Bioprocessos (Biotecnologia Industrial, Fermentação, Dosagem de Açúcares)

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BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL 
 
Agentes biológicos (organismos, células, enzimas, organelas), sejam eles animais ou vegetais, 
são usados em conjunto com os conhecimentos de ciências e tecnologia no âmbito industrial → 
biotecnologia industrial. 
↪ geram produtos/bens. 
↪ assegurar serviços, com a preocupação/responsabilidade com a sustentabilidade e a 
menor geração de resíduos (responsabilidade ambiental) 
 
★ os problemas ambientais: 
 
Com os avanços industriais e o desenvolvimento cada vez mais acelerado, somado 
ao descaso e ignorância do povo com o meio ambiente, geraram muitos danos ao 
ambiente. Ou seja, os resíduos/efluentes/emissões foram eliminados sem nenhuma 
preocupação. Além disso, havia cada vez mais escassez de matérias-primas (sem se 
preocupar com a reposição das mesmas) e o uso de energias poluentes e não renováveis 
(exemplo o petróleo). Nesse contexto, com pesquisas e reflexões, começamos a buscar 
por novos materiais e substâncias, com foco desenvolvimento sustentável e a visão da 
química verde. 
 
A preocupação e o 
compromisso com uma 
realidade melhor envolve um 
maior controle de poluição, 
redução de emissões, 
utilização de MDL/créditos 
de carbono, matérias-primas 
renováveis, etc. 
 
Isso tudo faz com que a 
indústria invista em produtos 
biodegradáveis e novas 
rotas tecnológicas, etc. 
 
exemplos: 
próteses feitas com materiais poliméricos e biodegradaveis, como o ácido lático. 
sacolas plásticas deveriam ser substituídas por aquelas que tenham natureza 
biodegradavel 
 
★ A BIOTECNOLOGIA 
 
A biotecnologia envolve a utilização de microorganismos, células (animais ou vegetais), 
metabólitos ou matérias-primas renováveis em aplicações industriais 
 
Geram, com isso processos mais limpos e seguros. 
 exemplo: Condições de operação brandas (T, pH, P) → microorganismos são sensiveis 
e efluentes e resíduos menos tóxicos → produtos mais limpos e menos poluentes 
 
↪ CONSEQUÊNCIAS : Produtos mais limpos, mais seguros, menos agressivos, menos 
poluentes, biodegradáveis. 
 
É uma ciência multidisciplinar, que está presente em muitas áreas de Engenharia Química, 
Engenharia Bioquímica, Engenharia do Meio Ambiente e Engenharia de Alimentos . 
 
 
 
 
★ DIFERENTES NOMES: 
 
• Processos Fermentativos 
• Tecnologia das Fermentações 
• Processos Bioquímicos 
• Microbiologia Industrial 
• Bioquímica Aplicada 
• Bioprocessos / Processos Biotecnológicos 
 
A biotecnologia moderna tem alta participação da Engenharia Genética/Biologia Molecular 
 
 
 
 
★ APLICAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS: 
 
OBS: Biocombustíveis 
 bioetanol ↩ ↪ biodiesel 
para fazê-lo: 
M/P renovável 
↪ cana-de-açúcar 
↪ milho 
↪ melaço 
Enzimas 
Microorganismo (M/O) - 
agente microbiológico 
↪ S. cerevisae 
 
 
 
 
para fazê-lo: 
M/P renovável: 
Agente Químico 
↪ Mistura base/ácido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 As principais áreas que se pode achar a biotecnologia: 
 
1. Tecnologia de Polímeros 
a. Biopolímeros 
b. Plásticos biodegradáveis 
c. Polímeros naturais 
d. Plástico “verde” 
 
2. Biocombustíveis e energia 
a. Biocombustíveis → a partir de M/P de cana, milho, melaço 
b. Fontes de energia limpa e renovável → eólica, solar... 
c. Bioenergia → calor 
 
3. Química Fina: 
a. Enzimas → industria de limpeza! OMO é um misto de várias enzimas (proteases, 
lipases); enzimas nos vinhos que promovem o refino do produto (aromatização 
ex) 
b. Fármacos 
c. Solventes 
d. Vitaminas 
 
