04/05-MICROBIOLOGIA DOS ALIMENTOS Alimentos e Enzimas Produzidos por MicrorganismosMicrorganismos produtores de alimentos: So aqueles que provocam alteraes desejveis no alimento, so utilizados na fabricao de grande nmero de alimentos. Os microrganismos tm sido utilizados pelo homem em diferentes processos e de diferentes maneiras. Muitas substncias de considervel valor econmico so produtos do metabolismo microbiano, desde a produo industrial de materiais importantes incluindo, qumicos finos (farmacuticos) e aqueles produzidos em grandes quantidades que sero utilizados como matria-prima. Aplicaes Biotecnolgicas de microrganismos: Produo de protena unicelular Produo de inseticidas Produo de vacinas Produo de antibiticos Produo de etanol Produo de cidos orgnicos: cido actico (vinagre); cido ltico; cido propinico; cido ctrico; cido glucnico 7. Produo de aminocidos - lisina, cido glutmico. 8. Produo de enzimas 9. Produo de solventes (etanol, butanol e acetona so os principais alm dos lactatos). 10- Produo de polissacardeos 11- Produo de lipdeos 12- Produo de alimentos por fermentao ltica: picles, azeitona, queijos, chucrute, iogurte. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

BIOTECNOLOGIA Biotecnologia "a aplicao dos princpios cientficos e da Engenharia ao processamento de materiais, atravs de agentes biolgicos, para prover bens e assegurar servios. Poderamos simplificar a definio anterior dizendo que Biotecnologia a utilizao de agentes biolgicos para prover bens e assegurar servios. Mesmo assim ficaramos cheios de dvidas: quais "agentes biolgicos"? Quais os conhecimentos bsicos necessrios? Que devemos entender por "bens" ou "servios"? Vejamos o quadro a seguir:

Microbiologia, Bioqumica, Gentica, Engenharia, Qumica, Informtica CONHECIMENTO BIOTECNOLOGIA BENS Alimentos, Bebidas, Produtos Qumicos, Energia, Produtos Farmacuticos, Pesticidas, etc.

Microrganismos, Clulas e Molculas (Enzimas, Anticorpos, DNA, etc.) AGENTES BIOLGICOS SERVIOS Purificao da gua, Tratamentos de resduos, Controle de poluio, etc.

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.

O IMPACTO DA BIOTECNOLOGIA NOS DIVERSOS SETORES PRODUTIVOS O impacto da Biotecnologia, seja ela clssica ou moderna atinge os setores mais diversos, como observamos no quadro a seguir: SETORES AGRICULTURA BENS OU SERVIOS OBTIDOS POR BIOTECNOLOGIA Adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de rvores, plantas transgnicas, etc. Pes, queijos, picles, cerveja, vinho, protena unicelular, aditivos, etc. Butanol, acetona, glicerol, cidos, enzimas, metais, etc. Etanol, biogs, etc. Recuperao de petrleo, tratamento do lixo, purificao da gua, etc. Embries, animais transgnicos, etc. Antibiticos, hormnios e outros produtos farmacuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnstico, clulas-tronco e novos tratamentos, etc.

ALIMENTAO INDSTRIA QUMICA

ELETRNICA Biossensores, etc. ENERGIA MEIO AMBIENTE PECURIA SADE

Lista de alguns produtos engenharia biotecnolgica

produzidos

pelo

recurso

penicilina cefalosporina Antibiticos tetraciclima amoxicilina amilases proteases Enzimas lipases enzimas de restrio ou endonucleases (cortam o DNA em pontos especficos Enzimas especficas permitindo criar molculas com DNA recombinado) streptoquinases (ao fibrinoltica) Leveduras (levedo de cerveja) "starters diversos" Biomassa algas Quitosana (fibra solvel formada por aminopolissacardio derivado da quitina crustceos)- 04/05 Biopolmeros 07/05 goma de xantano ou goma xantana poli hidroxi alcanoatos -(bioengenharia ortopdica) dextrano (age sobre a viscosidade do sangue) bacillus thuringiensis baculovirus (contamina e mata a lagarta da Biopesticidas soja) molho de soja, tofu caf, iogurte Alimentos vinagre, queijo cacau, po, etc.. B-caroteno Astaxantina (pigmento vermelho produzido Pigmentos por vrias espcies de microalgas e planktons) Pertence ao grupo dos carotenides. Responsvel pela cor rosa avermelhada de camares, salmes e

pssaros entre eles os flamingos. Interleukina (tumores hepticos) interferon (prod. no organismo com objetivo Indstria farmacutica de defend-lo indiretamente dos vrus) vacinas hormonios de crescimento anticorpos

Produo de cultivos para fermentao de alimentos Podem-se adicionar os microrganismos necessrios para as fermentaes alimentares como cultivos puros ou como mistura de cultivos. Ou ainda "no se adiciona" nenhum porque alguns alimentos ao fermentar j contm o microrganismo desejado em quantidades suficientes.

