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TÓPICOS EM BIOTECNOLOGIA 
Material de Consulta 
 
Autores: 
 
 Cristina Ferreira 
 Juliana Aguiar 
 Lara Pessanha 
 Patrícia Rangel 
 
Coordenador: 
 Victor Martin Quintana Flores 
 
Índice 
Biotecnologia..................................................................................................... 1 
Biotecnologia no Brasil....................................................................................... 4 
Regulamentação no Brasil................................................................................. 6 
Biotecnologia Molecular.................................................................................. 7 
Vetores de clonagem......................................................................................... 7 
Proteínas recombinantes................................................................................... 8 
Biotecnologia molecular no Brasil...................................................................... 8 
Genômica.......................................................................................................... 9 
Brasil na era genômica........................................................................................ 10 
Tópicos em biotecnologia............................................................................... 10 
I BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL.................................................................... 11 
1-INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS DE INTERESSE 
INDUSTRIAL..................................................................................................... 11 
1- MICRORGANISMOS DE INTERESSE INDUSTRIAL.................................. 12 
2- TIPOS DE PROCESSOS FERMENTATIVOS................................................ 14 
Processos submersos....................................................................................... 14 
Processos em estado sólido........................................................................... 14 
3- PROCESSOS FERMENTATIVOS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS......... 14 
Produção de Biomassa Microbiana................................................................ 15 
Biomassa fúngica................................................................................................ 16 
Processo de produção de proteína unicelular (SCP – Single Cell Protein)......... 16 
Produção de biomassa bacteriana..................................................................... 16 
Produção de Aminoácidos................................................................................ 17 
Produção de ácidos orgânicos........................................................................ 18 
1) Produção de Ácido Acético............................................................................. 18 
Generalidades sobre a produção de vinagre....................................................... 19 
Aplicações do ácido acético................................................................................ 19 
2) Produção de Ácido Cítrico............................................................................... 19 
Aplicações do ácido cítrico.................................................................................. 19 
Bioquímica da produção do ácido cítrico............................................................. 20 
Processo de Produção........................................................................................ 20 
a) Processo Koji................................................................................................ 20 
b) Processo de fermentação em superfície..................................................... 20 
c) Processo de fermentação por cultura submersa....................................... 20 
 
3) Produção de Ácido Lático............................................................................... 21 
Principais características das bactériasláticas.................................................... 21 
A) Bactérias homofermentativas.............................................................. 21 
B) Bactérias heterofermentativas............................................................... 21 
Processo de obtenção do ácido lático................................................................. 22 
Aplicações do ácido lático.................................................................................... 22 
Importância das bactérias láticas na indústria de alimentos............................... 22 
Aspectos negativos da presença das bactérias ácido-láticas na indústria.......... 23 
Microrganismos Probióticos................................................................................. 23 
Produção de Etanol........................................................................................... 24 
Vias de obtenção do etanol................................................................................. 24 
1) Via Destilatória............................................................................................... 24 
2) Via Sintética................................................................................................... 24 
3) Via Fermentativa............................................................................................ 24 
3.1) Preparo do substrato................................................................................. 25 
3.2) Fermentação............................................................................................... 25 
3.3) Destilação................................................................................................... 25 
O agente fermentador......................................................................................... 25 
5-PRODUÇÃO DE ENZIMAS.............................................................................. 26 
6-BIOCONVERSÕES OU BIOTRANSFORMAÇÕES........................................ 27 
Bioconversão de esteróides - síntese de cortisona............................................. 28 
Outras Bioconversões efetuadas por microrganismos........................................ 28 
Resumo dos principais produtos obtidos por fermentação microbiana..... 29 
7-BIORREATORES............................................................................................. 29 
Grupo 1............................................................................................................... 29 
Grupo 2............................................................................................................... 29 
Alguns Tipos de Biorreatores........................................................................... 31 
II BIOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE.......................................................... 33 
1-PRODUÇÃO DE INOCULANTES AGRÍCOLAS............................................. 33 
2-PRODUÇÃO DE BIOINSETICIDAS - CONTROLE BIOLÓGICO................... 34 
Microrganismos Entomopatogênicos................................................................... 35 
Bacillus thuringiensis (Bt)................................................................................ 36 
Produção de bioinseticidas.................................................................................. 38 
Pesquisas e avanços da produção de bioinseticidas.......................................... 42 
 
3-BIODIGESTÃO OU BIODEGRADAÇÃO........................................................ 44 
Biodigestão Animal........................................................................................... 44 
Biodigestão Natural........................................................................................... 44 
Biofertilizantes................................................................................................... 45 
Biogás................................................................................................................. 45 
Aplicações do biogás...........................................................................................46 
Tipos de Biodigestores para a Produção deBiogás............................................ 47 
1) Biodigestor anaeróbico tubular................................................................... 47 
2) Biodigestor de batelada ou de fluxo não continuo.................................... 48 
Biolixiviação....................................................................................................... 49 
Biorremediação.................................................................................................. 50 
Xenobióticos........................................................................................................ 50 
Aplicações da biorremediação............................................................................ 51 
Microrganismos biorremediadores...................................................................... 52 
Metabolismo microbiano...................................................................................... 54 
Metabolismo de compostos aromáticos halogenados......................................... 55 
Metabolismo de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH’s)...................... 55 
Limitações e peculiaridades do processo............................................................ 56 
Fatores que influenciam a biodegradação de compostos orgânicos em 
ecossistemas naturais...................................................................................... 56 
Relações entre compostos químicos e biodegrabilidade.............................. 57 
Heterogeneidade do resíduo............................................................................... 57 
Efeitos de concentração...................................................................................... 57 
Persistência ou toxicidade................................................................................... 58 
Condições adequadas para o crescimento microbiano....................................... 58 
Modificações químicas........................................................................................ 58 
Modificações físicas............................................................................................ 58 
Modificações biológicas....................................................................................... 58 
Tecnologias de biorremediação.......................................................................... 58 
Reatores tipo bioslurry ou reatores de fase lama.......................................... 59 
Landfarming....................................................................................................... 59 
Fitorremediação................................................................................................. 60 
Fitoextração........................................................................................................ 60 
Fitodegradação.................................................................................................. 60 
Rizofiltração....................................................................................................... 60 
 
Fitoestabilização................................................................................................ 60 
Fitovolatilização................................................................................................. 60 
Rizorremediação................................................................................................ 60 
Avaliação e desenvolvimento de novas capacidades biorremediadoras............ 61 
A) Manipulação por transferência de 
plasmídios............................................... 61 
B) Manipulação por transferência de 
genes...................................................... 62 
4-TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES.............................................. 62 
Tratamento primário.......................................................................................... 63 
Tratamento secundário..................................................................................... 63 
Tratamento terciário.......................................................................................... 63 
Tratamento Biológico Aeróbico....................................................................... 63 
1) Lodos Ativados.............................................................................................. 64 
2) Filtros Biológicos.......................................................................................... 64 
3) Lagoas de Estabilização e Lagoas Aeradas............................................... 65 
Tratamento Biológico Anaeróbico................................................................... 66 
III BIOTECNOLOGIA E SAÚDE.......................................................................... 67 
1-VACINAS E SOROS........................................................................................ 68 
SOROS................................................................................................................ 68 
Produção de soros............................................................................................ 68 
Uso de biotecnologia moderna........................................................................ 70 
VACINAS............................................................................................................. 70 
Classificação geral das vacinas....................................................................... 71 
1− Vacinas inativadas ou inertes.................................................................... 71 
2− Vacinas “vivas” atenuadas......................................................................... 71 
3− Vacinas produzidas por recombinação genética..................................... 72 
4− A vacina de ácido nucléico......................................................................... 73 
Composição das vacinas.................................................................................. 73 
O antígeno.......................................................................................................... 73 
O solvente.......................................................................................................... 74 
Conservantes, antibióticos, estabilizadores.................................................. 74 
Adjuvantes......................................................................................................... 74 
Produção de vacinas......................................................................................... 74 
Teste da funcionalidade da vacina...................................................................... 77 
Produção de vacinas em ovos......................................................................... 77 
 
