Bioprocessos Programa de Graduação em Biotecnologia 2013/1 Programa de Graduação em...
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BioprocessosBioprocessos
Programa de Graduação em Programa de Graduação em Biotecnologia 2013/1Biotecnologia 2013/1
Bioprocessos
Fermentação:• Utilização de uma substrato orgânico
para a geração de energia
• Cultivo de micro-organismo (enzimas, células eucarióticas) em ambiente controlado
InóculoMatéria Prima
Condições de cultivo favoráveis e controladas
Fermentador
Recuperação e purificação
PRODUTO
BIOPROCESSO
Histórico:
Noé
Babilônia 6000 A.CEgito 4000 A.C
Século 14 Destilados na China e Europa
1857 –1876 Pasteur
I Guerra Mundial: Carl Neuberg- Glicerol Chaim Weizmann- Acetona
II Guerra Mundial: Alexander Fleming Penicillium notatum Howard Florey e Ernst Chain Penicillium chrysogenum
Microbiologia:
Mikros(= pequeno)+ bio (= vida)+ logos(= ciência)
A Microbiologia é a área da ciência que dedica-se ao estudo dos micro-organismos, um vasto e diverso grupo de organismos unicelulares de dimensões reduzidas, que podem ser encontrados como:
células isoladas ou agrupados em diferentes arranjos, mesmo estando associadas, exibiriam um caráter fisiológico independente.
Assim, com base neste conceito, a microbiologia envolve o estudo de organismos procariotos (bactérias, archaeas), eucariotos inferiores (algas, protozoários, fungos) e também os vírus.
Bactérias
Archaea
Fungos
Vírus
Algas
ProtozoáriosTipos de microrganismos
estudados pelos microbiologistas.(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed)
A partir de seus estudos passamos a dispor de um sistema de classificação baseado principalmente em aspectos evolutivos (filogenética), a partir da comparação das seqüências de rRNA de diferentes organismos.
Com esta nova proposta de classificação, os organismos são agora subdivido em 3 domínios (contendo os 5 reinos), empregando-se dados associados ao caráter evolutivo.
Bacteria : Procariotos
Archaea: Procariotos
Eukarya: Eucariotos
Estudos de C. Woese (1977)
Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1977)(Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology
O aspecto mais fundamental é o tamanho da célula do microrganismo permitindo uma
grande relação entre superfície e volume
1000 x
10 x
Alguns benefícios que os micro-organismos tem para o homem
Bactéria
Produtores de medicamentos: antibióticos Fixadoras de nitrogênio Controle biológico Produtores de alimentos: iogurte Produtores de ácidos e vitaminas
Fungos
Produtores de alimentos: queijo, pão, cerveja Produtores de medicamentos: antibióticos, antifúngicosControle biológico Decomposição de matéria orgânica
Ubiqüidade dos micro-organismos
Bioprocessos
Os produtos comercialmente importantes dos micro-organismos podem ser divididos em quatro
categorias::
As células microbianas Moléculas grandes ex. enzimas Metabólicos primários (componentes essências para
seu crescimento) Metabólicos secundários (componentes não
necessários para seu crescimento)
Vias de Fermentação:
Homofermentativa: origina um principal produto. Ex. Bactérias acido láticas,
convertem glicose em acido lático.
Heterofermentativa: origina dois ou mais produtos. Ex. Cl. acetobutylico
converte glicose em uma mistura de acetona, etanol, isopropanol e butanol
Heterofermentação Homofermentação
Levedura Bactéria
HeterofermentaçãoHomofermentação
Origem dos micro-organismos de interesse
Isolamento a partir de recursos naturais
Obtenção de mutantes naturais
Obtenção de mutantes induzidos
Obtenção de micro-organismos recombinantes
Compra de coleções
Característica desejável de micro-organismos
Alta eficiência na conversão do substrato em produto
Permitir o acumulo do produto no meio
Não produzir composto incompatível com o produto
Ser constante quanto sua fisiologia
Não ser patogênico
Não exigir processos complexos
Não exigir meio caros
Permitir fácil liberação do produto para o meio
Características Desejáveis dos Meios de Cultivo
Ser o mais barato possível
Atender as necessidades nutricionais do microrganismo
Favorecer o controle do processo. Ex. pH, espuma
Não causar problema para recuperação do produto
Ser constituído de elementos armazenável
Possuir composição razoavelmente estável
Não causar problema de efluentes