Bioprocessos

1
Bioprocessos

• Programa de Graduação em Biotecnologia
  2013/1

2
Bioprocessos

• Fermentação
• Utilização de uma substrato orgânico para a
  geração de energia
• Cultivo de micro-organismo (enzimas, células
  eucarióticas) em ambiente controlado

3
BIOPROCESSO
Matéria Prima
Inóculo
Condições de cultivo favoráveis e
controladas Fermentador
Recuperação e purificação
PRODUTO
4
Histórico Noé Babilônia 6000 A.C Egito 4000
A.C Século 14 Destilados na China e Europa 1857
1876 Pasteur I Guerra Mundial Carl Neuberg-
Glicerol Chaim
Weizmann- Acetona II Guerra Mundial Alexander
Fleming Penicillium notatum Howard
Florey e Ernst Chain Penicillium chrysogenum
5
Microbiologia Mikros( pequeno) bio (
vida) logos( ciência) A Microbiologia é a
área da ciência que dedica-se ao estudo dos
micro-organismos, um vasto e diverso grupo de
organismos unicelulares de dimensões reduzidas,
que podem ser encontrados como células
isoladas ou agrupados em diferentes arranjos,
mesmo estando associadas, exibiriam um caráter
fisiológico independente. Assim, com base neste
conceito, a microbiologia envolve o estudo de
organismos procariotos (bactérias, archaeas),
eucariotos inferiores (algas, protozoários,
fungos) e também os vírus.
6
(No Transcript)
7
Estudos de C. Woese (1977)
A partir de seus estudos passamos a dispor de um
sistema de classificação baseado principalmente
em aspectos evolutivos (filogenética), a partir
da comparação das seqüências de rRNA de
diferentes organismos. Com esta nova proposta
de classificação, os organismos são agora
subdivido em 3 domínios (contendo os 5 reinos),
empregando-se dados associados ao caráter
evolutivo. Bacteria Procariotos
Archaea Procariotos Eukarya Eucariotos
8
Classificação dos seres vivos, de acordo com
Woese (1977)(Adaptado de Pommerville, J.C.(2004)
Alcamo's Fundamentals of Microbiology
9
(No Transcript)
10
(No Transcript)
11
O aspecto mais fundamental é o tamanho da célula
do microrganismo permitindo uma grande relação
entre superfície e volume
1000 x
10 x
12
Alguns benefícios que os micro-organismos tem
para o homem Bactéria Produtores de
medicamentos antibióticos Fixadoras de
nitrogênio Controle biológico Produtores de
alimentos iogurte Produtores de ácidos e
vitaminas Fungos Produtores de alimentos
queijo, pão, cerveja Produtores de medicamentos
antibióticos, antifúngicosControle biológico
Decomposição de matéria orgânica
13
Ubiqüidade dos micro-organismos
14
(No Transcript)
15
Bioprocessos

• Os produtos comercialmente importantes dos
  micro-organismos podem ser divididos em quatro
  categorias
• As células microbianas
• Moléculas grandes ex. enzimas
• Metabólicos primários (componentes essências para
  seu crescimento)
• Metabólicos secundários (componentes não
  necessários para seu crescimento)

16
(No Transcript)
17

• Vias de Fermentação
• Homofermentativa
• origina um principal produto. Ex. Bactérias
  acido láticas, convertem glicose em acido lático.
  
• Heterofermentativa
• origina dois ou mais produtos. Ex. Cl.
  acetobutylico converte glicose em uma mistura de
  acetona, etanol, isopropanol e butanol

18
Heterofermentação
Homofermentação
Levedura
Bactéria
19
Heterofermentação
Homofermentação
20

• Origem dos micro-organismos de interesse
• Isolamento a partir de recursos naturais
• Obtenção de mutantes naturais
• Obtenção de mutantes induzidos
• Obtenção de micro-organismos recombinantes
• Compra de coleções

21

• Característica desejável de micro-organismos
• Alta eficiência na conversão do substrato em
  produto
• Permitir o acumulo do produto no meio
• Não produzir composto incompatível com o produto
• Ser constante quanto sua fisiologia
• Não ser patogênico
• Não exigir processos complexos
• Não exigir meio caros
• Permitir fácil liberação do produto para o meio

22

• Características Desejáveis dos Meios de Cultivo
• Ser o mais barato possível
• Atender as necessidades nutricionais do
  microrganismo
• Favorecer o controle do processo. Ex. pH, espuma
• Não causar problema para recuperação do produto
• Ser constituído de elementos armazenável
• Possuir composição razoavelmente estável
• Não causar problema de efluentes

23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)