Tipos de Microorganismos Utilizados em Processos Bioquímicos2

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Tipos de Microorganismos Utilizados em Processos Bioquímicos
Docente: Prof.ª Dra. Maria Cristiane Martins de Souza 
Discentes: Alison Mamede, Joamar de Oliveira, Roney Thiel
Disciplina: Processos Bioquímicos 
Ementa
Condições de Microorganismo
Meios Utilizados
Processos
Referências
Introdução
A partir da descoberta e início dos estudos dos microorganismos, ficou claro que a divisão dos seres vivos em dois reinos, animais e plantas, era insuficiente. O zoólogo E.H. Haeckel, em 1866, sugeriu a criação de um terceiro reino, denominado Protista, englobando as bactérias, algas, fungos e protozoários.
R.H. Wittaker propôs a expansão da classificação proposta por Haeckel, baseado não só na organização celular mas também na forma de obter energia e alimento: Reino Plantae, Reino Animalia, Reino Fungi, Reino Protista (microalgas e protozoários) e Reino Monera (bactérias e cianobactérias).
Microorganismos
Para a utilização de microrganismos em processos bioquímicos, fazemos uso de uma característica dos mesmos, ou seja, para obtenção da energia necessária a sua existência, os microrganismos lançam mão de um processo chamado fermentação.
A utilização de microrganismos em biotecnologia industrial no lugar de processos químicos se torna mais vantajoso, pois utiliza matéria prima mais barata, as reações acontecem a temperatura e pressão ambientes e finalmente os resíduos resultantes das reações são em escala bem menor.
Vejamos alguns tipos de microrganismos e sua aplicação.
 Produtoda Fermentação
 Microrganismos
 Aplicação
Etanol (não utilizado em bebidas)
Saccharomyces cerevisiae
Química fina
Ácido 2-cetoglucônico
Pseudomanas sp
Intermediário para ácido D-araboascórbio
Pectinase, protease
Aspergillus niger, A. aureus
Agente clarificante em sucos de frutas
Amilase bacteriana
Bacillussubtilis
Amido modificado, tratamento de papel
 
Tipos de Microorganismo
Protease bacteriana
B.subtillis
Tratamento de fibras, removedoras manchas
Dextrano
Leuconostocmesenteroides
Estabilizante alimentício
Sorbose
Gluconobactersuboxydans
Manufatura de ácido ascórbio
Cobalamina (vitamina B12)
Streptomycesolivaceus
Suplemento alimentar
Ácido Glutâmico
Brevibacteriumsp
Aditivo alimentar
Ácidoglucônico
Aspergillusniger
Produtos farmacêuticos
Ácido Lático
Rhizopus oryzae
Alimentos e produtos farmacêuticos
Ácido cítrico
Aspergillus niger, A. wentii
Alimentos, medicamentos
Acetona-butonal
Clostridium acetobutylicum
Solventes, intermediários químicos
Insulina,interferon
E. coli recombinante
Terapia humana
Início de cultura
Levedura de pão Lactobacillus bulgaricus
Produção de pães, queijo e iogurte
Proteína microbiana
Candida utilis
Suplemento alimentar
Penicilina
Penicillium chrysogenum
Antibióticos
Cefalosporina
Cephalosparium ecremonium
Antibióticos
Eritromicina
Streptomyces e erythreus
Antibióticos
Microrganismos: Condições Adequadas e Meios de Cultura
A definição adequada do Microrganismo a ser empregado, assim como do meio de cultura para este Microrganismo, são etapas fundamentais para o sucesso de um processo Bioquímico.
Fontes de microrganismo de interesse
Isolamento a partir de recursos naturais;
Compra em coleção de cultura;
Obtenção de mutantes naturais;
Obtenção de mutantes induzidos por métodos convencionais;
Microrganismos recombinantes por técnicas de Engenharia Genética
Características desejáveis de Microrganismos
Apresentar elevada eficiência na conversão do substrato em produto;
Permitir o acumulo de produto no meio;
Não produzir substâncias incompatíveis com o produto
Não ser patogênico;
Não exigir condições de processos muitos complexas;
Não exigir meios de cultura dispendiosos e permitir rápida liberação do produto para o meio.
Meio de Cultura
É sempre muito difícil mencionar as características de Microrganismo, sem associá-los a um determinado meio de cultivo.
O Microrganismo selecionado para um processo industrial não deve exigir meio de cultura extremamente oneroso.
Eles podem ser considerados como Meios Convencionais e Alternativos.
O cultivo de Microrganismos pode ser feito utilizando substratos de baixo valor comercial, muitas vezes podendo ser resíduos de outros processos.
