Aula 3 - Eng BioQuimica B

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MATÉRIA PRIMA PARA A INDÚSTRIA DA FERMENTAÇÃO
Aula 3
Referências: Livro: Biotecnologia Industrial Walter Borzani 
 Vol. 3 – Cap. 1 
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	 1.Introdução:
A maioria dos substratos utilizados na indústria de fermentação é direta ou indiretamente obtida de produtos agrícolas ou de resíduos industriais:
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2. Requisitos para uma boa 
Matéria Prima:
Conter o substrato adequado ao metabolismo do agente de fermentação
Ser de fácil obtenção, não exigindo tratamentos prévios.
Não se um fator complicador a mais nas etapas de recuperação.
Ser vantajosa economicamente.
Ser de fácil estocagem
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3. Matérias Primas: Tipos
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3.1 Matéria Prima: AMILÁCEAS
Substrato presente é um polissacarídeo sob a forma de amido
Ex: Encontrado em:
 Grãos/Cereais: Trigo, Milho, Cevada, centeio, Arroz.
 Raízes e Tubérculos: Mandioca, Batata, Batata Doce.
Amiláceas: Pobre em N. 
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O amido é a principal reserva energética das plantas verdes.
O amido não é assimilável pelas bactérias e leveduras diretamente, que são os microorganimos responsáveis por alguns processos.
Necessita de um tratamento prévio. 
A sacarificação é a hidrólise das ligações glicosídicas, transformando o amido em açucares e carboidratos de menor PM.
3.1 Matéria Prima: AMILÁCEAS
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3.2 Matéria Prima: SACARÍNEAS
O substrato é um mono ou dissacarídeo;
Exemplos: 
Caldo de cana de açucar;
Melaço: resíduo da cristalização do açucar;
Melado:Caldo de cana ou beterraba concentrado (contém 95% de glicose e frutose);
Suco de frutas;
Leite;
Soro do leite;
Vinhoto/Vinhaça;
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3.3 Matéria Prima: Celulósicas
Matéria Prima mais abundante
A celulose é o substrato obtido a partir de subprodutos da indústria de madeira
Bagaço da cana
Casca de frutas
Sabugo de Milho
Resíduos agrícolas
Contém 70% de açucares e 30% de lignina
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Lignina
Responsável pelo suporte estrutural;
Não contém açucar;
Reveste as moléculas de celulose dificultando o acesso;
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Fermentam após a hidrólise, que extrai açucares presentes na madeira, como a glicose presente na celulose:
Rota química
Rota enzimática
Rota microbiológica
Devido a grande quantidade de resíduos de material celulósico disponível, a fermentação direta desses materiais pode ser de grande importância econômica.
A conversão da celulose é atualmente, uma das opções exploradas e investigadas em grande número de centros de pesquisa e instituições científicas;
A dificuldade em se obter a hidrólise completa da celulose se deve principalmente ao invólucro protetor da lignina.
3.3 Matéria Prima: Celulósicas
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Hidrólise Ácida:
Utiliza H2SO4 a 150/180oC;
Acarreta danos aos equipamentos;
Degrada os açucares formados;
Proporciona um meio agressivo para a maioria dos agentes fermentativos;
Hidrólise enzimática:
Parece ser o melhor caminho para esta fase do processo. Necessidade de se obter um “pool” enzimático eficiente.
3.3 Matéria Prima: Celulósicas
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3.3 Matéria Prima: Celulósicas
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No Brasil, torna-se interessante o aproveitamento do bagaço de cana que produz um excedente de 5x106 toneladas com 50% de umidade, correspondendo a uma grande massa de celulose e hemicelulose, ambos fermentáveis em condições apropriadas
 Composição média do bagaço de cana-de-açucar: 
3.3 Matéria Prima: Celulósicas
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A estratégia a ser adotada para o tratamento de uma matéria-prima é função da acessibilidade do(s) substrato(s) presente(s) na mesma, bem como dos teores.
ACESSIBILIDADE ETAPAS ENVOLVIDAS
DO SUBSTRATO NO BENEFICIAMENTO DA
					 MATÉRIA PRIMA 
Substratos solúveis e diretamente metabolizáveis;
Substratos insolúveis de fácil hidrólise
Substratos insolúveis de difícil hidrólise.
																
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Frações do Petróleo
Lixo
Águas Residuais
Algas e plantas marinhas
3.4 Matéria Prima: Não Convencionais
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4. Meios de Fermentação
O meio de fermentação é constituído de substância químicas em proporções tais que ofereçam ao microorganimos os elementos de que ele necessita para sua nutrição e reprodução.
Conhecendo-se o microorganimos agente da fermentação, pode-se proceder ao preparo do meio de cultura mais adequado para que o substrato seja transformado no excreta útil desejado.
Nos Laboratórios: Meio de Cultura
Na Indústria: Mosto
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5. Componentes Essenciais ao Meio de Cultura
Substrato ou nutrientes: São os diversos constituintes do meio de fermentação;
Substrato limitante: é aquele que ao se esgotar determina o final da fermentação. Normalmente é a fonte de carbono. 
Sua concentração é determinada de modo a fornecer o produto em concentração tal que não iniba o agente.
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5.1 Nutrientes Principais 
Fonte de Carbono
Fonte de Nitrogênio 
Essencial para a formação das proteínas.
Fonte de Enxofre e Fósforo
São normalmente fornecidos sob a forma de sais e irão participar do metabolismo do ácido graxo e geração de energia, respectivamente
Co-fatores
São traços de determinadas substâncias essenciais a atividade máxima dos sistemas enzimáticos.	
Metais, vitaminas e substâncias químicas complexas.
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6. Preparo do Mosto 
É função do processo fermentativo, Envolvendo as seguintes etapas:
Ajuste de concentração do substrato, através da diluição do água;
Homogeneização da Matéria prima com água, utilizando-se misturadores ou agitadores;
Fortificação: adição de substâncias que não estejam presentes na Matéria Prima, tais como fonte de N, fostatos, cofatores
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