De uma maneira geral os princpios de manuteno e preparao de cultivos seguem a seguinte seqncia: 1. Seleo podem ser cultivos j estabelecidos (provenientes de outros laboratrios) ou se seleciona aps provar numerosas estirpes, estas, devem ser estveis e o rendimento e a velocidade a que se produzem as mudanas no deve ser varivel. 2. Mantenimento da atividade de um cultivo uma vez obtido um cultivo satisfatrio deve-se mant-lo puro e ativo (pode ser atravs de transferncias peridicas). Os cultivos de reserva podem ser conservados atravs de liofilizao (desidratao a frio) ou congelamento em nitrognio lquido. 3. Preparao de cultivos feito com a cultura estoque mantida conservada ou com culturas isoladas na etapa seletiva: Cultivos bacterianos, Cultivos de leveduras, Cultivos de mofos ou Cultivos mistos.

4. Atividade de um cultivo se julga pela velocidade de seu crescimento e produo da substncia desejada. De que organismos surgem os produtos finais

Produo Microbiana de Ingredientes para Alimentos

Ingredientes D-arabitol Obtido pela fermentao aerbica de glicose por leveduras osmoflicas especficas Manitol

Funo

Organismo Candida diddensis e Saccharomyces rouxii Torolopsis mannitofaciens

Acar (adoante)

Acar (adoante)

Beta-caroteno cido ctrico Diacetil steres de cido graxo Decalactona Genariol (lcool insaturado) cido glutmico ou glutamato (sal de sdio) Lisina (rao de frangos e porcos) 6-pentil--pirona (lactona insaturada)

Pigmento Acidulante Saborizante (manteiga) Fragrncias de frutas

Blakeslea trispora Aspergillus niger Leuconostoc cremoris Pseudomonas spp Sporobolomyces odorus e Yarrowia lipolytica (biotransformao de lipdios em aromas) Kluyveromyces lactis Corinebacterium glutamicum Mat.- prima xarope de cana de acar Corinebacterium glutamicum Mat.- prima xarope de cana de acar Trichoderma spp

Fragrncias de pssego

Fragrncias de rosa Estimulante do sabor 07/05 (umami)

11/05 Aminocido

Fragrncias de coco Aminocido de uso em medicamentos para hiperteno. Em alimentos usada como suplemento nutricional e flavorizante espessante vitamina Acidulante Antimicrobiano espessante

Prolina

Serratia marcerscens

Polissacardeos termoestveis Vitamina B-12 cido ltico Nisina Goma xantana

Argobacterium radiobacter Propionibacterium Estreptococcus e Bacillus Lactococcus lactis Xanthomonas campestri

L-fenilalanina

Precursor do aspartame e aditivo em suplementos nutricionais esportivos e alimentos e bebidas para a sade

Bacillus polymyxa fermentao a partir de fontes de carboidrato

PROCESSOS DE PRODUO: 1- Produo de biomassa microbiana/ Protenas unicelulares Protena unicelular aquela proveniente de clulas de microrganismos. Fungos filamentosos, leveduras, bactrias e algas so fontes de protenas unicelulares. As leveduras tm sido preconizadas com mais freqncia, contudo esta produo depende do tipo de substrato a ser utilizado, disponibilidade de matria-prima, velocidade de multiplicao do organismo, toxicidade, digestibilidade e valor nutritivo do produto final.

Biomassa fngica 1. Fungos filamentosos formadores de cogumelos comestveis Exemplo:

Agaricus campestris (champignom), Lentinus edodes (shiitake) - cultivados utilizando-se diferentes substratos lignocelulsicos (bagao de cana, palha de arroz, serragem, polpa de caf, folha de mandioca, etc) Extrato obtido de Lentinus edodes inibiu o desenvolvimento de tumores em ratos, em pesquisa realizada na Universidade de Hong Kong. Atualmente, desenvolvem-se estudos sobre protena microbiana para consumo animal e do homem, a partir de resduos agrcolas utilizados para crescimento fngico.

2. Micoprotena ou protena fngica (Quorn)

produzida por fermentao a partir do fungo Fusarium gramineurum, e est sendo estudada como substituto de carne. O miclio fngico misturado com de albumina de ovo que atua como aglutinante. considerada uma protena de elevada qualidade, podendo ser adicionada de sabores e corantes e aps a correta manipulao adquire textura semelhante a da carne.

3. Levedura alimentcia

A levedura fonte de protenas e vitaminas do complexo B e minerais. No estado seco, contm cerca de 50% de protena de boa qualidade.