Características Gerais que devem ser considerada:
Ser o mais barato possível;
Atender às necessidades nutricionais do Microrganismo;
Auxiliar no controle do processo;
Não provocar problemas na recuperação do produto;
Ter composição razoavelmente fixa;
Não causar dificuldade no tratamento final do efluente.
Biorreatores
Biorreatores podem ser conceituados como equipamentos para cultivo sob imersão temporária ou permanente.
Consistem em um sistema aberto ou fechado, onde há a manipulação dos parâmetro físicos de forma que regule a catálise.
Geralmente são tanques cilíndricos que apresentam ou não sistema de agitação.
Ao utilizar um biorreator, procura-se atender se não a todos a maioria dos requisitos abaixo
Processo de aumento de escala
Inicialmente utiliza-se biorreatores de menores escalas para investigar qual é o melhor Microrganismo a ser utilizado, qual meio de cultivo proporcionará um melhor crescimento e quais condições mais favoráveis para formação de produtos desejados.
Tipos Biorreatores
Figura 1: Biorreatores Industriais.
Figura 2: Biorreatores de Bancada
Figura 3: Parte Interna de um Bioreator
Processos
Os processos bioquímicos só podem ser realizados se por trás desses processos existir a Biotecnologia.
Mas o que é Biotecnologia?
É o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços.
Produção de Etanol
Por séculos, as bebidas destiladas foram o único álcool produzido. A indústria de álcool industrial desenvolveu-se na Europa, nos meados do século XIX; no último quarto desse século iniciou-se a produção de etanol no Brasil, com as sobras de melaço da indústria de açúcar, que ampliava sua capacidade produtiva.
O etanol pode ser obtido por três maneiras gerais: 
Por via destilatória;
Por via sintética;
Por via fermentativa.
Qualquer produto que contenha açúcar ou outro carboidrato, constitui – se em matéria – prima para a obtenção do etanol. Entretanto, para que seja viável economicamente é preciso considerar – se seu volume de produção, o rendimento industrial e o custo de fabricação.
Quanto a essas matérias – prima podemos classificar em três grandes grupos, são eles:
Matérias açucaradas:
Cana – de – açúcar 
Beterraba açucareira
Sorgo
Matérias amiláceas e feculentas.
Grãos amiláceos
Tubérculos feculentos
Matérias celulósicas
Resíduos agrícolas
Produção de Etanol
Fermentação alcoólica
NADH2
 CO2
ETANOL
(C6H5OH)
NADH2
 CO2
Glicose
(C6H12O6)
Ácido pirúvico
3C
Ácido pirúvico
3C
NAD
ETANOL
(C6H5OH)
Devido à importância econômica dos processos biotecnológicos envolvendo a levedura Sccharomyces, quer na panificação, na produção de cerveja, vinho e outras bebidas alcoólicas, quer, como no caso do Brasil, na produção de um combustível alternativo e renovável.
Produção de Vacinas 
A vacinação sistemática de segmentos da população implica na necessidade da produção industrial de vacinas e, portanto, no desenvolvimento de tecnologias adequadas para atender tais demandas.
O processo de produção da vacina pertussis celular compreende as seguintes etapas: preparo do inóculo, fermentação, filtração e destoxificação.
Figura 4: Inóculos
Processo de produção da vacina pertussis
O inóculo é inicialmente preparado pela ressuspensão do microrganismo liofilizado em soro fisiológico, seguido de um espalhamento da suspensão resultante sobre o meio de Bordet – Gengou. A incubação é realizada a 35 °C durante 96 horas.
As colônias formadas são novamente suspensas com o citado soro, e um novo cultivo é realizado em outros tubos contendo o meio de Bordet – Gengou durante 48 horas a 35°C. Daí em diante, a
Bordetella se reproduz facilmente.
Referências
NAJAFPOUR, G.D Biochemical Engineering and biotechnology. 1 ed. Amsterdam: Elsevier B.V, 2007, 421p
Lima, Urgel de Almeida. Biotecnologia Industrial Vol. 1/ outros coordenadores: Eugênio Aquarone, Walter Borzani, Willibaldo Schmidell – São Paulo: Blucher, 2001.
Lima, Urgel de Almeida. Biotecnologia Industrial Vol. 2/ outros coordenadores: Eugênio Aquarone, Walter Borzani, Willibaldo Schmidell – São Paulo: Blucher, 2001.
Lima, Urgel de Almeida. Biotecnologia Industrial Vol. 3/ outros coordenadores: Eugênio Aquarone, Walter Borzani, Willibaldo Schmidell – São Paulo: Blucher, 2001.
Disponível em: <http://www.ort.org.br/biotecnologia/> Acesso em 26 de abril de 15.
Disponível em < http://pt.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiae/> Acesso em 25 de abril de 15.