PROCESSOS FERMENTATIVOSEm microbiologia industrial o termo fermentao se refere a qualquer processo microbiolgico para obteno de produto de interesse. A maioria dos processos no constituem metabolicamente uma fermentao mas sim processos aerbicos. O reator onde ocorre o processo chamado de fermentador.

Caractersticas desejveis para um microrganismo de uso industrial

- estar disponvel em cultura pura - ser estvel genticamente e de fcil manipulao - produzir o composto de interesse no menor tempo possvel - crescer rpidamente e em meios de cultivo alternativos e baratos (melao, soro leite) - no ser patognico ou produzir compostos txicos - permitir manipulao gentica (recombinao, mutao, seleo)

Principais tipos de produtos obtidos por fermentao

- Clulas microbianas: leveduras (panificao), bactrias lticas (fermento ltico), Rhizobium e Bradyrhizobium (inoculantes fixao de N), vacinas. - Enzimas: amilases, proteases, lipases, invertases - Produtos farmacuticos: antibiticos, alcalides e esterides - Aditivos e compostos qumicos especiais: aminocidos (lisina, cido glutmico, triptofano), cidos orgnicos (ctrico, mlico), vitaminas (B12, C), polissacardeos (goma xantana) - Compostos qumicos primrios (insumos): etanol e cido ltico

Principais produtos obtidos por fermentao microbiana

Formao de produtos em processos fermentativosConsiderando aqueles processos em que um produto do metabolismo microbiano o composto de interesse, podemos classificar esses metablitos em dois tipos: - primrios - secundrios

Metablito primrio: aquele que produzido durante a fase de crescimento exponencial do microrganismo. Um exemplo tpico deste tipo de metablito a produo de lcool. O etanol um produto do metabolismo anaerbico de leveduras e algumas bactrias e formado como parte do metabolismo energtico. Uma vez que o crescimento s pode ocorrer se houver produo de energia, a produo de etanol est associada ao crescimento. Outros exemplos: aminocidos, nucleotdeos, cidos orgnicos e enzimas.

substrato

clulas

Metb. primrio

Metablito secundrio: produzido durante a fase estacionria de crescimento ou idiofase, ou seja a produo no associada ao crescimento celular. Constituem o grupo mais comum e importante dos metablitos de interesse industrial. Como exemplo clssico podemos citar a produo de antibiticos. Principais caractersticas dos metablitos secundrios: - cada tipo formado por relativamente poucos m.o. - no so essenciais para o crescimento e reproduo celular - sua formao extremamente dependente das condies de crescimento (meio) pois a represso pode ocorrer - produzidos freqentemente como um grupo de compostos estruturalmente relacionados - podem ser superproduzidos mais facilmente que os primrios pois no so ligados ao crescimento

substrato

substrato

clulas Metb. secundrio

Metb. primrio

clulas

Metb. primrio

Metb. secundrioMetabolismo secundrio : 2 fases distintas Trofofase : crescimento Idiofase : acmulo / produo produto Se queremos produzir metablitos secundrios devemos primeiramente garantir condies para o crescimento exponencial do microrganismo.

Produo de penicilina por Penicillium chrysogenum

Comparao metabolismo primrio e secundrio

Classificao dos produtos microbianos

1X, P X

2PX, P X P X, P

3X P

tempo

tempo

tempo

1. Associado ao crescimento 2. Misto 3. No-associado

Clculos de Rendimento (Y) Expresam a massa celular obtida ou a quantidade de produto por unidade de massa ou substrato consumido. Yx/s = dX = biomassa produzida (g) = X1-X0 dS substrato consumido (g) S0- S1

Yp/s = dP = concentrao produto produzido dS concentrao substrato consumido

Yp/x = dP = massa produto (g) dX biomassa celular (g)

Produtividade: taxa na qual produto ou biomassa formada Volumtrica: g produto/ L meio/ h Especfica : g produto/ g biomassa/ h

Exemplos: 1. Processo gerou 30g/l produto aps 60 horas de cultivo ento produtividade volumtrica =

g/l/h g/g/h

2. Processo gerou 0,2 g produto/ g clulas aps 72 horas de cultivo ento produtividade especfica =

Rendimento e produtividade so parmetros importantes para a avaliao da viabilidade econmica e eficincia de um processo.

Microrganismo

Nutrientes

Preparo do inculo

Preparo do meio

Esterilizao do meio

Fermentador

Controles

Produto Ar Esterilizao do ar Recuperao do produto Resduo

Etapas de Processo Fermentativo Industrial

Tratamento de efluente