Aula_1_-_Tecnologia_dos_Processos_Fermentativos

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Tecnologia de Bioprocessos
Profa. Cristiane
• Biotecnologia
• Conjunto de técnicas e processos industriais 
que envolvem a utilização de organismos vivos 
(bactérias, fungos, leveduras, algas, células 
vegetais ou animais) na produção de bens e 
serviços.
Introdução
• Compostos de interesse industrial pela ação 
microbiana:
– Biomassa microbiana – cogumelos comestíveis
– Inoculantes agrícolas – Bacillus e Rhizobium
– Alimentos e bebidas
– Enzimas
– Metabólitos - antibióticos
– Vacinas
– Energia – através de biorreatores
– Outras aplicações
Introdução
Introdução
• Bioprocessos
“processos conduzidos por agentes biológicos”
Matéria – Prima 
Meio de cultivo
Esterilização 
Transformação Produto
Introdução
Agentes Biológicos 
Profa. Cristiane
• Microrganismos que possam ter interesse industrial podem ser 
obtidos basicamente das seguintes formas:
– Isolamento a partir de recursos naturais;
– Compra em coleções de culturas;
– Obtenção de mutantes naturais;
– Obtenção de mutantes induzidos por métodos convencionais;
– Obtenção de microrganismos recombinantes por técnicas de 
engenharia genética.
Agentes Biológicos
Agentes Biológicos
Agentes Biológicos
Agentes Biológicos
• Características desejáveis nos microrganismos:
– Apresentar elevada eficiência na conversão do substrato
– Permitir o acúmulo do produto no meio 
– Não produzir substâncias incompatíveis com o produto
– Estabilidade – resistência e tolerância
– Não exigir meios de cultura caros
– Atender as necessidades nutricionais dos microorganismos
– Não ser patogênico
• Tipos de microrganismos utilizados na 
indústria
– Bactérias
– Fungos
• Bolores 
• Leveduras
Agentes Biológicos
• Liofilização
• Técinas de congelamento 
– Freezer (temperatura -4°C a -20°C)
– Ultra freezer (temperatura – 60°C a 80°C)
– Nitrogênio líquido (-196°C)
Agentes Biológicos
• Nutrição Microbiana 
– Fonte de Carbono
• Energia
• Macromoléculas
• Moléculas menores
Agentes Biológicos
• Nutrição Microbiana 
– Fonte de Nitrogênio
• Orgânico
• Inorgânico
Agentes Biológicos
• Formação de aa e ácido nucléico;
• Utilizam nitrato, amônio e às vezes nitrogênio 
gasoso como única fonte de nitrogênio;
• Nitrogênio de outras fontes; 
• Alguns requerem aa (específicos) 
Agentes Biológicos
• Nutrição Microbiana 
– Fonte de Minerais
• P – ATP e ácidos nucléicos
• S – aa e proteínas
• K – ativador enzimático e regulador da pressão osmótica
• Mg – cofator enzimático
• Ca - cofator enzimático
– Micronutrientes – Cu, Co, Zn, Mn, Na
Agentes Biológicos
• Nutrição Microbiana 
– Fatores de crescimento
• Vitaminas 
• Aminoácidos
• Nucleotídeos 
• Ácidos graxo
Agentes Biológicos
• Água 
– Ação enzimática
– Dissolução de materiais orgânicos e inorgânicos
– Participa em muitos processos metabólicos 
– Regulador térmico
– Regulador da pressão osmótica 
Agentes Biológicos
• Oxigênio
– Aeróbios
– Microaerófilos
– Anaeróbios
– Aeróbios facultativo 
Agentes Biológicos
• Reprodução Microrganismos
– Bactérias 
Agentes Biológicos
• Reprodução Microrganismos
– Leveduras e Fungos
Agentes Biológicos
Agentes Biológicos
• Medida da concentração de componente do 
meio de fermentação
– Concentração celular
• Concentração expressa em massa seca
• Centrifugação para determinação do volume celular
• Densidade óptica
• Contagem microscópica 
• Contagem em placas 
• Medida de componentes celulares
Agentes Biológicos
Agentes Biológicos
Concentração expressa em 
massa seca
• Centrifugação para determinação do volume celular
Agentes Biológicos
• Densidade óptica
Agentes Biológicos
Agentes Biológicos
• Contagem microscópica 
• Contagem em placas 
Agentes Biológicos
• Medida de componentes celulares
– Proteínas
– DNA/RNA
Agentes Biológicos
Meios de Cultivo
Meios de Cultivo
• Conter nutrientes – máxima atividade do 
microrganismo; 
• Condições ótimas para o crescimento celular 
que nem sempre são as mesmas para o 
processo produtivo;
Meios de Cultivo
• Importância do conhecimento das exigências 
nutricionais do Mo:
– Fortificar componentes que faltam
– Retirar aqueles que inibem
– Escala de laboratório
– Escala Industrial
Meios de Cultivo
• Tipos de meios
Complexos
Quimicamente definidos
Meios de Cultivo
• Complexos
– Subprodutos industriais
– Composição variável
– Requerem suplementação
Meios de Cultivo
Meios de Cultivo
• Quimicamente definidos
– Produtos puros
– Composição química conhecida e reproduzível
– Contendo fontes e nutrientes essenciais
– Pesquisa e desenvolvimento de Bioprocessos
– Exemplo: meio mínimo
Meios de Cultivo
Meios de Cultivo
Meios Complexos Meios Quimicamente 
definidos
•Mais adequado a nível 
industrial
•São mais baratos
•Melhores rendimentos e 
Produtividade
•Permite melhor controle das 
condições ambientais
•Mais fácil excluir substâncias 
e inibidores e incluir 
precursores e indutores nos 
níveis adequados
• Formulação dos meios de cultivo
Meios de Cultivo