1 BIOTECNOLOGIA Prof. Dr. José Gilberto Jardine Atualizada em agosto 2011 CENTRO DE CIÊNCIAS DA...
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1 BIOTECNOLOGIA Prof. Dr. José Gilberto Jardine Atualizada em agosto 2011 CENTRO DE CIÊNCIAS DA VIDA FACULDADE DE CIÊNCIAS BILÓGICAS “Se um dia tudo lhe parecer perdido, lembre-se de que você nasceu sem nada, e que tudo que conseguiu foi através de esforços e os esforços nunca se perdem, somente dignificam as pessoas” Charlie Chaplin
1 BIOTECNOLOGIA Prof. Dr. José Gilberto Jardine Atualizada em agosto 2011 CENTRO DE CIÊNCIAS DA VIDA FACULDADE DE CIÊNCIAS BILÓGICAS “Se um dia tudo lhe
1 BIOTECNOLOGIA Prof. Dr. Jos Gilberto Jardine Atualizada em
agosto 2011 CENTRO DE CINCIAS DA VIDA FACULDADE DE CINCIAS BILGICAS
Se um dia tudo lhe parecer perdido, lembre-se de que voc nasceu sem
nada, e que tudo que conseguiu foi atravs de esforos e os esforos
nunca se perdem, somente dignificam as pessoas Charlie Chaplin
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2 BIOTECNOLOGIA resultado da interseco entre reas do
conhecimento Engenharia (Engenh. Qumica) Qumica Biologia Engenharia
Bioqumica Qumica Industria Biotecnologia Bioqumica Biologia
molecular BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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3 BIOTECNOLOGIA Conceito e definio 1. O QUE BIOTECONOLOGIA?
Biotecnologia "a aplicao dos princpios cientficos e da Engenharia
ao processamento de materiais, atravs de agentes biolgicos, para
prover bens e assegurar servios." CONHECIMENTO: Microbiologia,
Bioqumica, Gentica, Engenharia, Qumica, Informtica. AGENTES
BIOLGICOS: Microrganismos, Clulas e Molculas (Enzimas, Anticorpos,
DNA, etc.). BENS: Alimentos, Bebidas, Produtos Qumicos, Energia,
Produtos Farmacuticos, Pesticidas, etc. SERVIOS: Purificao da gua,
Tratamentos de resduos, Controle de poluio, etc.
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4 Assim, Biotecnologia o conjunto de tcnicas que permite
Indstria Farmacutica cultivar microrganismos para produzir os
antibiticos que sero comprados na Farmcia. Como Biotecnologia o
saber que permite cultivar clulas de morango para obter mudas
comerciais. E tambm Biotecnologia o processo que permite o
tratamento de despejos sanitrios pela ao de microorganismos em
fossas spticas. Hoje, enquadram-se tambm dentro da biotecnologia as
tcnicas de cultivo de clulas e tecidos, "in vitro", visando a
micropropagao, a limpeza clonal, a produo de frmacos, enzimas,
hormnios, vacinas e de outros produtos qumicos bioconvertidos. Alm
disso, h quem inclua, ainda, as tcnicas de sequenciamento do DNA e
as de clonagem de seres vivos, objetivando a "cpia" de indivduos
identificados como portadores de caractersticas que devem ser
perpetuadas (exemplo: animais considerados excepcionais no que
tange a sua capacidade produtiva - de ovos, de carne ou de leite).
BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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5 2. BIOTECNOLOGIA: PASSADO E FUTURO J na Antigidade o homem
fazia po e bebidas fermentadas; uma das fontes de alimentos dos
Astecas eram as algas que eles cultivavam nos lagos. Por que criar
uma palavra nova para uma atividade to antiga? Porque as atividades
biotecnolgicas de hoje diferem muito daquelas artesanais. A partir
do sculo XIX, com o progresso da tcnica e da cincia, especialmente
a Microbiologia, assistimos a grandes avanos na tecnologia das
fermentaes. No incio do sculo XX desenvolveram- se as tcnicas de
cultura de tecidos e a partir de meados do sculo surgem novos
horizontes com a Biologia Molecular e com a Informtica que permite
a automatizao e o controle das plantas industriais. BIOTECNOLOGIA
Conceito e definio
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6 No final da dcada de 70 a Engenharia Gentica revoluciona a
Biotecnologia "clssica" dando origem ao que denominamos "nova"
Biotecnologia. Agora, torna-se possvel "convencer " uma clula a
fazer algo para o qual ela no estava programada. Esta tecnologia
implica na modificao direta do genoma do organismo alvo pela
introduo intencional de fragmentos de DNA exgenos (genes exgenos)
que possuem uma funo conhecida. Sendo assim, por meio de engenharia
gentica, o gene (DNA) que contm a informao para sntese de uma
definida protena de interesse pode ser transferido para outro
organismo que ento produzir grandes quantidades da substncia.
BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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7 Estes conceitos tm definido e delimitado o que se denomina
biotecnologia moderna, diferenciando-a da biotecnologia antiga.
Exemplos de substncias ou produtos que tm sido produzidos por meio
da biotecnologia moderna ou engenharia gentica incluem interferon
humano (substncia natural sintetizada no organismo humano para
defesa contra vrus), insulina humana, hormnios de crescimento
humano, plantas resistentes a vrus, plantas tolerantes a insetos e
plantas resistentes a herbicidas. Outro uso importante da
biotecnologia implica na produo de bactrias, utilizadas para
biodegradao de vazamentos de leos ou lixos txicos. A nova
Biotecnologia j tem lanado vrios produtos no mercado mundial. Em
alguns casos, como os da insulina e do hormnio do crescimento, a
inovao consiste em substituir os mtodos de obteno tradicionais. Em
outros casos, como o dos anticorpos monoclonais, trata-se de
produtos inteiramente novos. BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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8 POTENCIALIDADES A exemplo do que ocorreu com a chamada
Indstria da Informao, no demorou muito para que bilogos
recm-egressos das universidades criassem as primeiras Empresas de
Engenharia Gentica, visando a transformao de bactrias em fbricas de
protenas. Selecionaram como genes a serem introduzidos os da
insulina (protena que controla o metabolismo dos acares no
organismo humano) e do interferon (protena usada no combate a
alguns tipos de cancer). Escolheram como hospedeiro a bactria
Escherichia coli, organismo fcil de ser mantido e multiplicado em
Laboratrio e que vive inofensivamente no intestino de seres
humanos. Os tanques onde se cultivavam a bactria modificada para
produzir, em quantidades industriais, as protenas acima mencionadas
foram denominados de BIORREATORES. BIOTECNOLOGIA Conceito e
definio
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9 Como era de se esperar, surgiram inmeras idias para produo de
frmacos, enzimas, hormnios, vacinas e de outros produtos qumicos
bioconvertidos. Algumas Empresas, baseadas em biorreatores,
funcionaram e prosperaram, enquanto que outras fracassaram. Outra
rea de sucesso quase que imediato foi a da aplicao das tcnicas de
cultura de clulas e tecidos vegetais, in vitro, visando a produo de
"mudas" (micropropagao). Como a tcnica de Engenharia Gentica
"relativamente simples", ela foi quase que imediatamente aplicada,
visando a produo comercial de indivduos transgnicos. BIOTECNOLOGIA
Conceito e definio
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10 As iniciativas mais conhecidas foram: 1. produo de uma
linhagem de bactrias da espcie Pseudomonas syringae que foi
geneticamente modificada para impedir a formao de gelo na superfcie
das plantas (combate a geada em morango); 2. produo de soja
geneticamente modificada para resistir ao herbicida glifosato; 3.
produo de soja, batata, algodo e milho, geneticamente modificados
para resistir ao ataque de insetos (plantas com genes da bactria
Bacillus thuringiensis; da o nome de "plantas Bt"); 4. produo de
tomateiros geneticamente modificados para retardar o processo de
amolecimento dos frutos e em conseqncia melhor resistir ao
transporte; BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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11 5. produo do arroz dourado: arroz geneticamente modificado
que produz -caroteno (precursor da vitamina A) em grandes
quantidade; 6. produo de milho geneticamente modificado, com gros
contendo hormnio do crescimento humano (hGH). BIOTECNOLOGIA
Conceito e definio
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12 BIOTECNOLOGIA Conceito e definio A Engenharia Gentica, mais
apropriadamente chamada de tecnologia do DNA recombinante, um
conjunto de tcnicas que possibilitam a manipulao do material
gentico, por meio de corte e recombinao das molculas do DNA, alm de
incluir processos que realizam a duplicao desse material em grande
quantidade. As ferramentas fundamentais da Engenharia Gentica so as
enzimas de restrio ou endonucleases. So, normalmente, produzidas
por bactrias, que as utilizam para fragmentar o DNA em pequenos
pedaos. Os fragmentos de DNA obtidos a partir do uso das enzimas de
restrio podem ser unidos por enzimas denominadas ligases.
