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PRODUÇÃO DE PROTEÍNAS E
AMINOÁCIDOS DE ORIGEM
MICROBIANA, E APLICAÇÃO DE
ENZIMAS
Luciane, Mani, Rianne e Samara
Introdução
 Microrganismos são explorados por processos
fermentativos na produção de metabólitos,
com grande valor econômico:
 Vitaminas;
 Enzimas;
 Biomassa microbiana: alternativa eficaz na
obtenção de fontes proteicas.
Proteínas
 Macromoléculas nitrogenadas essenciais para
o desenvolvimento, crescimento e
manutenção das funções celulares;
 Combinação entre 20 aminoácidos, com
ligações peptídicas;
Proteínas
 Podem se apresentar como enzimas:
 Vantagem em processos industriais.
 Valor nutritivo interligado a sua composição de
aminoácidos, a disponibilidade e
digestibilidade.
Proteína Microbiana
 Single cell protein (SPC);
 Potenciais fontes proteicas;
 Cultivo em grande escala;
 Ração de animais e fonte nutricional humana;
 Provém de: leveduras (Candida, Hansenula, Pichia,
Torulopsis e Saccharomyces), algas (Spirulina ),
bactérias (Cellulomonas e Alcaligenes )e fungos
(Aspergillus, Trichoderma, Penicillium).
Proteína Microbiana
Possui a capacidade de ser usada como um
ingrediente funcional, possibilitando aos
alimentos a aquisição de propriedades
desejáveis, as quais cita-se a palatabilidade,
textura, formação de espuma, retenção de água
e de gordura, dentre outras características
(LITCHFIELD, 1983).
Composição Celular dos
Microrganismos
Fatores para Escolha do
Microrganismo
 Velocidade específica de crescimento;
 Tipo de biorreator e de processo;
 Substrato utilizado;
 Rendimento;
 Requerimentos de esterilidade,;
 Temperatura;
 pH;
 Produção de toxinas;
 Valor nutritivo das células obtidas;
 Métodos de recuperação das biomassas.
Emprego da Proteína
 Produção de aves e suínos, na indústria
alimentar;
 Tem papel importante na conversão alimentar,
qualidade da carcaça e no ganho de peso dos
animais;
 Empregada na ração.
Proteína Degradável no Rúmen
 Ruminantes: bovinos,
ovinos, caprinos,
bubalinos, girafas e
veados;
 Simbiose com bactérias;
 Flora microbiana - quebra
da celulose;
 Fundamental para
produtividade;
Proteína Degradável no Rúmen
 Suprimento de aminoácidos a partir da proteína
microbiana é fundamental para o metabolismo
proteico dos ruminantes;
 Ptnas degradáveis no rúmen em excesso podem
ser prejudiciais;
 Animal perde a produtividade.
 Ptna não degradável no rúmen (ex: farelo de soja
tostado), passa direto para o duodeno.
Proteínas, Enzimas e Aminoácidos de Origem Microbiana
Marcadores Microbianos -
DAPA
 Aminoácido - ácido diaminopimélico;
 Presente somente em bactérias;
 Indicador microbiano utilizado para estimar a
síntese de proteína microbiana.
Proteínas, Enzimas e Aminoácidos de Origem Microbiana
Marcadores Microbianos - D-
ALANINA
 Constituinte da parede celular microbiana;
 Não é detectada nos alimentos;
 Presente em maior concentração nas
bactérias que o DAPA.
Marcadores Microbianos - 35S
 Incorporado durante a síntese de novo dos
aminoácidos sulfurados, cistina e metionina;
 Apresenta baixo risco ambiental e de perigo a
saúde humana;
 Mas é acumulado nos tecidos e secretado no
leite, não podendo ser consumido.
Marcadores Microbianos - 15N
 Amplamente utilizado para determinar a produção
microbiana;
 Isótopo estável, de baixo risco ambiental e baixo
custo;
 Marca todos os pools de N microbiano;
 Não é encontrado naturalmente na proteína dos
alimentos;
 Não marca a proteína do animal.
Marcadores Microbianos - RNA
 Altas concentrações nos
organismo unicelulares;
 A maioria dos alimentos
apresenta baixa
concentração;
 Fluxo duodenal de RNA é
predominantemente de
origem microbiana;
 Não apropriado como
indicador em animais que
recebem farinha também de
origem animal.
Enzimas e Suas Aplicações
 Catalisadoras de reações químicas;
 Essenciais para o sistema metabólico de todos os
organismos vivos;
 Papel fundamental na degradação da matéria
orgânica e deterioração dos alimentos;
 Presentes na natureza, nosso organismo,
ambiente e em todos os seres vivos.
