Introdução aos processos fermentativos – Primeira parte

1. Introdução aos processos fermentativos – Primeira parte Aula 6 Seleção do microorganismo fermentativo Adaptação dos microorganismos

2. Processos Fermentativos • Processos químicos: Realizado entre compostos químicos usando-se catalisadores químicos. • Processos Enzimáticos: Transformação química realizada por catalisadores biológicos (enzima) na ausência de seres vivos. • Processos Fermentativos ou biológicos: Transformação realizada pelos microrganismos (biocatalisadores). Os M.O´s metabolizam o composto químico.

3. Exemplos de Processos Fermentativos • Processos químicos: formação da borracha de silicone. Silicone líquido + catalisador químico poliálcool com íons = borracha de silicone • Processos Enzimáticos: tratamento de suavização e amolecimento das fibras de algodão de jeans. • Processos Fermentativos ou biológicos: Produção de álcool, vinho, cerveja, vitaminas, medicamentos, enzimas.

4. Fermentação • Processo de transformação bioquímica de uma determinada substância para obtenção de energia sem utilizar oxigênio livre no meio através de um microorganismo. • Transformação de uma molécula orgânica com maior carga energética, em energia, na forma de ATP principalmente, e outra molécula orgânica receptora dos prótons produzidos durante o processo.

6. Fermentação = MO + substrato • Para que a fermentação do substrato ocorra o M.O. fermentador deveestar saudável e nas condições ideais de crescimento. • Funções orgânicas em perfeito estado; • Vias metabólicas funcionando e adaptadas ao substrato; • Formação do produto não deve inibir a fermentação. (Controle de feedback)

7. Produto • A formação do produto indica a forma de modular o processo fermentativo; • As características físico-químicas do produto fornecem as informações para controle do processo: controle da população de microorganismos, controle da formação de sub-produtos, controle do consumo de nutrientes;

8. Características desejadas de um M.O. fermentador • Apresentar elevada eficiência na conversão de um dado substrato. • Permitir o acúmulo do produto no meio de forma a se ter elevada concentração do produto no caldo fermentado. • Não produzir substâncias incompatíveis com o produto. • Apresentar constância quanto ao comportamento fisiológico.

9. Quanto a função do M.O.? • Características de eficiência em um trabalho: • Economia: manutenção – meios/mosto • Eficiência: alta capacidade de produção • Agilidade: produção em menor tempo • Competência: capacidade de produção com diferenças entre o substrato e fatores externos mantendo o rendimento. • Adaptabilidade: capacidade de manter a produção com diferentes tipos de ambiente.

10. M.O. deve multiplicar-se para produzir Crescimento microbiano • Característica de cada espécie; • Adaptação de cada cepa; • Nutrição direcionada a formação do produto • Substâncias necessárias para a formação do produto ou melhora no rendimento.

11. O que é o crescimento dos M.O.´s? • Crescimento é o aumento da população de indivíduos com as mesmas características em um meio. • aumento do número de células. • unicelulares: aumento da população • depende de ≈ 2000 reações bioquímicas • Catabolismo • Anabolismo

12. Características dos microorganismos quanto ao crescimento • Quanto ao ambiente dependem de: • Água; • Temperatura; • pH; • Oxigênio; • Fontes de Carbono e energia

13. Água • Atividade de água – Ajuste da molaridade interna: K+ – Estabilidade e atividade de enzimas • Atividade de água regulada pela concentração de sais. • Os M.O. podem ser classificados quanto a tolerância a sais: • não halofílicos • halofílicos moderados • halofílicos extremos:> 15% de sal

15. Solutos que podem ser empregados no equilíbrio osmótico

16. Temperatura • A temperatura regula: • velocidade das reações químicas (enzimas) • M.O.´s possuem grande amplitude de temperaturas de crescimento • temperaturas referênciais: • mínima • ótima • máxima

18. Classificação dos microrganismos de acordo com a temperatura de crescimento • Psicrófilos • de -20°C à 10°C • Mesófilos • de 10°C à 50°C • Termófilos • de 50°C à 110°C • Hipertermófilos > que 120°C - vulcões

20. pH • pH interno deve ser mantido em ≈ 7,2 (de 7,0 à 7,4) • ação: influência nas interações de cargas entre os aminoácidos das cadeias protéicas: estrutura e função das proteínas • estratégia: liberando ou absorvendo íons

21. Classificação dos microrganismos deacordo com o pH de crescimento • Acidófilos; • Neutralófilos; • Alcalófilos; – em geral: » bolores e leveduras: 5-6 » protozoários: 6,7-7,7 » algas: 4-8,5 » bactérias: mínimo = 4 ótimo = 6-8 máximo = 9

23. Oxigênio • Último aceptor de elétrons na CTE dos organismos aeróbios. • Classificação dos microrganismos de acordo com as relações com o oxigênio: • aeróbios • anaeróbios – estritos – aerotolerantes • facultativos

24. Anaeróbios obrigatórios Aeróbios obrigatórios Anaeróbios facultativos Microaerófilos Anaeróbios aerotolerantes

25. Fontes de C e de energia • Classificação dos microrganismos de acordo com a fonte de carbono e energia – quimiorganotróficos – quimiolitotróficos – fotolitotróficos – fotorganotróficos