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14 Nanotecnologia a utilizao de partculas que so medidas na
ordem de nanmetros em vrias cincias Nanobiotecnologia a aplicao da
nanotecnologia na Biologia Perspectivas: Superfcies nanofabricadas
com padres estruturais poderiam fazer crescer artificialmente ilhas
pancreticas e reverter os efeitos da diabetes. Nanodispositivos
poderiam funcionar como kits de reparo de neurnios para pessoas com
mal de Parkinson ou doena de Alzheimer. Destruir vrus ou clulas
cancerosas. Descoberta acelerada de drogas, com menor custo.
BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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16 A idia que muitos leigos tm a de que "esta nova cincia" ir
fornecer as respostas para a maioria de seus problemas. At que
ponto esta concepo correta? no estariam alguns membros da
comunidade cientfica "vendendo uma mercadoria" que ainda no possuem
no estoque? A mdia trata a Biotecnologia ora como a grande soluo
para os problemas atuais e futuros (viso otimista), ora como
causadora de problemas, no s de "sade", mas tambm de "natureza
ambiental" ou at mesmo "ticos" (viso pessimista); quem estaria com
a razo: os "otimistas" ou os "pessimistas"? Estas questes merecem
ser discutidas de maneira mais racional, mas, infelizmente, ainda
no se chegou a nenhum consenso. Na maioria das vezes, quando um
grupo decide discuti-las as posies se polarizam entre os
fundamentalistas da Biotecnologia versus os fundamentalistas que se
opem a ela. BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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17 Fazendo uma analogia com a CONSTRUO DE UM PRDIO, diria que o
Edifcio da Biotecnologia ainda est em construo: poucos de seus
apartamentos j esto prontos e podem ser habitados, outros
necessitam finalizar o acabamento e, finalmente, existem aqueles
que ainda esto sem portas, janelas e at sem paredes externas. A
insistncia em habitar estes ltimos resulta, muitas vezes, em
acidentes graves, que podem, inclusive, redundar em morte do
condmino. BIOTECNOLOGIA Conceito e definio
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18 BIOTECNOLOGIA BIOPROCESSOS CATALISADOS POR ENZIMAS
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19 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas 3. BIOPROCESSOS
CATALISADOS POR ENZIMAS ENZIMA uma protena sintetizada na clula
viva que catalisa uma reao termodinamicamente possvel. As enzimas
so de ocorrncia universal nos materiais biolgicos. Grande
crescimento nos ltimos anos devido sua importncia nas reas :
farmacologia, tecnologia de alimentos, toxicologia, medicina,
engenharia qumica, biotecnologia, etc. As enzimas so hidrossolveis.
A enzima no modifica a constante de equilbrio de uma reao pois atua
em concentraes muito baixas que no guardam proporo com a mudana
catalisada. Natureza de especificidade. Origens: Humana : pepsina
(estmago), amilases (saliva), proteases, amilases, lipases (
pncreas ) renina ( estmago de ruminantes); Vegetal : papaina ( mamo
), bromelina ( abacaxi ), ficina ( figo ); Microbianas ( bactrias,
leveduras, fungos ). Presena indesejvel : escurecimento de
vegetais; clarificao; rancificao, etc.
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20 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas 3.1 Cintica enzimtica Do
ponto de vista termodinmico, uma enzima um catalisador que acelera
uma reao porque diminui a energia de ativao. Isto acontece porque a
enzima aumenta o nmero de molculas ativas, capazes de reagir. dF de
reao Coordenadas de reao Coordenadas de energia A ne A e E a para
reao no enzimtica E a para reao enzimtica
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21 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas Influncia da Concentrao
de Enzima, Concentrao de Substrato,Temperatura, pH, na cintica de
reaes catalisadas por enzimas. (rever bioqumica) 3.2 Extremozimas H
cerca de 30 anos, os cientistas pensavam que s existia vida em um
nmero muito limitado de habitats. Hoje, porm, no resta dvida de que
at mesmo os ambientes mais extremos so colonizados por
microorganismos especiais, muito bem adaptados a esses ninhos
ecolgicos. Esses organismos, os extremfilos, esto presentes em
bitipos onde outras criaturas no conseguem sobreviver. Os
extremfilos so encontrados em altas temperaturas (termfilos), sob
condies de frio extremo, como geleiras (organismos psicroflicos),
em lagos de elevada salinidade (halfilos) e em ambientes
extremamente cidos (acidfilos) ou alcalinos (alcalinfilos), nas
altas presses do fundo do mar ou na abundncia de metais txicos
(metalfilos) A descoberta de organismos extremfilos abre novas
oportunidades para o desenvolvimento de enzimas que apresentam
atividade sob as circunstncias extremas (as extremozimas),
encontradas com freqncia em processos industriais.
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22 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas 3.3 Classificao das
enzimas OXIDO-REDUTASES : catalisam as reaes de xido-reduo. Os
nomes comuns para muitas dessa enzimas so: desidrogenases,
oxidases, peroxidades. HIDROLASES : catalisam as reaes de hidrlise.
H um grande nmero dessas enzimas. TRANSFERASES : catalisam a
transferncia de grupos. Alguns nomes comuns: transaminases
quinases, transacetilases. ISOMERASES : catalisam diferentes tipos
de isomerisao. So divididas em: racemases, epimerases, cis-trans
isomerase, cetol isomerases intramoleculares, mutases ou
transferases intramoleculares. LIGASES : catalisam reaes que unem
duas molculas conjugadamente com o rompimento de uma ligao
pirofosfrica. LIASES : catalisam reversivelmente a remoo de grupos
do substrato no hidroliticamente. A fumarase catalisa a remoo de
gua de malato de modo reversvel dando fumarato.
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23 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas 3.4
Hidrolases/Carbohidrases Alfa amilase: uma endoenzima que catalisa
as reaes de hidrlise das ligaes glicosdicas -(1-4) do amido
internamente, de forma desordenada. O produto da hidrlise so
oligossacardeos de mdio P.M. (dextrinas). Origem das -amilases:
suco pancretico, saliva; durante germinao de cereais; fngica ou
bacteriana. Beta amilase: uma exoenzima que catalisa a reao de
hidrlise das ligaes glicosdicas -(1-4) de duas em duas unidades de
glicose a partir da extremidade no redutora das molculas do amido.
Os produtos da hidrlise so maltose e beta limite dextrina. Origem
das beta amilases: cereais como a cevada, soja, batata doce;
microbiana bactrias. A batata doce crua tem gosto de amido. Aps
cozimento tem sabor adocicado. Porque? Malteao da cevada para
fabricao de cerveja e wisk.
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24 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas Amiloglicosidase: uma
exoenzima que catalisa a reao de hidrlise das ligaes glicosdicas
-(1-4) e -(1-6) de uma em uma unidade de glicose a partir da
extremidade no redutora. O produto da hidrlise a glicose.
Desramificantes: uma endoenzima que catalisa a reao de hidrlise das
ligaes glicosdicas -(1-6). Transforma amilopectina em amilose.
Ciclodextrina-glicosil-transferase ( CGTase): catalisa as reaes de
hidrlise das ligaes glicosdicas -(1-4) e em seguida catalisa a
ciclizao do oligossacardeo. O produto so ciclodextrinas formadas
principalmente por seis unidades de glicose (-ciclodextrina); sete
unidades de glicose (-ciclodextrinas) e oito unidades de glicose (
-ciclodextrinas), podendo chegar a at 12 unidades. As
ciclodextrinas possuem uma superfcie exterior polar e uma cavidade
apolar. Dado o carter hidrfilo da superfcie exterior, as
ciclodextrinas podem dissolver-se na gua, ao mesmo tempo que
disponibilizam uma cavidade apolar (hidrfoba) capaz de formar
complexos de incluso com vrios tipos de molculas hspedes.
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25 Dextram sacarase: Catalisa a reao de hidrlise da sacarose e
em seguida catalisa a polimerizao das unidades de glicose atravs de
ligaes glicosdicas -(1-6) e -(1-3). O polmero que se forma
denominado de Dextrano. O dextrano reduz o rendimento industrial de
sacarose porque: aumenta a viscosidade do caldo dificultando a
clarificao deste; reduz a velocidade de cristalizao da sacarose;
causa entupimento dos filtros; perda de sacarose que se transforma
em dextrano. Na indstria farmacutica essa enzima empregada
justamente para se obter o dextrano utilizado como substituto do
plasma sanguneo. Nas indstrias qumica e de alimentos o dextrano
utilizado como espessante em processos tecnolgicos. Invertase:
Catalisa a reao de hidrlise da sacarose produzindo acar invertido
glicose mais frutose. Glicose 70% da doura da sacarose Frutose 50%
mais doce que a sacarose BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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26 -galactosidase ou lactase: Catalisa as reaes de hidrlise das
ligaes glicosdicas -(1-4) dos oligossacardeos que possuem a
galactose na estrutura molecular. Os seres humanos sintetizam essa
enzima, principalmente na infncia quando o consumo de lactose
maior. A falta de lactase no organismo causa flatulncia e diarreia
pois a lactose no pode ser hidrolisada e absorvida no trato
digestivo, sendo fermentada por microorganismos. (Lactose um
dissacardeo formado por galactose e glicose unidas por ligaes
glicosdicas -(1-4). BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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27 3.5 Processo de produo de dextrinas ( Liquefao do amido) A
liquefao do amido consiste na obteno de suspenses com alta
concentrao de oligossacardeos de pesos moleculares variados.