4. Meio ambiente 
a. Tratamento de Efluentes → estações de tratamento tem piscinões enormes, com 
pás para mexer o esgoto que chega, com materiais e a própria carga microbiana. 
Como os M/O precisam de O 2 , eles tem pás que remexem nesse esgoto, para qie 
acessem esse O 2 e comecem a fazer essa degradação. 
b. Biossurfactantes → são como detergentes, usados para tirar, por exemplo, óleos 
e petróleo do mar. Só que são produzidos por m/o 
c. Biorremediação → prática comum em áreas contaminadas por metais pesados, 
comum em áreas de extrativismo mineral. Existem plantas que tem característica 
de absorver esses metais pesados e essa propriedade é usada para fazer uma 
cromatografia de coluna. 
 
5. Alimentos e Bebidas 
a. Alimentos fermentados ( S. cerevisae ) 
– Pão, queijo... 
b. Bebidas fermentadas e destiladas 
c. Iogurte, cerveja, vinho, cachaça, vodka... 
d. Aditivos de alimentos 
– Ácidos orgânicos: cítrico, láctico, acético 
 
Aplicação industrial de técnicas que eram usadas em produção manufatureira 
 
 
6. Agropecuária 
a. Controle de pragas 
b. Cultivo de tecidos in vitro 
c. Fixação de nitrogênio 
d. Transgênicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOENGENHARIA/BIOPROCESSOS 
 
● Envolve a transformação de um substrato (S) em um produto (P), por meio da ação de 
materiais biológicos (enzimas, M/Os, etc). 
 
Exemplo de bioprocessos: 
 
 
 
Dependendo dos m/o, os substratos serão 
diferentes. Isso porque cada um tem a sua 
maquinaria celular específica! > entender 
a relação entre susbtrato e M/Os 
 
ex: Saccharomyces cerevisae utilizará sacarose, glicose ou frutose como substrato, para geral o 
etanol, por exemplo. A lactose não é um dos substratos. 
 
Antigamente o que precisávamos ver era qual a biomolécula de interesse, que podia ser 
produzida por qual M/O, além do substrato que o M/O precisa para gerar essa biomolécula de 
interesse. Hoje já focamos nos tipos de m/os que permitem a inserção de um plasmídeo, que 
leve a alterações e produção dessas biomoléculas de interesse (bioengenharia genética) 
 
● Os biocatalizadores precisam de condições ideais de pH, temperatura e nutrientes para 
que funcionem da forma esperada. Meios de cultivo e esterilização são muito importantes. 
 
★ MATÉRIA-PRIMA X SUBSTRATO 
 
O substrato está contida na matéria-prima, de onde partirá o processo biológico. Muitas 
vezes, é preciso haver um processamento da matéria-prima para “liberar” o substrato. 
 
exemplos: moagem da cana-de-açúcar → caldo com açúcares 
 hidrólise do amido (não-fermentecivel) → glicose (fermentecível) 
 
matérias-primas cana-de-açúcar 
↓ 
milho 
↓ 
leite 
↓ 
processos e 
substratos 
sacarose, frutose e 
glicose 
↓ 
amido 
(complexo 
não-fermentecível) 
↓ 
lactose 
 moagem 
↓ 
Hidrólise 
↓ 
 
 liberação de 
açúcares no caldo 
Glicose 
(fermentecível) 
 
PRODUTO ETANOL ETANOL QUEIJO/IOGURTE 
 
O leite é diferente → não precisa de processamento. 
ex: para que haja a produção do iogurte ou queijo, por exemplo, as bactérias lácticas 
usarão a lactose do leite de forma DIRETA. Precisaremos somente regular as 
temperaturas e índices de pH. Terão só etapas posteriores (como a pasteurização). 
 
★ CONJUNTO DE OPERAÇÕES: 
 
1. Tratamento matéria-prima → etapas acima 
2. Preparo de meios 
● MOs tem necessidades nutricionais específicas e é preciso entendê-las para poder 
preparar os meios. Precisam de carga grande de proteinas, porções específicas de 
vitaminas, sais minerais, etc 
 
3. Esterilização de meios e equipamentos 
● Garantir que não teremos interferentes (M/Os oportunistas). 
● Não adianta esterelizar um, se não o outro não será esterilizado também. 
● Métodos de esterilização, indicados para cada um especificamente. 
 