Proteínas, Enzimas e Aminoácidos de Origem Microbiana
Enzimas e Suas Aplicações
 Amplamente utilizadas por indústrias:
farmacêutica, saponácea, láctea, etc;
 Fatores que influem sobre a eficiência da ação
enzimática:
 Concentração de substrato;
 pH;
 Temperatura.
Fontes e Variedades de Enzimas
para Alimentos
 Tradicionais: tecidos de plantas e animais;
 Tendência para a produção de enzimas
alimentícias provenientes de alternativas
microbianas incluindo OGM;
 Quimosina (extraída do abomaso) é
substituída em pela mesma enzima produzida
na fermentação de leveduras e fungos
contendo genes clonados de quimosina;
Enzimas Derivadas de Microrganismos e
utilizadas na fabricação de alimentos
Enzimas Derivadas de Microrganismos e
utilizadas na fabricação de alimentos
Fontes e Variedades de Enzimas
para Alimentos
Fontes e Variedades de Enzimas
para Alimentos
 Proteinases, lipases animais, sendo
gradualmente substituída por enzimas
equivalentes de origem microbiana;
 Usadas na tecnologia de alimentos:
provenientes de microrganismos
especialmente selecionados ou
geneticamente modificados, cultivados em
fermentadores de escala industrial;
 Vantagens logísticas e comerciais.
Produção de Enzimas
Microbianas
 Evitam problemas oriundos de doenças em
população animal e de plantas;
 Rápido crescimento dos microrganismos;
 Facilidade de manipulação genética;
 Independem de características sazonais;
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Métodos para Produção de
Enzimas Microbianas
 Tratamento da matéria prima;
 Preparo de meios para o inoculo e produção;
 Esterilização;
 Transformação do substrato em produto por
via bioquímica;
 Separação;
 Concentração;
 Purificação.
Produção de Enzimas
Microbianas
Proteínas, Enzimas e Aminoácidos de Origem Microbiana
Conclusão
 Proteínas, aminoácidos e enzimas de origem
microbiana, vieram para minimizar o trabalho
árduo com espécies de animais e vegetais, na
obtenção destes. Os estudos nesta área vêm
crescendo cada vez mais, uma vez que os
métodos são mais práticos.
Referências
 BERGEN, W.G. & WU, G. Intestinal nitrogen recycling and
utilization in health and disease. Journal of Nutrition, v. 139,
n. 5, p. 821-825, 2009.
 KONLANI, S.; DELGENES, J. P.; MOLETTA, R.; TRAORE,
A.; DOH, A. Optimization of cell yield of Candida krusei SO1
and Saccharomyces sp. LK3G cultured in sorghum
hydrolysate. Bioresource Technology, v.57, n.3, p.275-
281,1996.
 LITCHFIELD, J. H. Single-cell proteins. Science, v.219,
p.740-746, 1983.
 NATIONAL RESEARCH COUNCIL – NRC. Nutrients
requirements of swine. 11 ed. Washington, D.C., 2012.
Referências
 ROSTAGNO, H.S.; BÜNZEN, S.; SAKOMURA, N.K.; ALBINO, L.F.T.
Avanços metodológicos na avaliação de alimentos e de exigências
nutricionais para aves e suínos. Revista Brasileira de Zootecnia, v.36, p.
295-304, 2007.
 VAN, T.A.T.; KIM, I. B.; JANSMAN, A.J.M.; VERSTEGEN, M.W.A.;
HANCOCK, J.D.; LEE, D.J.; GABERT, V.M.; ALBIN, D.M.; FAHEY, G.C.;
GRIESHOP, C.M.; MAHAN, D. 2002. Regional and processor variation in
the ileal digestible amino acid content of soybean meals measured in
growing swine. Journal of Animal Science, v. 80: 429-439, 2002.
 VILLAS BÔAS, S. G.; ESPOSITO, E.; MITCHELL, D. A. Microbial
conversion of lignocellulosic residues for production of animal feeds.
Animal Feed Science and Technology, v.98, p.1-12, 2002ª
 http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/tecnologia_de_alimentos/arvo
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Proteínas, Enzimas e Aminoácidos de Origem Microbiana

  • 1. PRODUÇÃO DE PROTEÍNAS E AMINOÁCIDOS DE ORIGEM MICROBIANA, E APLICAÇÃO DE ENZIMAS Luciane, Mani, Rianne e Samara
  • 2. Introdução  Microrganismos são explorados por processos fermentativos na produção de metabólitos, com grande valor econômico:  Vitaminas;  Enzimas;  Biomassa microbiana: alternativa eficaz na obtenção de fontes proteicas.