Liquefao cida Liquefao enzimtica 3.6 Processo de produo de glicose,
frutose..... 3.7 Hidrolases/Pectinases Substncias pecticas: so
polmeros do cido D-galacturnico unidos por ligaes glicosdicas
-(1-4) e se constituem basicamente em protopectinas, cido pcticos,
cido pctinicos e pectinas. Pectina: polmero de cido galacturnico
interligados por ligaes glicosdicas -(1-4), metoxilados em diversos
graus (baixo mdio e alto). Formam solues altamente viscosas mesmo
em baixas concentraes. Formam gis com sacarose e cidos. Pectinas
naturais possuem cerca de 50% dos grupos carboxilas metoxilados
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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28 Pectina metil esteraze: catalisa a remoo de grupos metoxila
esterificados nas substncias pcticas. Polimetil galacturanase:
catalisa a hidrlise das ligaes glicosdicas dos cidos galacturnicos
metoxilados. A forma endo catalisa a hidrlise de forma desordenada
enquanto que a forma exo remove unidades a partir das extremidades.
3.8 Aplicaes das pectinases Extrao Clarificao BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Enzimas
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29 3.9 Hidrolases/Proteases Proteases ou enzimas proteolticas:
catalisam reaes de hidrlise das ligaes peptdicas das protenas.
Exopeptidases; catalisam as reaes de hidrlise dos aminocidos das
extremidades das cadeias proticas. So encontradas as
carboxipeptidases e as aminopeptidases Endopeptidases: catalisam as
reaes de hidrlise das ligaes peptidicas internas s molculas de
protenas. So encontradas as: Serina protease: no centro ativo da
enzima h uma serina. SH protease: centro ativo contem grupo
sulfidrila. Metalo protease: centro ativo contem metais - Mg, Zn,
Co, Fe, Cu, Ni, Cd. Protease cida: possui pH timo de atividade em
torno de 2 a 5. Em geral, seu centro ativo possui grupo carboxila.
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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30 3.10 Aplicaes de proteases 3.11 Hidrolases/Lipases Lipases
ou enzimas lipolticas: catalisam reaes de hidrlise de lipdeos a
glicerol, mono ou diglicerdeos. So encontradas no pncreas, plasma
sangneo, saliva, suco pancretico, leite e plantas oleaginosas. H
vrios microorganismos produtores de lipases, fungos leveduras e
bactrias. Tecnologicamente muito importante no apenas a funo
cataltica de hidrlise mas tambm as funes catalticas em reverso em
reaes de transesterificao e de esterificao, dependendo das condies
de reao. BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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31 3.12 Oxiredutases So enzimas que catalisam reaes de oxidao e
de reduo. Dehidrogenases: catalisam reaes de oxidao provocando a
eliminao de hidrognio do substrato. Oxigenases: catalisam reaes de
oxidao, incorporando oxignio molecular ao substrato pela ativao do
oxignio. Peroxidases: utilizam o perxido de hidrognio como oxidante
para provocar a oxidao do substrato. Fenolases: catalisam a oxidao
de compostos fenlicos. Principal enzima a polifenoloxidase.
Catalase: catalisa especificamente a decomposio da gua oxigenada em
oxignio molecular e gua. Lipoxigenase: encontrada apenas em
vegetais, particularmente em leguminosas. Catalisam reaes de
degradao e oxidao de cidos graxos insaturados, dando origem ao rano
lipoltco-enzimtico. Os radicais livres originrios da degradao dos
cidos graxos, destroem protenas e vitaminas. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Enzimas
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32 cido ascrbico oxidase: catalisa a reao de oxidao do cido
L-ascrbico a L-dehidroascrbico. A reao pode ser revertida
utilizando-se a enzima cido ascrbico redutase. 3.13 Isomerases
Catalisam diferentes tipos de isomerisao. So divididas em:
racemases, epimerases, cis-trans isomerase, cetol isomerases
intramoleculares, mutases ou transferases intramoleculares. Glicose
isomerase: catalisa a interconverso entre aldose e cetose.
GlicoseFrutose BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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33 3.14 Outras Aplicaes de Biocatalisadores lcool Etlico No
Brasil o lcool combustvel produzido facilmente a partir de cana de
acar, um substrato diretamente fermentvel que dispensa
pr-tratamento e hidrlise. O lcool combustvel pode se obtido a
partir de amido de milho, sendo um dos grandes objetivos da
biotecnologia americana e de muitos pases europeus a viabilizao
econmica do lcool de materiais lignocelulsicos e principalmente de
resduos da agroindstria. A produo de etanol de mandioca e de
resduos da agroindstria, chamados de biomassa, envolve a hidrlise
destes materiais acares fermentveis. Rao animal As enzimas para rao
animal, adicionadas rao de sunos e aves domsticas, destinam-se a
reduzir a excreo de produtos residuais e melhorar a digestibilidade
de matrias-primas. As xilanases e as fitases encontram-se entre as
enzimas de rao animal mais conhecidas, sendo ambas produzidas por
meio de microorganismos modificados pela engenharia gentica.
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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34 A xilanase hidrolisa as hemiceluloses presentes no trigo e
no milho, facilitando a digesto de todos os nutrientes e reduzindo
a excreo de estrume, nitrognio e fsforo. A fitase decompe o fitato,
composto fosforoso presente nos gros de rao animal. Os animais
requerem fosfatos para seu adequado crescimento esqueltico, mas no
so capazes de digerir o fitato. Costuma-se, portanto, acrescentar
fsforo (inorgnico) rao, o que leva excreo de grandes volumes de
fsforo e poluio do meio ambiente. O fitato pode ser digerido pela
adio de fitase rao animal. Reduz-se assim a necessidade de usar
suplementos de fosfato inorgnico com vantagens econmicas e
ambientais. BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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35 Alimentos Cerveja Clarificao de cerveja Malteao Sucos de
Frutas Extrao Clarificao Vinhos Extrao Panificao Proteases Amilases
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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36 Carnes Amaciamento Leite Deslactao Sorvete/Doce de leite
Papel Couros Tecelagem Detergentes Medicamentos BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Enzimas
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37 3.15 Reatores com clulas ou enzimas Imobilizadas Os sistemas
com agentes imobilizados tm como principal caracterstica o uso de
algumas estruturas fsicas de confinamento que obrigas os agentes do
bioprocesso a permanecerem em uma regio particular do biorreator. A
opo entre as formas solvel e imobilizada de uso de uma enzima ou
clula depende da natureza do processo de converso e da estabilidade
operacional das duas formas. No caso das clulas imobilizadas h que
considerar dois tipos de bioprocessos. O primeiro aquele que
utiliza uma ou algumas enzimas contidas nas clula, no havendo
necessidade de coenzimas e vias anablicas presentes na replicao
celular. As clulas no necessitam estar vivas quando imobilizadas;
somente deve estar ativo o sistema enzimtico envolvido na converso
bioqumica requerida. O segundo tipo de processo que utiliza clulas
imobilizada aquele em que se impe a necessidade de manter a
viabilidade celular, uma vez que os produtos a serem formados
requerem mltiplos passos de transformaes, regenerao de coenzimas,
presena de cadeia respiratria, vias metablicas geradoras de
intermedirios e outros mecanismos inerentes s clulas vivas.
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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38 As principais vantagens da utilizao de agentes
biotecnolgicos imobilizados so: - possibilidade de utilizao de
altas concentraes do agente no volume reacional, implicando em
maiores velocidades de processamento; - operao de sistemas contnuos
vazo especfica de alimentao; - maior proteo ao sistema biolgico em
relao ao estresse ambiental, ocasionado por elevadas concentraes de
substrato, pH e cisalhamento; - reuso do agente de bioprocesso; -
reduo do investimento fixo nas instalaes; - reduo do custo
operacional. Processos que utilizam clulas imobilizadas Produo de
cido actico (vinagre) Produo de etanol Produo de antibiticos
Tratamento de resduos Produo de metablitos utilizando clulas
animais ou vegetais BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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39 Mtodos de Imobilizao de biocatalisadores Enzimas
Imobilizadas Ligao a suporte *Entrelaamento Adsorso fsica Ligao
inica Ligao covalentematrizesmicrocpsula * Com ligao cruzada ou no
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Enzimas
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40 BIOPROCESSOS CONDUZIDOS COM MICRORGANISMOS
BIOTECNOLOGIA
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41 As caractersticas essenciais de um bioprocesso microbiolgico
industriaisMICRORGANISMOS Vrus Bactrias Fungos Algas
ProtozoriosSubstrato Adicionados no meio de cultura Recuperao e
Purificao do Produto Produtos do metabolismo Clula microbianas Frao
das clulas RESIDUO OU MATERIAL DE EXCREO + +
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42 Microrganismo selecionado Preparo inoculo: etapa de
laboratrio Preparo inoculo: etapa industrial Ar Compressor
Esterilizao do ar Meio de cultura selecionado Esterilizao
Matrias-primas Clulas Separao das clulas Caldo fermentado Recuperao
Produto Produto Tratamento efluentes B iorreator Esquema geral de
um bioprocesso
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43 BIORREMEDIAO Tecnologia que utiliza agentes biolgicos,
particularmente os microrganismos, para remover poluentes txicos do
ambiente, principalmente do solo e da gua. Os poluentes so
decompostos em substancias atxicas por meio do metabolismos
microbiano.