1.1- Processo de produo de protena unicelular

Preferncia por material abundante, de baixo custo, ricos em carboidratos - resduos industriais, de destilarias, de processamento de alimentos, soros de leite, resduos lignocelulsicos de bagao de cana, papis velhos, etc. Consiste primeiramente, na transformao de hidratos de carbono da matria-prima em matria celular, com suplementao de sais de amnio e fsforo. Na obteno de protena unicelular de leveduras, a converso da matria-prima em protena conduzida em fermentadores que so dotados de dispositivos para agitao e aerao, objetivando fornecer oxignio que essencial ao desenvolvimento dos microrganismos. Finalizada a fase de converso, segue-se o processo de recuperao, que consiste em separar a massa celular dos outros componentes indesejveis do meio de cultura, o que se consegue por processos de centrifugao, lavagem, filtrao e secagem.

2- Produo de Inseticida Microbiano - Controle Biolgico A constatao dos efeitos dos pesticidas sobre o meio ambiente tem intensificado os esforos para se utilizar microrganismos como agentes biolgicos, ao invs de defensivos qumicos para o controle de pragas. Inseticidas microbianos dizem respeito caracterstica patognica que alguns microrganismos apresentam para alguns insetos. Em cada aplicao, os microrganismos precisam ser dispersos no meio ambiente. Alguns requerimentos especficos precisam ser preenchidos antes da utilizao do microrganismo como inseticida microbiano: I. Facilidade para a produo em larga-escala; II. A viabilidade do microrganismo precisa ser mantida; III. O organismo no deve apresentar toxicidade ou patogenicidade a animais e plantas; IV. O organismo precisa apresentar menor custo do que os agentes qumicos.

Bactrias, vrus, fungos, protozorios podem ser utilizados como inseticidas. Alguns deles so produzidos comercialmente em fermentaes de larga-escala ou como hospedeiro de insetos. Atualmente, sabe-se que cerca de 400 espcies de fungos atacam insetos e caros, o que estimula estudos voltados para utilizao desses fungos como micofungicidas, micoinseticidas e micoherbicidas. O fungo Metarhizium anisophae um inimigo natural da cigarrinha da folha, e pode parasitar aproximadamente 200 insetos hospedeiros diferentes, o que traz a possibilidade de sua utilizao como nico agente biolgico controlador de diversas pragas. Mais de 650 vrus tm sido caracterizados como patgenos de plantas, e demonstram possibilidades para sua utilizao como inseticidas biolgicos. Bactrias como Bacillus popilliae, e B. thuringensis, so comercialmente produzidas. B. popilliae obitido diretamente de larvas infectadas, e B. thuringensis cultivada em processos de fermentao submersa.

B. thuringensis, a bactria mais amplamente usada e cultivada em um meio contendo amido, xarope de milho, casena, extrato de levedura e sacarose. Aps aproximadamente 30 horas de fermentao, a esporulao ocorre, acompanhado pela formao de protenas extracelulares e intracelulares. B. thuringensis produz um cristal protico intracelular, que apresenta elevada toxicidade, especfica para larvas de certos insetos lepidpteros, mas inteiramente atxico para animais vertebrados e plantas, aps a ingesto do cristal pelo inseto, este dissolvido no pH alcalino do intestino, inibindo o transporte de ons, provocando a morte do inseto.

3- Produo de Vacinas Bacterianas Antgenos imunizantes - o cultivo extensivo de microrganismos para uso em vacinas pode ser encarado como um empreendimento industrial, embora no seja um processo de fermentao. As vacinas, ou substncias antignicas, so de natureza protica, previamente elaboradas e representadas pelo prprio microrganismo, por fraes dele ou por produtos de seu metabolismo. Todas as vacinas funcionam estimulando o organismo a produzir anticorpos, substncias que faro a defesa do corpo contra a doena, provocando o desenvolvimento de imunidade, ou uma resistncia especfica. So numerosas as doenas provocadas por bactrias, para as quais tm sido preparadas vacinas: tuberculose (Mycobacterium tuberculosis ou bacilo de Koch), meningite meningoccica (Neisseria meningitidis), ttano (Clostridium tetani) entre outras.

4- Produo de Antibiticos Antibiticos so produtos do metabolismo secundrio que inibem o processo de crescimento de outros organismos, mesmo quando usados em baixas concentraes. A penicilina foi o primeiro antibitico a ser produzido industrialmente. Atualmente, aproximadamente 6000 dessas substncias so conhecidas, no mnimo 91 so produzidas comercialmente por fermentao. Outros 46 antibiticos semisintticos tm aplicaes clnicas. Cloramfenicol e pirrolnitrina foram originalmente descobertos como compostos microbianos, mas agora so produzidos quimicamente em laboratrios. Os grupos microbianos produtores de antibiticos: Antibiticos so produzidos por bactrias e fungos. Nos fungos, apenas os antibiticos produzidos pelos fungos da subdiviso Ascomycotina e fungos imperfeitos so de importncia prtica. Apenas 10 dos antibiticos fngicos conhecidos so produzidos comercialmente, e apenas as penicilinas, cefalosporina C, griseofulvina e cido fusdico so clinicamente importantes. Nas bactrias, existem alguns grupos taxonmicos importantes que produzem antibiticos. Grande variedade na estrutura e nmero de antibiticos so encontrados nos Actinomicetes (actinobactria, G+), especialmente no gnero Streptomyces. Outro importante grupo de substncias so os antibiticos peptdeos, produzidos pela bactria do gnero Bacillus.

