As regiões da fração externa, córtex, interface e medula das canas (referência e cultivares 58, 89, 146 e 140) foram avaliadas ao microscópio, antes e depois de pré- tratadas com sulfito alcalino. É sabido que o desempenho do processo sulfito alcalino não é o mesmo entre os tipos de cana e isso tem sido atribuído às diferenças de composição química (LAURITO-FRIEND, 2013), porém alterações na estrutura física e anatômica dessas canas também poderiam influenciar a eficácia do pré-tratamento. A cana de açúcar apresenta grande diversidade celular, além disso, no mesmo tipo celular também há variações, por exemplo, as quantidades de fibras de uma mesma região do córtex variam em número e também em espessura de acordo com a proximidade dos vasos. Diante disso, avaliamos as mudanças nas estruturas de fibras, vasos e células de parênquima, das diferentes regiões do colmo das canas, decorrentes do pré-tratamento.
5.3.1. Microscopia ótica
As análises microscópicas dos cortes transversais de cada região das canas mostraram um padrão de distribuição celular semelhante entre si, conforme ilustrado para uma das canas em estudo (Figura 36). De forma geral, verificou-se que o número de feixes vasculares é significativamente maior no sentido medula-fração externa, entretanto, os feixes vasculares se distribuem difusamente pelo parênquima, não havendo limites distintos entre as regiões. Observa-se que na fração externa aparecem várias células corticais unidas entre si e estas formam uma linha localizada na parte mais periférica do entrenó (Figura 36A). Nesta região, há também um grande número de feixes de fibras e uma maior quantidade de fibras ao redor dos vasos o que pode justificar a maior recalcitrância da parte mais externa do colmo de cana.
Na região do córtex, observou-se a predominância de feixes vasculares que se tornam mais ricos em fibras e com vasos menores à medida que se aproximam da parte mais externa do colmo (Figura 36B). A medula e a interface apresentaram principalmente células de parênquima e uma menor quantidade de aglomerados vasculares com poucas fibras ao redor dos vasos (Figura 36C e D).
Conforme mencionado, houve semelhança entre os tipos celulares em cada região nas diferentes canas, à exceção da cana 140, que apresentou no seu colmo um menor número de feixes fibrovasculares, com maior diâmetro. Costa et al. (2013), também analisaram a morfologia das canas 140, 58 e 89 e descreveram o número de feixes vasculares na região do córtex por área maior (13 a 22 feixes por 16 mm2) quando comparada com outras regiões, enquanto a fração externa apresentou apenas fibras. A medula, por sua vez, apresentou de 5 a 8 feixes por 16 mm2. Ao comparar os híbridos 58, 89 e 140, os autores mostraram que a cana 140 foi a que apresentou menos feixes por área, porém com os maiores diâmetros (entre 390 e 583 m, dependendo da região do colmo). Figura 36: Microscopias óticas das diferentes regiões de um entrenó do cultivar 58, sem tratamento: fração externa (A), córtex (B), interface (C) e medula (D). Aumento 25x.
Fonte: Arquivo pessoal.
As regiões de cada cana, com exceção da medula, foram pré-tratadas com 10% de sulfito e 5% de NaOH por diferentes tempos. A medula não foi pré-tratada, pois apresenta naturalmente uma baixa recalcitrância à hidrólise enzimática, devido ao baixo teor de lignina e por possuir poucos feixes fibrovasculares.
A Figura 37 mostra as micrografias do córtex (A e B) e interface (C e D) da cana 58 tratada com sulfito alcalino após 30 e 120 min a 121 oC. Na condição mais severa de tratamento, houve uma maior alteração na estrutura celular, ou seja, algumas células de parênquima se separaram e foram rompidas, assim como algumas fibras foram separadas dos vasos. A região da interface apresentou maiores alterações estruturais que a região do córtex, devido a maior deslignificação ocorrida no pré-tratamento.
Figura 37: Microscopias óticas do córtex e da interface de um entrenó do híbrido 58 pré- tratado com sulfito alcalino: córtex pré-tratado por 30 min (A), córtex pré-tratado por 120 min (B), interface pré-tratada por 30 min (C) interface pré-tratada por 120 min (D). Aumento de 50x.
Fonte: Arquivo pessoal.
5.3.2. Microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FE-SEM)
A interface e o córtex das canas foram analisados por FE-SEM a fim de permitir visualizar a superfície da parede das fibras, bem como a sua textura, antes e depois do pré-
A
C D
tratamento sulfito alcalino. Independente do tipo de cana, as diferenças morfológicas das superfícies mencionadas seguiram um mesmo padrão.
A interface das canas sem pré-tratamento apresentou uma estrutura compacta com feixes de fibras (indicado pelas setas) conectados pela lamela média (Figura 38).
Algumas fibras apresentaram a lamela média na sua superfície, podendo ser visualizada pelo aspecto liso na região longitudinal. Em outras fibras aparecem poros, que intercomunicam com as células vizinhas (Figura 38C, 38E e 38G).
As interfaces das canas depois de pré-tratadas apresentaram mais rugosas e com feixes de fibras mais distanciados. Essa alteração ocorreu porque uma parte da hemicelulose e da lignina foi dissolvida no processo sulfito, diminuindo em cerca de 25% a massa seca das amostras. Com isso, a parede celular se enfraqueceu, perdeu rigidez e resistência, ficando mais vulnerável ao colapso (Figura 38B, 38D, 38F, 38H).
Alguns sinais de quebra ou rompimento das fibras após o pré-tratamento apareceram nas microscopias, sendo que, as microfibrilas ficaram mais afrouxadas, a parede ficou mais porosa e com maior capacidade de absorver e reter líquidos. Observa-se que mesmo após o pré-tratamento não foi possível a total remoção da lamela média que envolve os feixes de fibras, mostrando a resistência desta região da parede celular à deslignificação. Este resultado reforça os estudos anteriores em que se mostrou que a deslignificação durante o processo sulfito alcalino ocorre predominantemente no sentido do lúmen para a lamela média (MENDES et al., 2011; MENDONÇA et al., 2004).
Figura 38: Microscopia eletrônica de varredura da interface das canas: referência (A, B), híbrido 58 (C, D), híbrido 146 (E, F), híbrido 89 (G, H). As imagens antes (A, C, E, G) e após o pré-tratamento sulfito alcalino (B, D, F, H) são mostradas em aumento de 1500x.