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44 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4. BIOPROCESSOS
COM MICROORGANISMOS 4.1 Substrato Uma grande variedade de
matrias-primas, geralmente provenientes da agroindstria, so
utilizadas como fonte(s) de substrato(s) e outros nutrientes. De
uma forma geral, as matrias-primas de bioconverses podem ser
agrupadas em funo da estrutura e da complexidade molecular dos
substratos. A matria-prima um dos componentes mais relevantes nos
custos de produo, havendo casos em que pode representar at 75% do
custo total, sendo esta uma das razes pelo crescente interesse no
aproveitamento de resduos agroindustriais. A escolha dos nutrientes
adequados gerao do produto de interesse est relacionada atividade
metablica desenvolvida pelos microrganismos. Nesse ponto,
destaca-se a importncia das informaes obtidas sobre as exigncias
nutricionais da populao microbiana envolvida no processo.
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45 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos As condies que
permitem a produo mxima de massa molecular no so necessariamente as
mesmas que permitem a mxima produo de um determinado produto.
Aspergillus niger, por exemplo, d melhores rendimentos de cido
ctrico, quando seu crescimento restringido, por concentraes de
semi-inanio de nitrognio, fsforo, porem com alta concentrao de
acar. Agrupamento das fontes de substrato em funo da estrutura e da
complexidade molecular dos substratos. Substratos solveis que podem
ser facilmente extrados produto(s) como por exemplo, sacarose,
glicose, frutose e lactose, provenientes de cana-de-acar,
beterraba, melao, soro de leite, etc. Substratos insolveis, que
precisam de tratamento moderado para solubilizao e hidrlise, antes
da converso em produto(s) como por exemplo, amido de milho,
mandioca, trigo, cevada, batata, etc. Substratos insolveis muito
resistentes, que necessitam de pr- tratamento fsico, seguido de
hidrlise qumica ou enzimtica para produzir substratos na forma
monomrica a ser convertidos em produto(s) como, por exemplo,
celulose e hemicelulose.
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46 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4.1.1 Fonte de
energia: A adenosina-trifosfato (ATP) o composto mais importante
nas transformaes de energia das clulas. As bactrias e as algas
fotossintticas podem utilizar a energia da luz para formao de ATP;
as bactrias autotrficas podem gerar ATP pela oxidao de compostos
inorgnicos; ao passo que as bactrias, leveduras e fungos
heterotrficos formam ATP oxidando compostos orgnicos. Nas indstrias
de fermentao, a fonte mais comum de energia amido ou melao. 4.1.2
Fonte de carbono: As necessidades de carbono so supridas com a
fonte de energia, porm as bactrias autotrficas e fotossintticas
utilizam dixido de carbono. A via pela qual os heterotrficos
metabolizam carbono de substrato importante para se determinar a
quantidade de carbono convertido em material celular. Verifica-se
que os organismos facultativos incorporam cerca de 10% do carbono
do substrato quando metabolizam anaerobiamente, porm 50 - 55% com
metabolismo completamente aerbio. 4.1.3 Fonte de nitrognio: O
nitrognio pode ser suprido maioria dos organismos industrialmente
importantes por meio de amnia ou de seus sais, embora o crescimento
seja mais rpido quando se utiliza nitrognio orgnico. Os compostos
orgnicos nitrogenados mais utilizados industrialmente so: farelo de
soja, farelo de amendoim, farinhas de peixe ou carne, as borras de
cerveja, extrato de levedura, soro de leite. 4.1.4 Fonte de
minerais: fsforo e magnsio so constituintes particularmente
importantes no meio de cultura, pois so relacionados com todas as
reaes de transferncia de energia envolvendo ATP. Tambm so
indispensveis para o bom desenvolvimento da cultura, o clcio,
potssio, enxofre e sdio, assim como os micronutrientes: ferro,
cobalto, cobre e zinco.
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47 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4.2 Esterilizao de
equipamentos e substrato Esterilizao o processo fsico ou qumico que
destri ou inativa todas as formas de vida presentes em um
determinado material, especialmente microrganismos incluindo
bactrias, fungos - tanto em suas formas vegetativas como
esporuladas - e viros. O termo esterilizao possui um significado
absoluto e no relativo, ou seja, uma substncia ou material no pode
ser parcialmente estril. Um material estril totalmente isento de
qualquer organismo ativo. Em alguns processos biotecnolgicos
industriais, a eliminao parcial da populao microbiana dos
equipamentos e meios de crescimento suficiente para garantir a
qualidade que se deseja no produto. Por exemplo, nos processos onde
inibidores de crescimento so produzidos (fermentao alcolica, produo
de vinagre, cido lctico, antibiticos e outro biocidas), o teor de
inibidor impede em maior ou menor grau o crescimento de vrios
microorganismos. Existem, tambm, bioprocessos em que se prescinde
totalmente de assepsia, como o caso dos biotratamentos, nos quais a
microbiota nativa, atuando de forma consorciada extremamente
desejvel, para que haja reduo da carga orgnica poluidora. Na
prtica, considera-se que uma esterilizao foi realizada com sucesso
quando estiver garantida a assepsia adequada.
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48 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos A esterilizao pode
ser pela destruio ou pela retirada dos microrganismos do meio A
destruio feita pela aplicao de calor, produtos qumicos ou radiao. A
retirada feita por processo de filtrao. 4.2.1 Calor: De todos os
processos empregados para a destruio de microrganismo, o calor ,
sem dvida, o mais eficiente e econmico. Pode ser empregado de duas
maneiras: seco ou mido. Calor seco age promovendo uma oxidao
violenta de compostos do protoplasma. Sua eficincia relativamente
baixa, pois tem pouca capacidade de penetrao. Nem todo tipo de
material pode ser submetido s temperaturas necessrias para
esterilizao pelo calor seco (160 a 180 o C) durante um tempo mnimo
de uma ou duas horas. Calor mido muito mais eficiente. Age
promovendo a destruio de protenas e dissoluo de lipdeos. Tem alta
capacidade de penetrao e pode ser utilizado para uma grande
variedade de materiais. A forma mais comum de emprego do calor mido
consiste na utilizao de vapor de gua superaquecido sob presso. A
esterilizao com calor pode ser descontnua (batelada) ou
contnua.
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49 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Na esterilizao em
batelada, o tempo total de esterilizao relativamente grande,
podendo dar origem a decomposio de nutrientes termo-sensveis, como
vitaminas, ou provocar reaes indesejveis entre os constituintes do
meio, como, por exemplo, reaes entre aminocidos e acares redutores
(reao de Maillard). Esta modalidade de esterilizao vem sendo
substituda, sempre que possvel, pela esterilizao contnua, na qual
se preserva mais a integridade dos constituintes do meio, j que o
aquecimento e o resfriamento so praticamente instantneos.
Obviamente, a esterilizao contnua essencial para sistemas contnuos
de fermentao. Esterilizao em batelada, com vapor (descontnua) -
Todo contedo do biorreator esterilizado em uma s operao. Pode ser
de duas maneiras : - em uma autoclave. Aquecimento da gua contida
na autoclave. Injeo de vapor - no prprio biorreator. Circulao de
vapor. Injeo direta de vapor
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50 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos aquecimento
resfriamento Tempo Temperatura 120 100 50 esterilizao Esterilizao
em batelada, com vapor (descontnua)
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51 Esterilizao contnua com vapor - As vantagens com relao
esterilizao em batelada so : - Ciclos de esterilizao mais curtos; -
Melhor utilizao de energia; - Reduo da perda de nutrientes; -
Facilidade de conduo do processo; BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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52 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4.2.2 Esterilizao
qumica: um mtodo menos importante que os anteriores. utilizado para
a esterilizao de superfcies. Para a esterilizao de equipamentos
muito utilizado o xido de etileno. Ele destroe tanto clulas
vegetativas, como esporos, mas s efetivo em presena de gua.
utilizado em mistura com dixido de carbono ou nitrognio, na forma
gasosa (2-50% de concentrao). Dois grupos: - Desinfetantes: so
substncias que agem diretamente sobre estruturas microbianas,
causando a morte do microrganismo. Agem tanto sobre microrganismos
como sobre seres superiores. So portanto, txicos gerais, sem
especificidade; - Agentes quimioterpicos: So substncias que
interferem em determinadas vias metablicas. So portanto especficos
aos microrganismos que possuem a via metablica sensvel. Podem ser
sintticos como as sulfas e cloranfenicol ou naturais como os
antibiticos. 4.2.3 Esterilizao por irradiao de luz ultravioleta: A
radiao UV absorvida por muitas substncias celulares, mas de modo
mais significativo por cidos nucleicos, onde geralmente ocorrem as
leses. A regio do espectro de UV com ao esterilizaste de 220 a 300
nm, muitas vezes chamada de regio abitica.