As principais fases da produo comercial da penicilina (P. chrysogenum) so : I. II. III. IV. V. VI. Preparao do inculo; Preparao e esterilizao do meio, Inoculao do meio no fermentador; Aerao forada com ar estril durante a incubao; Remoo do miclio aps a fermentao; Extrao e purificao da penicilina

A produo da maioria dos outros antibiticos segue o mesmo plano geral. As principais diferenas se relacionam com o microrganismo, a composio do meio e o mtodo de extrao. Alguns fabricantes empregam o mesmo equipamento de fermentao para a produo de vrios antibiticos diferentes.

5- Produo de etanol Aps a gua, o lcool o solvente mais comum, alm de representar a matria-prima de maior uso no laboratrio e na indstria qumica. Na biossntese do etanol so empregadas linhagens selecionadas de Saccharomyces cerevisae, que realizam a fermentao alcolica, a partir de um carboidrato fermentvel. muito importante que a cultura de levedura possua um crescimento vigoroso e uma elevada tolerncia ao etanol, apresentando assim a fermentao, um grande rendimento final. O etanol inibidor a altas concentraes, e a tolerncia das leveduras um ponto crtico para uma produo elevada deste metablito primrio. A tolerncia ao etanol varia consideravelmente de acordo com as linhagens de leveduras. De modo geral, o crescimento cessa quando a produo atinge 5% de etanol (v/v), e a taxa de produo reduzida zero, na concentrao de 6 a 10% de etanol (v/v) A transformao bioqumica realizada pela S. cerevisae a seguinte: Glicose -+-- enzimas da levedura 2 etanol+2 CO2 21/05- O etanol pode ser produzido a partir de qualquer carboidrato fermentvel pela levedura: sacarose, sucos de frutas, milho, melao, beterrabas, batatas, malte, cevada, aveia, centeio, arroz sorgo etc., (necessrio hidrolisar os carboidratos complexos em acares simples fermentveis, pelo uso de enzimas da cevada ou fngicas, ou ainda pelo tratamento trmico do material acidificado). Material celulsico, como madeira e resduos da fabricao da

pasta de papel podem ser utilizados. Por causa da grande quantidade de resduos de material celulsico disponvel, a fermentao direta desses materiais quando hidrolisados por enzimas celulolticas pode ser de grande importncia econmica. Culturas mistas de Clostridium thermocellum e C. thermosaccharolyticum podem ser usadas. Hemiceluloses e celuloses so hidrolisadas em monossacardeos (hexoses e pentoses) por essas bactrias e os monossacardeos so fermentados diretamente a etanol pelas leveduras. A produo de etanol iniciada aerobicamente para produzir o mximo de biomassa. De modo geral, o processo envolve as seguintes etapas: I - Preparo do substrato; II - Correo do mosto - pH, brix. III - Preparo do inculo; IV - Fermentao; V - Destilao.

6- Produo de cidos orgnicos a) Produo de cido Actico Na indstria de alimentos, o grupo das bactrias acticas de grande importncia na fabricao de vinagres (lcool cido actico).

Grupo das bactrias acticas:

Famlia Pseudomonodaceae, bastonetes Gram-negativos, aerbicas, mveis, apresentam ou no flagelo polar.

Formam cidos por oxidao incompleta de acares ou lcoois:

1- formado o acetaldedo por oxidao; 2- Acetaldedo convertido a cido actico. 75% do acetaldedo so convertidos em cido actico, e os outros 25% em etanol.

So razoavelmente tolerantes s condies acdicas. Suportam pH < 4.0 (pH timo em torno de 5.0 a 6.0) Ocorrem na superfcie de plantas, flores e frutas. Flora secundria em matria vegetal em decomposio. So bastante exigentes nutricionalmente. Principais diferenas que as distinguem do gnero Pseudomonas: o Toleram pH mais cido; o Apresentam menor atividade proteoltica; o Motilidade limitada e no so pigmentadas (com exceo de Gluconobacter oxydans que produz um pigmento marrom). As bactrias acticas podem ser divididas em 2 gneros principais: o Gluconobacter (oxidam a glicose a cido glucnico) G. oxydans: apresenta flagelos polares (3 a 8); so consideradas suboxidativas. o Acetobacter A. aceti, A. pasteurianus, A. peroxidans: mais utilizadas comercialmente na produo de vinagre.

As bactrias acticas so consideradas:

Contaminantes indesejveis na fabricao de vinhos; Juntamente com as leveduras e as bactrias lticas, as bactrias acticas tm sido frequentemente citadas como deteriorantes na indstria de bebidas; O tipo de deteriorao que eles produzem inclui sabores desagradveis, crescimento limoso e formao de gs.

