Produção de Vitaminas

INTRODUÇÃO Definição Vita: essencial para a vida; Mina: compostos nitrogenados (aminas);

INTRODUÇÃO Compostos orgânicos complexos; Pequenas quantidades nos alimentos; Não são biossintetizadas pelo organismo;

INTRODUÇÃO Dois grupos: Lipossolúveis – solúveis em lipídeos; Hidrossolúveis – solúveis em água;

INTRODUÇÃO Formas de obtenção: Extração de alimentos; Síntese química; Fermentação;

INTRODUÇÃO Vantagens dos processos fermentativos: Desenvolvimento de novas tecnologias; Redução de custos; Alta produtividade.

INTRODUÇÃO Principais existentes: Vitamina A; Complexo B; Vitamina C; Vitamina D; Vitamina E; Vitamina K;

OBJETIVO Descrever a produção de vitaminas por processos fermentativos.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Funções no organismo: Favorecer o metabolismo de gorduras, açúcares e proteínas; Atua no sistema respiratório; Auxilia nos processos oxidativos; Importante no metabolismo energético e na proteção dos nervos.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Problemas de saúde causados pela deficiência: Lesões na língua, lábios e face; Inflamações na gengiva; Catarata; Anemia; Estomatite.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Várias denominações: Lactoflavina, ovoflavina, hepatoflavina, uroflavina. Fontes na alimentação: Carne, ovo, peixe, leite, leguminosas e hortaliças.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Características: Sólido cristalino; Cor amarela e fluorescente Amargo e inodoro; Hidrossolúvel e higroscópica; Resistente ao calor e sensível a luz.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Microrganismos utilizados: Bacillus subtilis; Ashbya gossypii; Eremothecium ashbyii; Candida famata.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) A. gossypii produz 15g/L de riboflavina 40.000 mais que o necessário para seu desenvolvimento; Candida e B. subtilis produzem de 20 a 30 g/L; Melhoramento genético para otimização da produção.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Única vitamina com alta taxa de conversão em altas concentrações; Aplicações industriais: Formulações farmacêuticas; Enriquecimento de alimentos; Suplementos alimentares.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Via biossintética: Processo misto: transformação de glicose em D-ribose e passagem química para riboflavina ; Fermentação total; Sistema de batelada alimentada.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Processo misto empregando Bacillus pumilus; Raça selvagem irradiada por ultravioleta; Rendimento de 72,3 g/L de D-ribose.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Inóculo (B. pumilus) Filtração Crescimento: Sorbitol – 20 g/L Água de milho – 20 g/L Sais – 1 g/L L-tirosina – 0,1 g/L L-fenilalanina – 0,1 g/L (24h a 36°C) Concentração do filtrado (etanol) OBTENÇÃO DA D-RIBOSE CRISTALIZADA Coluna de troca iônica Fermentação: Glicose – 150 g/L Levedura – 10 g/L Sulfato de amônio – 5 g/L Carbonato de cálcio – 20 g/L L-triptofano – 0,05 g/L L-tirosina – 0,05 g/L L-fenilalanina – 0,05 g/L (24h a 36°C) Coluna de carvão ativado Concentração da solução

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Fermentação total utilizando Ashbya gossypii; Glicose, maltose ou sacarose como fonte de carbono; Rendimento de 15 g/L de riboflavina.

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Inóculo (A. gossypii) Separação: 120°C 1 hora Crescimento e Fermentação: Água de milho – 22,5 g/L Peptona – 35 g/L Óleo de soja – 45 g/L Glicerina – 2 g/L Extrato de levedura Condições: 28°C; 7 dias; Areação; antiespumante; pH inicial = 6,3; pH final = 4,5 OBTENÇÃO DA RIBOFLAVINA

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) PURIFICAÇÃO Ração animal: ajuste do pH concentração secagem

RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Separação do micélio: Ajuste do pH = 4,5 Aquecimento a 121°C 1 hora PURIFICAÇÃO Uso farmacêutico: Centrifugação Tratamento com agentes redutores (TiCl4) OBTENÇÃO DA RIBOFLAVINA CRISTALIZADA Dissolução em HCl 60°C Precipitação e oxidação ao ar

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Funções no organismo: Prevenção e combate da anemia; Efeito restaurador nas lesões neurológicas causadas pela anemia perniciosa; Atua no metabolismo das proteínas, contribuindo na absorção dos aminoácidos.

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Problemas de saúde causados pela deficiência: Anemia; Alterações neurológicas; Distúrbios sanguíneos.

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Fontes na alimentação: Origem animal, como peixes, carnes, ovos, queijo e leite ;

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Características: Sólido cristalino; Cor vermelha; Higroscópica; Muito solúvel em água e etanol; Decompõe-se em meio alcalino e em pH abaixo de 4,5.

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Microrganismos utilizados: Propionibacterium freundenreichii; Propionibacterium shermanii; Pseudomonas denitrificans; Methanosarcina

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Produção feita exclusivamente por processo microbiológico fermentativo; A produção por síntese química é praticamente impossível; Cerca de 3 ton/ano são produzidas.

