aplicação industrial da Microbiologia - Apostilas - Biotecnologia_Parte2, Notas de estudo de Biotecnologia. Universidade de São Paulo (USP)
Raimundo
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aplicação industrial da Microbiologia - Apostilas - Biotecnologia_Parte2, Notas de estudo de Biotecnologia. Universidade de São Paulo (USP)

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Apostilas de Biotecnologia sobre o estudo das aplicações industriais da Microbiologia, fermentação acetona etanólica, ácido propiónico.
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1. Microrganismo

A) Fungos filamentosos

Fungos comestíveis Agaricus blazei (cogumelo comum)

Penicilium

B) Leveduras

Representação esquemática do preparo de inóculo.

2. Preparação do inóculo

Fontes dos elementos “principais”: C, H, O e N;

 Fontes de elementos “secundários”: P, K, S, Mg

 Vitaminas e hormônios

 Traços de metais: Ca, Mn, Fe, Co, Cu Zn

Na formação de um meio de fermentação (mosto) deve-se levar em consideração a necessidade desses nutrientes, lembrando que o meio, além de propiciar o desenvolvimento do microrganismo, deve favorecer a formação do produto de interesse.

3. Mosto ou meio de cultura

3. Mosto ou meio de cultura

2- CARBONO

1. ÁGUA

- Essencial para os microrganismos - Disponibilidade variável no ambiente

É essencial para a síntese de todos os compostos orgânicos necessários para a viabilidade celular (elemento estrutural básico para os seres vivos)

organismos quimio-heterotróficos: obtém C a partir de materiais orgânicos como proteínas, carboidratos e lipídeos.

organismos quimio-autotróficos organismos fotoautotróficos

3- NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:

- N, S: síntese de proteínas - N, P: síntese de DNA e RNA, ATP

Peso seco de uma célula bacteriana: 14 % N, 4 % S,

NITROGÊNIO

- utilizado para sintetizar os grupos amino presentes nos aminoácidos.

Obtenção de N: - Decomposição de materiais orgânicos (proteínas, aminoácidos) - Amônia (NH4 +) - Nitrato (NO3-)

3. Mosto ou meio de cultura

ENXOFRE - utilizado na síntese de aminoácidos contendo S e de vitaminas (tiamina e biotina).

Fontes naturais de S: íon sulfato (SO4-2), sulfito de hidrogênio, aminoácidos

FÓSFORO - essencial para a síntese dos ácidos nucléicos e para os fosfolipídeos componentes da membrana celular.

Fontes naturais de P: íon fosfato (PO4-3), DNA, RNA, ATP

3. Mosto ou meio de cultura

c) POTÁSSIO, MAGNÉSIO E CÁLCIO:

- também são elementos essenciais para os microrganismos - frequentemente encontrados como co-fatores para as reações enzimáticas.

d) ELEMENTOS TRAÇOS:

- FERRO, COBRE, MOLIBDÊNIO, ZINCO - utilizados como co-fatores essenciais para atividade de algumas enzimas

3. Mosto ou meio de cultura

4. OXIGÊNIO: - extremamente importante no desenvolvimento microbiano - organismos classificados em:

a. AERÓBIOS - Estritos (obrigados): necessitam de O2 - Facultativos: não necessitam de O2 mas crescem melhor com O2 - Microaerófilo: necessitam de O2 mas em níveis menores

b. ANAERÓBIOS - Aerotolerantes: não necessitam de O2 mas crescem melhor sem O2 - Estritos (obrigados): não toleram O2 (letal)

3. Mosto ou meio de cultura

4. ESTERILIZAÇÃO

É o processo físico ou químico que destroi ou inativa todas as formas de vida presentes em um determinado material, especialmente microrganismos incluindo bactérias, fungos e virus.

Diferente de desinfecção que é um processo menos rigoroso de eliminação de microrganismos, envolvendo usualmente o uso de agente químico, denominado desinfetante ou germicida

Equipamentos para processos fermentativos: esterilizadores,

filtros e fermentadores

O Controle de uma população microbiana visa:

- Prevenir a transmissão de doenças.

- Evitar a decomposição de alimentos.

- Evitar a contaminação da água e do ambiente.

- Evitar a contaminação de processos fermentativos

Esse controle de microrganismos é possível pela ação de agentes físicos e químicos, que possuem propriedades em destruir a célula microbiana, ou de impedir a sua reprodução.

POR QUE CONTROLAR O CRESCIMENTO MICROBIANO?

