Microbiologia e Industria Alimentar

Microbiologia e Industria Alimentar
Como resolver problemas de alimentação da
população humana?
 Como produzir maior quantidade de alimentos?
 Qual o contributo da indústria na produção,
processamento e conservação de alimentos?
 Em que medida as novas variedades de alimentos obtidas
por engenharia genética podem ser uma solução?
 Quais os efeitos ambientais da produção intensiva de
alimentos?
Microbiologia e Industria Alimentar
Os alimentos consumidos pelos seres humanos consistem, na sua quase
totalidade, em plantas e animais e nos produtos que deles derivam, pelo que a
presença de microrganismos nos alimentos é muito frequente.
A interacção entre microrganismos e alimentos tem como consequências:
• a produção de certos alimentos com características específicas, como resultado
de processos de fermentação;
•
a deterioração dos alimentos, que se tornam impróprios para consumo humano,
como resultado da utilização dos nutrientes para o crescimento dos próprios
microrganismos.
A indústria alimentar tem em conta a relação entre microrganismos e alimentos
através das seguintes intervenções:
•
•
•
•
utilização de microrganismos na produção de certos alimentos, por
fermentação;
utilização de microrganismos como fonte de enzimas para o processamento de
alimentos;
desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de conservação de alimentos
que retardam a sua deterioração devido à actividade de microrganismos ou a
outros factores;
desenvolvimento de técnicas de melhoramento de alimentos ou de produção de
novos alimentos.
Microbiologia e Industria Alimentar
Microbiologia e Industria Alimentar
Os microrganismos incluem protozoários, algumas algas, alguns fungos, bactérias e vírus.
Ainda que apresentem, na sua maioria, pequenas dimensões, o que não permite
apercebermo-nos da sua presença no ar, nos objectos que manuseamos ou nos próprios
alimentos que ingerimos, a sua importância é relevante.
O próprio equilíbrio ambiental está dependente da presença de microrganismos, em especial
pelas actividades que desempenham na reciclagem dos principais elementos químicos
constituintes dos seres vivos, através dos ciclos biogeoquímicos.
Em processos industriais, os microrganismos são preferidos às plantas e aos animais por
várias razões, podendo-se destacar:
 A sua cultura em fermentadores é facilitada por serem unicelulares ou pluricelulares
pouco diferenciados.
 A simplicidade da sua organização favorece a manipulação do património genético.
 A razão área/volume que apresentam permite uma absorção rápida de nutrientes, tendo
uma velocidade de metabolismo elevada.
 A sua grande diversidade metabólica permite-lhes converter compostos de natureza
muito diversa, produzindo uma grande variedade de produtos finais.
 O seu grande poder de multiplicação permite obter rapidamente populações importantes,
utilizáveis à escala industrial.
Um bom conhecimento das várias características dos microrganismos utilizados, em especial
da sua actividade metabólica, é indispensável a uma óptima exploração a nível industrial.
Cronologia histórica da Biotecnologia
 O uso da Biotecnologia teve o seu início com os processos fermentativos, cuja
utilização transcende, de muito, o início da era Cristã, confundindo-se com a própria
história da humanidade. A produção de bebidas alcoólicas pela fermentação de
grãos de cereais já era conhecida pelos sumérios e babilónios antes do ano 6000
a.C.
 Mais tarde, por volta do ano 2000 a. C., os egípcios, que já utilizavam o fermento
para fabricar cerveja, passaram a emprega-lo também na fabricação de pão.
 Outras aplicações como a produção de vinagre, iogurte e queijos são, de há muito,
utilizadas pelo ser humano.
 Entretanto, não eram conhecidos os agentes causadores das fermentações que
ficaram ocultos por 6 milénios. Somente no século dezassete, o pesquisador Antom
Van Leeuwenhock, através da visualização em microscópio, descreveu a existência
de seres tão minúsculos que eram invisíveis a olho nu.
 Foi apenas 200 anos depois, que Louis Pasteur , em 1876, provou que a causa das
fermentações era a acção desses seres minúsculos, os microrganismos, caindo por
terra a teoria, até então vigente, que a fermentação era um processo puramente
químico.
 Foi ainda Pasteur que provou que cada tipo de fermentação era realizado por um
microrganismo específico e que estes podiam viver e se reproduzir na ausência de
ar.
 Posteriormente, em 1897, Eduard Buchner, demonstrou ser possível a conversão
de açúcar em álcool, utilizando células de levedura maceradas, ou seja, na ausência
de organismos vivos.
Cronologia histórica da Biotecnologia
 Por estranho que possa parecer, foram as grandes guerras mundiais que motivaram
a produção em escala industrial de produtos advindos de processos fermentativos.
 A partir da primeira guerra, a Alemanha, que necessitava de grandes quantidades de
glicerol para a fabricação de explosivos, desenvolveu através de Neuberg, um
processo microbiológico de obtenção desse álcool, tendo chegado a produzir 1000
toneladas do produto por mês.
 Por outro lado, a Inglaterra produziu em grande quantidade a acetona para o fabrico
de munições, tendo essa fermentação contribuído para o desenvolvimento dos
fermentadores industriais e técnicas de controle de infecções.
 Foi, todavia,
a produção de antibióticos o grande marco de referência na
fermentação industrial. A partir de 1928, com a descoberta da penicilina por
Alexander Fleming, muitos tipos de antibióticos foram desenvolvidos no mundo.
 Na década de 40, durante a segunda guerra mundial, os antibióticos passaram a
integrar os processos industriais fermentativos, principalmente nos Estados Unidos,
baseando-se inicialmente na síntese da penicilina e, posteriormente, da
estreptomicina.
 Foi, todavia, a partir da década de 50 que a Biotecnologia, com a descoberta da
síntese química do DNA, e com as técnicas de manipulação genética: DNA
recombinante, fusão celular ou hibridoma, passou de facto a existir.
 A técnica do DNA recombinante envolve a criação sintética de novos organismos
vivos, com características não encontradas na natureza, formadas pela hibridização
em nível molecular do DNA.
Metabolismo Celular
Processos fermentativos
Glicólise
Actividade Enzimática
Componentes da Holoenzima
Complexo Enzima-Substrato
Reacções Metabólicas
Intervenientes numa reacção enzimática
Complexo Enzima-Substrato
Inibição enzimática
Inibição do Complexo Enzima-Substrato
Controlo das vias metabólicas
Factores que condicionam a actividade enzimática
75% na
indústria
alimentar