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Bioprocessos Programa de Graduação em Biotecnologia 2013/1 Programa de Graduação em Biotecnologia 2013/1.

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1 Bioprocessos Programa de Graduação em Biotecnologia 2013/1 Programa de Graduação em Biotecnologia 2013/1

2 Bioprocessos Fermentação: Utilização de uma substrato orgânico para a geração de energia Cultivo de micro-organismo (enzimas, células eucarióticas) em ambiente controlado

3 Inóculo Matéria Prima Condições de cultivo favoráveis e controladas Fermentador Recuperação e purificação PRODUTO BIOPROCESSO

4 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

5 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.

6 Bactérias Archaea Fungos Vírus Algas Protozoários Tipos de microrganismos estudados pelos microbiologistas. (Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed)

7 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. B acteria : Procariotos Archaea : Procariotos Eukarya : Eucariotos Estudos de C. Woese (1977)

8 Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1977) (Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology

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11 O aspecto mais fundamental é o tamanho da célula do microrganismo permitindo uma grande relação entre superfície e volume 1000 x 10 x

12 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

13 Ubiqüidade dos micro-organismos

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15 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)

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17 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

18 HeterofermentaçãoHomofermentação LeveduraBactéria

19 Heterofermentação Homofermentação

20 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

21 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

22 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

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