● Queijo frescal cheio de furinhos → provavelmente estará contaminado 
 
4. Preparo e propagação de inóculos● Há um processo de aumentar o nº de MOs a serem inoculados, para não haver 
desproporção entre nº MOs x volume de meio . 
● Se houver uma desproporção muito grande, tem muita chance de haver contaminação! É 
só pensar no fato de que: se há algo em excesso e não está sendo consumido por uns, 
pode ser consumido por outros. 
● Assim, é preciso haver proporcionalidade entre a quantidade de substrato, sais minerais 
e proteínas ofertadas e a quantidade de MOs disponíveis para a produção 
 
5. Fermentação/biotransformação: Início da produção do material de interesse. 
 
 
6. Recuperação/separação do produto 
Exemplos: 
● Leite : separa-se proteína coagulada do soro do leite 
● Iogurte: o produto é tudo aquilo resultante do processamento. 
 
7. Purificação: 
● Fármacos, vacinas precisam ser purificadas para serem usadas, dps do processamento 
porque são produtos de saúde e não se pode ter erro. 
 
8. Tratamento de efluentes 
 
★ UPSTREAM x DOWNSTREAM 
 
As etapas realizadas podem ser divididas entre upstream e downstream: 
UpStream - antes do processo (tratamento, preparo, esterilização) 
No Biorreator - o processo, onde ocorre a biotransformação 
DownStream - depois do processo (separação/purificação do produto) 
 
 
 
★ MATÉRIAS-PRIMAS: 
 
A escolha da MP será influenciada por vários pontos: 
 
– Adequada ao crescimento celular e formação do produto de interesse 
– Custo (representa até 75% do custo total) → ácido lático para indústria química? Leite ou 
melaço? Melaço é um resíduo e tem baixo custo. 
– Disponibilidade 
– Teor de substrato → exemplo do vinho. 
– Custo e facilidade de beneficiamento, transporte e estocagem 
○ BENEFICIAMENTO: não basta estar disponível, mas tem que se saber o custo do 
processo, com todas as etapas, até se chegar ao produto que queremos. 
Ex.: produção de etanol com milho ou cana? Cana , porque é só fazer a moagem. 
 
○ TRANSPORTE/ESTOCAGEM: indústrias específicas irão se instalar perto de onde se 
encontre a MP, para não comprometer a qualidade. 
Ex : indústria de etanol ficará perto das plantações de cana; vinícolas na área do Sul. 
 
– Sazonalidade → dependendo da época do ano, a MP estará mais ou menos disponível e a 
indústria se renovará, nesse período, se utilizando até mesmo de resíduos para continuar a 
produção. 
 
– Sem substâncias tóxicas 
 
➔ classificação: 
 
● Quanto à natureza do substrato: 
podem ser açúcaradas (que geram lactose, sacarose, etc), amiláceas (que geram amido), 
lignocelulósicas (celulose e hemicelulose) e alcóolicas (geram etanol e outros álcoois). 
 
 
 
● Quanto à acessibilidade ao substrato: 
1. Substratos solúveis: diretamente fermentescíveis 
• Origem: sacaríneas (sacarídeos ou dissacarídeos) e alcoólicas 
2. Substratos insolúveis de fácil hidrólise: 
• Origem: amiláceas (polissacarídeos) - ligações α 1-4 e α 1-6 
3. Substratos insolúveis de difícil hidrólise : necessitam de tratamento físico e 
químico/enzimático 
• Origem:lignocelulósicas (celulose, hemicelulose e lignina) - ligações β1-4 e β 1-6 
 
 
★ OS PROCESSOS: 
 
● Processos Bioquímicos 
– Atividade microbiana/enzimática 
– Especificidade 
– Condições brandas (T, pH e P) 
– Esterilidade 
 
● Processos Químicos 
– Reações químicas 
– Sem especificidade 
– Condições drásticas (T, pH e P) 
– Sem esterilidade 
 
 
➔ classificação quanto ao processo: 
 
a) quanto a condução: 
 
