produção de polissacarideos microbianos

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
FACULDADE DE BIOTECNOLOGIA
ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS
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Prof. Dr. Antônio S C Carvalho
Aluno: Andre L. Freitas 
Produção de Polissacarídeos
 Introdução
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• Os polissacáridos microbianos podem ser neutras
(por exemplo, dextrano, escleroglucano) ou ácido
(xantano, gelano). Polissacáridos ácidos que 
possuem grupos ionizados, tais como ácido 
carboxílico, são comercialmente mais importante.
• Importância comercial: são utilizados na estabilização 
de alimentos, e a produção de vários compostos 
farmacêuticos.
• Os microrganismos são capazes de produzir um 
grande número de polissacáridos. Estima-se que 
existem mais de 100 reações enzimáticas, quer direta ou 
indiretamente envolvidos na síntese de polissacarídeos. 
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O que vamos abordar?
 AGENTES DE VISCOSIDADE
 Goma Xantana
 POLISSACARÍDEOS GELEIFICANTES
 Goma Gelana
 Alginato Bacteriano
 POLISSACARÍDEOS COM APLICAÇÕES ESPECÍFICAS
 Dextrana
 PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM POLISSACARÍDEOS 
MICROBIANOS
 Agentes de Viscosidade
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•A viscosidade depende:
• Forma;
• Relacionada com a força de estabelecimento das 
ligações glicosídicas que unem suas subunidade;
• E com as cargas superficiais e reações de 
atração/ repulsão que podem surgir;
• Tamanho;
• Conformação.
•Grupos neutros: aumento da viscosidade e 
estabilidade (Metila, etila, hidrometila)
Goma XantanaPor exemplo: 
Usada em alimentos para controlar a 
viscosidade, textura, retenção de 
aromas e estabilização de emulsões.
 Goma Xantana
• É um poli – β – (1- 4) – D –
glucopiranase, assemelhando-se a 
celulose, mas com ramificações alternadas 
nas posições C – 3, constituídas por três 
açúcares.
• A sua estrutura ramificada e seu alto 
peso molecular conferem a xantana uma 
alta viscosidade, mesmo em baixas 
concentrações
• No Brasil, a adição de xantana em 
alimentos é permitida desde 1965, pelo 
Decreto Lei numero 55871, da Legislação 
Brasileira de Alimentos
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Produção
aeróbias a 28 ºC
Fonte de carbono: Glicose 
ou Sacarose
O polímero é sintetizado, 
principalmente ao cessar o 
crescimento microbiano. 
Concentração final 20 a 30g/L 
Rendimentos de 50 a 70%
Produtividade de 0,5g/L/h. 
48 a 96 horas,
 Polissacarídeos Geleificantes
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Gelificantes são substâncias que dão textura aos gêneros 
alimentícios através da formação de um gel. 
A formação do gel ocorre somente dentro de um limite de 
hidrogenação e de acidez ótimo
O aumento da concentração do polissacarídeo 
capaz de formar gel favorece o crescimento da 
estrutura em forma de rede “aprisionando” 
moléculas de água e diminuindo a distância 
entre as macromoléculas.
 Geleificantes: Goma Gelana
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Pseudomonas elodea ATCC 31461 
Gel Termorreversível
Um Gel Firme (Baixo Grau De Acetilação 
Géis Elásticos (Forma Não Acetilada). 
Acetilação (ou na nomenclatura IUPAC, 
etanoilação) descreve uma reação que 
introduz um grupo funcional acetila 
em um composto orgânico
1,3 β-D-glucose, 1,4-β-D-ácido glucurônico, 
1,4-β-D- glucose e 1,4-α-L-ramnose.
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Geleificantes: Alginato Bacteriano
O alginato é um copolímero linear constituído de
unidades de ácidos α-L-gulurônicos e β-D-manurônicos
e é extensamente utilizado devido as suas propriedades
espessantes, estabilizantes e gelificantes.