Produção de vacina por animais e plantas transgênicas.............................. 78 
Produção de vacinas em plantas..................................................................... 79 
Vacina contra o câncer...................................................................................... 80 
Vacinas de DNA................................................................................................. 80 
Avanços na produção de vacinas.................................................................... 82 
principais produtores oficiais de vacinas e soros são.................................. 82 
2- TERAPIA GÊNICA.......................................................................................... 83 
Considerações Gerais 
Bases para o estudo da terapia gênica................................................................ 83 
Gerando informações sobre os genes................................................................. 83 
Expressão gênica e tratamento exógeno de doenças....................................... 84 
Diagnóstico de doenças genéticas......................................................................84 
Princípio básico da terapia gênica................................................................... 84 
Aplicações da terapia gênica............................................................................... 85 
Terapia de linhagem germinativa..................................................................... 86 
Terapia de linhagem somática.......................................................................... 87 
Exemplo do uso da terapia gênica somática....................................................... 87 
Técnicas de terapia gênica somática................................................................... 88 
Importância da escolha e conhecimento do gene alvo.................................. 88 
Vetores para transferência gênica................................................................... 89 
Métodos físicos.................................................................................................... 90 
Métodos químicos................................................................................................ 90 
Lipossomas.......................................................................................................... 91 
Sistemas não-lipídicos......................................................................................... 91 
Sistemas virais................................................................................................... 92 
Segurança no uso de vetores virais.................................................................... 93 
Retrovírus............................................................................................................ 93 
Adenovírus........................................................................................................... 93 
Desvantagens do uso de retro e adenovírus....................................................... 94 
Outros vírus disponíveis como vetores................................................................ 94 
Combinações de Elementos Virais e Não-Virais................................................. 95 
DNA Mitocondrial................................................................................................. 96 
Formas de administração do vetores para terapia......................................... 96 
Os principais alvos da terapia gênica............................................................. 97 
Patologias mais especificamente relacionadas................................................... 99 
 
Aplicação da terapia gênica em humanos...................................................... 99 
Perspectiva futuras para o uso de terapia gênica.......................................... 100 
3- BIOMIMÉTICA, BIOENGENHARIA E BIOMATERIAIS................................. 101 
Biomimética........................................................................................................ 101 
Exemplos da aplicação da biomimética.............................................................. 101 
Biomimética e Medicina regenerativa.............................................................. 102 
Bioengenharia e engenharia de tecidos.......................................................... 104 
Biomateriais....................................................................................................... 107 
4- CLONAGEM.................................................................................................... 112 
Clonagem Natural.............................................................................................. 112 
Bipartição............................................................................................................. 113 
Fragmentação...................................................................................................... 113 
Gemulação........................................................................................................... 113 
Partenogênese..................................................................................................... 114 
Multiplicação vegetativa....................................................................................... 114 
Esporulação......................................................................................................... 115 
Clonagem Induzida............................................................................................ 116 
Clonagem animal................................................................................................. 116 
Clonagem vegetal................................................................................................ 117 
Multiplicação vegetativa artificial.......................................................................... 117 
Estaca................................................................................................................. 117 
Mergulhia............................................................................................................ 117 
Enxertia............................................................................................................... 118 
Alporquia............................................................................................................ 118 
Clonagem in vitro de plantas.............................................................................. 118 
Clonagem reprodutiva....................................................................................... 121 
Processo de clonagem de mamíferos................................................................. 122 
Ovelha Dolly......................................................................................................... 122 
Vaca Margarida.................................................................................................... 123 
Clonagem animal no Brasil.................................................................................. 124 
Problemas na clonagem reprodutiva................................................................... 124 
Perspectivas da clonagem reprodutiva................................................................ 125 
Clonagem terapêutica....................................................................................... 125 
Células tronco...................................................................................................... 126 
 
Cordão umbilical e placenta................................................................................. 127 
Células embrionárias........................................................................................... 128 
Uso de células tronco na terapia......................................................................... 129 
Considerações sobre da clonagem terapêutica.................................................. 131 
Considerações finais sobre clonagem............................................................ 131 
Regulamentação.................................................................................................. 132 
Clonagem molecular.......................................................................................... 132 
IV ORGANISMOS TRANSGÊNICOS.................................................................. 134 
Animais Transgênicos....................................................................................... 134 
1- O que é um animal transgênico?............................................................... 134 
2- Histórico dos animais transgênicos.......................................................... 134 
3- Como são obtidos os animais transgênicos?.......................................... 135 
3.1- Técnicas utilizadas para geração de animais transgênicos.................. 136 
3.1.2. Agregação de células-tronco geneticamente modificadas................. 136 
3.1.3. Vetores Virais........................................................................................... 137Retrovírus........................................................................................................... 137 
Adenovírus......................................................................................................... 137 
3.1.4. Transferência de DNA mediada por espermatozóides......................... 138 
3.1.5. Microinjeção pronuclear: a geração do camundongo 
Victor............ 138 
3.1.6- Transferência nuclear............................................................................. 140 
3.1.7- Transformação por eletroporação......................................................... 140 
3.1.8- Knockdown de genes e RNA interference............................................ 141 
4. Aplicações dos animais transgênicos................................................... 141 
4.1- Aplicações na Medicina............................................................................. 141 
4.2- Pecuária e Indústria................................................................................... 142 
4.3-Utilização dos animais transgênicos como biorreatores...................... 143 
4.4- Introdução de novas características importantes economicamente.. 144 
Plantas Transgênicas...................................................................................... 146 
5- O que é uma planta transgênica?.......................................................... 146 
6- Histórico das plantas transgênicas....................................................... 147 
7- Como são produzidas as plantas transgênicas?................................. 148 
7.1- Transferência por Agrobacterium.......................................................... 149 
7.2. Eletroporação de Protoplastos............................................................ 154 
7.3.- Método Biobalístico................................................................................. 155 
 
8- Como regenerar as plantas transgênicas?........................................... 157 
9- Qual a importância dos organismos transgênicos?............................ 158 
10-Perspectivas em OGM´s.......................................................................... 160 
Referências Bibliográficas.............................................................................. 161 
 
 
1 
 
BIOTECNOLOGIA 
 
No período da pré-agricultura cada pessoa necessitava de um quilômetro 
quadrado de terra para tirar seu alimento, após o aparecimento das fazendas, da 
agricultura, 100 pessoas podiam viver com a produção obtida neste mesmo espaço. 
Desde o período mais remoto a melhoria tecnológica tem sido importante para 
o desenvolvimento e instalação da espécie humana no planeta. Na realidade, a 
biotecnologia se iniciou neste período. Hoje, a biotecnologia, além do melhoramento 
da biodiversidade, pode fazer modificações genéticas e criação, inclusive mudando 
geneticamente as formas de vida existentes. 
A Biotecnologia é uma das áreas de estudo com mais rápido crescimento e 
procura. 
A modificação da definição de biotecnologia ao longo do tempo permite 
identificar as mudanças no pensamento científico e a evolução do processo 
biotecnológico. Assim, de acordo com vários autores biotecnologia é: 
 
1. “A utilização dos sistemas celulares para a obtenção de produtos ou o 
desenvolvimento de processos industriais”. CNPq, Programa Nacional de 
Biotecnologia, Brasil, (1981) 
2. “O emprego de organismos vivos na geração de produtos benéficos para a 
espécie humana. É a aplicação de seres biológicos em processos técnicos e 
industriais”. U. S. Environmental Protection Agency, (1995) 
3. “Compreende um vasto conjunto de técnicas que usam seres vivos, ou parte 
deles, para produzir ou modificar produtos, aumentar o crescimento de 
plantas e animais ou, ainda, desenvolver microrganismos para usos 
específicos”. Curso de Pós-Graduação em Biotecnologia da UFSC, (1995) 
4. “Uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as 
propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar 
produtos de utilidade”. Conselho de Informações Sobre Biotecnologia, CIB, 
(2007). http://www.cib.org.br 
5. “É o estudo ou a manipulação de um ou mais componentes básicos de 
organismos vivos: tecidos, células, proteínas, genes ou DNA. Pode incluir a 
identificação e caracterização de genes, a engenharia genética e o cultivo de 
células”. Parlamentary Commissioner for the Environment (PCE), New 
Zealand, (2008) 
6. “É a ciência que usa organismos vivos ou seus componentes para produzir 
bens e serviços. Envolve a manipulação e a modificação de organismos, 
freqüentemente em nível molecular, para criar novas e práticas aplicações 
para a agricultura, medicina e indústria”. www.smartstate.qld.gov.au/ 
strategy/strategy05_15/glossary.shtm, (2008) 
7. "É a aplicação da ciência e da engenharia para o uso direto ou indireto de 
organismos vivos, ou parte deles ou seus produtos, na sua forma natural ou 
modificada”. www.cambridge.gov.uk/ccm/cms-service/download/asset/, (2008) 
 
 
2 
 
Antes de apresentar uma definição mais moderna e completa precisamos considerar 
alguns pontos importantes: 
 
• O “sistema biológico” não inclui somente seres vivos e integrais, mas também 
parte deles ou seus produtos; 
• O “sistema biológico” pode compreender tanto organismos naturais quanto 
modificados; 
• A manipulação dos sistemas biológicos deve ser feita de maneira deliberada e 
controlada; 
• O desenvolvimento de processos biotecnológicos inclui o conhecimento de 
várias disciplinas científicas; 
• O desenvolvimento de processos biotecnológicos tem como objetivo final a 
geração de produtos e/ou serviços úteis à espécie humana. 
 
