Biotransformação

Biotransformação

1. Processo durante o qual ocorrem modificações químicas e biológicas num substrato orgânico sob ação de enzimas elaboradas por organismos vivos. Por meio do ANABOLISMO ou CATABOLISMO

   • METABOLISMO MICROBIANO
     • • São utilizados por possuírem um modo de operação simples
         • Fatores necessários para o metabolismo microbiano
           • Elementos plásticos: fontes de Carbono, Nitrogênio, Fosfato, Enxofre.
           • Elementos traço: Ca, K, Fe, Mg, Mn, Zn, Co.
           • Fatores de crescimento: Vitaminas e núcleotideos
           • Água
         • Fontes de energia dos microrganismos:
           • Fonte luminosa: FOTOTRÓFICOS
           • Fontes de substâncias químicas: QUIMIOTRÓFICOS

2. FERMENTAÇÃO E SEUS PROCESSOS:

   • Ela está presente em todos os processos da cadeia biológica: produção de fármacos, alimentos, bebidas e combustíveis.
   • 1º. Seleção do Microrganismo
     • Métodos diretos:
       • Determinação da concentração celular, que farão o processo de biotransformação
         • Contagens no microscópio
           • quantifica o número de microrganismos na Câmera de Neubauer, em fator da diluição das amostras
         • Contagens de Culturas (UFC)
           • a partir da diluição seriada do caldo de cultivo, quantifica em placa de Petri as colônias formadas
     • Métodos indiretos:
       • Determinação da concentração celular, que farão o processo de biotransformação
         • Constituintes celulares
           • ATP, DNA E NADH
         • Dosagem de elementos do meio de cultura
           • no substrato, consumo de O2
     • IMPORTÂNCIA DE ESTABELECER A QUANTIDADE DE MICRORGANISMOS
       • Para estabelecer a curva de crescimento
         • Fase 1 - Lag: rearranjo do sistema enzimático, traumas físicos e químicos, concentração de biomassa não varia
         • Fase 2 - Leg: fase em que os microrganismos iniciam atividade, começo da reprodução
         • Fase 3 - Estacionária: diminuição do substrato limitante, fase em que os microrganismos chegam em uma concentração constante, fase marcada pelo acumulo de produtos tóxicos.
         • Fase 4 - Declínio: morte dos microrganismos
         • É no fim da fase Leg e começo da fase estacionária em que existe o máximo de produtividade com o mínimo de agentes contaminantes resultantes dos estresse metabólico sofrido pelo esgotamento de nutrientes do meio de cultivo.
           • MEIOS DE CULTIVO
             • Sintéticos
             • COMPLEXOS
               • FONTES DE CARBONO
                 • Malte
                 • bagaço e melaço de cana
                 • casca e polpa de frutas
               • Fontes de Nitrogênio
                 • Extratos de Leveduras
                 • Farelo de Soja
             • SUBST. QUELANTES
             • Fatores de crescimento: gorduras
   • 3º Recuperação do Produto:
     • Baseia-se em Extração, separação purificação, controle de qualidade
     • ETAPAS:
       • Clarificação: Filtração convencional, centrifugação, filtração tangencial, floculação.
       • Rompimento de células: Homogeinezação, moagem em moinho de bolas, rompimento químico/ezimático.
       • Purificação de baixa resolução: Cromatografia de troca iônica, extração em sistemas de duas fases líquidas.
       • Tratamentos finais: Cristalização, liofilização e secagem.
   • 2º Inoculação no Biorreator
     • Biorreator: recipiente onde ocorrem uma série de reações químicas catalisadas por Biocatalisadores, podendo ser; ENZIMAS OU CÚLAS VIVAS.
     • Classificação dos biorreatores, vantagens e desvantagens:
       • Em fase aquosa
         • Células e enzimas livres
           • Mecanicamente agitados: agitador no eixo central, turbina de pás planas
             • Vantagens: em comparação com os outros possuí poucas, o sistema é fechado com objetivo de melhor transferência de calor e processos químicos
             • Desvantagens: Cisalhamento de enzimas e células maior consumo de energia, mais formação de espuma.
           • Pneumaticamente agitados, por borbulhamento de ar.
             • Vantagens: boa transformação de massa e calor, baixo custo de operação, maior durabilidade do catabolismo, MENOS CISALHAMENTO
             • Desvantagem: sistema sem controle das bolhas do ar
           • Air Lift/Loop reactor: Movimentação cíclica do fluído
             • Vantagens: circulação do líquido de maneira cíclica, aumenta a eficiência de mistura, dura ainda mais os catalisadores.
             • Desvantagens: em comparação com os outros tipos são mínimas e irrelevantes
       • Células/Enzimas imobilizadas em suportes
         • Leito Fixo: células confinadas em membranas semipermeáveis, passa o líquido e as células ficam
           • Vantagens: maior a vida útil da matriz, facilidade na recuperação dos produtos
           • Desvantagens: mais caro
       • Em fase não aquosa - Fermentação semi-sólida FSS
         • Microrganismos em substratos sólidos sem presença de água livre
           • Vantagens: C, N, e outros componentes servem como suporte de crescimento das células e próximo de seu habitat natural
           • Desvantagem: meio no qual os substratos nem sempre estão acessíveis ao microrganismo

3. TIPOS DE BIOTRANFORMAÇÃO:

   • Descontínuo Clássica ou Simples:
     • Inóculo + Nutriente. Tempo morto = descarga, lavagem e esterilização do biorreator. Controle da concentração do substrato. ACÚMULO DE PRODUTO ESPECIFICO
   • Contínuo
     • Alimentação continua do meio de cultura, operado por longos períodos em estado ESTACIONÁRIO.
   • Sistema contínuo de múltiplas dornas
   • FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO
     • Processo no qual a cultura dos microorganismos se dá sobre ou dentro de partículas de matriz sólida

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