Bioquimica industrial 2

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Bioquímica Industrial II
Material para Estudo
Maria Meireles
O que é Microrganismo
Os microrganismos são uma forma de vida que não podem ser visualizada sem auxilio de um microscópio, podem ser encontrado no ar , no solo e no homem.
Vírus: são os menores m.os que existem e são responsáveis por doenças como resfriado, gripe e dor de garganta, polio melite, ebola e Aids.(não é um ser vivo)
Bactérias: são organismos unicelulares desprovidos de núcleo e em geral tem um só cromossomo, uma minoria de bactérias são considerada patogênicas.(clostridium tetani, vibrio choerae e mycrobacterium tuberculoses)
Fungos: também podem causar doenças, esse organismo tem um núcleo e formam amaranhados de filamentos. As infecções mais comuns são micose e candidiase.
Esterilização e Desinfecção
O que é: Processo que promove completa eliminação de todas as formas de m.os. presente.
Por quê?: muitos processos de fermentações devem estar totalmente desprovidos de m.os. que não são desejados.
Garantia de esterilização / desinfecção = maior garantia de qualidade = maior gasto industrial.
Desinfecção: Processo que remove eliminação dos m.os que possam causar danos enquanto mantem vivo outros tipos de m.os.
Desinfectante: Agente químico capaz de promover desinfecção.
Anti-séptico: Agente químico capaz de eliminar m.os patogênicos.
Assepsia: Remoção de m. os patogênicos ou indesejados.
Esterilização e Desinfecção
Pasteurização: Tratamento Térmico (geralmente 65°C por 30 min. seguido de refrigeração brusca, reduz o nº de m.os.
Tindalização: Este método consiste numa esterilização fraccionada em que o meio sofre 3 aquecimentos em 3 dias consecutivos, para destruição de formas vegetativas bacterianas que evoluem de esporos. Utiliza temperaturas inferiores a 100°C, e faz-se em banho-maria, onde se mergulham os frascos de meio a esterilizar herméticamente fechados, durante cerca de 1h, repetindo-se o tratamento em 3 dias consecutivos. Objectivo: eliminação de formas esporuladas, as quais germinam quando submetidas a temperaturas de 100°C, resultando desta germinação as formas vegetativas não resistentes a essa temperatura.
Métodos físicos
Calor úmido: Os m.os são destruídos por coagulação/desnaturação irreversivel de sua proteínas e enzimas estruturais.
Calor seco: Este método é reservado somente aos materiais sensíveis ao calor úmido. Tem maior capacidade de penetração do calor e na não corrosão dos metais e dos instrumentos cortantes, porem exige maior tempo de exposição para atingir seus objetivos.
Métodos físico-químico
Óxido de etileno (Éter cíclico): É um gás inodoro, sem cor, inflamável e explosivo. è um poderoso agente esterilizante devido a capacidade de interferir na síntese proteica.
 As desvantagens para sua aplicação são o tempo necessário para efetivar o processo, o custo operacional e os possíveis riscos aos pacientes e aos profissionais envolvidos. Apresenta potencial carcinogênico e mutagênico, genotoxicidade, podendo alterar sistema reprodutor e nervoso e, ainda, causar sensibilização aos profissionais envolvidos no processo, devendo haver supervisão médica constante nos mesmos.
Calor úmido x Calor seco
Calor úmido fornece desnaturação das proteinas, é o mais utilizado em industrias.
Calor seco é o mais lento e menos eficaz, utilizados em locais com menores volumes em acessórios.
O calor seco destrói os m.os através de oxidação dos seus constituintes.
 
Desinfecção
Alto Nível: Inativa todos os m.os.
Agentes químicos, glutanalteído, formaldeído.
Médio Nível: Inativa apenas algumas bactérias
Agentes químicos, Compostos clorados, alcoóis e fenois
Baixo Nível: Inativa bactérias na forma vegetativa
Agentes químicos, Compostos clorados, alcoóis e fenois, porem em baixa concentração.
Agente
substancia
Uso
modo de ação
tempo de exposição
desvantagem
alcoóis 70~80%
antisseptico desinfectante
desnaturação proteica
10 a 15 min
pouca atividade
Fenois
desinfectante
desnaturação proteica
imediato
corrosivo
Amônia
antisseptico desinfectante
alteração da membrana celular
10 a 30 min
media atividade
Cloro
tratamento de H2O
Inativação enzimatica
imediato
irritante ao homem
Aldeído
desinfectante
desnaturação proteica
20 min
tempo de exposição
Principais Compostos/Assepsia
Esterilização do ar
As especies microbianas suspensas no ar atmosférico, assim como sua concentração são extremamente variáveis.
Esses m.os são proveniente de: solo, água irrigação e depósitos de resíduos.
MÉTODOS DE ESTERILIZAÇÃO
Filtração
Radiação
Temperatura
Bioprocesso é um dos estágios do processo produtivo para aplicações industriais de reações ou vias biológicas mediadas por celulas vivas, m.os. ou enzima sobre condições controladas afim de obter um produto.
Biotransformação
Biorreatores
controlador de pressão
Classificação de biorreatores
Reatores enzimáticos: ocorrem na ausência de celulas vivas
Reatores biológicos: ocorrem na presença de celulas vivas
Quanto s configuração de um biocatalisador.
celulas/ enzimas livres
celulas/ enzimas imobilizadas
As celulas m.os. ficarão livres no meio reacional no interior de um biorreator, tornando-se um meio homogêneo.
Já para as celulas imobilizadas, o meio reacional será heterogêneo pois essas celulas ficarão e estão retidas/imobilizadas por meio de um suporte ou matriz
 
Vantagem
Desenvolvimento de sistema continuo
Maior estabilidade enzimática
Uso eficiente do catalisador através de reutilização
Efluentes livres e celulas
Desvantagem
Custo adicional de suporte, reagentes e síntese
Maiores riscos de contaminação durante as operações
Perda de atividade durante a imobilização
Celulas imobilizadas
Métodos de imobilização
Materiais utilizados:
Todos os materiais que estão em contato com as soluções devem ser resistente aos processos de oxidorredução para prevenir contaminação do processo com traços de metais
Inspeção visual é uma vantagem, por isso aconselha-se algum ponto no biorreator que seja transparente, os materiais precisam suportar variações de temperatura devido a esterilização.
Capacidade dos biorreatores:
Pequena escala, 1 a 2 m3 de capacidade, são utilizados para cultivo de m.os patogênicos. Em geral seu uso tem como objetivo principal a produção de farmacos.
Escala Intermediaria dezenas de m3 até 200m3 Especificamente empregado na produção de queijo e seus derivados
Grande escala Com milhares de m3 de capacidade é um processo industrial que não exige tantas preocupações com a assepsia.
Esse tipo de escala pode ser aplicada nas industrias de vinho, cerveja etc... (bebidas fermentadas)
Biorreatores
Deseja obter 250g da bacteria A determine :
A massa do acido fosforico, relacionado ao fosforo
P= m=250g x 4,0/100 =10 H3PO4 3H + 1P +4 O
P31gmol-1 n=0,33 mol
n= m/MM = 0,33 mol MM=98gmol-1
 m= 0,33 x 98= 32g
A massa do sulfato de sódio relacionado ao elemento sódio
Na= m= 250x1,8/100=4,5 Na2SO4 2Na + 1S +4 O
Na =23gmol-1 n= 0,1 mols
n=m/MM = 0,20mol MM= 142gmol-1
 m= 14,2g
 33 mols
dados
 P= 31gmol-1
Na=23gmol-1
S=32gmol-1