Assim, podemos formular um conceito que será considerado durante toda a apostila: 
 
“Biotecnologia é o conjunto de técnicas e métodos industriais que viabilizam a 
obtenção de BENS E SERVIÇOS de interesse para o ser humano, tendo como 
agentes de transformação, de uma forma integral ou parcial, células animais, 
vegetais, microrganismos ou vírus”. 
 
 A biotecnologia tem caráter multidisciplinar usando conhecimento e 
ferramentas descritos na Biologia molecular, Biologia celular, Bioquímica, Genética, 
Microbiologia, Imunologia, Química, Engenharia Industrial, Informática. A integração 
dessas disciplinas pode ser visualizada no diagrama abaixo. 
 
Figura 1. Diagrama representativo da multidisciplinaridade da biotecnologia 
 
A biotecnologia, seus processos e serviços tem tido um impacto profundo na 
nossa vida diária, desde os alimentos que comemos aos medicamentos que são 
utilizados para tratar as mais diversas doenças. De forma alargada, a Biotecnologia 
3 
 
está relacionada com a produção comercial de produtos gerados pela ação 
metabólica de microorganismos. 
A biotecnologia, entretanto, é tão antiga quanto à prática da agricultura e a 
produção de pães e vinhos. Quatro mil anos antes de Cristo, a fermentação para a 
fabricação de pães e cervejas já era realizada no Egito. Queijos e vinhos eram 
produzidos na China e os Babilônios utilizavam o controle de população de 
palmeiras na região com polimerização das árvores fêmeas. 
Mesmo as práticas mais recentes, como a produção de antibióticos e a 
inseminação artificial, já eram utilizadas de forma rudimentar entre 100 e 1.800. Em 
1.322, os árabes foram os primeiros a usarem técnicas de inseminação para 
produzirem cavalos superiores. 
A Biotecnologia moderna, também conhecida como Biotecnologia Molecular, 
emergiu como nova área de investigação graças à fusão das técnicas da engenharia 
genética com a microbiologia industrial tradicional. A biotecnologia molecular 
envolve estudos e desenvolvimento da química combinatorial de biomoléculas, os 
processos de biotransformação e aplicação de biocatalisadores, a tecnologia de 
ácidos nucléicos,a engenharia de proteínas, a aplicação de moléculas menores em 
controles de metabolismo e em farmacologia. As suas aplicações são 
essencialmente dirigidas para a área de obtenção de produtos industriais de alto 
valor agregado. Na área de saúde, incluem-se nessa vertente a construção e 
produção de moléculas recombinantes de ácidos nucléicos e de proteínas, usadas 
em vacinação humana e animal e em terapia molecular na medicina, e de moléculas 
estruturais usada em engenharia tecidual. 
O potencial para a manipulação genética de um organismo foi, então, 
aplicado não apenas aos microorganismos, mas também a plantas e animais, tendo 
um impacto profundo em áreas como a saúde, a agricultura e o ambiente. 
A capacidade da Biotecnologia Molecular para proporcionar benefícios sem 
precedente a toda à humanidade encontra-se amplamente reconhecida, incluindo 
(mas não se limitando a): 
• Ferramentas para um diagnóstico mais preciso, prevenção ou cura de uma 
vasta gama de doenças tanto infecciosas como genéticas; 
• Um aumento significativo no rendimento das colheitas agrícolas, através da 
criação de plantas transgênicas resistentes às pragas de insetos, doenças, 
vírus ou fungos, e a situações de estresse abiótico tais como secas 
prolongadas, baixas temperaturas ou intensa radiação UV; 
• O desenvolvimento de microrganismos que produzem antibióticos, 
aminoácidos, enzimas, produtos químicos e determinados aditivos 
alimentares; 
• O melhoramento genético de gado de criação; 
• A eliminação de xenobióticos ambientais. Especificamente, a Biotecnologia 
Farmacêutica abre-se como uma nova porta para o desenvolvimento e design 
de fármacos biológicos, os chamados compostos biofarmacêuticos. 
4 
 
O futuro da Biotecnologia promete muitos avanços na produção de 
biofármacos, no desenvolvimento de sistemas de libertação de fármacos, e em 
outras especialidades biofarmacêuticas, incluindo polipeptídios, proteínas 
(recombinantes), e antibióticos. Fornece ainda meio para a compreensão e 
descodificação dos mecanismos e processos que estão na base do desenvolvimento 
de determinadas doenças. 
No âmbito da biotecnologia tradicional, as tecnologias com maiores 
aplicações na agricultura são a cultura de tecidos, o controle biológico de pragas e a 
fixação biológica de nitrogênio. 
A cultura de tecidos (ou cultura in vitro) “compreende a cultura de células, 
tecidos ou órgãos, em condições de assepsia e meios de cultura artificiais (contendo 
compostos como água, sais minerais, vitaminas, fonte de carbono e reguladores de 
crescimento)” (Oliveira, 2000). 
O controle biológico de praga consiste na utilização de microorganismos 
(vírus, bactérias e fungos) para combater pragas. Esta é uma técnica que vem 
ganhando importância nos últimos anos. Os desastres ambientais, a demanda 
crescente de alimentos e produtos de primeira necessidade em função do 
crescimento populacional, a expansão dos mercados consumidores nos países 
desenvolvidos e o aumento de pragas foram os fatores que contribuíram para 
valorizar o uso de bioinseticidas nas atividades agrícolas. 
No âmbito da biotecnologia moderna, se destacam a aplicação de duas 
tecnologias: o uso da engenharia genética para produção de novas variedades 
vegetais e os estudos genômicos de plantas e fitopatógenos com o objetivo de 
combater doenças e melhorar a qualidades dos alimentos. 
Dentre as promessas da biotecnologia, se destacam o aumento da 
produtividade e redução de custos, inovações e melhoras na qualidade dos 
alimentos e utilização de práticas agrícolas mais ecológicas. Além das 
conseqüências nas atividades agrícolas, a manipulação genética das plantas trará 
impactos em outros setores produtivos, como na floricultura e jardinagem, na 
indústria química e na indústria farmacêutica, com a possibilidade, a partir de plantas 
geneticamente modificadas, de produzir fitoterápicos mais eficientes ou ainda, 
desenvolver vegetais biorreatores com aplicações em diversas atividades industriais. 
 
Biotecnologia no Brasil 
 
Em 2000, a pesquisa em biotecnologia no Brasil apresentava os seguintes 
números: 6.616 pesquisadores, distribuídos em 1.718 grupos e 3.814 linhas de 
pesquisas. As ciências agrárias e médicas contavam, respectivamente, com 1.075 e 
503 linhas de pesquisa. 
Nos últimos anos a comunidade científica brasileira desenvolveu uma 
respeitável capacidade de manipulação das novas ferramentas da biotecnologia, tais 
como a tecnologia do DNA recombinante e as pesquisas genômicas e proteômicas. 
Atualmente a biotecnologia integra a base produtiva de diversos setores da 
economia brasileira. 
5 
 
A maioria dos grupos de 
pesquisa se insere no 
desenvolvimento de tecnologias 
direcionadas ao agronegócio, 
seguido por aquelas focadas em 
saúde humana. Completam a 
seqüência de grupos que 
pesquisam saúde animal e, por 
último os de meio ambiente. Ainda, 
7% dos grupos investigam 
tecnologias direcionadas às quatro 
áreas e 5% não pesquisam 
tecnologias, mas debatem 
legislações, história e fatores 
econômicos que interferem no 
desenvolvimento da biotecnologia. 
 
A biotecnologia é uma ciência cujos conhecimentos são empregados em 
diversos segmentos e setores da economia, desde os mais tradicionais e 
amplamente difundidos entre as pessoas, até aqueles mais recentes, surgido a partir 
de inovações radicais. A indústria biotecnológica se refere ao conjunto de 
segmentos conforme apresentado no esquema abaixo. 
 