● Bioprocessos Descontínuos ou Batelada: 
↪ priorizam assepsia máxima, mínimo manejo de pessoas, comum para de casos de alto 
valor agregado (ex sáude pública - fármacos) 
 
1. Batelada convencional: 
Se faz uma vez. Tiramos os produtos e os 
resíduos ao final e pronto. Acabou. 
2. Batelada alimentada (fed batch) 
Adiciona-se substrato e/ou meio de 
fermentação aos poucos. Não ocorre a 
retirada do material processado. 
● Essa operação prolonga-se até o 
preenchimento do volume útil do 
reator, quando então inicia-se a 
retirada do caldo processado para a 
recuperação do produto.; 
 
 
 
 
 
 
 
3. Batelada semi-contínua: 
ao se encerrar a primeira batelada, efetua-se 
a separação das células por centrifugação ou 
mesmo sedimentação no interior do próprio 
biorreator, enviando apenas o líquido 
fermentado para a recuperação do produto. 
 ↪ evitar o preparo de um novo inoculo para 
cada batelada, reduzindo custos e redução 
de tempo para a obtenção de altas 
concentrações de célula no reator 
 
4. Batelada por cortes: 
Quando tiramos parte do meio já 
fermentado e colocamos em outro 
biorreator. Avolumamos os dois 
biorreatores, com mais meio de 
fermentação novo. Dessa forma, diluímos 
mais as substâncias tóxicas produzidas 
pelos MOs e podemos reusar os inóculos. 
 
Ex.: Produção de vinagre (ácido acético) 
- O fato do ácido acético diminuir o pH 
do meio acaba inviabilizando o MO e 
a produção do vinagre. É preciso 
diluir para continuar a produção. 
 
● Bioprocessos contínuos: 
 
Nesse processo, há constante entrada e saída de substrato e 
produtos/resíduos. 
 
No processo contínuo é mais comum para produções em larga 
escala, que não se tem muita preocupação com o “valor 
agregado”. ex : biocombustíveis - etanol. 
 
Não há tanta preocupação minuciosa com a contaminação, 
quanto na produção de biológicos 
 
Precisamos produzir muito para se ter lucro, o que leva a grandes estruturas e biorreatores 
contínuos. 
 
MEIO FERMENTADO X MEIO DE FERMENTAÇÃO 
 
- Fermentado: já sofreu o processo. Ou seja, tem o produto. 
- De fermentação: o meio preparado. 
 
 
b) quanto ao cultivo: 
 
1. Processo em superfície 
 
● A fermentação ocorre na superfície de meio líquido. 
● Importate pelo contato com oxigênio atmosférico. O O2 irá ser usado diretamente. 
● Há a produção de polímeros EPS → formam uma pelicula/malha na superfície ( ex .: Mãe do 
Vinagre → malha superficial) 
● O processo de manipulação (inserção ou retirada de compostos) é por BAIXO → mínimo de 
Interferencia na estrutura da malha dos MOs. → mais difícil 
● Difusão de nutrientes e produtos pelo meio → lenta (3 meses) → longos tempos de 
fermentação. → diferença de concentração dos produtos, dependendo da altura no volume. 
● Importante relação área/volume → quanto maior a área de contato com a superfície, melhor. 
● Dificuldade de assepsia no ambiente. 
● Fungos filamentosos → película micelial 
 
● EXEMPLO : produçao de vinagre (não o que vai pra alimentos) 
 
 
 
 
2. Processo submerso 
 
● Desenvolvimento microbiano no meio líquido 
● Com agitação/aeração ou não. 
● Mais fácil manipulação/controle 
● Maiores volumes de meios 
● Concentrações dos produtos serão iguais em todo o meio 
● Célula totalmente envolvida pelo meio → maiores taxas de transmassa (maior consumo de 
substrato e melhor formação do produto) 
● Redução no tempo → aumento da produtividade 
● Redução dos custos 
 
3. Fermentação em Estado Sólido (FES) 
 
● Crescimento microbiano e formação de produtos → superfície de substratos sólidos 
● Ausência de água livre 
● Produtos e resíduos agrícolas (arroz e palha de arroz, palha e sabugo de milho, bagaço da 
cana, farinhas de grãos) 
 
