1. Vantagens:  Controle de oferta de substratos as células: Permite alta concentração de substratos indutores; Impede o efeito de repressão catabólica (presença de alta concentração de substrato inibe a síntese de compostos de interesse – ocorre muito com enzimas e antibióticos); Mantém baixa concentração de substratos inibitórios para formação de produto (ácido cítrico)  Permite obtenção de alta concentração celular; Desvantagens:  Maior risco de contaminação  Maior necessidade de controle do processo (adição nutrientes)

2. Contínuo  Outra maneira de se operar biorreatores;  Tanto alimentação de meio nutriente, quanto a retirada de produto (meio fermentado) são realizados de forma contínua;  Agente biológico converte substrato em condições estacionárias predeterminadas para seu melhor desempenho;  Podem acontecer com ou sem recirculação de células;  Sistema aberto;  Volume mantido fixo ou constante;  Indutores e repressores podem ser indentificados a partir do aumento ou da diminuição transiente do rendimento, em função de uma adição de tais moléculas;  Concentração de células e nutrientes são constante;  O produto é produzido continuamente;

3.  Vantagens  Vantagens : Inexistência de tempos improdutivos – menor perda de tempo útil; Menores gastos de mãos de obra; Maior uniformidade no produto; Condições ambientais constantes – possibilita o estudo de influências sobre os bioprecessos; Maior produtividade volumétrica;  Desvantagens  Desvantagens: Maior risco de contaminação (tempo muito longo em sistemas abertos); Dificuldade de utilização de substratos complexos de composições variáveis; Surgimento de mutantes ou variantes genéticos menos produtivas; - São mais utilizados em bancadas para desenvolvimento de processos; - Não são muito usados industrialmente; - Usados no tratamento de resíduos – não há preocupação com contaminação.

4. Tipos de Fermentação  Fermentação Alcoólica  Fermentação Butírica  Fermentação Acética  Fermentação Lática

5. Fermentação Alcoólica  Via catabólica Glicose  etanol + CO 2  Piruvato sofre descarboxilação (irreversível);  Catalisada pela piruvato descarboxilase;  Tiamina pirofosfato (TPP) – estabilidade entre as cargas negativas;  Acetaldeído é reduzido a etanol;  Reação final: Glicose + 2ADP + 2 Pi  2 etanol + 2 CO 2 + 2 ATP + 2 H 2 O  Importância: NADH oxidado em NAD +

7.  O CO 2 produzido na descarboxilação do piruvato - responsável pela carbonatação do champagne, vinho e da cerveja e crescimento da massa do pão e do bolo;  Processo de fabricação da cerveja (malte) é obtido através da cevada germinada;  Mesmo princípio ocorre na fabricação da massa de pães e bolos;  A álcool desidrogenase - cataliza a oxidação do etanol com redução do NAD+ para NADH;  leveduras que destacam-se como produtoras do etanol: Saccharomyces, Schizosaccharamyes, Pichia; Saccharomyces SchizosaccharamyesPichia

8.  critérios tecnológicos : rendimento; produtividade - rápida conversão de açucar em álcool, com baixa produção de coomponentes secundários;  Saccharomyces cerevisiae: largo espectro de utilização: pães, bebidas alcoólicas, etanol; levedura seca - matéria-prima para a fabricação de ração animal ou suplemento vitamínico;  Zymomonas mobilis:  habilidades fermentativas em condições comparáveis exibidas pelas leveduras ;  rendimento;  tolerância a [glicose];  habilidade de crescer em total anaerobiose.

9.  Leveduras selvagens: estranhas ao processo de fermentação alcóolica, podendo ser da mesma espécie ou não; contaminação; queda no rendimento e na produtividade; Queda na qualidade do produto final; + frequentemente encontrados: Candida Hansenula Bretanomyces Kloeckera Pichia Torula

10.  Bactérias contaminantes da fermentação alcoólica provêm do solo que acompanha a matéria- prima,da água industrial, do ar e dos equipamentos de processo;  Os incovenientes são os mesmos citados para as leveduras;  Ocorrência de fermentações secundárias como lática, acética, butírica;  As medidas profiláticas são baeadas no controle de qualidade.

11. Produção de etanol:  é o solvente mais comum;  matéria-prima de maior uso no laboratório e na indústria química. Saccharomyces cerevisae;  crescimento vigoroso e uma elevada tolerância ao etanol  grande rendimento final;  etanol é inibidor em altas concentrações (tolerância das leveduras) crescimento cessa a 5% de etanol (v/v) taxa de produção zero em 6 a 10% de etanol (v/v); Glicose --- enzimas da levedura --- 2 etanol + 2 CO2  sacarose, sucos de frutas, milho, melaço, beterrabas, batatas, malte, cevada, aveia, centeio, arroz sorgo;