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53 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4.3 Agentes de
fermentao: microrganismos O meio preparado e esterilizado deve
sofrer a ao dos biocatalisadores, pela inoculao de uma suspenso
suficientemente concentrada de clulas ativadas ou recicladas ao
processo. - Bactrias: As bactrias so onipresentes na natureza, em
ambientes aerbios e anaerbios contendo gua. Entre os gneros, as
habilidades sintticas variam desde quelas das espcies autotrficas,
que requerem apenas compostos inorgnicos para o crescimento, quelas
das espcies heterotrficas. Igualmente h uma enorme amplitude de
habilidade degradativa. Por causa dessas capacidades diversas, as
bactrias tem sido exploradas industrialmente para acumular produtos
intermedirios e finais do metabolismo. So uma rica fonte de produo
de enzimas. - Vrus: Os vrus so os menores microrganismos. Os vrus
parasitos de bactrias so denominados bacterifagos. A cultura de
vrus para testar drogas antivirais e para a produo de vacinas um
importante empreendimento industrial.
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54 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos - Fungos: Os
fungos so amplamente espalhados na natureza em ambientes de umidade
mais baixa do que aquela que favorece as bactrias. O metabolismo de
fungos essencialmente aerbio. Do ponto de vista morfolgico os
fungos so divididos em dois grandes grupos: os bolores e as
leveduras. Bolores: caracterizam-se por formarem um miclio que um
conjunto de estruturas filamentosas denominadas hifas. Leveduras:
so fungos geralmente unicelulares de forma e tamanho muito
variados, indo desde elementos esfricos at clulas elpticas, quase
filamentosas. Para todos os microrganismos existem trs temperaturas
cardeais: temperatura mnima abaixo da qual no h crescimento;
temperatura mxima acima da qual no h crescimento; temperatura tima,
onde o crescimento mximo. A temperatura tima de crescimento
microbiano varia com o tipo de microrganismo. A faixa de
crescimento mais comum situa-se entre 25 e 45 C. Termfilas: em
torno de 60 0 C Crifilas: em torno de 10 0 C Mesfilas: entre 20 e
40 0 C
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55 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Fontes de
microrganismos de interesse Microrganismos que possam ter interesse
industrial, podem ser obtidos basicamente das seguintes formas:
compra em colees de cultura; isolamento a partir de recursos
naturais; obteno de mutantes naturais; obteno de mutantes induzidos
por mtodos convencionais; obteno de microrganismos recombinantes
por tcnicas de engenharia gentica. Caractersticas desejveis de
microrganismos Para uma aplicao industrial, espera-se que os
microrganismos apresentem as seguintes caractersticas gerais:
elevada eficincia na converso do substrato em produto; permitir o
acmulo de produto no meio para se ter elevada concentrao do produto
no substrato; no produzir substncias incompatveis com o produto;
apresentar constncia quanto ao comportamento fisiolgico; no ser
patognico; no exigir condies de processo muito complexas; no exigir
substratos dispendiosos; permitir a rpida liberao do produto para o
meio.
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56 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4.3.1
Desenvolvimento dos agentes de bioprocessos e a exigncia de oxignio
Muitas clulas vivas necessitam de oxignio para manuteno de seu
metabolismo. Nos bioprocessos conduzidos com microrganismos
aerbios, (Bioprocessos aerbicos) o oxignio suprido ao biorreator,
via de regra, como bolhas de ar, atravs de um compressor, como ser
visto mais adiante. Nos bioprocessos anaerbios, os microrganismos
obtm o oxignio metablico atravs de substncias que contm oxignio
ligado molecularmente. Nos primeiros, o suprimento adequado de
oxignio para atender a demanda da clula imperativo, assim como a
manuteno de condies anaerbias estritas no segundo caso. Se essas
exigncias no forem atendidas o processo ter seu potencial limitado,
podendo haver desvios no metabolismo celular ou mesmo sua
interrupo, com a conseqente morte da clula. Fungos algas e algumas
bactrias so aerbicos obrigatrios ; Algumas bactrias so anaerbias
estritas ; Leveduras e muitas bactrias podem desenvolver-se em
ambas as condies, so aerbicas facultativas.
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57 4.3.2 Desenvolvimento dos agentes de fermentao e estado
fsico do substrato - Substrato lquido superfcie profundidade
(submerso) - Substrato slido ou semi-slido. 4.3.2.1 Fermentao em
estado lquido: o processo que se desenvolve na presena de grande
quantidade de gua. O processo de fermentao conduzido em tanques de
fermentao com grande variao no tamanho, tipo de material de
construo, abertos ou fechados, etc. O surgimento desse processo
permitiu o aumento de escala para muitos produtos limitados pelo
processo de fermentao em meio slido. Vrios produtos so obtidos por
esse processo: lcool etlico; bebidas alcolicas; antibiticos
vitaminas; vacinas; enzimas; insulina e muitos outros. A fermentao
lquida apresenta uma srie de vantagens operacionais sobre a
fermentao em meio slido tais como: - medio e controle de pH,
temperatura, oxignio, produto substrato; - separao e purificao do
produto; - maior facilidade de se ter um processo contnuo e
automatizado. BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos
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58 4.3.2.2 Processos de fermentao em meio lquido e na superfcie
So aqueles em que a biomassa situa-se na superfcie do meio lquido,
em contato direto com o ar atmosfrico, que fornece o oxignio
necessrio produo microbiana. A diminuio da concentrao de nutrientes
nas camadas superficiais faz com que cheguem superfcie, por difuso,
os nutrientes das camadas mais profundas.Tambm, por difuso, o(s)
produto(s) do metabolismo se dispersa(m) no meio em fermentao.
Portanto, a difuso e a relao entre a rea oferecida e o volume de
meio desempenham papel importante em bioprocessos operados em
superfcie. O meio de cultivo colocado em recipientes rasos, de modo
a oferecer grande rea ao desenvolvimento do bioagente. Como as
taxas de transferncia de massa de nutrientes so lentas, os tempos
de fermentao so consideravelmente longos. Os processos em superfcie
so de operao difcil e so considerados antieconmicos, devido ao alto
custo de produo resultante da manipulao custosa da esterilizao
(incluindo ambiente), enchimento, esvaziamento e limpeza das vrias
bandejas necessrias a produo em larga escala. Este tipo de processo
limita-se, via de regra, aos fungos filamentosos, que tendem a
formar pelcula micelial na superfcie do meio. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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59 4.3.2.3 Processos de fermentao em meio lquido submersos So
aqueles em que o microrganismo produtor se desenvolve no interior
do meio de fermentao, geralmente agitado. No caso de fermentaes
aerbias, o oxignio necessrio populao em desenvolvimento suprido,
atravs de um compressor, por borbulhamento de ar. A maioria das
fermentaes industriais importantes realizada por processo submerso.
Pode-se citar que uma determinante reduo no preo de muitos
produtos, anteriormente obtidos por processos em superfcie, foi a
possibilidade de adapt-los aos processos submersos. Comparados com
os processos em superfcie, os processos submersos oferecem uma srie
de vantagens: - pode-se manipular, com maior facilidade, maiores
volumes de meio; - a massa de microrganismos responsveis pela
transformao fica totalmente submersa no meio nutriente de maneira
uniforme, o que pode ser ajustado para fornecer as condies ideais
de crescimento e produo; - a absoro de nutrientes e excreo de
metablitos so executadas com maior eficincia, levando a menores
tempos de fermentao e, consequentemente, melhor produtividade;
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos
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60 4.3.2.4 Fermentao em estado slido Processo que refere-se a
cultura de microrganismos sobre ou no interior de partculas em
matriz slida, onde o contedo de lquido ligado a ela est a um nvel
de atividade de gua que, assegure o crescimento e metabolismo das
clulas e, por outro lado, no exceda a mxima capacidade de ligao da
gua com a matriz slida. A fermentao em estado slido, tambm
denominada de Fermentao em meio semi-slido, o mais antigo processo
fermentativo. Evoluo da fermentao semi-slida(estado slido) 2.600
a.C. Produo de po pelos egpcios 2.500 a.C. Produo de koji no Japo
Sculo XVIII Produo de vinagre de polpas 1.900 -1920 Produo de
enzimas fngicas 1.920 -1940 Enzimas fngicas, c.ctrico 1.940 -1.950
Produo de penicilina 1.950 -1.960 Produo de esteris 1.960 -1980
Micotoxinas e alimentos enriquecidos 1.990 -.... Vrios outro
produtos, enzimas, lcool BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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61 Fermentao em estado slido remete idia de dois tipos de
materiais insolveis em gua, sobre os quais os microrganismos iro
crescer: quando o suporte slido atua ele prprio como fonte
nutrientes e no caso em que os nutrientes so solveis em gua e os
microrganismos esto aderidos a uma matriz slida, inerte ou no, que
ir absorver o meio de cultura lquido. A maioria dos processos
utilizam o princpio em que o suporte slido atua tambm como fonte de
nutrientes. Os Substratos tradicionalmente utilizados so produtos
agrcolas como o arroz, o trigo, o paino, a cevada, o milho e a
soja, alm de substratos no convencionais como os resduos
agro-industriais e florestais, destacando-se: o bagao de cana-de-
acar, o sabugo de milho, o farelo de trigo e a palha de arroz. O
grande interesse nesses processos decorre do fato dessas
matrias-primas no possurem custos de produo associados diretamente,
sendo uma forma de se agregar valor a resduos que se formam em
abundncia. Em linhas gerais, a operao dos bioprocessos em meios
semi-slidos, pode ser realizada sem agitao mecnica, com agitao
ocasional ou contnua em reatores dos tipos: bandeja; tambor
rotativo; esteira rolante; reator tubular horizontal; tubular
vertical; sacos plsticos. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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62 4.4 Cintica dos bioprocessos A cintica de um bioprocesso
consiste na anlise da evoluo dos valores de concentrao de um ou
mais componentes do sistema produtivo, em funo do tempo do
bioprocesso. Entende-se como componentes, o microrganismo
(biomassa), os produtos do processo (metablitos) e os nutrientes ou
substratos que compe o meio de cultura. Tempo P S X t X - Biomassa
S - Substrato P - Produto BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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63 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Fase estacionria
Fase de morte Fase de transio Fase exponencial Log,nmero de clulas
Tempo [ h ] Fase LAG Curva de crescimento do microrganismo em
cultivo descontnuo representado em ordenadas semilogartmica
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64 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Fase LAG ( adaptao
) - As clulas que foram inoculadas se adaptam ao novo meio. As
clulas sintetizam as enzimas necessrias ao metabolismo dos
componentes presentes no meio. No h reproduo celular. A durao dessa
fase varia com a concentrao do inoculo, com a idade do
microrganismo (tempo de pr cultivo) e com o seu estado fisiolgico.
