Microbiologia e Industria Alimentar

Transcrição

1 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?

2 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.

3 Microbiologia e Industria Alimentar

4 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.

5

6 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.

7 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.

8

9

10

11 Metabolismo Celular

12

13

14

15

16

17

18 Processos fermentativos

19 Glicólise

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44 Actividade Enzimática

45

46

47

48

49 Componentes da Holoenzima

50 Complexo Enzima-Substrato

51 Reacções Metabólicas

52 Intervenientes numa reacção enzimática

53

54

55 Complexo Enzima-Substrato

56

57

58

59 Inibição enzimática

60 Inibição do Complexo Enzima-Substrato

61 Controlo das vias metabólicas

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76 Factores que condicionam a actividade enzimática

77 75% na indústria alimentar