CONTROLE DA POPULAÇÃO MICROBIANA

Esterilização

Desinfecção Desinfetante ou germicida

Assepsia: Anti-séptico

Pasteurização Tindalização

BiocidaBiostático

G1

G2

Diapositiva 57

G1 A pratica de esterilização visa a incapacidade de reprodução de todos os organismos presente em um material, causando a morte microbiana até que a probabilidade de sobrevivência do agente microbiano seja menor que 1:1000.000

Termos usados no controle dos microrganismos: Esterilização É a destruição de forma de todas as formas de vida microbiana ( virus, bactérias, esporos, fungos, protozoários e helmintos) por um processo que utilize agentes

Desinfecção Remoção ou destruição dos organismos vivos capazes de causar damos e ou infecção

Desinfetante ou germicida agentes químicos capaz de causar a desinfecção

Anti-séptico Agentes químicos aplicado em pessoas e animais para eliminação de microrganismo patogênicos

Assepsia Remoção de microrganismos patogênicos ou indesejáveis Glória; 04/06/2008

G2 Pasteurização Tratamento térmico- geralmente 62oC por 30 minutos, seguido de um rápido resfriamento) para redução do número de microrganismos presentes em alimentos (leites e seus derivados, bebidas enlatadas ou engarrafadas) Tindalização Processo de esterilização capaz de eliminar esporos altamente resistentes ao calor- Consiste em manter o material a 100oC por vários minutos, resfriá-los a temperatura ambiente e incubá-lo por 24h. O processo é repetido várias vezes. Durante a incubação os esporos passam a forma vegetativa, que são susceptíveis a destruição durante o tratamento seguintes. Biocida Agente capaz de causar a morte de microrganismos Biostático Agente capaz de impedir a reprodução dos microrganismos sem necessariamente matá-los

Glória; 04/06/2008

PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO

Esterilização

- A prática da esterilização visa a incapacidade de reprodução de todos os organismos presente no material, causando a morte microbiana (vírus, bactérias e fungos) até que a probabilidade de sobrevivência de agente contaminante seja menor que 1:1.000.000 quando um objeto é considerado estéril

A TAXA DE MORTE MICROBIANA

• DEFINIÇÕES:

A morte microbiana ocorre na forma exponencial. Após uma rápida redução da população, a taxa de morte torna-se mais lenta devido à sobrevivência de células mais resistentes.

FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO

1. TAMANHO DA POPULAÇÃO 2. NATUREZA DA POPULAÇÃO 3. CONCENTRAÇÃO DOS AGENTES 4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO 5. TEMPERATURA 6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS

G3

Diapositiva 60

G3 1) Tamanho da População: Quanto > a população microbiana > o tempo de tratamento 2) Natureza da População - Presença de Endosporos: mais resistentes - Diferentes estágios de crescimento:

células jovens mais suscetíveis (do que as na fase estacionária) - Presença de Mycobacterium (mais resistentes)

3. CONCENTRAÇÃO DO AGENTES

Quanto + concentrado o agente > a eficiência Exceção: álcool **** relação não linear

4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO

De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde) o tempo mínimo de exposição = 30 min. (chance de haver sobreviventes de 1 em 106 indivíduos)

5. TEMPERATURA

- Temperaturas mais altas: mais eficiência no tratamento

6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS - Presença de material orgânica: inibe a ação dos antimicrobianos químicos - pH do meio e calor: ácido (potencializa o resultado

Glória; 04/06/2008

AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO

Célula procariótica

Mantém a integridade do conteúdo celular e controla a passagem de substância para dentro e fora da célula, contem as enzimas envolvidas no metabolismo celular

Estado coloidal, contem DNA, ribossomos que sintetizam proteínas e centenas de enzimas

Promove uma proteção que previne o rompimento celular após absorção de água

G4

Diapositiva 61

G4 AÇÃO DOS AGENTES QUÍMICOS

ALTERAÇÃO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA

Membrana Plasmática: localizada imediatamente no interior da parede celular regula ativamente a passagem de nutrientes para dentro da célula e a eliminação de dejetos da mesma

Lesão na membrana: causa o vazamento do conteúdo celular no meio.

2. DANOS ÀS PROTEÍNAS E AOS ÁCIDOS NUCLÉICOS

Proteínas: Enzimas = vitais para o desenvolvimento celular (ligações covalentes e pontes de hidrogênio são rompidas por certos produtos químicos e calor).

DNA, RNA: Fonte de informação genética (lesão por calor, radiação ou substâncias químicas são letais para a célula).

Glória; 04/06/2008

MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO

1. MÉTODO FÍSICO

2. MÉTODO QUÍMICO

MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO

1. MÉTODO FÍSICO: I) Altas temperaturas

Calor :1)seco ou 2) úmido

Pasteurização

II) Baixas Temperaturas

IV) Dessecamento

V) Pressão osmótica

VI) Radiação ( ultra-sons, Radiação ionizante, radiação não-ionizante)

VII) Filtração

MÉTODO FÍSICO

I) CALOR

- MATA OS MICRORGANISMO DESNATURANDO SUAS ENZIMAS

- A RESISTÊNCIA AO CALOR VARIA DE ACORDO COM O MICRÓBIO:

- Ponto de Morte Térmica (PMT): < temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão líquida serão mortos por calor em 10 min.

- Tempo de Morte Térmica (TMT): período mínimo de tempo em que todos os microrganismos serão mortos.

- Tempo de Redução Decimal (TRD ou D): o tempo, em min, em que 90 % de uma população microbiana em uma determinada temperatura serão mortas.

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