Figura 3. Produtos e técnicas usadas pelas áreas principais em biotecnologia. 
 
No âmbito da biotecnologia tradicional, as principais aplicações na saúde 
humana são: a produção de biofármacos, de imunobiológicos, de reagentes 
biológicos para diagnósticos e de hemoderivados. A figura 3 apresenta os principais 
produtos de cada grupo e a tecnologia utilizada na produção. 
6 
 
As principais aplicações no âmbito da biotecnologia moderna são: o uso da 
engenharia genética para a produção de biofármacos (p. ex.: insulina e hormônio do 
crescimento), de vacinas (vacinas recombinantes contra hepatite B); e os estudos 
genômicos para prevenção e cura de diversas doenças (terapia gênica e 
farmacogenômica). 
A grande marca do modelo de política imunológica no Brasil é a forte 
presença do setor público na produção de vacinas e soros, através das 
organizações públicas de pesquisas, como o Instituto Butantã, Fiocruz, Tecpar e 
outras. 
De forma geral, todos os segmentos nos quais estão inseridas atividades de 
biotecnologia apresentam oportunidades de investimento. É através das atividades 
de P&D (Pesquisa e desenvolvimento) em biotecnologia que diversas soluções para 
doenças, reprodução, alimentação e meio ambiente estão sendo e ainda serão 
encontradas. 
Existem diversas empresas no Brasil atuando em cada uma das grandes 
áreas da biotecnologia, como apresentado abaixo. 
 
Quadro 1. Distribuição das empresas por área da biotecnologia 
 
 
Regulamentação no Brasil 
 
Em relação à regulamentação, algumas medidas foram tomadas pelo governo 
brasileiro nos últimos anos para o desenvolvimento da biotecnologia. Dentre estas 
medidas destaca-se a criação de um quadro regulatório das atividades relacionadas 
com a biotecnologia moderna. A criação deste ambiente institucional propício a 
investimentos no setor contou com as seguintes medidas: 
• Lei de Patentes: Editada em 14 de maio de 1996. 
7 
 
• Lei de Proteção aos Cultivares: Promulgada em 25 de abril de 1997. 
• Lei n. 8.974: Lei promulgada em janeiro e regulamentada por dois decretos, 
um em 1995 e outro em 1998, que dispõem sobre a vinculação, competência 
e composição da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança. 
• Lei de Acesso aos recursos Naturais: os projetos da Lei Nacional de Acessos 
aos Recursos Genéticos e seus Produtos Derivados ainda se encontram emdiscussão na Comissão de Assuntos Sociais do Senado e sem aprovação. 
 
BIOTECNOLOGIA MOLECULAR 
 
Nos últimos 30 anos o mundo vem testemunhando uma revolução biológica 
de dimensões nunca antes vista. Processos em que a natureza poderia levar 
centenas de milhares de anos são agora realizados de um dia para outro com o 
auxilio da engenharia genética e da biologia molecular. Essas transformações 
induzem reestruturações importantes nas áreas da agricultura, medicina e farmácia, 
produção animal, meio ambiente, entre outras. Dentro deste contexto, a 
Biotecnologia se destaca como uma das atividades científicas, econômicas e 
tecnológicas mais promissoras do próximo século. 
A biotecnologia de moléculas é um termo para o processo de manipulação 
dos genes num organismo. Envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação 
e a introdução do DNA num outro organismo, geralmente para verificar a expressão 
de um gene. O objetivo é de introduzir novas características num ser vivo para 
aumentar a sua utilidade, tal como aumentando a área de uma espécie de cultivo, 
introduzindo uma nova característica, ou produzindo uma nova proteína ou enzima, 
o que explica o principio básico da transgenia. Os processos de indução da 
modificação genética permitiram que a estrutura de seqüências de bases completas 
de DNA fossem decifradas, portanto facilitando os estudos de genômica e a 
clonagem de genes. 
Umas das mais conhecidas aplicações da biotecnologia molecular são os 
organismos geneticamente modificados (OGM). Existem muitas possíveis aplicações 
biotecnológicas da modificação genética, por exemplo, vacinas orais produzidas nas 
frutas. Vacinas produzidas em bactérias. Uma das maiores ambições de alguns 
grupos de pesquisadores é a possibilidade da melhoria das capacidades humanas 
físicas e mentais pelo uso da engenharia molecular 
 
Vetor de clonagem 
 
A introdução de fragmentos de DNA contendo genes de interesse numa 
célula, só culminará na reprodução da mensagem genética de tal gene, se este 
estiver contido num vetor de clonagem apropriado. Tais vetores contém sequências 
de regulação importantes para que a maquinaria celular possa ler a informação 
contida no gene. Os vetores que são responsáveis por este processo, podem ser 
plasmídios, vírus e outros, também manipulados geneticamente. 
8 
 
O estudo da informação genética trabalha com construções moleculares 
necessárias para a expressão de proteínas em bioprocessos industriais usando os 
organismos vivos, ou a produção de vetores visando à transferência de genes 
requerida em terapia gênica. Os conceitos científicos básicos da construção de 
vetores estão atualmente bem elaborados. O desenvolvimento nessa área deve 
envolver essencialmente o aperfeiçoamento de vetores visando a sua maior 
estabilidade e produtividade. 
 
 Proteínas recombinantes 
 
A produção de proteínas recombinantes em grande escala já abrange os 
substitutos de hormônios ou mediadores intercelulares humanos e proteínas virais 
potencialmente usadas na vacinação ou imunomodulação em humanos e animais. A 
produção de proteínas recombinantes envolve uma série de passos, iniciando-se 
com a identificação e caracterização genética da proteína e das suas propriedades 
bioquímicas, e a definição dos requisitos estruturais para a sua atividade funcional, 
como o processamento pós-traducional, glicosilação, formação de heterodímeros 
etc. A produção propriamente dita envolve a escolha do vetor de expressão, a 
escolha de células em função da complexidade de processamento molecular 
necessário para a obtenção da proteína funcional, o aperfeiçoamento do 
bioprocesso de produção, e a separação, purificação e preparo para o uso médico 
da proteína. 
O uso médico de mediadores hormonais, fatores de crescimento e citocinas 
estão em franca expansão, em função de avanços consideráveis alcançados na 
compreensão de vias de sinalização intercelular e intracelular. As enzimas 
envolvidas são freqüentemente identificadas e caracterizadas, abrindo a 
possibilidade da estimulação ou inibição de suas atividades. Uma nova geração de 
moléculas moduladoras das atividades enzimáticas está encontrando aplicação 
farmacológica ampla. 
A atenção particular deverá ser dada à expressão de proteínas em sistemas 
alternativos, além de sistemas tradicionais que usam microrganismos ou células 
animais. Os sistemas mais complexos devem permitir a expressão simultânea de 
mais de um gene com obtenção de proteínas heterodiméricas. A expressão de 
proteínas humanas em vegetais e animais superiores é muito promissora, devendo 
levar à produção de complexos moleculares fisiologicamente ativos, com um 
rendimento produtivo muito mais importante, a baixo custo. 
 
Biotecnologia Molecular no Brasil 
 
No Brasil, a primeira parte dos processos citados pode ser feita, em grande 
parte, nas instituições acadêmicas de pesquisa biomédica. O Brasil possui centros 
de excelência em bioquímica, ciências biomédicas e farmacológicas, assim como na 
área de imunologia dirigida para a vacinação. A competência de pesquisas nessa 
área já está instalada, e recursos humanos de mais alto nível estão disponíveis. 
9 
 
Todas as análises de capacidade e produtividade científica nacional apontam 
essas áreas como de excelência, tanto em termos de geração de novos dados 
científicos, como em termos de capacidade de formação de recursos humanos. A 
atenção particular deverá ser dada às doenças transmissíveis de animais. Algumas 
delas são bem conhecidas na agropecuária global (peste suína, febre aftosa), e os 
processos tradicionais de tratamento e prevenção são disponíveis e aplicados no 
Brasil. 
A segunda parte do desenvolvimento da biotecnologia molecular envolve, 
além de pesquisas acadêmicas, a validação e a implantação de processos 
industriais. Embora existam no Brasil centros de excelência em engenharia de 
processos, a interação com a área de biotecnologia não está enraizada, e 
mecanismos de estimulação dessa interação deverão ser implementados. 
No Brasil os centros de competência em biotecnologia fazem parte de sistema 
público acadêmico e de instituições governamentais de pesquisa, que possuem uma 
estrutura e quadros científicos de excelente nível. A transferência de competência 
adquirida no setor público para a área industrial já está sendo realizado 
naturalmente, mostrando a viabilidade desse modelo de desenvolvimento. 
Entretanto a irregularidade de investimentos, a pesquisa e o desenvolvimento 
de bioprocessos no país está ainda insuficiente, e os centros que já possuem 
núcleos instalados devem receber o apoio adequado para um desenvolvimento 
rápido. 
 