Ex.: Pao com bolor ; madeira aprodecida 
 
vantagens: 
● Meios de cultivo simples 
● Não necessita de equip e máquinas sofisticadas 
● Biorreatores de volumes menores 
● Pouca umidade → pouca contaminação 
● Condições semelhantes ao ambiente natural 
● Altas concentrações de produtos 
● Fácil extração por adição de solventes ou filtração 
 
desvantagens: 
● Menor disponibilidade e acesso aosubstrato 
● Apenas em batelada 
● Problemas de transmassa (nutrientes e O2) 
● Dificuldades na extrapolação de escala → aumentar a escala para a indústria. 
● Dificuldade de monitoramento e controle (pH, T, O2, mistura). → não se tem nada 
homogêneo. Ele tá só lá, fermentando. 
 
 
c) quanto à tensão O 2 
 
1. Aerados 
● Natural (superfície/FES) 
● Forçada (por uma bomba) → preciso misturar ar estéril/O 2 puro → se eu aerar 
muito, é possível que ele mude a rota metabólica dele → capaz de não ter o meu 
produto de Interesse. 
● Plenamente aerados 
 
2. Com restrição de O 2 
● Não aerados 
● Sem aeração forçada 
● Anaeróbio total (inserir gases inertes) 
 
Existem os casos que a bactéria/levedura expulsa o produto para o meio (etanol) e outros 
que é preciso retirar o produto de dentro do MO. Isso é feito por meio de centrifugação e 
métodos de purificação. 
 
★ CLASSIFICAÇÃO CINÉTICO: 
 
Modelos importantes estudam o modo de funcionamento e comportamento do MO acerca 
do seu crescimento e produção do produto de Interesse. 
 
Alguns produzem as biomoléculas de interesse normalmente, como fruto da rota primária 
(via aeróbica). Outros, precisam entrar em uma rota secundária, que só será possivel 
quando o MO for submetido a um tipo de estresse. Alguns deles produzem compostos 
intermediários, até chegarem ao produto de fato. 
 
Modelos cinéticos irão contribuir com a esquematização de taxas e a visualização/estudo 
da variação de produto em função do consumo do substrato. 
 
● Modelo cinético para formação de produto 
○ Modelo de Luedeking-Piret 
 
Variação de produto em função da quantidade de células e formação de metabólitos. 
 
X → células || P → produto 
 
 
 
 
 
 
Rota 
primária → rota aeróbica, para manutenção, 
ganho de energia e crescimento → predomínio de metabólitos primários (B= 0) 
 
Rota secundária → o foco não é a manutenção, mas a produção da molécula de Interesse. 
→ predomínio dos metabólitos secundários (exemplo: etanol) 
 
Ou seja, a melhor estratégia é: primeiro fazemos os MOs crescerem ate seu máximo e 
depois inserimos o substrato, para que eles façam a produção dos metabólitos de 
interesse. O Interesse está em “cada uma delas” e não “elas em divisão”. 
 
○ Classificação de Gaden 
 
1. Produção associada ao crescimento → conforme a quantidade de células 
aumentavam, a produção aumentava. ( METABOLISMO PRIMÁRIO → objetivo é 
crescimento) 
2. Produção semi-associada ao crescimento → o produto só começava a ser produzido a 
partir de uma certa quantidade de células. 
3. Produção não associada ao crescimento → o produto só começa a ser produzido 
quando a quantidade de células atinge a sua quantidade máxima. ( METABOLISMO 
SECUNDÁRIO PREDOMINANTE) 
 
X → células 
|| P → 
produto || S 
→ substrato 
 
 
 
 
 
○ Classificação cinética de Deindoerfer 
 
 
 
SIMPLES: S → P com estequiometria definida, sem intermediários. Conforme o substrato é 
consumido, mais produto é formado. Classico esquema de crescimento, com o consumo de S. 
SIMULTÂNEA: S → P1 ou P2 com estequiometria variável, sem intermediários. 
 
 
 
CONSECUTIVA: geração de um intermediário que é produzido, mas também produzido. 
Exemplo: produção de iogurte. Associação de 2 bactérias. A primeira produz ácido lático e AA 
essenciais para a segunda bactéria. Produz mais ácido lático. 
EM ETAPAS: dois substratos participam do processo, sendo que o MO tem uma afinidade maior 
por um deles. Um deles é consumido primeiro; o MO pára o seu processamento e se adapta ao 
novo substrato. Volta a produção e volta a fazer o produto. 
 
