Microbiologia e Industria Alimentar

Como resolver problemas de alimentação da

população humana?

Como produzir maior quantidade de alimentos?

Qual o contributo da indústria na produção,

processamento e conservação de alimentos?

Em que medida as novas variedades de alimentos obtidas

por engenharia genética podem ser uma solução?

Quais os efeitos ambientais da produção intensiva de

alimentos?

Microbiologia e Industria Alimentar

Os alimentos consumidos pelos seres humanos consistem, na sua quasetotalidade, em plantas e animais e nos produtos que deles derivam, pelo que apresença de microrganismos nos alimentos é muito frequente.

A interacção entre microrganismos e alimentos tem como consequências:

• a produção de certos alimentos com características específicas, como resultadode processos de fermentação;

• a deterioração dos alimentos, que se tornam impróprios para consumo humano,como resultado da utilização dos nutrientes para o crescimento dos própriosmicrorganismos.

A indústria alimentar tem em conta a relação entre microrganismos e alimentosatravés das seguintes intervenções:

• utilização de microrganismos na produção de certos alimentos, porfermentação;

• utilização de microrganismos como fonte de enzimas para o processamento dealimentos;

• desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de conservação de alimentosque retardam a sua deterioração devido à actividade de microrganismos ou aoutros factores;

• desenvolvimento de técnicas de melhoramento de alimentos ou de produção denovos alimentos.

Microbiologia e Industria Alimentar

Microbiologia e Industria AlimentarOs microrganismos incluem protozoários, algumas algas, alguns fungos, bactérias e vírus.

Ainda que apresentem, na sua maioria, pequenas dimensões, o que não permiteapercebermo-nos da sua presença no ar, nos objectos que manuseamos ou nos própriosalimentos que ingerimos, a sua importância é relevante.

O próprio equilíbrio ambiental está dependente da presença de microrganismos, em especialpelas actividades que desempenham na reciclagem dos principais elementos químicosconstituintes dos seres vivos, através dos ciclos biogeoquímicos.

Em processos industriais, os microrganismos são preferidos às plantas e aos animais porvárias razões, podendo-se destacar:

A sua cultura em fermentadores é facilitada por serem unicelulares ou pluricelularespouco diferenciados.

A simplicidade da sua organização favorece a manipulação do património genético.

A razão área/volume que apresentam permite uma absorção rápida de nutrientes, tendouma velocidade de metabolismo elevada.

A sua grande diversidade metabólica permite-lhes converter compostos de naturezamuito diversa, produzindo uma grande variedade de produtos finais.

O seu grande poder de multiplicação permite obter rapidamente populações importantes,utilizáveis à escala industrial.

Um bom conhecimento das várias características dos microrganismos utilizados, em especialda sua actividade metabólica, é indispensável a uma óptima exploração a nível industrial.

Cronologia histórica da Biotecnologia

O uso da Biotecnologia teve o seu início com os processos fermentativos, cujautilização transcende, de muito, o início da era Cristã, confundindo-se com a própriahistória da humanidade. A produção de bebidas alcoólicas pela fermentação degrãos de cereais já era conhecida pelos sumérios e babilónios antes do ano 6000a.C.

Mais tarde, por volta do ano 2000 a. C., os egípcios, que já utilizavam o fermentopara fabricar cerveja, passaram a emprega-lo também na fabricação de pão.

Outras aplicações como a produção de vinagre, iogurte e queijos são, de há muito,utilizadas pelo ser humano.

Entretanto, não eram conhecidos os agentes causadores das fermentações queficaram ocultos por 6 milénios. Somente no século dezassete, o pesquisador AntomVan Leeuwenhock, através da visualização em microscópio, descreveu a existênciade seres tão minúsculos que eram invisíveis a olho nu.

Foi apenas 200 anos depois, que Louis Pasteur , em 1876, provou que a causa dasfermentações era a acção desses seres minúsculos, os microrganismos, caindo porterra a teoria, até então vigente, que a fermentação era um processo puramentequímico.

Foi ainda Pasteur que provou que cada tipo de fermentação era realizado por ummicrorganismo específico e que estes podiam viver e se reproduzir na ausência dear.

Posteriormente, em 1897, Eduard Buchner, demonstrou ser possível a conversãode açúcar em álcool, utilizando células de levedura maceradas, ou seja, na ausênciade organismos vivos.

Cronologia histórica da Biotecnologia

Por estranho que possa parecer, foram as grandes guerras mundiais que motivarama produção em escala industrial de produtos advindos de processos fermentativos.

A partir da primeira guerra, a Alemanha, que necessitava de grandes quantidades deglicerol para a fabricação de explosivos, desenvolveu através de Neuberg, umprocesso microbiológico de obtenção desse álcool, tendo chegado a produzir 1000toneladas do produto por mês.

Por outro lado, a Inglaterra produziu em grande quantidade a acetona para o fabricode munições, tendo essa fermentação contribuído para o desenvolvimento dosfermentadores industriais e técnicas de controle de infecções.

Foi, todavia, a produção de antibióticos o grande marco de referência nafermentação industrial. A partir de 1928, com a descoberta da penicilina porAlexander Fleming, muitos tipos de antibióticos foram desenvolvidos no mundo.

Na década de 40, durante a segunda guerra mundial, os antibióticos passaram aintegrar os processos industriais fermentativos, principalmente nos Estados Unidos,baseando-se inicialmente na síntese da penicilina e, posteriormente, daestreptomicina.

Foi, todavia, a partir da década de 50 que a Biotecnologia, com a descoberta dasíntese química do DNA, e com as técnicas de manipulação genética: DNArecombinante, fusão celular ou hibridoma, passou de facto a existir.

A técnica do DNA recombinante envolve a criação sintética de novos organismosvivos, com características não encontradas na natureza, formadas pela hibridizaçãoem nível molecular do DNA.

Metabolismo Celular

Processos fermentativos

Glicólise

Actividade Enzimática

Componentes da Holoenzima

Complexo Enzima-Substrato

Reacções Metabólicas

Intervenientes numa reacção enzimática

Complexo Enzima-Substrato

Inibição enzimática

Inibição do Complexo Enzima-Substrato

Controlo das vias metabólicas

Factores que condicionam a actividade enzimática

75% na

indústria

alimentar