GENÔMICA 
 
Os avanços impressionantes da genômica na última década terão efeitos 
consideráveis na área médica. O seqüenciamento do genoma humano nos traz a 
informação do tamanho do problema a ser estudado. O numero menor do que 
esperado de genes identificados nos ensina que a sua interatividade e os 
fenômenos pós-transcricionais são mais amplos e mais relevantes do que 
inicialmente avaliados. 
Enquanto a beleza da simplicidade do código genético nos permite o uso de 
sistemas automatizados de seqüenciamento e uma análise computacional da sua 
estrutura, a compreensão da sua função e, conseqüentemente, dos desvios 
patológicos, envolve sistemas conceituais teóricos e operacionais muito mais 
complexos. Por um lado, estudos combinatórios de seqüências associadas 
estatisticamente com certas patologias nos fornecem ferramentas potencialmente 
úteis em aplicações médicas imediatas da genômica. 
A capacidade de identificação de fatores genéticos de risco individual ou 
populacional para o desenvolvimento de certas patologias traz claramente benefícios 
na previsibilidade de riscos decorrentes de certos padrões de interação com o meio 
ambiente e a possibilidade de prevenção dasconseqüências não desejadas. 
O seqüenciamento de genoma humano, e o projeto de análise de genoma do 
câncer, representam muito mais um início de uma nova era de pesquisa biomédica 
do que um resultado final. As aplicações médicas desse conhecimento dependem 
da capacidade de análise de sistemas complexos, já que a maioria de patologias 
10 
 
dominantes (doenças cardiovasculares, doenças degenerativas, câncer, doenças 
infecciosas) é dependente de fatores multigênicos. Os dados gerados na genômica 
abrirão oportunidades para estudos biotecnológicos a fim de melhorar a vida 
humana. 
 
Brasil na era da genômica 
 
Graças ao esforço da FAPESP associada, na área de saúde, com o Instituto 
Ludwig de Pesquisa sobre o Câncer de São Paulo, o Brasil é atualmente um dois 
países mais desenvolvidos na área de genômica, e a infra-estrutura instalada 
garante a manutenção dessa posição nos próximos anos. Esse esforço pode servir 
de exemplo para outras áreas. Em paralelo com a capacidade já instalada de 
estudos genômicos moleculares, o Brasil dispõe de uma capacidade invejável de 
pesquisa instalada na área de estudos celulares e de sistemas complexos, capazes 
de entrar em pesquisas da época pós-genômica. Esses centros são essencialmente 
localizados em grandes Universidades Federais (destacam-se as UFRJ, UFRGS, 
UNIFESP, UFMG) e, na área de infectologia, nos centros de pesquisa da FIOCRUZ. 
O Governo Federal deve prever e planejar um esforço particular nessa área, para 
valorizar esse capital de excelência de recursos humanos já existentes. 
 
Tópicos em biotecnologia 
Considerando o estudo das ferramentas desenvolvidas nas diversas áreas 
que sustentam a biotecnologia, assim como as informações sobre os bens e 
serviços gerados serão apresentados quatro principais tópicos (grandes áreas) da 
biotecnologia.Os tópicos em biotecnologia abordados são: 
I – Biotecnologia Industrial; 
 Tipos de processos fermentativos 
 Principais produtos industriais de interesse. 
Técnicas em biotecnologia industrial 
 Tipos de biorreatores 
II – Biotecnologia e Meio ambiente 
Produção de inoculantes agrícolas e bioinseticidas 
Processos de biodigestão e biodegradação – biofertilizantes, biogás, 
biolixiviação, biorremediação, rizorremediação e fitorremediação 
Tratamento de efluentes 
III – Biotecnologia e saúde 
 Produção de soros e vacinas 
 Terapia gênica 
 Princípio da biomimética, bioengenharia de tecidos e biomateriais 
Processos e aplicações da clonagem 
IV – Organismos transgênicos 
Transgenia animal e vegetal 
Técnicas em transgenia 
Aplicação e uso de organismos transgênicos 
11 
 
I BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL 
 
1-INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS DE INTERESSE 
INDUSTRIAL 
Os microrganismos são amplamente utilizados em processos biotecnológicos 
visando à produção de uma grande variedade de compostos com aplicação 
industrial. Esta variedade de aplicações torna a biotecnologia um ramo da ciência 
extremamente amplo e multidisciplinar. 
Na biotecnologia industrial, o termo Fermentação apresenta significados 
específicos e peculiares, os quais devem ser primeiramente compreendidos, antes 
de falarmos sobre os processos fermentativos propriamente ditos. 
Do ponto de vista da bioquímica, fermentação consiste em um processo de 
degradação de um substrato, efetuado pela célula microbiana, a fim de produzir 
energia (ATP), sob condições anaeróbicas. Em contrapartida, do ponto de vista 
biotecnológico, o termo fermentação se refere a qualquer transformação 
intermediada por um microrganismo através de uma seqüência de reações 
bioquímicas, visando à obtenção de um produto de interesse. Neste caso, as 
reações podem acontecer na presença ou na ausência de oxigênio (condições 
aeróbicas ou anaeróbicas). O reator onde ocorre o processo é chamado de 
fermentador ou biorreator, conforme estudaremos mais adiante. 
Deste modo, são considerados Processos Fermentativos, transformações 
envolvendo: processos anaeróbicos, respiração microbiana, biossíntese, 
fotossíntese e respiração com substratos inorgânicos. 
A tabela abaixo ilustra alguns destes processos fermentativos, bem como os 
produtos produzidos por estes, de acordo com o metabolismo realizado pelo 
microrganismo. 
 
 TIPO DE METABOLISMO DESCRIÇÃO EXEMPLOS 
Fermentação 
Produção de energia por reações de 
oxirredução envolvendo substâncias 
orgânicas. Realizada por microrganismos 
anaeróbios ou anaeróbios facultativos sob 
limitação de O2 
Acetona, butanol, etanol, ácido 
láctico, 2,3-butanodiol 
Respiração 
Maximização da produção de energia, via 
ciclo de Krebs, favorecendo crescimento o 
celular. Realizada por microrganismos 
aeróbicos e anaeróbicos facultativos. 
Biomassa protéica de fungos, 
fermento de panificação 
Biossíntese Produtos finais do anabolismo 
Vitaminas, antibióticos, enzimas 
e outras proteínas, 
polissacarídeos e aminoácidos 
Fotossíntese 
Conversão de energia luminosa em energia 
química 
Biomassa protéica de algas 
unicelulares 
Respiração com redutores 
inorgânicos 
Produção de energia química com doadores 
inorgânicos de elétrons 
Biogás, lixiviação microbiológica 
de minérios 
 
12 
 
Como pudemos observar na tabela, os microrganismos são utilizados em 
diversos processos biotecnológicos, com aplicações em diversas áreas, desde a 
indústria farmacêutica (produção de antibióticos e vacinas), indústria de bebidas e 
alimentos (produção de etanol, aminoácidos, biomassa microbiana, vitaminas, 
enzimas), até no meio ambiente, na agricultura e na produção de energia (produção 
de biogás, biofertilizantes e bioinseticidas, lixiviação microbiológica). A seguir 
apresentamos uma lista com algumas das diversas aplicações biotecnológicas de 
microrganismos de importância industrial: 
 
1. Produção biomassa microbiana 
2. Produção de aminoácidos 
3. Produção de ácidos orgânicos 
4. Produção de alimentos por fermentação lática: picles, azeitona, queijos, iogurtes. 
5. Produção de etanol 
6. Produção de enzimas 
7. Produção de vacinas 
8. Produção de antibióticos 
9. Produção de solventes 
10. Produção de polissacarídeos 
11. Produção de lipídeos 
12. Produção de bioinseticidas 
13. Produção de inoculantes agrícolas 
 