Com o aumento da produo de bebidas em embalagens plsticas, as bactrias acticas no fermentativas tornaram-se mais importantes. Vrias razes contriburam para este fato

entre elas a resistncia de Gluconobacter a sanitizantes comumente empregados na indstria engarrafadora de bebidas e sua habilidade de crescer na presena de cido ascrbico e benzico.

Generalidades sobre a produo de vinagre:

A produo do vinagre envolve dois tipos de alteraes bioqumicas: um carboidrato;

1-uma fermentao alcolica de 2-uma oxidao do lcool at cido actico.

Existem diversos tipos de vinagres produzidos dependendo do tipo de material usado na fermentao alcolica (sucos de frutas, xaropes contendo amilceos hidrolisados). Emprega-se uma fermentao por leveduras para a produo do lcool. A concentrao alcolica ajustada entre 10 a 13% sendo ento exposta s bactrias produtoras do cido actico (um processo aerbio), que vo oxidar a soluo alcolica at que se produza o vinagre na concentrao desejada.

b) Produo de cido Ctrico O acmulo do cido ctrico por alguns fungos foi descoberto por volta de 1893 quando Wehmer descobriu que o Citromyces (hoje identificado como Penicillium sp.) e Mucor possuam a capacidade de acumular este cido durante o seu cultivo. Atualmente, a fermentao industrial para a produo do citrato conduzida utilizando uma nica espcie de fungo: Aspergillus niger. A levedura oxidativa Saccharomycopsis tem apresentado caractersticas interessantes, podendo ser considerada potencialmente importante.

Emprego do citrato (sal do cido ctrico):

Cerca de 70% da produo utilizado pela indstria de alimentos e bebidas; 12% pela indstria farmacutica e 18% por outras indstrias. Na indstria de alimentos usa-se em larga escala como acidulante por apresentar sabor agrdavel, baixssima toxicidade e alta solubilidade. Alm disso, esse cido tem capacidade de complexao com metais pesados como o ferro e o cobre. Essa propriedade tem conduzido a crescente utilizao como estabilizante de leos e gorduras para reduzir a sua oxidao catalisada por esses metais. Tambm, essa propriedade aliada ao baixo grau de corrosividade a certos metais, tem permitido seu uso na limpeza de caldeiras e instalaes especiais. Na indstria farmacutica, o cido ctrico usado como estabilizante de cido ascrbico por causa de sua ao quelante. Nos anticidos e analgsicos efervescentes, o cido ctrico usado juntamente com carbonatos e bicarbonatos para gerar CO2. Sais de citrato, como citrato trissdico e citrato tripotssico so usados na medicina para evitar a coagulao do sangue e na indstria alimentcia como emulsificante e estabilizante para fabricao de produtos lcteos. steres de cido ctrico, como trietil, tributil e acetildibutil, so usados como plastificantes no txicos nas pelculas plsticas de embalagens de alimentos.

OS CITRATOS NO OFERECEM RISCOS SADEEmbora seu emprego seja mais restrito devido aos custos mais elevados de produo, os citratos, tambm conhecidos como steres do cido ctrico, atuam como plastificantes de grande aceitao na rea mdica, pois so considerados produtos naturais sem riscos sade. Da famlia dos citratos, o mais conhecido o ATBC (acetil tributil citrato), que tem na Europa aplicaes na rea mdica e tambm utilizado em filmes transparentes de PVC para embalagens e em

filmes de PVDC. No Brasil, o ATBC fabricado exclusivamente pela Scandiflex, na unidade industrial de Mau-SP, integrando-se linha envolvendo trimetilatos, sebacatos, polimricos e azelatos, recebendo a denominao comercial de Scandinol SP-22. Com aprovao do F.D.A e Bureau of Animal Industry, rgos controladores da qualidade nos EUA, o Scandinol SP-22, segundo informou Mauro Gomes Carqueijo, gerente da Scandiflex, compatvel com grande nmero de resinas, como as vinlicas e as celulsicas. No Brasil, os citratos so ingredientes em filmes para embalagens, especialmente quando entram em contato direto com os alimentos. O produto tambm entra na composio de essncias e aromas empregados em cosmticos e medicamentos, incorporando-se, ainda, nas formulaes de defensivos agrcolas e de produtos veterinrios. Bioqumica da produo do cido ctrico: essencialmente a glicose transformada em piruvato pela via glicoltica. O piruvato transformado em acetil CoA, que entrar no ciclo de Krebs para a formao do citrato. Fonte de carboidrato para a produo de cido ctrico: a presena de carboidrato prontamente metabolizvel essencial para uma boa produo de cido ctrico. Maltose, sacarose, manose, glicose e frutose so os acares mais apropriados para a produo de cido. Na prtica, o cido ctrico produzido a partir de carboidrato purificado (sacarose) ou da fonte de carboidrato bruto, de preo mais conveniente, como melao de cana de acar, melao de beterraba, sacarose bruta, caldo de cana, e hidrolisado de amido. A presena de metais como contaminantes dessas matrias-primas constitui o principal problema na fermentao ctrica. Alm disso, em alguns produtos encontram-se substncias inibidoras e/ou promotoras de crescimento, a maioria pouco conhecidas ou analisadas. Algumas tcnicas so usadas para remover ou neutralizar a inibio por esses contaminantes: a adio de ferrocianato de potssio e metanol bastante comum na prtica.