Fase exponencial ou logartmica - Caracterizada por uma grande
velocidade de crescimento. A produo de biomassa atinge velocidade
mxima. Fase de transio - A velocidade de crescimento comea a
diminuir por motivos como: a) inibio por produtos da fermentao b)
inibio pela alta [ ] de biomassa c) deficincia de oxignio d) inibio
por produtos secundrios txicos Fase estacionria - A taxa de
crescimento iguala-se taxa de morte de clulas. Fase de morte - Caso
o processo seja continuado, observa-se uma fase decrescente na
curva de desenvolvimento celular porque a taxa de morte de clulas
passa a ser maior do que a de crescimento.
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65 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 4.5 Biorreatores
Denomina-se biorreatores, reatores bioqumicos, reatores biolgicos,
os reatores qumicos nos quais ocorre uma srie de reaes qumicas
catalisadas por biocatalisadores que podem ser enzimas, ou clulas
vivas ( microbianas, animais ou vegetais). Classificao geral dos
biorreatores I. Reatores em fase aquosa (bioprocesso submerso) I.1
Clulas/enzimas livres Reatores agitados mecanicamente Reatores
agitados pneumaticamente Coluna de bolhas (bubble column) Reatores
air-lift I.2 Clulas/enzimas imobilizadas em suporte Reatores com
leito fixo Reatores com leito fluidizado Outras concepes I.3
Clulas/enzimas confinadas entre membranas Reatores com membranas
planas Reatores de fibra oca (hollow-fiber)
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66 II. Reatores em fase no-aquosa (bioprocesso semi-slido)
Reatores estticos (reatores com bandeja) Reatores com agitao
(tambor rotativo) Reatores com leito fixo Reatores com leito
fluidizado gs-slido Como se pode verificar, h uma grande variedade
de configuraes possveis para os biorreatores, no entanto, os mais
amplamente empregados so os reatores agitao mecnica (STR),
conhecidos tambm como reatores de mistura, constituindo cerca de
80% do total de reatores utilizados industrialmente. A capacidade
dos biorreatores bastante varivel, conforme o processo, podendo-se
distinguir trs grandes grupos no que se refere a escala de produo
industrial: Reatores da ordem de algumas centenas de litro at 1 a 2
m 3 de capacidade so empregados no cultivo de microrganismos
patognicos, ou para o crescimento de clulas animais e vegetais, em
geral objetivando a produo de produtos ligados rea da sade. Isto
particularmente importante para as companhias farmacuticas, pois
diferentes substncias podem ser produzidas no mesmo biorreator
durante o seu tempo de vida til. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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67 Uma escala intermediria, na ordem de dezenas de metros
cbicos at 100 a 200 m 3, especialmente empregados na produo de
enzimas, antibiticos e vitaminas; Para processos que exigem poucos
ou at mesmo nenhum cuidado de assepsia, como o caso da fermentao
alcolica ou do tratamento biolgico de resduos pode-se atingir
reatores com alguns milhares de metros cbicos da capacidade.
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos
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68 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 5. PROCESSO DE
OBTENO DE AGUARDENTE E LCOOL DE CANA DE ACAR 5.1 Extrao do caldo de
cana: A extrao feita por moendas de ternos mltiplos com embebio do
bagao para maior extrao do acar que chega a 96% ou mais. Nas
unidades pequenas, onde a extrao feita em apenas um nico terno, um
bom rendimento est em torno de 75%. 5.2 Preparo do mosto: Mosto
todo lquido aucarado apto a fermentar. No seu preparo, a correo
compreende todas as operaes tecnolgicas que visam transformar e
corrigir a matria-prima em um lquido aucarado de fcil fermentao. Um
mosto ideal deve ter as seguintes caractersticas: - concentrao de
acares: a quantidade de acar no mosto calculada para se conseguir
vinho com 7 a 8 0 GL o que corresponde a 14 a 16% de aucares
fermentecveis. Na prtica industrial usa-se o grau Brix. - acidez:
Os valores de acidez devem estar entre 2,5 a 3,0g/L. Uma outra
medida importante o pH pois a levedura tem atividade tima em pH 4,0
a 4,5. - sais minerais: usa-se enriquecer o mosto de fermentao com
0,2g/L de diamino fosfato (DAP) que fornece o nitrognio e fosfato,
indispensvel ao processo fermentativo.
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69 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos - vitaminas: a
levedura alcolica tem a capacidade de sintetizar todas as vitaminas
que necessita. Pode-se adicionar vitaminas do complexo B para
estimular o processo, atravs da adio de farelo de arroz na proporo
de 1g por litro de mosto. 5.3 Processo fermentativo: A fermentao
alcolica um processo que resulta na transformao de acares solveis
em etanol e gs carbnico, realizado, principalmente, pelas leveduras
e descrita de modo geral pela equao: C 6 H 12 O 6 + 2 ADP 2C 2 H 5
OH + 2CO 2 + 2ATP + Energia (54,05 Kcal/Kg Substrato) A equao
mostra que 1 mol (180 g) de glicose produz 2 moles (92 g) de
etanol, 2 moles de CO 2 (88 g) e 2 moles de ATP que pode ser
utilizados para a sntese de componentes celulares, alm de energia
(57 Kcal/mol de glicose). Desta forma o rendimento terico de etanol
a partir de glicose de 0,511 gramas de etanol produzido por grama
de glicose consumida. De forma geral os rendimentos reais
observados atingem somente 90-95% do rendimento terico uma vez que
parte da glicose utilizada para sntese de material celular e para
reaes de manuteno do microrganismo.
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70 As leveduras mais utilizadas na fermentao alcolica so
Saccharomyces cerevisae (panificao, cervejaria, usina de lcool),
Saccharomyces cerevisae var. ellipsoides (vinho) e S.
carlsbergensis (cervejaria). A cultura pura de levedura adquirida
de laboratrios especializados na forma liofilizada e no momento do
uso deve-se proceder a ativao das clulas. Aps a reativao tem-se a
cultura na forma de repique em tubos de cultura. O processo de
multiplicao das clulas de levedura feito em duas etapas: (1)
laboratorial e (2) industrial. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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71 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Laboratrio Planta
industrial Tubo de cultura Vaso A Vaso B Pr-fermentador Dornas
50.000 l Ar Vapor 100ml mosto 5 B + sais 500ml mosto 7 B + sais
2,5l mosto 9 B + sais 12,5l mosto 11 B + sais 200 l 1.000 l
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72 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Descrio do
processo de multiplicao das clulas para incio da operao de
fermentao 1. Cultura em tubo de cultura, reativada a partir da
cultura liofilizada adquirida de laboratrio especializado; 2.
Inocula-se a massa de clulas de um tubo de cultura em frasco cnico
de 500mL, contendo 100 mL do mosto a 5 0 Brix, enriquecido com
minerais e esterilizado em autoclave a 121 0 C durante 20 minutos.
Incuba-se o frasco a 28-30 0 C por cerca de 24 horas, sob agitao;
3. Na etapa seguinte, o contedo do frasco transferido para frasco
maior de 2L, contendo 500 mL do mosto a 7 0 Brix, enriquecido e
esterilizado. A incubao por 24 horas a 28-30 0 C; 4. Na nova
transferncia usa-se um balo de 6l contendo 2,5 L do mosto com 9 0
Brix enriquecido e esterilizado. Incubao a 28-30 0 C por 24 horas
com agitao peridica para evitar a deposio das clulas;
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73 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 5. A ltima
transferncia de laboratrio feita para uma bombona de 20 a 30L
contendo 12,5L de mosto a 11 0 Brix enriquecido. A esterilizao
feita em autoclave grande. A incubao feita a 28-30 0 C por 24 a 48
horas; 6. Admite-se o mosto no vaso A at atingir cerca de metade de
seu volume e adiciona-se os minerais. A esterilizao feita por injeo
direta de vapor sob presso de 1g/cm2 por 30 minutos. O resfriamento
feito por circulao de gua externa at atingir 30 0 C. Inocula-se
assepticamente com o fermento proveniente do laboratrio. A incubao
feita por 24 horas, arejando-se continuamente com ar esterilizado.
