Produção de antibióticos

Cinética Microbiana
Crescimento Microbiano
 Importância de estudar o crescimento microbiano
 Quando os microganismos são desejáveis:
 produção de compostos de interesse
 tratamento de efluentes
 melhoria de processos de produção
 Quando os microrganismos são indesejáveis:
 patógenos
 deteriorantes
 favorecer a inibição e eliminação
Crescimento Microbiano
 É associado ao crescimento de uma população de células de um dado
microrganismo.
 Definido como  do n de células da população e pode ser medido
em termos do  de massa microbiana.
Influência dos fatores ambientais
no crescimento
 FATORES FÍSICOS
 temperatura
 pH
 pressão osmótica (concentração de sal)
 FATORES QUÍMICOS
 água
 fontes de carbono e nitrogênio
 minerais
 oxigênio
 fatores orgânicos
Fatores físicos
1. TEMPERATURA

cada tipo de microrganismo apresenta uma Tótima de crescimento.

em torno desta temperatura observa-se um intervalo dentro do qual
o desenvolvimento também ocorre, porém, sem atingir o seu
máxima.

ultrapassado o limite superior, rapidamente ocorre desnaturação do
material celular e, conseqüentemente, a morte da célula.

As temperaturas inferiores à ótima levam a uma desaceleração das
reações metabólicas, c/  da velocidade de multiplicação celular,
que em caso extremo, fica impedida.
Fatores físicos
1. TEMPERATURA
A maioria dos m.o. cresce bem nas T ideais para os seres humanos
 T de crescimento mínima: < T onde a espécie é capaz de crescer
 T de crescimento ótima: onde a espécie apresenta melhor crescimento
 T de crescimento máxima: > T, onde ainda é possível o crescimento
Taxa de crescimento x
Temperatura
Fatores físicos
2. pH
- refere-se a acidez ou a alcalinidade de uma solução
- maioria dos m.o. cresce melhor perto da neutralidade (pH 6,5 – 7,5)
- poucas bactérias são capazes de crescer em pH ácido (como pH 4,0)
Bactérias: faixa entre pH 7,0
Exceções:
- Bactérias acidófilas: alto grau de tolerância à acidez (Thiobacillus de
0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e 3,5)
- Bactérias alcalifílicas: (Bacillus e Archaea) (pH 10 – 11).
Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5)
Fatores físicos
2. pH
Classificação:
 microrganismo acidófilos exibem crescimento ótimo a pH 1.0 - 5.5
 microrganismo neutrófilos exibem crescimento ótimo a pH 5.5- 8.0
 microrganismo alcalófilos exibem crescimento ótimo a pH 8.5 - 11.5
Os microrganismo podem alterar o pH do seu habitat pela produção
de produtos de degradação ácidos ou básicos.
Ex. microrganismo fermentativos que formam ácidos orgânicos por
fermentação de carboidratos
Fatores químicos
3. OXIGÊNIO
- extremamente importante no desenvolvimento microbiano
- organismos classificados em:
1. AERÓBIOS
- Estritos (obrigados): necessitam de O2
- Facultativos: não necessitam de O2 mas crescem melhor com O2
- Microaerófilo: necessitam de O2 mas em níveis menores
2. ANAERÓBIOS
- Aerotolerantes: não necessitam de O2 mas crescem melhor sem O2
- Estritos (obrigados): não toleram O2 (letal)
Efeito do O2 sobre o crescimento de
vários tipos de bactérias
Curva de crescimento
Crescimento microbiano

é acompanhado c/ base em uma curva

Padrão de aumento populacional
(em que o n de células é duplicado a cada período de tempo)

crescimento exponencial
Curva de crescimento
Fase lag
Fase log
Fase log
Interesse prático  manter uma população microbiana em fase de
crescimento logarítmico
Ex. 2: nos processos industriais
Crescimento em culturas contínuas é uma técnica muito
usada pois gerará o volume máximo de produtos desejados.
CRESCIMENTO EM
CULTURAS CONTÍNUAS
PROCESSOS
INDUSTRIAIS
PRODUTOS
MICROBIOLÓGICOS
Para assegurar novos
crescimentos contínuos