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Inóculo (P. shermaii) Multiplicação Manutenção da cepa: Triptona – 10 g/L Extrato levedura – 10 g/L Suco tomate – 200 g/L Ágar – 15 g/L Condições: pH 7,2; 4 dias; 30°C 1ª Fase: 400 mL de mosto sem ágar Condições: 48h; 30°C; sem agitação 2ª Fase: Água milho – 20 g/L Glicose – 90 g/L Condições: pH 6,5; 24h; 30°C; sem agitação 50% inicial – Anaerobiose 50% final – Aerobiose Agitação lenta pH 7,0 Fermentação: Água milho – 40 g/L Glicose – 100 g/L Cloreto de cobalto – 0,02 g/L

CIANOCOBALAMINA (VITAMINA B12) Separação Lavagem com água; Lise das células por aquecimento a 100°C com ácido sulfúrico (pH 5,0) Solubilização das cobalaminas e conversão em cianocobalaminas com cianeto Centrifugação Secagem a vácuo Centrifugação CIANOCOBALAMINA PURIFICADA (95-98%)

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Funções no organismo: Atua no metabolismo de aminoácidos; Facilita a absorção de ferro; Poderoso antioxidante; Fortalece o sistema imunológico; Resistência aos ossos de dentes.

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Problemas de saúde causados pela deficiência: Anemia; Escorbuto; Sangramento das gengivas; Depressão; Hemorragia.

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Fontes na alimentação: Frutas: acerola, kiwi, mamão, melão, uva, manga, abacaxi, frutas cítricas, etc. Verduras: brócolis, espinafre, batata, tomate, couve-flor, cenoura, etc.

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Características: Fórmula química: C6H8O6 Sólido cristalino de cor branca, inodoro, hidrossolúvel e pouco solúvel em solventes orgânicos.

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) São produzidos cerca de 60.000ton/ano, movimentando um mercado de US$60 milhões; 50% do ácido produzido é usado na formulação de suplementos vitamínicos; Como antioxidante é utilizado 25% em alimentos e 15% em bebidas; Utilizado em ração animal;

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Métodos de produção: Reichstein-Grüssner; Processo de fermentação utilizando Erwinia e Corynebacterium.

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Método Reichstein-Grüssner (Glucanobacter oxydans) Glicose D-Sorbitol Sorbose

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Método Reichstein-Grüssner (Glucanobacter oxydans) Principais características da fermentação: água de milho (0,5%) carbonato de sódio (0,5g) temperatura de 30 a 35°C/24h agitação vigorosa Ácido 2-ceto-L-gulónico

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Processo de fermentação em duas etapas (Erwinia) Meio (g/L): glicerol (5); água de milho (30); fosfato de potássio (1); antiespuma (0,1); Agitação durante 20h/28ºC.

ÁCIDO ASCÓRBICO (VITAMINA C) Ácido 2-ceto L-gulônico Ácido L-ascórbico (Glucanobacter oxydans) Meio (g/L): glicerol (5); água de milho (30); fosfato de potássio (1); antiespuma (0,1); Agitação durante 20h/28ºC.

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Fontes na alimentação: Frutas e hortaliças: cor amarelo-alaranjada (cenoura, morango, abobora madura, manga e mamão); cor ver-escura (mostarda, couve, agrião e almeirão).

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Qual o beneficio traz o uso da vitamina β-caroteno (provitamina A)?

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Características: Cristais de cor vermelha; Insolúvel em água; Moderadamente solúvel em éter etílico, de petróleo e óleos; Pouco solúvel em etanol e metanol; Solúvel em benzeno, clorofórmio e sulfeto de carbono.

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Principal microrganismo utilizado: Formas sexuadas do fungo Blakeslea trispora.

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Método de produção: Pré-culturas: 26ºC, 48h, (g/L) água de milho 70, amido de milho 50, fosfato diácido de potássio 0,5, sulfato de manganês 0,1, cloridrato de tiamina 0,01; agitação em “shaker”.

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Método de produção: Fermentação (g/L): destilados solúveis 70, amido de milho 60, farinha de soja 30, óleo de algodão 30, antioxidante 0,35, sulfato de manganês 0,2, cloridrato de tiamina 0,5, ionizada 0,6, querosene 20mL e água; pH 6,3. Mosto esterilizado a 122ºC por 55min, ionizada e querosene separados.

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Método de produção: Após 48h do início adiciona-se 1g/L de b-ionona e 5mL/L de querosene. Contínua e lentamente adiciona-se 4,2g/L de glicose até o final.

β – CAROTENO (PROVITAMINA A) Método de produção:

CONCLUSÃO Visto que o consumo mundial de vitaminas tende a aumentar a cada ano, é de extrema importância o desenvolvimento de novas tecnologias de produção. Nesse âmbito, os processos fermentativos são altamente competitivos, pois reduzem os custos e o tempo de produção, com rendimento favorável. Embora ainda restrito, esse campo está em grande ascensão.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AQUARONE, E. Produção de aminoácidos. In: Lima U. A.; Aquarone E.; Borzani W.; Schmidell W. Biotecnologia Industrial: Processos Fermentativos e Enzimáticos. São Paulo, Ed. Edgard Blücher, 2001. v3.593p.