A temperatura mantida a 28-30 0 C atravs da circulao de gua. Quando
a concentrao dos acares se reduzir a metade da inicial,
transfere-se todo o contedo para o vaso B; 7. O vaso B prepara da
mesma forma que o vaso A. A esterilizao feita por injeo de vapor
fluente por 1 hora. A transferncia de fermento do vaso A para o
vaso B feita por meio de presso de ar exercida naquele vaso. A
fermentao conduzida sob aerao e resfriamento;Terminada a fermentao
o contedo pode ser transferido para fermentador industrial ou para
um pr-fermentador se necessitar mais uma etapa de multiplicao.
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74 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 5.4 Fases da
fermentao alcolica: O processo fermentativo inicia logo que a
levedura entra em contato com o mosto, e pode ser dividido em trs
fases: Fermentao preliminar Compreende o perodo entre a adio do
mosto no p-de-cuba e o incio do desprendimento de gs carbnico. H
uma intensa atividade das leveduras para formao de novas clulas.
Como conseqncia h um considervel consumo de acar, com pouca ou
quase nem uma produo de lcool. Cerca de 1,5 a 2,0 g de sacarose so
consumidos para cada grama de massa seca de levedura produzida. O
processo conduzido a temperatura de 30 0 C sob aerao por um perodo
de cerca de 4 a 6 horas. Esse perodo pode ser abreviado pelo uso de
elevada concentrao de levedura no p-de-cuba ou pelo uso de processo
contnuo com recirculao de clulas. Fermentao principal Inicia-se com
o desprendimento intenso de gs carbnico e formao rpida de lcool. H
tambm grande desprendimento de calor e responsvel pela maior parte
do lcool produzido. Com o desprendimento do gs carbnico h formao de
espuma necessitando a adio de anti-espumante. Paralelamente ao
desprendimento de gs carbnico h reduo da densidade do mosto e
elevao de acidez por causa de alguns sub-produtos formados.
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75 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos O desprendimento
intenso de gs carbnico, na presena de substncias gomosas,
bagacilhos e outros componente, aumenta a reteno de gs, fazendo o
volume aparente do lquido aumentar de 50 a 60%. Isso provoca o
transbordamento das dornas, reduzindo a produtividade e o
rendimento do processo. A atividade bioqumica intensa nessa fase
causa um desprendimento intenso de calor que deve ser removido. Nas
dornas pequenas, at 30.000 L essa remoo feita pela troca de calor
atravs da parede pelo escoamento externo de gua resfriada (dornas
de ferro ou ao). Em dornas maiores ou dornas de madeira ou
alvenaria h a necessidade do uso de serpentinas internas ou
acoplamento de trocador de calor tubular ou placas para
resfriamento do mosto. O final da fermentao principal caracterizado
pela reduo do desprendimento de gs carbnico, abaixamento da formao
de calor, e diminuio na movimentao superficial do mosto. O perodo
dessa fase da fermentao de 12 a 16 horas. Fermentao complementar ou
ps-fermentao Essa fase inicia-se com a diminuio rpida da atividade
fermentativa observada pela reduo do gs carbnico desprendido;
diminuio no movimento superficial; desaparecimento da espuma; reduo
da temperatura; aumento da acidez; formao de lcoois superiores.
Essa fase termina com a parada completa de desprendimento de gs
carbnico, devendo ser a mais curta possvel para se evitar
contaminao do vinho por bactrias. Toda vez que duas ou trs leituras
consecutivas de Brix do vinho a cada duas horas apresentarem
resultados iguais, o vinho deve ser enviado para destilao.
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76 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 5.5 Processos
alternativos para produo de etanol via fermentativa A fermentao
alcolica pode ser conduzida atravs de trs processos distintos:
batelada, batelada alimentada e contnuo. As destilarias mais
recentes utilizam o processo contnuo. Vantagens e inconvenientes
dos processos contnuos e descontnuos de fermentao alcolica;
Processo DescontnuoProcesso Contnuo (batelada e batelada
alimentada) Vantagens- maior controle- maior produtividade sobre
contaminao - tempos de residncia reduzidos - maior adaptabilidade
ao controle automtico Inconvenientes- inibio pela concentrao -
contaminao e mutao de acar e etanol- menor flexibilidade - tempo de
residncia longo - baixa produtividade
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77 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 5.6 Destilao do
vinho Os componentes lquidos so representados por gua e lcool. O
lcool representa de 5 a 10% em volume, dependendo da natureza do
mosto. Esto ainda presentes os cidos actico, succnico e lctico,
lcoois superiores como amlico, isoamlico, proplico, isoproplico,
butlico, isobutlico e glicerol, furfural, aldeidos e steres. Os
componentes slidos podem estar em suspenso ou em soluo. A qualidade
da aguardente determinada principalmente pela qualidade e
quantidade das impurezas formadas pelos aldedos, cidos, steres,
lcoois superiores. A qualidade final depende da qualidade do vinho
e do equipamento e processo de destilao. Os componentes volteis
possuem diferentes graus de volatilidade, sendo possvel a separao
por processo de destilao. Os componentes mais volteis so recolhidos
na primeira frao do condensado denominada de cabea e os menos
volteis nas fraes finais cauda. A poro intermediria denominada
corao. Essas trs pores constituem o flegma. Flegma de baixo teor
alcolico entre 55 e65 GL. Flegma de alto grau entre 90 e 95 GL. A
vinhaa ou vinhoto ou restilo, constitui a frao no voltil.
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78 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 6. PROCESSO PARA
PRODUO DE ANTIBITICO POR FERMENTAO 6.1 Procura e isolamento de
microrganismos produtores de antibiticos Ao se procurar isolar um
microrganismo para fins industriais, deve-se ter em mente as
caractersticas que dever apresentar, quais sejam: - crescimento
rpido em substrato econmico; - produo das substncias desejadas em
quantidades e condies econmicas; - conservao das caractersticas
biosintticas sem grandes riscos de variao; - baixa produo de
substncias que interfiram com a extrao do antibitico; - ausncia de
patogenicidade, etc. cada vez mais difcil encontrar microrganismos
capazes de produzir antibiticos novos. De 10.000 amostras de
actinomicetos isolados de amostras de terra diferentes, isolam-se
2.500 tipos capazes de produzir antibitico. Destes, apenas 10
fornecem novos antibiticos. E, desses, apenas 1 mostra por suas
propriedades, ter utilidade clnica. 6.2 Conservao da cepa produtora
Congelamento e liofilizao so as duas tcnicas usadas
preferencialmente na conservao de estoques industriais.
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79 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 6.3 Processo
industrial de produo de penicilina O primeiro antibitico produzido
industrialmente foi a penicilina. De incio, sua produo era feita em
superfcie, sendo o meio de cultura esterilizado em camadas delgadas
em frascos, garrafas ou bandejas. Ao meio esterilizado inoculava-se
uma suspenso de esporos de Penicillium. Os meios inoculados eram
incubados a 24 - 28 0 C, sem agitao. As desvantagens do mtodo eram:
- deficincia na penetrao de oxignio no meio; - parte area do miclio
tinha pouco acesso aos nutrientes; - problemas de contaminao
constantes; - dificuldades de extrao do antibitico do meio.
Selecionando-se amostras de Penicillium, reformulando-se o meio de
fermentao, e adaptando- se o microrganismo para o desenvolvimento
em profundidade em caldo aerado, possvel produzir o antibitico em
larga escala economicamente. 6.3.1 controles operacionais: A produo
de espuma reduz a capacidade til do equipamento, dificulta as
trocas gasosas entre o meio de fermentao e o ar e pode causar, por
efeito de flotao, exausto de alguns dos componentes do meio de
fermentao. No caso de antibiticos produzidos por meio de bactrias,
poderia ocasionar concentrao de clulas na espuma.
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80 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Controle
fisiolgico No caso de produo de penicilina o pH deve ser mantido em
limites estreitos. Por isso,o meio de produo contm Ca, Mg e fosfato
como tampo; alm disso, cido sulfurico e hidrxido de sdio devem ser
adicionados durante a fermentao para se manter o pH prximo a
neutralidade. Alm do pH, controla-se as quantidades de acares e de
nitrognio, afim de se manterem condies que favoream as atividades
metablicas desejveis do microrganismo. Caldos fermentados contendo
fungos e actomicetos apresentam caractersticas no-newtonianas de
fluxo. Comportam-se normalmente como pseudoplsticos. A medida que o
caldo apresenta caractersticas no-newtonianas, torna-se difcil
dispersar homogeneamente nutrientes no meio e fornecer oxignio s
clulas. O aumento da viscosidade do caldo, no decorrer da
fermentao, acarreta diminuio da disponibilidade de oxignio. Uma
diluio apropriada do meio causa diminuio da viscosidade sem
prejudicar a capacidade de produo. Meios de cultura Bons
rendimentos de antibitico ocorrem quando quantidades relativamente
grandes de C e de N so fornecidas para as atividades metablicas do
microrganismo.