c) Produo de cido Ltico Para a produo do cido ltico, so utilizadas as bactrias homolticas do gnero Lactobacillus e Streptococcus. A espcie escolhida depende do carboidrato disponvel e da temperatura a ser empregada:

Lactobacillus delbrueckii, L. bulgaricus: temperatura na faixa de 45 - 50C; L. casei e Streptococcus lactis: temperatura ao redor de 30c; 21/05 - L. pentosis, L. leishmanii: temperatura acima de 30C.

25/05- Principais caractersticas das bactrias lticas So bactrias Gram +, microaeroflicas, no esporuladas, usualmente no apresentam motilidade, so catalase-negativa, apresentam colnias pequenas e apigmentadas Nutricionalmente muito exigentes. Possuem habilidade biossinttica limitada e necessitam de aminocidos, vitaminas, purinas e pirimidinas para seu crescimento. Para o crescimento em laboratrio, necessitam de meios ricos em peptonas e hidrolisados proticos, extrato de levedura, vitaminas e nucleotdeos. So bactrias acidfilas: toleram baixos valores de pH. Tolerncia ao pH: Bastonetes no crescem a pH maior que 6,0; pH timo para crescimento 4,5; cocos pH neutro. Quando crescem na presena de O2, substncias oxidantes txicas ao metabolismo so produzidas: perxidos (H2O2), superxidos (O-2), radical hidroxila (OH-).

Habitat dos cocos e bastonetes homofermentativos:

O principal o corpo dos animais de sangue quente Animal - flora normal da pele e mucosas: orofaringe, trato gastrointestinal e trato genito-urinrio (associado patgenos, exclusivamente linhagens do gnero Streptococcus) Vegetal - vivem em associao com vegetais e crescem custa de nutrientes eliminados a partir da morte do vegetal; Leite: acesso atravs da pele e mucosas do animal (forragem, vegetais), linhagens patognicas provocam a mastite (Streptococcus agalactie)

As bactrias lticas podem ser divididas em dois subgrupos bioqumicos de acordo com os produtos formados a partir de glicose 1. Bactrias homofermentativas: So muito importantes, de grande interesse na fabricao do cido ltico. Os primeiros estgios da via metablica da fermentao ltica so os mesmos da fermentao alcolica, ou mais especificamente a via de Embden-Meyerhof ou via glicoltica. O intermedirio importante para a formao do cido ltico o cido pirvico. No final da via glicoltica, o cido pirvico, sob a ao da enzima lactato desidrogenase d origem ao cido ltico. 2. Bactrias heterofermentativas: Fermentao da glicose por essas bactrias resulta em vrios produtos (c.ltico, CO2, c. actico e etanol). Enquanto as bactrias homofermentativas degradam a glicose atravs da via glicoltica, as heterofermentativas degradam a glicose atravs da via oxidativa das pentoses fosfato. Os compostos intermedirios importantes na via heterofermentativa so o cido piruvico e o aldedo actico. Rendimento lquido em ATP: - pela via homofermentativa 2 moles / mol de glicose. - pela via heterofermentativa apenas 1 mol / mol de glicose.

Processo de obteno do cido ltico Obtm-se o cido ltico a partir de diversas matrias-primas, subprodutos ou resduos da indstria alimentcia, como soro do queijo, melao, glicose de milho. Empregam-se, tambm, resduos de elevada DBO (demanda bioqumica de oxignio), como os das indstrias de papel e polpa de celulose, aglomerados que contm polmeros de acar. Os substratos utilizados so principalmente a glicose, lactose e sacarose. Porm, substratos amilceos como de milho, batata e mandioca podem ser empregados, desde que pr-hidrolisados enzimaticamente. A concentrao em acares do mosto ajustada na faixa de 5 a 20% de acordo com o microrganismo, a matria-prima e o processo empregado. pH - O pH, para propiciar elevado rendimento, deve-se situar nas proximidades da neutralidade ou na faixa levemente cida. importante manter o pH constante, pois conforme a acidez aumenta, ocorre uma inibio da fermentao. Tempo de fermentao - a fermentao se completa entre 1 a 7 dias, mas a mdia de 5 a 7 dias. Rendimentos - a mdia de 85 a 90% em relao ao acar consumido (fermentado). O cido formado uma mistura racmica ( uma mistura de quantidades iguais das formas dextrgira e levgira de um composto opticamente ativo). Uma mistura racmica no apresenta atividade ptica, ou seja, no desvia o plano da luz polarizada nem para a esquerda (levgiro), nem para a direita (dextrgiro)). Utilizao do cido ltico:

usado em alimentos, em fermentaes, produtos farmacuticos, cosmticos e tambm na indstria qumica. Na alimentao, usado como acidulante em produtos de confeitaria, na fabricao de extratos, essncias, sucos de

frutas, refrigerantes e outros. empregado, ainda, na conservao de carnes, de vegetais e de pescado. Na indstria txtil usado como mordente (preparado qumico que rene tinta, cola, almen e outras substncias. Pode ser utilizado com a finalidade de fixar bem as cores (tinturaria) ou o douramento de objetos diversos) para estampar a l. Emprega-se, ainda, no preparo de couros e pele. Na fabricao de plstico, utiliza-se o cido ltico transparente, de qualidade superior. Os lactatos so usados na indstria farmacutica, de cosmticos e na alimentcia; Os steres so usados principalmente na fabricao de tintas e vernizes, de plastificantes e tambm como solventes.

Fermentao Ltica As bactrias utilizadas industrialmente so as anaerbias e microaerfilas, para a produo de cido actico, ltico, glucnico, propinico e outros, ou para a produo de alimentos como queijos, picles, chucrutes, vinagres, leites fermentados e outros. Os fungos tambm so usados na produo de cidos por via fermentativa. Os principais cidos so: ctrico, glucnico, fumrico, ltico, glico, cidos graxos e outros. As bactrias envolvidas nos processos para obteno de cidos so principalmente as do gnero Acetobacter e Lactobacillus. As bactrias podem formar inmeros cidos diferentes. So, no entanto, de maior interesse econmico algumas das bactrias produtoras de cido ltico, cido actico e de cido propinico. Os cidos so provenientes da degradao anaerbica de glicdios por oxidao incompleta.

Importncia das bactrias lticas na indstria de alimentos Obteno de vegetais fermentados: picles, chucrute, azeitonas, forragem para gado. Gnero Leuconostoc - produo de sabor no chucrute; lacticnios: iogurtes, queijos, manteiga; leites acidificados,

Leuconostoc, S. lactis, S. diacetilactis e L. cremoris: so usados como fontes de flavorizantes na indstria de lacticnios e so responsveis pelas diferentes caractersticas conferidas manteiga, queijos e iogurtes (produo de diacetil) Carnes curadas: salames e outros embutidos; Biopolmeros: espessantes; expansor plasmtico (plasma para repor volume em grandes hemorragias). Flavorizantes: produo de diacetil/acetona a partir do citrato Aspectos negativos da presena das bactrias cido-lticas na indstria

Produo de acidez e aromas indesejveis (diacetil) em: vinhos, sucos, cervejas e outras bebidas destiladas: Ex. Pediococcus perniciosus e P. damnosus, encontrados na cerveja. Deteriorao de produtos crneos, vegetais e frutas. A sntese de biopolmeros por Leuconostoc mesenteroides, consome sacarose: na indstria aucareira, reduzindo o rendimento e provocando o entupimento de filtros, bombas e tubulaes.

d) Produo de cido Propinico Microrganismos: Propionibacterium Matrias-primas: fonte de carbono - lactose, sacarose, glicose; fonte de nitrognio milhocina (protena hidrolisada do milho), peptona. Tiamina e riboflavina estimulam o crescimento das bactrias propinicas Processo: glicose -- gliclise --- cido pirvico ---- cido succnico -- descarboxilao --- cido propinico. Funo: cido Propinico um lquido de odor picante, que se dissolve facilmente em gua, podendo ser empregado na forma de sais, principalmente sais de clcio. Este cido e seus sais so utilizados como conservadores em produtos de confeitaria e na superfcie de queijos, evitando a proliferao de fungos.

28/05- 7- Produo de Aminocidos a) Produo de cido glutmico Muitos microrganismos podem sintetizar aminocidos a partir de compostos nitrogenados inorgnicos. A taxa e a quantidade de sntese de alguns aminocidos podem exceder as necessidades celulares para a sntese protica, resultando na excreo dos mesmos para o meio ambiente. Alguns microrganismos so capazes de produzir quantidades de aminocidos (lisina, cido glutmico, triptofano) suficientes para justificar seu emprego comercial. Muitas espcies de microrganismos, especialmente bactrias e fungos, so capazes de produzir grandes quantidades de cido glutmico. Espcies dos gneros Micrococcus, Arthrobacter e Brevibacterium so usadas na produo industrial do cido glutmico (produzem no mnimo 30g de aminocido/L de meio).

A produo e excreo do cido glutmico dependem da permeabilidade celular. O aumento da permeabilidade da clula pode ser obtido das seguintes maneiras:

Deficincia de biotina no meio; Adio de cidos graxos saturados ou derivados de cidos graxos;

Deficincia de cido olico em mutantes nutricionais cido olico auxotrficos. Obs. Seres auxtrofos ou auxotrficos so cepas mutantes que perderam a capacidade de crescer em meio mnimo = 1 fonte de carbono (energia) e sais minerais.