12.  Material celulósico (madeira e resíduos da fabricação da pasta de papel) – hidrolisados enzimas celulolíticas – importância econômica.  Culturas mistas de Clostridium thermocellum e C. thermosaccharolyticum podem ser usadas;  Produção de etanol é feita a partir da cana-de-açúcar e obedece aos seguintes procedimentos; 1. Moagem da cana: A cana passa por um processador, nessa etapa obtém-se o caldo de cana (garapa) - alto teor de sacarose, cuja fórmula é: C 12 H 22 O 11 H2OH2O

13. 2. Produção de melaço: garapa é aquecida para se obter o melaço - solução de 40% (aproximadamente), em massa, de sacarose; 3. Fermentação do melaço: acrescenta fermento biológico, como Saccharomyces cerevisiae ao melaço – transforma sacarose em etanol (mosto fermentado - 12% de seu volume total em etanol); 4. Destila ç ão do mosto fermentado: destila ç ão fracionada  solução de 96% de etanol e 4% de á gua (etanol 96° GL)

14. 5. Desnaturaliza ç ão: é misturado com alguma impureza, como por exemplo a gasolina (2-5%), para evitar o consumo humano; 6. Co-produ ç ão: utiliza ç ão das sobras para outros usos: o CO 2 – produ ç ão de bebidas como refrigerante; o Sobras s ó lidas – alimenta ç ão animal e produto a ser consumido em caldeiras para gera ç ão de calor. Sobras utilizadas como adubo Descarga e alimentação do bagaço na caldeira

15. Bebidas destiladas:  Cachaça produzida como o álcool; a coluna de destilação fracionada não precisa ser tão eficiente, 60% de H 2 O - teor alcoólico aprox. 40º GL;  Vodca: a partir de cereais;  Uísque: a partir de cevada;  Uísque bourbon: a partir de milho. Bebidas Fermentadas:  Vinho uva sofre fermentação; líquido é filtrado e colocado em barris e garrafas; sabor e o aroma de um vinho dependem muito do tipo de uva  Cerveja: a partir da cevada ;  Champanhe: a partir da uva.

16.  Obs.1: As bebidas não-destiladas apresentam teor alcoólica inferior ao das destiladas. Isso ocorre porque, quando o teor alcoólico chega a cerca de 15ºGL, os microorganismos morrem e a fermentação pára. Na destilação, como o álcool é mais volátil que a água, o teor alcoólico aumenta.  Obs.2: No processo de produção do champanhe, parte da fermentação ocorre dentro da garrafa, produzindo o gás carbônico, que é liberado quando abrimos.

17. Fermentação Lática  Carboidratos são parcialmente oxidados, liberando energia e compostos orgânicos, (ácido lático) sem aceptor de elétrons externo;  bactérias ácido-lácticas – produção/conservação de produtos alimentares;  fibras musculares em situações de intensa atividade física (sem O 2 para respiração);  classificada em dois tipos:  Homolática e Heteroláctica  Gram (+)  Carnobacterium, Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Lactosphaera, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, Vagococcus e Weissella.

18.  Streptococcus thermophilus é o microorganismo mais importante em alimento  Rhizopus oryzae – apresenta produção comparável às bactérias homofermentativas quando em meio glicose;  Uso preferível - tempo gasto na fermentação é menor e a separação do produto, mais simples.

19.  A fermentação láctica, tal como a alcoólica, realiza-se em duas fases: 1ª fase: glicólise 2º Fase: Fermentação láctica Equação : Glicose + 2ADP + 2 Pi → 2 lactato + 2 ATP + 2 H 2 O + 2 H +

20. Fermentação homoláctica:  ácido láctico é o único produto;  bactérias homolácticas podem extrair 2x mais energia;  O comportamento homofermentativo é observado no metabolismo da glicose;  O caráter homofermentativo variável - alteração das condições de crescimento (concentração de glicose, pH e limitação de nutrientes);  Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus, Vagococcus e alguns Lactobacillus - formação de acidez em laticínios.

21. Fermentação heteroláctica:  produção da mesma quantidade de lactato, dióxido de carbono e etanol a partir de hexoses;  As bactérias heterolácticas + importantes na produção de componentes de aroma e sabor (acetilaldeído e o diacetil);  Os heterofermentadores são Leuconostoc, Oenococcus, Carnobacterium, Lactosphaera, Weissela e alguns Lactobacillus.  Diacetil a partir do citrato – Odor (ex: manteiga)

22.  Aplicação industrial: Grande utilização na indústria alimentar; Muitos alimentos devem sua produção e suas características às atividades fermentativas dos microrganismos; Alimentos mais estáveis; Alimentos fermentados possuem aroma e sabor característicos que resultam direta ou indiretamente dos organismos fermentadores

23. Fermentação acética  Consiste na oxidação parcial, aeróbica, do álcool etílico, com produção de ácido acético;  produção de vinagre comum e do ácido acético industrial;  deterioração de bebidas de baixo teor alcoólico e na de certos alimentos;  Acetobacter ou Gluconobacter, pertencentes a família Pseudomonaceae.  ácido acético e CO 2  As bactérias acéticas constituem um grupo de maior interesse econômico - produção do vinagre e alterações que provocam nos alimentos e bebidas;

24.  Bactéria ideal  Bactéria ideal: resiste à elevada concentração de álcool e de ácido acético; pouca exigência nutritiva; elevada velocidade de transformação do álcool em ácido acético; bom rendimento de transformação (sem hiperoxidar o ácido acético);  Bactérias acéticas: necessitam do oxigênio do ar para realizarem a acetificação; multiplicam-se mais na parte superior do vinho (transformado em vinagre); formando um véu conhecido como "mãe do vinagre“; Evitar que um vinho se estrague, deve-se impedir a entrada de O 2 na garrafa (posição horizontal).