 M= manurônico
 G= gulurônico
Aplicações na indústria de alimentos, na 
indústria têxtil e de papel, em cosméticos
e na área farmacêutica e médica
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M= resíduo manurônico 
G= resíduo gulurônico
 Produção
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a) Sequência de ácidos manurônicos
b) Sequência de blocos alternados
c) Sequência de blocos gulurônicos
A- sequência M-M
B- sequência G-G
C- sequência M-G-M
Enzima A e B: C-5 epimerases
 Produção...
 Polissacarídeos Com Aplicações Específicas
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Alguns polissacarídeos de origem microbiana encontram 
aplicações comerciais dentro de faixas de mercado bem 
especificas. E o caso da dextrana, muito utilizada na indústria 
farmacêutica.
Comercialmente, a dextrana farmacêutica é denominada 
Dextrana 40 e Dextrana 70. Alta resistência ao calor 
(resistência à esterilização) e armazenagem, além da 
propriedade química de se ligar a íons metálicos 
(propriedade relacionada com as ligações α-1,3, formando 
compostos de interesse medicinal tais como dextrana -
sulfato (anticoagulante semelhante à heparina) e ferro-
dextrana (utilizada no tratamento de anemia em animais e 
humanos)
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 Dextrana
α – D – glucopiranosil, principalmente α (1-6), com 
ramificações encontradas em α (1-2), α (1-3), α (1-4). 
São polissacarídeos de elevado peso molecular, que 
consistem em unidades de α-D-glicose ligadas 
predominantemente por ligações glicosídicas 1-6.
...Outras aplicações
Indústria Petroquímica – a dextrana de alta massa molar 
(superior a 25 milhões de daltons) pode ser aplicada na 
extração de petróleo com alta viscosidade, compondo 
assim a lama de perfuração
Indústria de Alimentos - a dextrana de massa molar média 
(100.000 a 25.000.000 Daltons) - agente geleificante, 
espessantes e estabilizante de alimentos.
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Produção 
Dextranasacarase (α – 1,6 – glucan 6 – α – D –
glucosiltransferase, E. C. 2.4.1.5). 
Leuconostoc mesenteroides NRRL B – 512 
(1,6 – α – D – glucopiranosil)n + sacarose - dextrana –sacarase -> (1,6 – α – D – glucopiranosil)n + 1 + frutose
A dextranasacarase age transferindo o grupo glicosil do 
doador, a sacarose, para o aceptor, a cadeia de dextrana 
em formação.
Pela enzima
Bacteriano Obtido pela reação 
 Pesquisa e Desenvolvimento em Polissacarídeos 
Microbianos
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Novas pesquisas devem visar a produção de polissacarídeos com 
novas propriedades e novas tecnologia de produção.
... Assim, devem buscar 
Novas condições de cultivo e seleção de novos microrganismos 
produtores de polissacarídeos tradicionais.
...... Para isso
Devemos usar técnica de DNA recombinante para obtenção de 
microrganismos com maior produtividade.
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o Bibliografia
Lima, U. A. et al. Biotecnologia industrial- processos fermentativos e enzimáticos – São Paulo, 
Blucher, 2001.
Friedirich I. et al. Biopolissacarideos , Florianópolis, 12 de setembro de 2008
Rodrigues R. Dextrana: produção e aplicação industrial, Universidade Estadual Paulista, Instituto De 
Biociências, Rio Claro, 2009.
Oliveira S. A. DEXTRANA: REVISÃO SOBRE USO E POSSÍVEIS APLICAÇÕES INDUSTRIAIS 
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA, “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”, INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS, 
Trabalho de Conclusão de Curso, Rio Claro -2013. 
VETTORI, M. H. P. B. Estudo e otimização da produção da dextranasacarase e caracterização da 
dextrana produzida por Leuconostoc mesenteroides FT045B UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA 
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO” INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS – RIO CLARO, Abril – 2011.
Müller, J. M. et al. Produção de Alginato por Microrganismos, Departamento de Engenharia Química e 
Engenharia de Alimentos, Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus 
Universitário, Córrego Grande, Florianópolis 2011.