Deficincia de glicerol para seres glicerol auxotrficos (no crescem em meio sem glicerol). Adio de penicilina, na fase logartmica de crescimento.

Todas as linhagens produtoras de cido glutmico necessitam de biotina, coenzima essencial na sntese de cidos graxos. O meio de cultura para produo de cido glutmico contm, em geral, um carboidrato, peptona, sais inorgnicos e biotina em uma concentrao adequada. Um dos principais empregos do cido glutmico como condimento e agente favorecedor de sabor, sob a forma de glutamato de sdio. Obs: Peptona Caractersticas: Produto que resulta da digesto de materiais proticos como carne, casena e gelatina; a digesto protica feita por meio de cidos ou enzimas. Valor nutritivo: Principal fonte de nitrognio orgnico; pode conter vitaminas e, s vezes carboidratos.

8- Produo de enzimas Enzimas Origem Aspergillus niger, A. oryzae, Bacillus subtilis, Rhizophus spp, Mucor rouxii Aspergillus niger, Trichoderma viride Indstria Aplicao

Amilase

Panificao

Suplemento de farinha, preparao de massa, alimentos pr-cozidos, elaborao de xaropes.

Celulase

Cerveja

Preparao de concentrados lquidos de caf, clarificao sucos. Dextrano para diversos usos inclusive como expansor plasmtico. Em alimentos pode ser usado como modificador da viscosidade. Eliminao da glicose dos slidos do ovo.

Dextranosacarose

Leuconostoc mens.

Alimentar

Glucosioxidase

Aspergillus niger

Alimentar

Invertase

Mel artificial (constitudo por acar com adio de Sacharomyces Alimentar substncias aromticas cereviase e/ou de mel natural). Sacharomyces fragilis Aspergillus niger, Rhizophus spp, Mucor spp Aspergillus Lctea Hidrlise da lactose

Lactase

Lipase

Lctea

Sabor ao queijo

Pectinase

Alimentar

Clarificao de vinho e de

niger, Rhizophus spp, Penicillium Protease Enzimas parecidas renina Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis Mucor

sucos de frutas

Cerveja, Impede que a cerveja se Panificao, turve ao esfriar, abranda as Alimentar. carnes. Alimentar Coalhada do leite para fabricao de queijo.

Bioconverses ou Biotransformaes So processos nos quais microrganismos convertem um composto a produtos relacionados estruturalmente. Compreendem apenas uma ou poucas reaes enzimticas ( diferente de processos fermentativos que apresentam vrias seqncias de reaes).

So usados comercialmente apenas quando as reaes qumicas convencionais so muito caras ou difceis. A bioconverso, envolve o crescimento do organismo em grandes fermentadores, seguidos pela adio a um tempo apropriado do composto qumico a ser convertido. O processo de bioconverso mais praticado na produo de hormnios esterides. Bioconverso de esterides - sntese de cortisona Corticosterides (cortisona) e hormnio adrenocorticotrofico (ACTH): usados com grande efeito no tratamento de artrite reumtica. Esterides so importantes hormnios em animais, que regulam vrios processos metablicos. Podem ser obtidos de plantas e animais Muitos microrganismos podem transformar esterides, mas o grupo dos fungos o mais importante.

Alguns esterides so usados na medicina humana: progesterona - ativo durante a gravidez; precursores de progesterona e estrognio so usados como contraceptivos. Alguns esterides so usados como sedativos, na terapia antitumores; Cortisona - so antiinflamatrios, usados em artrite reumatide, doenas da pele e alergias. A transformao dos esterides requer o crescimento de um microrganismo capaz de efetuar a modificao desejada, num meio apropriado e sob condies controladas. Aps ter ocorrido o crescimento adiciona-se o esteride cultura e a transformao qumica se realiza durante uma incubao posterior. Remove-se a massa do desenvolvimento microbiano, extraindo-se, ento, o esteride transformado. Exemplos de microrganismos: bioconverses efetuadas por

Sntese da vitamina C (Acetobacter suboxydans; A .xylinum)

Transformao de antibiticos, produzidos semisintticamente. Exemplo: enzima acilase penicilina (fngica) usada na produo de penicilina. Isomerizao da glicose para produo de frutose (enzima glicose isomerase)

Leveduras de interesse industrial: Saccharomyces cerevisae, S. panificao, cerveja, vinhos, etc calrsbergensis usadas na

S. fragilis, S. lactis - fermentam lactose (tratamento de resduos); Leveduras Deteriorantes: S. roufii, S. mellis - osmoflicas - frutas secas, xaropes, gelias; S. baillie - fermentao de sucos (ctricos). Torulopsis osmoflica - leite condensado;

Candida produz grande quantidade de protenas, ataca leite e derivados; Rodutorula - deteriorao de picles, chucrutes e carnes (cor vermelha ou amarela). Picchia, Hansenula, Debarymocyces, Thricosporum - deteriorao de picles com produo de pelcula, oxida o cido actico e altera o sabor; Debaryomyces - carnes, queijo e salsichas