PRODUÇÃO DE ENZIMAS

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DESENVOLVIMENTOS EM FERMENTAÇÃO DE ESTADO SÓLIDO PARA A 
PRODUÇÃO DE ENZIMAS DEGRADANTES DE BIOMASSA PARA O 
SETOR DE BIOENERGIA
Filipe Antunes
Jonathan Silveira
Lindomar Schvambach
Lucas Zanela 
ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO
1. INTRODUÇÃO
2. ENZIMAS NECESSÁRIAS PARA A CONVERSÃO DE BIOMASSA
3. CONDIÇÕES DO PROCESSO SSF PARA A PRODUÇÃO DE ENZIMAS
4. BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO
5. EXPANSÕES RECENTES NA PRODUÇÃO DE ENZIMAS
INTRODUÇÃO
• Os processos de fermentação têm sido de 
grande importância prática e econômica para 
a humanidade há milhares de anos;
• Mais recentemente, os processos de 
fermentação que empregam microrganismos 
para a fabricação de produtos de interesse 
comercial foram aplicados com sucesso em 
vários setores;
• No entanto, os processos de fermentação têm 
enorme potencial para uso em novas 
aplicações;
• Uma expansão agrícola global vem ganhando 
espaço atualmente;
• No brasil os resíduos agrícolas e florestais 
(também denominados resíduos ou 
subprodutos) são extremamente abundantes;
• Um dos seus usos mais promissores envolve a 
sua conversão em bioprodutos, dentro do 
conceito de biorefinaria;
• No setor agrícola, importantes aplicações de 
enzimas microbianas incluem a fabricação de 
biocombustíveis, como o etanol celulósico e o 
biodiesel.
meio líquido (fermentação submersa, SmF) - água contendo nutrientes dissolvidos
Vantagens relacionadas à instrumentação e controle de processos e são amplamente utilizadas para a produção de enzimas 
industriais e outros bioprodutos
INTRODUÇÃO
Os processos de fermentação para a 
produção de enzimas
Figura 01 – Exemplo de Smf
• Meio líquido (fermentação submersa, SmF) - água 
contendo nutrientes dissolvidos;
• Vantagens relacionadas à instrumentação e controle de 
processos e são amplamente utilizadas para a produção 
de enzimas industriais e outros bioprodutos.
INTRODUÇÃO
Os processos de fermentação para a 
produção de enzimas
Figura 02 – Substratos usados em SSF
• Meio sólido (fermentação de estado sólido, SSF)- não 
há água livre;
• Particularmente vantajoso para o cultivo de fungos 
filamentosos;
• Enzimas produzidas usando SSF são menos 
suscetíveis aos problemas de inibição pelo substrato 
e são mais estáveis ​​quanto aos efeitos da 
temperatura e do pH;
• SSF é a capacidade de utilizar substratos sólidos 
constituídos por resíduos agroindustriais.
ENZIMAS NECESSÁRIAS PARA A CONVERSÃO 
DE BIOMASSA
biomassa
Via bioquímica 
etanol
amido açúcar
enzima
• Grande potencial para a expansão da 
bioenergia, ainda é necessário melhorar a 
eficiência do processo de produção de enzimas;
• Custo dos coquetéis enzimáticos influencia 
significativamente a viabilidade do processo 
geral de bioconversão de biomassa em 
combustíveis e outros produtos químicos.
• Além da quebra de celulose, a desconstrução da 
fração de hemicelulose aos açúcares constituintes 
é essencial para a produção eficiente de 
combustíveis e outros produtos químicos da 
biomassa vegetal;
• Aumenta o acesso das celulases ao substrato;
• Composição da parede celular
• celulose (20-50% em peso seco)
• hemicelulose (15-35%)
• lignina (10-30%)
ENZIMAS NECESSÁRIAS PARA A CONVERSÃO 
DE BIOMASSA
O mecanismo de ação mais amplamente aceito das celulases envolve três classes de enzimas
1. Endoglucanases = hidrolisam as ligações β-1,4-glicosídicas intermoleculares;
2. Exoglucanasas = separam progressivamente as cadeias de celulose nas extremidades para 
libertar celobiose solúvel ou glicose;
3. β-glucosidases = hidrolisam celobiose para a glicose.
