbohydrates and lignin in biomass. Laboratory analytical procedure, 1617(1), 1-16.