 
1- MICRORGANISMOS DE INTERESSE INDUSTRIAL 
Entre os microrganismos com aplicação industrial em processos 
fermentativos, incluem-se, principalmente as bactérias, os bolores ou fungos 
filamentosos e as leveduras ou fungos unicelulares. 
Para a execução com sucesso de um processo fermentativo, é necessário 
que as características do agente fermentativo, sejam respeitadas. Dependendo de 
cada grupo, gênero, espécie e linhagem microbiana, tanto em termos de 
crescimento quanto de formação de produtos, haverá a necessidade de formulação 
de um meio de cultura que contenha os nutrientes necessários e em concentrações 
adequadas. Além da composição do meio de cultura, condições ambientais como 
temperatura, pH e suprimento de oxigênio também são fundamentais para o 
adequado desempenho do microrganismo no processo fermentativo. 
Visando à sua aplicação na obtenção de produtos de interesse industrial, os 
microrganismos devem apresentar, ainda, algumas características importantes, 
como as listadas a seguir: 
 
• A cultura deve ser pura; 
• O microrganismo deve ser estável geneticamente e de fácil manipulação; 
• O microrganismo deve apresentar elevada eficiência na conversão do 
substrato no produto de interesse; 
• Deve apresentar estabilidade fisiológica. Não basta apenas ter uma linhagem 
hiperprodutora de uma dada substância. É preciso que ela mantenha esta 
13 
 
capacidade em todas as etapas do processo, desde a escala laboratorial até 
as escalas intermediária e industrial; 
• O composto de interesse deve ser produzido no menor tempo possível,além 
de ser facilmente recuperável e, preferencialmente produzido com ausência 
de qualquer substância ou produto tóxico; 
• O microrganismo não deve produzir substâncias incompatíveis com o produto. 
Um microrganismo ideal deve produzir um mínimo de outras substâncias, 
uma vez que isto leva a uma maior disponibilidade de nutrientes para a 
síntese do composto de interesse, além de facilitar o processo de 
recuperação do produto; 
• O crescimento do microrganismo não deve depender da utilização de meios 
de cultura dispendiosos. O ideal é que ele seja capaz de crescer 
rapidamente em meios de cultivo alternativos e baratos (melaço, caldo de 
cana-de-açúcar, soro de leite...); 
• O microrganismo não deve ser patogênico; 
• O microrganismo deve permitir manipulação genética; 
• O microrganismo deve apresentar características metabólicas que 
possibilitem sua autoproteção contra contaminação (por ex. crescimento em 
pH baixo ou em temperaturas elevadas, ou produção de um inibidor 
microbiano aceitável); 
 
Como pudemos observar, muitas são as características que um 
microrganismo deve apresentar. E vocês devem estar neste momento se 
perguntando: “Mas será possível que um único microrganismo tenha todas estas 
características?”. O que observamos de fato é que nem sempre é possível 
agregar todas estas características em um único microrganismo. O importante é 
se adequar as características que um microrganismo em questão apresenta ao 
tipo de processo fermentativo utilizado e ao tipo de produto a ser produzido. Se o 
valor agregado do produto final for alto, por exemplo, justifica-se o uso de 
condições de processo mais complexas e até mesmo que envolvam um custo 
mais elevado. Um exemplo disto é a produção de enzimas de restrição, as quais 
apresentam uma ampla aplicação na área de biologia molecular. Estes produtos 
são fabricados e comercializados em pequenas quantidades, possuem elevado 
valor agregado e devem ser produzidos sob condições que garantam a sua 
adequada recuperação e purificação, além de não comprometer a sua atividade. 
Neste caso, meios de cultura dispendiosos podem e devem ser utilizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
2- TIPOS DE PROCESSOS FERMENTATIVOS 
Os processos fermentativos podem ser classificados como: 
 
Processos submersos - caracterizados pela presença de água livre no meio. 
São fermentações em fase líquida. No ocidente, a maior parte dos processos 
fermentativos industriais é conduzida em sistemas submersos. Produção de 
enzimas, etanol, acetona, antibióticos e bioinseticidas são alguns desses exemplos. 
Processos em estado sólido - também denominados de processos em 
estado semi-sólido, são caracterizados pela ausência de água livre no meio, com um 
menor teor de umidade no meio em comparação aos processos submersos. Vários 
produtos são obtidos por fermentações em estado sólido, destacando dentre esses, 
as enzimas fúngicas, além do molho de soja (molho shoyu) e alguns tipos de 
queijos. Em geral, utiliza-se o sistema sólido para a realização de processos 
envolvendo fungos filamentosos, devido ao seu crescimento em condições 
aeróbicas e à sua forma de crescimento em micélios que é favorecida nessas 
condições. 
Os dois tipos de processos possuem vantagens e algumas limitações: Devido 
à ausência de água livre, os sistemas em estado sólido operam com menores 
volumes, facilitando a concentração do produto final e o tratamento de efluentes. O 
baixo grau de umidade nos sistemas sólidos torna o ambiente inapropriado para 
muitos microrganismos potencialmente contaminantes. Nos sistemas submersos, a 
remoção do calor decorrente do processo é facilitada, além de permitir um melhor 
controle das variáveis de processo, como pH, temperatura e suprimento de oxigênio. 
Outro aspecto é o fato de o conhecimento da engenharia de processo dos sistemas 
submersos ser incomparavelmente maior do que o dos sistemas em estado sólido. 
É importante ainda ressaltar que os processos fermentativos, sobretudo os da 
indústria de alimentos, apresentam peculiaridades que são consideradas 
verdadeiros segredos industriais, sendo, portanto, o grande trunfo e tesouro dos 
fabricantes, os quais optam por manter em sigilo alguns detalhes do processo 
operacional. 
 
 
3- PROCESSOS FERMENTATIVOS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
Uma variedade de produtos produzidos por microrganismos possuem 
aplicação na indústria de alimentos. Aminoácidos, proteínas oriundas da biomassa 
microbiana, vitaminas, polissacarídeos, ácidos e açúcares são alguns exemplos de 
produtos utilizados largamente na indústria alimentícia. 
Lista de produtos microbianos importantes na indústria de alimentos, 
produzidas por alguns microorganismos que utilizam como fonte de 
carbono o ácido pirúvico. 
15 
 
Produtos Função Organismo 
D-arabitol Açúcar Candida diddensis 
Beta-caroteno Pigmento Blakeslae trispora 
Ácido cítrico Acidulante Aspergillus niger 
Diacetil Saborizante (manteiga) Leuconostoc cremosis 
Ésteres de ácido graxo Fragrâncias de frutas Pseudomonas spp 
Declactona Fragrâncias de pêssego Sporobolomyces odorus 
Genariol Fragrâncias de rosa Kluyveromyces lactis 
Ácido glutâmico Intensificador de sabores Corinebacterium glutamicum 
Ácido lático Acidulante Estreptococos e Bacilos 
Lisina Aminoácido Corinebacterium glutamicum 
Manitol Açúcar Torolopsis mannitofaciens 
Nisina Antimicrobiano Streptococcus lactis 
6-pentil-2-pirona Fragrâncias de coco Trichoderma viride 
l-fenilalanina Precursor do aspartame Bacillus polymyxa 
Prolina Aminoácido Serratia marcerscens 
Polissacarídeos 
termoestáveis Espessante Argobacterium radiobacter 
Vitamina B-12 Vitamina Propionibacterium 
Goma xantana Espessante Xanthomonas campestri 
 
Produção de Biomassa Microbiana 
A Biotecnologia é diretamente orientada para a aplicação industrial de 
microrganismos (ou parte deles), para o desenvolvimento de produtos ou a 
conversão de materiais. O produto mais direto é o próprio microrganismo, obtido 
através de multiplicação celular. 
A biomassa microbiana é usada principalmente como fonte de proteínas para 
a alimentação humana e para produção de ração animal. As leveduras de 
panificação são o exemplo mais antigo da utilização de proteínas de microrganismos 
unicelulares (SCP- Single Cell Protein) na indústria de alimentos. 
Neste sentido, fungos filamentosos, leveduras, bactérias e algas são fontes 
de proteínas de fácil acesso e produzidas a custos relativamente baratos. Em alguns 
países, como o Japão e em países da costa pacífica da América do Sul, algas são 
intensamente utilizadas como fonte de proteína. Esta é comercializada de forma 
desidratada e salgada e utilizada devidamente temperada como acompanhamento 
em inúmeros pratos tradicionais da nossa região ou até como prato principal. 
As leveduras são também muito utilizadas como fontes de proteína na 
indústria microbiológica. Para isto, elevadas quantidades de extratos de leveduras 
em pó são produzidas, sendo usadas como aditivos em meios de cultura (líquido, 
semi-sólido ou sólido). Estes extratos são usados tanto em laboratórios como 
16 
 