★ MICRORGANISMOS INDUSTRIAIS: 
 
● não pode ser patogênico 
● elevada conversão do substrato em produto 
● tolerância ao produto → se eu quero produzir cerveja, não vou pegar um MO que não esteja 
acostumado a alta presença dele no meio; vou pegar um MO que esteja trabalhando naquilo 
já em ciclos. 
● estabilidade fisiológica 
● não exigir condições de cultivo complexas 
● necessidades básicas de nutrientes → alguns MOs lácticos precisam de muitos nutrientes 
específicos. 
● não requerer condições operacionais dispendiosas → ex.: se usamos muito gás inerte para 
o processo, isso será custoso. 
● Fácil separação → um MO que forme produtos que sedimentam, é melhor para uma 
posterior separação. 
 
★ OPERAÇÕES DE RECUPERAÇÃO: 
 
Operações unitárias recuperação: 
 
• Floculação 
• Filtração 
• Centrifugação 
• Extração 
• Destilação 
• Cristalização 
• Desidratação 
 
 
TECNOLOGIA DAS FERMENTAÇÕES 
DOSAGEM DE AÇÚCARES 
 
Importante se torna saber dosar e medir substratos → açúcares (especialmente açúcares 
redutores - AR). Hoje se tem muitos métodos químicos e físicos para determinação de 
açúcares redutores. 
↪ Dentre os químicos, temos técnicas com reagentes que, ao reagirem com 
açúcares redutores, geram um composto “colorido” proporcional a concentração 
dos AR. A intensidade desse colorido é aferida por um espectrofotômetro e, assim, 
é possível determinar a concentração dos açúcares redutores produzidos ali. 
↪ Antigamente, até se pesavam os compostos produzidos 
. 
★ DEFINIÇÕES INICIAIS: 
 
• AR → açúcares redutores 
• ART → açúcares residuais totais 
• AResidual → açúcares residuais → Os açúcares residuais são os açúcares em menor 
quantidade (por mais que a sua fermentação tenha sido completa, esse AResidual não é 
fermentecível. Ele vai sempre permanecer) 
 
Nesse contexto de dosagem de açúcares, surgem conceitos importantes de se destacar. 
Como nem todos os açúcares da nossa matéria-prima são necessariamente redutores (exemplo 
de sacarose), é preciso hidrolisá-los, para que os açúcares redutores sejam liberados (como a 
glicose e a frutose). Nesse caso, os açúcares residuais seriam aqueles açúcares redutores que 
estariam em menor quantidade. 
 
• ºBrix (grau Brix) → medida de dosagem de açúcares, sendo a sua unidade: X g sólidos 
solúveis em 100g de solução açucarada. 
 
Ex: O mel é mais viscoso e doce porque apresenta maior quantidade de açúcar em 
relação ao caldo de cana. Por isso, apresentará maior ºBrix. 
 
 
★ CARBOIDRATOS: 
 
Monossacarídeos ● CARBONO ANOMÉRICO (marcado em 
vermelho): é o que está logo após o 
oxigênio. Se ele tiver uma hidroxila perto 
(OH) → poder redutor , ou seja, é capaz 
de reduzir outro composto para se oxidar. 
○ glicose, frutose, galactose, maltose, 
celobiose, isomaltose são açúcares 
redutores. 
○ sacarose não é um açúcar redutor. 
 
 exemplo (fica mais fácil ver, quando eles estão na forma ciclica: 
 
 
 
★ DOSAGEM DE AÇÚCARES: 
 
● Importância 
○ Avaliação de MP 
○ Acompanhamento e controle dos 
processos 
○ Cálculos de rendimentos e 
eficiências 
 
● Métodos 
○ Físicos 
○ Químicos 
○ Enzimáticos 
○ De fracionamento 
 
a) MÉTODOS FÍSICOS: 
1. Densimetria 
○ Picnometria 
○ Aerometria/densimetria → parece um termômetro com 
“pesos” no fundo e pode estar associado a um termometro 
→ ºBrix 
2. Refratometria (analógica ou digital) → ºBrix 
3. Polarimetria 
○ Carbonos quirais → desvio da luz polarizada 
4. Espectrofotometria 
○ Físico-químico 
 