25.  alta tolerância à condições ácidas - maioria das linhagens crescem em pH < 5;  são úteis na bioconversão também do ácido propiônico a partir do propanol, sorbose a partir de sorbitol, ácido glucônico a partir da glicose;  Algumas têm capacidade para sintetizar celulose - A celulose formada não difere significantemente da celulose dos vegetais;  O A. xylinum forma sobre a superfície de um meio líquido, uma capa de celulose – forma permanecer na superfície do líquido (O 2 + disponível).

26.  Acetobacter  Acetobacter : são bastonetes elipsoidais, retos ou ligeiramente curvos; Jovens são Gram (-) e velhas são Gram variáveis; Frutas e vegetais; Acidificação bacteriana de sucos de frutas e bebidas alcoólicas(cerveja e vinho), produção de vinagre e fermentação de sementes de cacau. Fermentam vários açúcares, formando o ácido acético; As espécies capazes de oxidar o ácido acético, estão subdivididos em dois grupos: ○ capazes de utilizar sais de amônio como única fonte de nitrogênio ○ grupo s/ esta capacidade A. aceti é a + representativa; A. mobile, A. suboxidans;

27.  Algumas espécies exigem algumas vitaminas do complexo B (tiamina, ácido pantotênico e nicotínico);  Algumas demonstram necessidade de ácido p- aminobenzóico.  Aminoácidos como fontes de nitrogênio: A. oxydans e A. rancens – valina, cistina, histidina, alanina e isoleucina;

28.  Gluconobacter: bastonetes elipsoidais Gram (-) ou Gram (+) fracos quando as células estão velhas; apresentam-se em pares ou em cadeias; oxidam a glicose em ácido glucônico; G. oxydans - alimentos, vegetais, frutas, fermento de padaria, cerveja, vinho, cidra e vinagre.

29.  Mecanismo de fermentação:  Acetobacter realizam processos catabólicos e anabólicos por aerobiose e anaerobiose.  O mecanismo de produção do ácido acético ocorre em duas etapas : É formado o acetaldeído por oxidação; O acetaldeído é convertido a ácido acético. (75% do acetaldeído é convertido a ácido acético e os 25% restantes a etanol) H2OH2O NAD NADH 2

30.  Produção do Vinagre: Para a produção do vinagre, são utilizados membros do gênero Acetobacter; Gluconobacter – produz ácido acético de forma pouco eficiente e não são usados na produção de vinagre; Acetobacter aceti utiliza o etanol, produzindo ácido acético – grande interesse tecnológico. A. suboxydans, A. melanogenus, A. xylinum e A. rancens – comportam de modo semelhante se adicionados ao meio, pequenas quantidades de glicose, frutose, glicerol ou manitol.

31. Fermentação Butírica  a reação química realizada por bactérias anaeróbias, através da qual se forma o ácido butírico;  Louis Pasteur em 1861;  Se produz, a partir da lactose ou do ácido láctico com formação de ácido butírico e gás;  É característica das bactérias do gênero Clostridium ;  Surgimento de odores pútridos e desagradáveis;

32. Bactérias Produtoras de Ácido Butírico:  solo, plantas, esterco (leite);  Clostridium tyrobutyricum e Clostridium butyricum.  Anaeróbias, formadoras de esporos, temperatura ótima de 37°C;  não crescem bem no leite porque contêm O 2 –queijo (condições anaeróbias); Clostridium butyricum

33.  As propriedades do queijo como substrato microbiano transformam-se durante os primeiros dias da fermentação láctica; Lactose é fermentada a ácido láctico – que é neutralizado pelo Ca  lactato de cálcio; Fermentação butírica precoce ("estufamento precoce") - transformação da lactose por C. butyricum; Fermentação tardia ("estufamento tardio") - degradação do lactato pelo C. butyricum ou C. tyrobutyricum (que só fermenta lactato); Há produção de grandes quantidades de CO 2, H 2 e ácido butírico. Queijo rancificado As formas esporuladas resistem a pasteurização e podem causar grandes danos na produção de queijos;

34. Nitrato de potássio no leite destinado a produção de queijo é um método eficaz de controle (Carcinogênico); Cloreto de sódio - efeito inibitório sobre as bactérias butíricas; Os esporos podem ser eliminados por centrifugação (bactocentrifugação) e microfiltração.

35. OBRIGADA !!!!