reagentes de qualquer meio de cultura ou na indústria que utilizam leveduras como 
agentes produtores. Certamente que a utilização de qualquer microorganismo como 
fonte de proteína irá depender de vários fatores como, por exemplo, tipo de 
substrato a ser utilizada, disponibilidade de matéria prima, velocidade e multiplicação 
do organismo, toxicidade, digestibilidade e valor nutritivo do produto final. 
Biomassa fúngica 
 1) Fungos filamentosos formadores de cogumelos comestíveis 
• Ex: Agaricus campestris, Lentinus edodes - cultivados utilizando-se diferentes 
substratos lignocelulósicos (bagaço de cana, palha de arroz, serragem, polpa 
de café, folha de mandioca, etc.) 
• Atualmente, desenvolvem-se estudos sobreproteína microbiana para 
consumo animal e do homem, a partir de resíduos agrícolas utilizados para 
crescimento fúngico. 
2) Micoproteína ou proteína fúngica 
• Produzida a partir do gênero Fusarium, e está sendo estudada como 
substituto de carne. É considerada uma proteína de elevada qualidade. 
3) Levedura alimentícia 
• A levedura é fonte de proteínas e vitaminas do complexo B e minerais. No 
estado seco, contém cerca de 50% de proteína de boa qualidade. 
 Processo de produção de proteína unicelular (SCP – Single Cell Protein) 
• Utilizam-se matérias primas que sejam abundantes na região de produção e 
de baixo custo, ricas em carboidratos oriundos de resíduos industriais, de 
destilarias, de processamento de alimentos, soros de leite e resíduos 
lignocelulósicos oriundos de bagaço de cana, papéis velhos, etc. 
• Consiste primeiramente, na transformação de hidratos de carbono da matéria-
prima em matéria celular, com suplementação de sais de amônio e fósforo os 
quais são importantes para o crescimento do microrganismo. 
• Na obtenção de proteína unicelular de leveduras, a conversão da matéria-
prima em proteína é conduzida em fermentadores que são dotados de 
dispositivos para agitação e aeração, objetivando fornecer oxigênio que é 
essencial ao desenvolvimento dos microrganismos. 
• Finalizada a fase de conversão, segue-se o processo de recuperação, que 
consiste em separar a massa celular dos outros componentes indesejáveis do 
meio de cultura, o que se consegue por processos de centrifugação, lavagem, 
filtração e secagem. 
Produção de biomassa bacteriana 
Usada na produção das chamadas culturas “starter” ou iniciadoras 
(biomassa microbiana utilizada para iniciar um processo fermentativo), as 
17 
 
quais servem como ponto de partida para a produção de outros produtos de 
importância industrial. As indústrias de laticínios e as de embutidos são as 
principais usuárias dessas culturas iniciadoras, para a produção de queijos, 
iogurtes e bebidas fermentadas, como o Yakult. 
Produção de Aminoácidos 
A grande aplicação dos aminoácidos está na alimentação humana e no 
enriquecimento de ração animal, pois um grande número de aminoácidos essenciais 
não é sintetizado por animais e pelo homem e, portanto, devem ser introduzidos na 
dieta. Aproximadamente 66% dos aminoácidos produzidos são utilizados na 
indústria de alimentos, 31% como aditivos de rações, 4% em medicina e cosmética, 
e como matéria-prima na indústria química. Na indústria de alimentos, são utilizados 
para realçar o sabor ou conferir um sabor característico ao alimento, caracterizando 
o chamado efeito flavorizante. O ácido glutâmico na forma de glutamato sódico, e o 
ácido aspártico na forma de aspartato sódico e L-alanina são muito utilizados como 
flavorizantes de diversos tipos de alimentos, incluindo suco de frutas. 
• A L- histidina é comumente utilizada na indústria de laticínios, uma vez 
que atua como antioxidante e evita a rancificação do leite em pó 
(degradação de gorduras e lipídeos por hidrólise ou oxidação), que ocasiona 
um odor e aspecto desagradável ao alimento e altera as suas propriedades. 
• A L- lisina é utilizada na nutrição humana e animal e é também usada 
no enriquecimento nutricional de alimentos de origem vegetal. 
• O aspartame (L-alfa-aspartil-L-fenilalanina metil éter) é um produto 
importante na indústria de bebidas não alcoólicas e serve como edulcorante 
artificial (substância que confere ao alimento um gosto doce) em 
refrigerantes gasosos. Como matéria-prima para a produção industrial do 
aspartame utilizam-se L-fenilalanina e ácido L-aspártico, que são ambos, 
produtos da indústria microbiológica. 
• Muitos aminoácidos são utilizados na medicina como componentes de 
soluções no tratamento pós-operatório e têm sido também empregados 
como desintoxicantes nas disfunções hepáticas e gastrointestinais, em 
moléstias nervosas e mentais e ainda como tônico orgânico. 
• Na indústria química, são empregados na produção de polímeros, 
fibras, resinas, na fabricação de cosméticos e como substâncias 
surfactantes (compostos caracterizados pela capacidade de alterar as 
propriedades superficiais e interfaciais de um líquido). 
• Muitos microrganismos podem sintetizar aminoácidos a partir de 
compostos nitrogenados inorgânicos. A taxa e a quantidade de síntese de 
alguns aminoácidos podem exceder as necessidades celulares para a 
síntese protéica, resultando na excreção dos mesmos para o meio 
ambiente. 
• Alguns microrganismos são capazes de produzir quantidades de 
aminoácidos (lisina, ácido glutâmico, triptofano) suficientes para justificar 
seu emprego comercial. Muitas espécies de microrganismos, especialmente 
18 
 
bactérias e fungos, são capazes de produzir grandes quantidades de ácido 
glutâmico. Espécies dos gêneros Micrococcus, Arthrobacter e 
Brevibacterium são usadas na produção industrial do ácido glutâmico 
(produzem no mínimo 30g de aminoácido/L de meio). 
Produção de ácidos orgânicos 
As bactérias utilizadas industrialmente são as anaeróbias e microaerófilas, 
para a produção de ácido acético, lático, glucônico, propiônico e outros, ou para a 
produção de alimentos como queijos, picles, chucrutes, vinagres, leites fermentados 
e outros. As bactérias envolvidas nos processos para obtenção de ácidos são 
principalmente as do gênero Acetobacter e Lactobacillus. Os fungos também são 
usados na produção de ácidos por via fermentativa. Os principais ácidos produzidos 
são: cítrico, glucônico, fumárico, lático, gálico, ácidos graxos e outros. 
1) Produção de Ácido Acético 
 A Fermentação acética é uma reação química que consiste na oxidação 
parcial, aeróbica, do álcool etílico, com produção de ácido acético. Esse processo é 
utilizado na produção de vinagre comum e do ácido acético industrial. Desenvolve-
se também na deterioração de bebidas de baixo teor alcoólico e na de certos 
alimentos. É realizada por bactérias acéticas, produzindo ácido acético e dióxido de 
carbono. 
Na indústria de alimentos, o grupo das bactérias acéticas é de grande 
importância na fabricação de vinagres. 
 Grupo das bactérias acéticas: 
•••• Família Pseudomonodaceae: bastonetes Gram-negativos, aeróbicas, móveis, 
apresentam ou não flagelo polar. 
•••• Formam ácido por oxidação incompleta de açúcares ou álcoois: (1) 
acetaldeído é formado por oxidação; (2) acetaldeído é convertido a ácido 
acético. 75% do acetaldeído é convertido em ácido acético, e os outros 25% 
em etanol. 
•••• São razoavelmente tolerantes a condições ácidas. Suportam pH < 4.0 (pH 
ótimo em torno de 5.0 a 6.0). 
•••• Ocorrem na superfície de plantas, flores e frutas. Flora secundária em matéria 
vegetal em decomposição. São bastante exigentes nutricionalmente. 
•••• Principais diferenças que as distinguem do gênero Pseudomonas: 
o Toleram ph mais ácido 
o Apresentam menor atividade proteolítica 
o Motilidade limitada e não são pigmentadas (com exceção de 
Gluconobacter oxydans que produz um pigmento marrom). 
•••• São contaminantes indesejáveis na fabricação de vinhos. 
•••• Juntamente com as leveduras e as bactérias láticas, as bactérias acéticas 
têm sido freqüentemente citadas como deteriorantes na indústria de bebidas. 
19 
 
•••• O tipo de deterioração que eles produzem inclui sabores desagradáveis, 
crescimento limoso e formação de gás. 
 