Volume da cultura e a
[celular] são mantidos ctes
pela adição de meio estéril
fresco na mesma proporção
em que é removido o meio
utilizado contendo células
Fase estacionária
Crescimento microbiano
Fermentação láctica
Leite fermentado: produto resultante da fermentação do leite
pasteurizado ou esterilizado, por fermentos láticos próprios. Ex: iogurte,
leite acidófilo e coalhada.
• Iogurte: produto resultante da ação de Lactobacillus bulgaricus e de
Streptococcus lacticus.
Classificação do iogurte:
• Quanto aos ingredientes:
Natural: elaborado apenas com leite e micorganismos.
Flavorizado: adição de essências, corantes e açúcar.
Com frutas: adição de polpa ou frutas em pedaços.
• Quanto à viscosidade:
Baixa viscosidade: escorre facilmente do copo.
Alta viscosidade: escoa com dificuldade do copo.
Geleificado: não escorre do copo.
• Quanto ao processo de fabricação:
Tradicional: fermentado dentro das embalagens.
Batido: fermentado em dornas e depois embalado
Fermentação láctica: bactérias agem sobre a lactose,
transformando-a em glicose e galactose, e, posteriormente
reduzindo a glicose (~90%) para ácido lático.
+
+
Condição
anaeróbica
.
Adição de ingredientes: 15% de extrato seco
desengordurado. Concentração do leite ou por adição de
leito desnatado em pó. Iogurte batido adiciona-se 8% ou
12% de açúcar para melhorar o sabor e a consistência.
Pré-aquecimento: Aquecimento entre 50 e 60°C para
facilitar a homogenização.
Pasteurização: destruição dos microrganismos
patogênicos. Possibilita a redução do teor de oxigênio e a
precipitação da lactoalbumina e lactoglobulina,
aumentando consistência e hidratação do coágulo.
Resfriamento: A finalidade desta operação é abaixar,
rapidamente, a temperatura do leite até um valor
conveniente para a inoculação do fermento. A
temperatura após o resfriamento depende da
temperatura de fermentação que, na indústria, é
geralmente, de 42ºC a 43ºC.
Inóculo: o inoculo é constituído por dois
microorganismos: Streptococcus termophilus
e Lactobacillus bulgaricus numa proporção numérica
eqüitativa, contendo de 2x106 células/ml a 4x106 células/ml.
Fermentação:
Streptococcus termophilus: temperatura 37° a 38°C, pH 6,2
a 6,5.
Lactobacillus bulgaricus: temperatura 44° a 45°C, pH 5,5.
Iogurte natural: o leite inoculado é colocado nas
embalagens individuais e incubados a 42°C por 2h a 3 h.
Iogurte batido: fermentação na dorna. Após a fermentação
o coagulo é rompido por agitação e bombeado por bomba
apropriada através de um filtro, para se eliminarem os
grumos, passando por um trocador de placas onde é
resfriado entre 3°C e 5°C. Adição de polpa de frutas.
S. thermophilus: libera ácido fórmico.
L. bulgaricus: produção de
acetaldeído, principal responsável
pelo aroma característico do iogurte.
As bacterias crescem simbioticamente,
produzindo ácido láctico e compostos
aromáticos. Com o aumento da acidez,
o pH se aproxima de 4,6 que é o ponto
isoelétrico da proteína do leite,
ocorrendo a formação de coágulo.
Produção de antibióticos
INTRODUÇÃO
• Os são produtos do metabolismo secundário de microrganismos.
• Inibem o crescimento de outros microrganismos.
Ex: Alexander Fleming 1929  Penicillium
Início da era dos antibióticos.
Estafilococos
• 1961 513 antibióticos conhecidos
• 1972  4.076
•1985  7.650
• 1985  8.000
• Apesar do grande número de antibióticos conhecidos de origem microbiana
apenas 123 são produzidos atualmente por fermentação.
Grupos microbianos que produzem antibióticos
Grupo taxonômico
Bactérias diferentes de
actinomicetos
Número de antibióticos
950
Actinomicetos
4.600
Fungos
1.600
APLICAÇÕES
• Agentes terapêuticos terapêuticos nas infecções causadas por microrganismos
sensíveis.
• Antibióticos antitumorais.
• Antibióticos contra doenças de plantas.
• Antibióticos usados como estimuladores do crescimento animal e na medicina
veterinária.
Objetivos das Investigações sobre
antibióticos
• Melhorar a atividade e diminuir a toxicidade, menor efeito colateral, faixa
antimicrobiana mais ampla, maior seletividade contra certos patógenos e melhores
propriedades farmacológicas,
• Desde o início da quimioterapia o número de cepas resistentes tem aumentado. A
resistência pode ser múltipla ou cruzada, isto é, desenvolver-se resistência a um
antibiótico e simultaneamente a outros que tenham o mesmo modo de ação ou
mecanismo.
• Uso indiscriminado de antibióticos.
• Melhora de antibióticos por modificação dos compostos conhecidos utilizando
meios químicos ou genéticos (mutagênese e tecnologia do DNA recombinante).
• Screening: uso de antibióticos com estruturas básicas inteiramente novas.
Produção de penicilina
• Produção da penicilina G e penicilina V é realizada a partir de fermentação
submersa em fermentadores de 40.000-200.000 litros.
• Processo aeróbico
• Temperatura: 25-27°C.
• Fermentação descontínua alimentada ou batelada alimentada.
•Meio: água de milho ou outras fontes de nitrogênio, farinha de soja, extrato de
levedura, fonte de carbono (lactose).
Penicilina