Prova Bioprocessos UnB - P1 2/2013

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Universidade de Brasília 
 Instituto de Ciências Biológicas 
 Departamento de Biologia Celular 
 Tecnologia de Bioprocessos e Fermentação (103764) 
 Profa. Nádia Skorupa Parachin 
 
PROVA 1- CINÉTICA DE PROCESSOS FERMENTATIVOS 30.09.13 
SUA PROVA DEVE SER RESPONDIDA A CANETA. RESPOSTAS À LÁPIS SERÃO DESCONSIDERADAS 
 
Nome:_______________________________________________Matrícula:____________ 
 
 
 
1. Descreva de forma comparativa como é operado os fermentadores nos modos batelada, 
batelada alimentada e fermentação contínua. Descreva como a taxa de crescimento varia 
em função do tempo nesses três modos de fermentação. (1.0pt) 
2. Um pesquisador isolou um microrganismo que produzia um composto X de alto valor 
agregado no mercado. Ao realizar uma batelada obteve o seguinte padrão de 
fermentação: 
 
Com base nas informações retiradas dessa fermentação responda: 
a. Como você faria para desenvolver uma batelada alimentada para super produção do 
composto x? Inclua na sua resposta o tipo de alimentação utilizada.(0.75pt) 
b. Como você faria para desenvolver uma fermentação contínua para super produção 
do composto x?(0.75pt) 
 
3. Kluyveromyces lactis é uma levedura de importante aplicação industrial seja para a 
produção de biomassa a partir de soro de leite como para produção de proteína 
heteróloga ou até mesmo bioetanol. Dessa forma dependendo da aplicação desejada 
diferentes modos de fermentação podem ser aplicados. Você resolveu estudar a 
fisiologia desse levedura em diferentes processos fermentativos e encontrou os seguintes 
resultados: 
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Figura 1. Crescimento e formação de metabólitos em culturas de Kluyveromyces lactis 
cepa CBS 235 em batelada. (A) a cultura do frasco agitado; (B) cultura fermentador 
aeróbico. Símbolos:, OD660(quadrado) glicose(circulo aberto), etanol(círculo fechado). 
 
Figura 2. K. lactis CBS 2359 crescidos em fermentação contínua com pulsos de 
glicose. No tempo zero 50mM de glicose foi adicionada a uma cultura em estado 
estacionário crescida aerobicamente a uma taxa de diluição 0,10 h-1. (A) experimento 
aeróbico, onde a concentração de oxigênio foi mantida a 60%. (B) Oxigênio desligado 
no momento do pulso de glicose substituído por nitrogênio. Símbolos: 
OD660(quadrado) glicose(circulo aberto), etanol(círculo fechado). 
 
Com base nos resultados obtidos responda: 
 
a. Qual explicação para haver formação de etanol na figura 1A e não na figura 
1B?(0.5pt) 
b. Caso você estivesse trabalhando com Saccharomyces cerevisiae, como você 
esperaria que fosse a produção de etanol nessas mesmas condições apresentadas nas 
figuras 2A e 2B. Como se chama esse efeito? (0.5pt) 
c. Olhando para figura 2A e sabendo que o quoeficiente respiratório (RQ) dessa 
levedura durante os primeiro 40 min após o pulso de glicose foi de 1.05. Defina se 
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essa levedura apresenta o mesmo efeito descrito para Saccharomyces cerevisiae. 
Justifique sua resposta com base no conceito de quoeficiente respiratório. (0.5pt) 
d. Proponha um processo fermentativo para utilização de K. lactis na produção de 
etanol. (0.5pt) 
 
4. Exlique o que é o modelo Monod e como você utilizaria as informações obtidas por ele 
para maximizar a produção de um produto de metabólito primário em uma batelada 
alimentada. (1.0pt) 
5. Considere uma cultura bacteriana com fórmula empirica de biomassa CH1.7O0.46N0.18 e 
(MW= 24g/mol) crescendo aerobicamente em um substrato de MW= 200g/mol e 6C . 
Você mediu o rendimento para glicose na sua batelada e achou o seguinte valor: 
 YX/S = 48 g biomassa/mol de substrato 
a. Quão longe o rendimento dessa biomassa está do rendimento teórico?(0.5) 
b. Uma batelada dessa bactéria tinha inicialmente 0.01g de biomassa no inóculo e 
20mmols de substrato. A cultura foi incubada durante a noite e no dia seguinte as 
medições de OD indicaram que as células tinham atingido o estado estacionário. O 
total de biomassa nesse momento era de 1.0g. Estime a concentração final de 
glicose no meio durante a fase estacionária e com base nesse resultado discuta o que 
causou a entrada da bactéria na fase estacionária. (0.5) 
 
6. Em um processo de fermentação contínua, diferentes taxas de diluição foram utlizadas 
para otimizar a produção de ácido lático em Lactobacillus curvatus usando melaço de 
cana de açúcar como substrato. A figura 3 mostra os resultados da fermentação: 
 
Com base nos resultados obtidos responda: 
a. Qual a taxa de diluição onde é obtida a maior produção de ácido lático? (0.5pt) 
b. Você acha que essa taxa de diluição apresenta também o maior rendimento de ácido 
lático?Justifique sua resposta.(0.5) 
Figura 3. Efeito da taxa de 
diluição (D) sobre a produção 
de ácido láctico, produção de 
biomassa e açúcar redutor 
total residual (ARTr) na 
fermentação contínua de 
Lactobacillus curvatus em 
melaço de cana-de-açúcar 
suplementado. 
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c. Sabendo que quando D= 0,1 o Yx/s= 0.4 e Yac.latico/s=0.5 e que no fermentador temos 
aproximadamente 10g/L de células. Calcule a produtividade de ácido lático.(0.5) 
 
7. Como você faria para saber se seus dados extraídos do HPLC são consistentes com seu 
perfil de fermentação? (1.0pt) 
 
8. Explique o princípio da análise de detecção e quantificação de moléculas orgânicas por 
HPLC (1.0pt) 
 
 
FÓRMULAS