Todos os equipamentos são calibrados para soluções padrões contendo sacarose (em geral) e 
com a temperatura em 20ºC. Se as amostras se encontrarem em temperaturas diferentes, é 
preciso fazer uma correção, com o auxílio de uma tabela.Correção para T 
 
°Brix = °Brixmedido(T) + f para o aumento da temperatura 
°Brix = °Brixmedido(T) - f para a diminuição da temperatura 
 
b) MÉTODOS QUÍMICOS: exploram o poder redutor! 
 
➔ Gravimétricos: Método de Munson-Walker 
● Importância histórica 
apenas 
● O Cu 2+ oxida gerando o 
Cu 2 O (óxido cuproso) que é um 
precipitado vermelho. Esse 
composto é lavado, pesado e seco 
para determinar a quantidade de 
açúcar. 
 
 
 
 
➔ Titulométricos 
- EDTA/Luff-school: 
● O Cu 2+ oxida gerando o 
Cu 2 O (óxido cuproso) 
que é um precipitado 
vermelho. 
● Método trabalhoso, mas 
ainda é usado. 
 
 
 
 
- Fehling / Eynon-Lane 
 
Muito usado para laticínios 
↪ Se fosse feito em DNS: a quantidade de proteína na amostra láctica 
mascararia o açúcar → resultado errado 
 
Solução de Fehling: 
Cu2+ em meio tartarato de sódio e potássio alcalino (cor azul) 
 
Sequência de eventos: 
 
Adição azul de metileno na amostra → Aquecimento para evitar a reoxidação 
do CuO pelo O 2 do ar → Tem que ser um processo rápido, para evitar 
decomposição dos açúcares pelo calor → Solução padrão (precipitado 
vermelho tijolo) 
 
 
➔ Espectrofotométricos/fotocolorimétricos 
 
Há dois reagentes: redutor (o analito) e oxidante (gera produto que será analisado 
pelo espectofotômetro). A leitura é feita a um comprimento de onda de 540nm. 
 
Difereciam-se pelo limite de detecção de cada método (muita ou pouca amostra) 
 
Somogyi – Nelson 
Usado quando há pouca 
amostra. 
 
 
 
 
 
 
DNS (ácido -3,5-dinitrosalicílico) 
● Usado quando há bastante amostra 
● DNS + açúcar redutor → ANS + ácido aldônico ⇒ essa reação ocorre com 
uma determinada temperatura e em um meio básico. O ANS é um composto 
vermelho. 
● Utiliza-se uma amostra padrão de glicose 10 µmol/ml em cinco diluições 
(1µmol/ml, 2µmol/ml, 4µmol/ml, 6µmol/ml e 8µmol/ml). 
● O oxigênio do ar pode ser um interferente então há uma vidraria especial: 
tubo de Folin Wu. Nele são colocados 1ml de amostra e 1 ml de DNS. Aquece 
por 10 minutos a 100°C, avoluma até 125ml e faz a leitura. 
 
 
Fenol sulfúrico 
● Usado quando há interferentes, mas deve-se tomar cuidado porque há 
compostos cancerígenos. 
 
 
c) MÉTODOS ENZIMÁTICOS: 
 
➔ Glicose oxidase 
O composto gerado é rosinha e 
só é possível medir glicose. 
 
Leitura a 504nm. 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGIA DAS FERMENTAÇÕES 
Métodos de Quantificação Celular e 
Cinética de Crescimento Microbiano 
 
No bioprocesso há substrato sendo consumido, produto sendo formado e células se 
multiplicando ou crescendo. Dessa forma, podemos fazer a quantificação de biomassa. 
↪ Como os MO são os agentes do bioprocesso/fermentação, sem eles terá substrato, mas 
não terá produto. Dessa forma, é necessário realizar uma avaliação cinética desses MO: 
qual o seu comportamento? Como ele cresce? Em quais condições? 
↪ É um trabalho conjunto de diversas áreas, com a microbiologia envolvida. 
 