CONDIÇÕES DO PROCESSO SSF PARA A 
PRODUÇÃO DE ENZIMAS
• A eficiência dos processos SSF para obter os produtos desejados depende :
Temperatura
• afeta o crescimento microbiano;
• pode causar desnaturação das enzimas produzidas;
• Pode inibir a atividade metabólica do microrganismo;
Teor de umidade
• afeta o crescimento microbiano;
• difusão de nutrientes no sistema de reação.
CONDIÇÕES DO PROCESSO SSF PARA A 
PRODUÇÃO DE ENZIMAS
pH
• Em SSF apenas verificasse apenas o pH inicial do meio;
• Sitios ativos de enzimas dependem de espécies iónicas para manter a eficiência da 
ligação ao substrato;
Aeração
• Além do transporte de oxigênio;
• a transferência de calor;
• dissipação de CO2;
• o aumento da aeração resultou na secagem do substrato.
CONDIÇÕES DO PROCESSO SSF PARA A 
PRODUÇÃO DE ENZIMAS
• Controle por meio de sensoriamento;
• Acerto de variáveis por meio de testes;
Escolha do substrato sólido
• O custo e a disponibilidade;
• A possibilidade de utilizar residuos agroindústrias.
BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO 
SÓLIDO
• Em geral, os biorreatores comumente usados para a FES pode ser distinguido pelo tipo de 
aeração (forçado ou não forçado) e o sistema de mistura empregado (com ou sem mistura);
• As configurações do biorreator FES que foram usados para produção de enzimas celulolíticas 
incluem o tipo bandeja, de cama, biorreatores de tambor rotativo horizontal entre outros.
Biorreator do tipo Bandeja
BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO 
SÓLIDO
Figura 03 – Exemplo de biorreator
BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO 
SÓLIDO
Figura 04 – Produção de Koji
Biorreator do tipo Bandeja
BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO 
SÓLIDO
Biorreatores de leito fluidizado e de leito fixo
Figura 05 – Exemplo de biorreatores
BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO 
SÓLIDO
Figura 06 – Exemplo de biorreatores
Biorreatores de leito fixo zymotis e leito agitado
BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO 
SÓLIDO
Figura 07 – Exemplo de biorreatores
Biorreatores de tambor rotativo
EXPANSÕES RECENTES NA PRODUÇÃO DE 
ENZIMAS
• Na escala industrial, essa tecnologia provavelmente terá um impacto substancial;
• A fermentação em estado sólido é um processo alternativo atraente para a produção eficiente de 
enzimas celulolíticas e sua aplicação no setor de energia biológica. 
• Existem inúmeros desafios e oportunidades ainda para se abordar na Fermentação de estado 
Sólido;
• Enorme potencial para o desenvolvimento da engenharia de bioprocessos.
REFERÊNCIAS
• FARINAS, Cristiane S.. Developments in solid-state fermentation for the production of biomass-degrading enzymes for 
the bioenergy sector. Disponível em: <http://www.elsevier.com/locate/rser>. Acesso em: 24 jun. 2017.
• Figura 01. Disponível em: <http://www.fatec.com.br/info_tecnicos_interna.php?id=20> Acesso em jun. 2017.
• Figura 02. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=6U8eKdGWE_A> Acesso em jun. 2017.
• Figura 03. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/6682994/aula-5-biorreatores-ok> Acesso em jun. 2017.
• Figura 04. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/6682994/aula-5-biorreatores-ok> Acesso em jun. 2017.
• Figura 05. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/6682994/aula-5-biorreatores-ok> Acesso em jun. 2017.
• Figura 06. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/6682994/aula-5-biorreatores-ok> Acesso em jun. 2017.
• Figura 07. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/6682994/aula-5-biorreatores-ok> Acesso em jun. 2017.
OBRIGADO!