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Bioprocessos

Programa de Graduação em
Biotecnologia
2013/1
Bioprocessos

Fermentação:
• Utilização de uma substrato orgânico
para a geração de energia
• Cultivo de micro-organismo (enzimas,
células eucarióticas) em ambiente
controlado
BIOPROCESSO
Matéria Prima
Inóculo
Condições de cultivo
favoráveis e controladas
Fermentador
Recuperação
e purificação
PRODUTO
Histórico:
Noé
Babilônia 6000 A.C
Egito 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
Vírus
Archaea
Fungos
Algas
Protozoários
Tipos de microrganismos
estudados pelos microbiologistas.
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed)
Estudos de C. Woese (1977)
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
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, antifúngicos
Controle 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
Heterofermentação
Homofermentação

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
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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