EX: Essas metodologias são muito empregada para determinar, por exemplo, o tempo de uso de 
um antibiótico, que atua na meia-vida de duplicação das bactérias, e a validade de conservantes 
alimentícios. 
 
Ao escolher entre um método de quantificação ou outro (BRIX ou DNS, por exemplo), temos que 
necessariamente ter acesso aos instrumentos de medição, o tempo necessário para fazer os 
dois, recursos necessários (reagentes e vidrarias), etc. Nem sempre precisamos escolher só o 
“mais preciso” (referindo-se ao DNS); temos que pensar na rapidez de cada método e a 
prioridade. 
 
É importante lembrar que a avaliação cinética é uma correlação entre concentração (eixo y) e 
tempo (eixo x). 
 
 
 
 
★ QUANTIFICANDO O CRESCIMENTO: 
 
Crescimento X Multiplicação: crescimento é o aumento de massa celular e multiplicação é o 
aumento do número de células . Muito difícil de diferenciar porque são eventos sinergéticos; não 
dá para dizer quem está crescendo e quem está multiplicando. 
 
Existem vários métodos para quantificação do crescimento microbiano, a seleção destes 
métodos está diretamente relacionada às características do microrganismo em questão, do 
bioprocesso (características do meio de cultivo), da disponibilidade de equipamentos e ainda, da 
viabilidade econômica do método. 
 
Métodos diretos Métodos indiretos: com interferentes 
Contagem ao microscópio ou por 
plaqueamento 
Massa seca 
Absorbância 
Volume do centrifugado 
Proteína, DNA, ATP, CO 2 
Calor envolvido, 
Consumo de O ou de outros nutrientes 
Radioatividade incorporada 
 
 
a) MÉTODOS DIRETOS 
Contagem ao Microscópio 
Usado para células unicelulares : esporo de fungos, bactérias e leveduras 
 
● Câmara de Neubauer : com altura, largura e profundidade conhecidas, logo, é possível 
obter um valor em unidade de volume. 
○ São 25 campos, mas costuma-se analisar apenas 5. 
○ Resultado em n° de células/ml 
● Sem contaminantes ou particulado, como pedaços de bagaço de cana 
Contagem por Plaqueamento 
Usado para células unicelulares: esporo de fungos, bactérias e leveduras. 
 
● Diluições seriadas até obter aquela que for possível contar com certeza o maior número de 
células. 
● Inoculação por estriamento em placa e deixa por alguns dias. 
● Conta-se o número de colônias 
 
 
 
 
Massa Seca 
Usado para células unicelulares e multicelulares: esporo de fungos, bactérias, leveduras e 
fungos filamentosos. 
 
● O MO é retirado da cultura, lavado e transferido para um frasco (cadinho ou pesa filtro) ou 
membrana e submetido à secagem na estufa. 
● Sucessivas pesagens até obter uma valor constante 
● Este procedimento pode também ser realizado centrifugando-se a cultura e pesando o 
sedimento, ou então o secando (100 - 150°C/16 horas) e depois o pesando. 
● Sem interferente ou contaminante 
Absorbância ou Turbidimetria 
Usado para células unicelulares: esporo de fungos, bactérias e leveduras porque o fungo 
filamentoso tem morfologia irregular. 
 
● Sempre deve ser associado a outros métodos para não deixar a unidade em absorbância → 
fazer a correlação com a concentração (curva padrão) 
Volume do Centrifugado 
● Pouca acurácia porque não permite a determinação das células, mas de rápida e fácil 
execução. Necessita de pouco equipamento e não destrói a amostra. 
● A partir de uma alíquota realiza-se a centrifugação. Mede o volume do pellet porque ele 
é rico em células. A proporção desse pellet em relação ao centrifugado é o resultado. 
 
➔ Correlação dos métodos 
 
◆ Turbidimetria + contagem de células viáveis: a turbidimetria não diferencia as células vivas das 
mortas, mas ao utilizar um corante vital isso se torna possível. ⇒ o azul de metileno, por 
exemplo, fica azul claro nas células viáveis porque é metabolizado; já nas células inviáveis ele 
se acumula e se apresenta na cor azul escuro.