Generalidades sobre a produção de vinagre 
•••• A produção do vinagre envolve dois tipos de alterações bioquímicas: (1) uma 
fermentação alcoólica de um carboidrato; (2) uma oxidação do álcool até 
ácido acético. 
•••• Existem diversos tipos de vinagres produzidos, dependendo do tipo de 
material usado na fermentação alcoólica (sucos de frutas, xaropes contendo 
amiláceos hidrolisados). 
•••• Emprega-se inicialmente uma fermentação por leveduras para a produção do 
álcool. A concentraçãoalcoólica é ajustada entre 10 a 13% sendo então 
exposta às bactérias do ácido acético (um processo aeróbio), que vai oxidar a 
solução alcoólica até que se produza o vinagre na concentração desejada. 
Aplicações do ácido acético 
• Como condimentos em saladas (vinagre); 
• Como solvente; 
• Na produção de perfumes e corantes; 
• Na neutralização e interrupção da revelação de filmes e papéis fotográficos; 
• Na obtenção de sais metálicos para a fabricação de tintas e inseticidas; 
• Na produção aspirina; 
• É usado em alguns exames diagnósticos para detecção de doenças; 
2) Produção de Ácido Cítrico 
O acúmulo do ácido cítrico por alguns fungos foi descoberto por volta de 1893 
quando Wehmer, descobriu que o Citromyces (hoje identificado como Penicillium sp) 
e Mucor possuíam a capacidade de acumular este ácido durante o seu cultivo. 
Atualmente, a fermentação industrial para a produção do citrato é conduzida 
utilizando uma única espécie de fungo, Aspergillus niger. 
Aplicações do ácido cítrico 
• Cerca de 70% da produção é utilizada pela indústria de alimentos e bebidas; 
12% pela indústria farmacêutica e 18% por outras indústrias. 
• Na indústria de alimentos, usa-se em larga escala como acidulante por 
apresentar sabor agradável, baixíssima toxicidade e alta solubilidade. Além 
disso, esse ácido tem capacidade de se complexar com metais pesados 
como o ferro e o cobre. Essa propriedade tem conduzido à sua utilização 
como estabilizante de óleos e gorduras para reduzir a sua oxidação 
catalisada por esses metais. Essa propriedade aliada ao baixo grau de 
corrosão a certos metais tem permitido seu uso na limpeza de caldeiras e 
instalações especiais. 
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• Na indústria farmacêutica, o ácido cítrico é usado como estabilizante de ácido 
ascórbico por causa de sua ação quelante. Nos antiácidos e analgésicos 
efervescentes, o ácido cítrico é usado juntamente com carbonatos e 
bicarbonatos para gerar CO2. 
• Sais de citrato, como citrato trissódico e citrato tripotássico são usados na 
medicina para evitar a coagulação do sangue e na indústria alimentícia como 
emulsificante para fabricação de certos produtos como o queijo. 
• Ésteres de ácido cítrico, como trietil, tributil e acetildibutil, são usados como 
plastificantes não tóxicos nas películas plásticas de embalagens de alimentos. 
Bioquímica da produção do ácido cítrico 
Essencialmente a glicose é transformada em piruvato pela via glicolítica. O 
piruvato é transformado em acetil CoA, que entrará no ciclo de Krebs para a 
formação do citrato. 
Processo de Produção 
Três processos são usados para a fabricação de ácido cítrico: 
a) Processo Koji - no qual o substrato utilizado é sólido (farelo de trigo e 
amido de batata doce) e é empregada uma linhagem específica de A. niger. Durante 
este processo, o substrato sólido deve atingir uma temperatura específica antes de 
ser inoculado com o koji (preparado contendo amilases e proteases obtidas da cepa 
de A. niger. O substrato inoculado com o fungo é distribuído em bandejas especiais 
e depois de cinco a oito dias, o koji é recolhido e o ácido cítrico produzido é extraído 
com água. 
b) Processo de fermentação em superfície - o micélio do fungo A. niger 
cresce sobre a superfície de um meio de cultura viscoso (comumente chamado na 
indústria de mosto), o qual é distribuído em bandejas e mantido em condições 
estáticas (sem agitação). Este processo, considerado artesanal, é ainda utilizado por 
muitos fabricantes e possui muitos segredos industriais. 
c) Processo de fermentação por cultura submersa - o fungo se desenvolve 
inteiramente submerso no meio de cultura líquida (mosto), mantido sob intensa 
agitação, o que serve para assegurar a homogeneidade tanto da distribuição dos 
microrganismos quanto dos nutrientes. Estas características conferem vantagens ao 
processo submerso em relação ao processo de superfície. 
 
 
A presença de um carboidrato prontamente metabolizável é essencial para 
uma boa produção de ácido cítrico. Maltose, sacarose, manose, glicose e frutose 
são os açúcares mais apropriados para a produção de ácido. Na prática, o ácido 
cítrico é produzido a partir de carboidrato purificado (sacarose) ou da fonte de 
carboidrato bruto, de preço mais conveniente, como melaço de cana de açúcar, 
melaço de beterraba, sacarose bruta, caldo de cana, e hidrolisado de amido. 
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A presença de metais como contaminantes dessas matérias-primas constitui 
o principal problema na fermentação cítrica. Além disso, em alguns produtos 
encontram-se substâncias inibidoras e/ou promotoras de crescimento, a maioria 
pouco conhecidas ou analisadas. Algumas técnicas são usadas para remover ou 
neutralizar a inibição por esses contaminantes como, por exemplo, a adição de 
ferrocianato de potássio e metanol. 
3) Produção de Ácido Lático 
Foi o primeiro ácido orgânico a ser fabricado industrialmente por fermentação. 
Os principais gêneros de bactérias láticas são os Lactobacillus e Streptococcus. A 
escolha de uma espécie depende do carboidrato metabolizado pelo microorganismo 
e da temperatura a ser empregada no processo: 
• Lactobacillus delbrueckii, L. bulgaricus: temperatura na faixa de 45 - 50°C 
• L. casei e Streptococcus lactis: temperatura ao redor de 30°C 
• L. pentosis, L. leishmanii: temperatura acima de 30°C. 
Principais características das bactérias láticas 
São bactérias Gram positivas, microaerofílicas e não formadoras de esporos. 
Usualmente não apresentam motilidade, são catalase-negativas, apresentam 
colônias pequenas e apigmentadas. São bactérias que apresentam exigências 
nutricionais e mecanismo biossintético pobre, necessitando para o seu crescimento 
de meios ricos em carboidratos, peptonas e hidrolisados protéicos, extrato de 
levedura, vitaminas e nucleotídeos. Estas características regulam a distribuição 
destas bactérias na natureza, sendo encontradas em abundância em substratos 
ricos, como leite, carnes e legumes. São bactérias acidófilas, tolerando baixos 
valores de pH do meio (entre 4,5 e 6). 
As bactérias láticas podem ser divididas em dois subgrupos bioquímicos de 
acordo com os produtos formados a partir de glicose: 
C) Bactérias homofermentativas 
São muito importantes e têm grande interesse na fabricação do ácido lático. 
Os primeiros estágios da via metabólica da fermentação lática são os 
mesmos da fermentação alcoólica, ou mais especificamente a via de 
Embden-Meyerhof ou via glicolítica. O intermediário importante para a 
formação do ácido lático é o ácido pirúvico. No final da via glicolítica, o ácido 
pirúvico, sob a ação da enzima lactato desidrogenase dá origem 
exclusivamente ao ácido lático. 
D) Bactérias heterofermentativas 
A fermentação da glicose por essas bactérias resulta em vários produtos. 
Enquanto as bactérias homofermentativas degradam a glicose através da via 
glicolítica, as heterofermentativas degradam a glicose através da via oxidativa 
das pentoses fosfato. Os compostos intermediários importantes na via 
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heterofermentativa são o ácido pirúvico e o aldeído acético. O rendimento 
líquido em ATP é de 2 moles / mol de glicose pela via homofermentativa e 
apenas de 1 mol / mol de glicose pela via heterofermentativa. 
Processo de obtenção do ácido lático 
Obtém-se o ácido lático a partir de diversas matérias-primas, subprodutos 
ou resíduos da indústria alimentícia, como soro do queijo, melaço, glicose de milho. 
Empregam-se, também, resíduos, como os das indústrias de papel e polpa de 
celulose e aglomerados que contém polímeros de açúcar. Os substratos utilizados 
principalmente são glicose, lactose e sacarose. Porém, substratos amiláceos como 
os de milho, batata e mandioca podem ser empregados, desde que pré-hidrolisados 
enzimaticamente. 
A concentração em açúcares do mosto é ajustada na faixa de 5 a 20% de 
acordo com o