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81 O meio de cultura, alm de fornecer nutrientes, em condies
adequadas para o desenvolvimento do microrganismo e formao do
antibitico, deve: - ter capacidade de tamponamento; - permitir o
mnimo de formao de espuma; - dificultar o crescimento de
contaminantes; - contribuir para a estabilidade gentica do agente
de fermentao; - permitir aerao e agitao vigorosa; - permitir fcil
recuperao do produto; - ser passvel de esterilizao; - conter
precursores necessrios formao do antibitico; - ser economicamente
exeqvel. As fontes de energia e carbono mais utilizadas so o melao,
o acar e o amido de milho e leos vegetais, particularmente os de
milho, girassol e soja. A gua de milho, subproduto da fabricao de
amido de milho, a fonte de nitrognio muito utilizada em indstrias
de fermentao, por exemplo na produo de penicilina. Alm de
nitrognio, a gua de milho fornece cido lctico, glicose, aminocidos
e vitaminas. Tambm se utiliza industrialmente como fonte de N, o
levedo de cerveja, que alm de fornecer N orgnico fonte de vitaminas
e fatores de crescimento, a torta de amendoim, a farinha de peixe,
extratos de carne, casena, etc. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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82 Caldo fermentado Miclios Clulas Resduos slidos Antibitico
bruto Retirada de slidos Fracionamento ou Extrao Concentrao
Purificao do Antibitico Recuperao de solvente A extrao de
antibitico dificultada pela baixa concentrao de produto (1 a 2%),
sensibilidade ao pH, temperatura, e a presena de diferentes
materiais dissolvidos ou em suspenso no caldo fermentado. 6.3.2
Extrao de antibiticos aps a fermentao BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos
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83 - Retirada dos slidos no caldo fermentado A primeira
dificuldade na retirada de slidos de um caldo fermentado deve-se
presena de partculas em suspenso coloidal. Essa dificuldade pode
ser superada: a) variando-se o pH. b) adicionando-se agentes
floculantes. c) usando-se colides de carga contrria. d) usando-se
enzimas clarificantes. e) controlando-se as condies de fermentao. -
Processos de extrao Na extrao de antibiticos, os processos mais
empregados so: a precipitao, a extrao com solventes e a adsorso por
meio de resinas de troca inica A precipitao pode ser usada para
recuperao de vrios antibiticos ou ainda na concentrao e purificao
dos mesmos. No caso de tetraciclinas, pode-se fazer a precipitao
com gua de cal e separar o produto por filtrao ou centrifugao.
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos
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84 A extrao por solventes feita, pelo menos, em duas etapas:
mistura do solvente com o caldo, e separao das fases aquosa e
orgnica. A mistura deve ser feita em alta turbulncia, permitindo o
maior contato possvel entre o caldo e o solvente. O tempo de
contato deve ser suficiente para permitir o estabelecimento de
equilbrio na partio do antibitico entre o caldo e o solvente. O pH
e a temperatura devem ser ajustados de modo a favorecerem a
transferncia do antibitico da fase aquosa para o solvente. As duas
fases, aquosa e orgnica, so normalmente separadas por centrifugao.
- Concentrao e Purificao de antibiticos Depois que o antibitico
extrado do caldo, pode ser ressolubilizado. submetido ento a uma
cristalizao (controlando-se pH e temperatura), precipitao ou
reextrao com um solvente aquoso, como se faz com a penicilina. Na
purificao da penicilina por exemplo, pode-se depois de filtrado o
caldo, resfri-lo e acertar o pH a 2,2 +/- 0,2, com cido sulfrico ou
fosfrico. Faz-se a extrao com hidrocarbonetos. Eleva- se o pH a 6,7
+/- 0,2 e reextrai com tampo aquoso. O processo repetido, de modo a
se obter uma purificao do antibitico, que submetido, finalmente a
um processo de cristalizao ou liofilizao. A concentrao e purificao
de antibiticos pode ser ainda por: Resinas lquidas; Membranas.
BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos
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85 7. PROCESSO BIOTECNOLGICO DE OBTENO DE VITAMINAS: CIDO
ASCRBICO Trata-se da vitamina que se obtm em maior quantidade
biotecnologicamente. O processo completo inclui uma sntese mista
qumica-biotecnolgica: 1. D-glicose se transforma por reduo
cataltica em D-sorbitol; 2. Em processo fermentativo com
Acetobacter suboxidan o C 2 do sorbitol oxidado originando
L-sorbosa com rendimento quase estequiomtrico; 3. Por tratamento
com hidrxido sdico obtem-se o sal de sdio na forma enlica do cido
2-oxo-L-glucnico, que se transforma por acidificao diretamente em
cido L- ascrbico. A transformao biotecnolgica de D-sorbitol em
L-sorbosa ocorre em tanques de fermentao com cultivo de Acetobacter
suboxidans. Condies do processo fermentativo: Substrato Soluo de
D-sorbitol a 20% e 0,5% de extrato de levedura ou 0,3% de extrato
de gros de milho. BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos
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86 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos Inoculo O inoculo
Acetobacter suboxidan representa 3% do substrato. Fermentao A
fermentao transcorre a 30-35 0 C com aerao e agitao vigorosas e
termina aps 2 a 3 dias. O processo ento interrompido elevando-se a
temperatura a 50 0 C. Separao purificao e concentrao A soluo
contendo L-sorbosa separada das clulas mediante sucessivas
filtraes. A descolorao do filtrado se processa em filtros de carvo
ativo e a concentrao feita lentamente at que ocorra a cristalizao.
Assim procedendo se consegue cristais de L-sorbosa muito puros que
aps transformao qumica se obtm o cido L-ascrbico.
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87 BIOTECNOLOGIA Bioprocessos/Microrganismos 7.1. PROCESSO
BIOTECNOLGICO PARA OBTENO DE COBALAMINA (Vit. B 12 ) Em um tanque
de mistura os componentes do substrato so misturados com gua,
esterilizado e resfriado. O substrato esterilizado adicionado
asceticamente ao fermentador que est esterilizado e aerado em maior
ou menor grau dependendo da espcie de bactria a ser utilizada. Se
inocula e incuba a temperatura de 18 a 21 0 C. A durao do processo
de fermentao depende do microrganismo. As bactrias do cido
propinico fermentam primeiramente 3 dias anaerobicamente, depois
3-4 dias aerobicamente e assim se obtm rendimento de 19 a 23 mg/L.
As fermentaes com Bacillus megaterium, Pseudomonas denitrificans e
Streptomices olivaceus duram 6 horas, 2, 3 e 4 dias respectivamente
com uma produo de 15 mg/L Ao final da fermentao o caldo de cultivo
pode ser empregado para a obteno de concentrado ou cristais de
vitamina B 12 O concentrado obtido por evaporao. Para a obteno de
preparados puros se acidifica o caldo de cultivo com H 2 SO 4 e Na
2 SO 3 a um pH 5,0 para estabilizar a cobalamina e separ-la das
clulas. Depois a soluo filtrada e se purifica a soluo com carvo
ativo. O passo seguinte consiste na concentrao por evaporao seguido
da adio de solventes orgnicos, cristalizao e purificao.
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88 8. PROCESSO BIOTECNOLGICO PARA OBTENO DE POLISSACARDEOS:
DEXTRANA As dextranas que se utiliza como substitutos do plasma tem
que ter um peso molecular mdio de 40.000 a 80.000. Uma soluo 6% de
dextrano com esse peso molecular, tem a viscosidade e presso
osmtica muito prximas ao plasma sangneo. Na maioria das vezes os
dextranos se formam com peso molecular elevado. Com o cultivo
bacteriano ou solues enzimticas obtem-se dextranos de elevado peso
molecular e a partir destes por hidrlise o peso molecular desejado.
O melhor estabelecer as condies de processo de modo a se obter
dextranos de peso molecular na faixa desejada. Os substratos
preparados com sais inorgnicos, 2% de extrato de milho, 10% de
sacarose e pH de 6,5 a 7,0 filtrado, esterilizado, resfriado,
adicionado ao fermentador sob agitao e inoculado com Leuconostoc ou
Xanthomonas. Aps 2-4 dias a 25 0 C o processo est concludo com a
formao de uma massa gelatinosa com o pH baixando para 4,0 devido
formao de cido lctico. O contedo do fermentador ento bombeado
tanques de precipitao e resfriado a 1,0 0 C. Os dextranos se
precipitam pela adio de metanol que se recupera por destilao
apartir da soluo resultante. A frao precipitada de elevado peso
molecular hidrolisada com cido clordrico a 100 0 C, controlando se
a viscosidade e se resfria gradativamente at se obter as cadeias de
PM desejada, e se neutraliza com NaOH. BIOTECNOLOGIA
Bioprocessos/Microrganismos