  • 3. Proteínas  Macromoléculas nitrogenadas essenciais para o desenvolvimento, crescimento e manutenção das funções celulares;  Combinação entre 20 aminoácidos, com ligações peptídicas;
  • 4. Proteínas  Podem se apresentar como enzimas:  Vantagem em processos industriais.  Valor nutritivo interligado a sua composição de aminoácidos, a disponibilidade e digestibilidade.
  • 5. Proteína Microbiana  Single cell protein (SPC);  Potenciais fontes proteicas;  Cultivo em grande escala;  Ração de animais e fonte nutricional humana;  Provém de: leveduras (Candida, Hansenula, Pichia, Torulopsis e Saccharomyces), algas (Spirulina ), bactérias (Cellulomonas e Alcaligenes )e fungos (Aspergillus, Trichoderma, Penicillium).
  • 6. Proteína Microbiana Possui a capacidade de ser usada como um ingrediente funcional, possibilitando aos alimentos a aquisição de propriedades desejáveis, as quais cita-se a palatabilidade, textura, formação de espuma, retenção de água e de gordura, dentre outras características (LITCHFIELD, 1983).
  • 8. Fatores para Escolha do Microrganismo  Velocidade específica de crescimento;  Tipo de biorreator e de processo;  Substrato utilizado;  Rendimento;  Requerimentos de esterilidade,;  Temperatura;  pH;  Produção de toxinas;  Valor nutritivo das células obtidas;  Métodos de recuperação das biomassas.
  • 9. Emprego da Proteína  Produção de aves e suínos, na indústria alimentar;  Tem papel importante na conversão alimentar, qualidade da carcaça e no ganho de peso dos animais;  Empregada na ração.
  • 10. Proteína Degradável no Rúmen  Ruminantes: bovinos, ovinos, caprinos, bubalinos, girafas e veados;  Simbiose com bactérias;  Flora microbiana - quebra da celulose;  Fundamental para produtividade;
  • 11. Proteína Degradável no Rúmen  Suprimento de aminoácidos a partir da proteína microbiana é fundamental para o metabolismo proteico dos ruminantes;  Ptnas degradáveis no rúmen em excesso podem ser prejudiciais;  Animal perde a produtividade.  Ptna não degradável no rúmen (ex: farelo de soja tostado), passa direto para o duodeno.
  • 13. Marcadores Microbianos - DAPA  Aminoácido - ácido diaminopimélico;  Presente somente em bactérias;  Indicador microbiano utilizado para estimar a síntese de proteína microbiana.
  • 15. Marcadores Microbianos - D- ALANINA  Constituinte da parede celular microbiana;  Não é detectada nos alimentos;  Presente em maior concentração nas bactérias que o DAPA.
  • 16. Marcadores Microbianos - 35S  Incorporado durante a síntese de novo dos aminoácidos sulfurados, cistina e metionina;  Apresenta baixo risco ambiental e de perigo a saúde humana;  Mas é acumulado nos tecidos e secretado no leite, não podendo ser consumido.
  • 17. Marcadores Microbianos - 15N  Amplamente utilizado para determinar a produção microbiana;  Isótopo estável, de baixo risco ambiental e baixo custo;  Marca todos os pools de N microbiano;  Não é encontrado naturalmente na proteína dos alimentos;  Não marca a proteína do animal.
  • 18. Marcadores Microbianos - RNA  Altas concentrações nos organismo unicelulares;  A maioria dos alimentos apresenta baixa concentração;  Fluxo duodenal de RNA é predominantemente de origem microbiana;  Não apropriado como indicador em animais que recebem farinha também de origem animal.
  • 19. Enzimas e Suas Aplicações  Catalisadoras de reações químicas;  Essenciais para o sistema metabólico de todos os organismos vivos;  Papel fundamental na degradação da matéria orgânica e deterioração dos alimentos;  Presentes na natureza, nosso organismo, ambiente e em todos os seres vivos.
  • 21. Enzimas e Suas Aplicações  Amplamente utilizadas por indústrias: farmacêutica, saponácea, láctea, etc;  Fatores que influem sobre a eficiência da ação enzimática:  Concentração de substrato;  pH;  Temperatura.
  • 22. Fontes e Variedades de Enzimas para Alimentos  Tradicionais: tecidos de plantas e animais;  Tendência para a produção de enzimas alimentícias provenientes de alternativas microbianas incluindo OGM;  Quimosina (extraída do abomaso) é substituída em pela mesma enzima produzida na fermentação de leveduras e fungos contendo genes clonados de quimosina;
  • 23. Enzimas Derivadas de Microrganismos e utilizadas na fabricação de alimentos
  • 24. Enzimas Derivadas de Microrganismos e utilizadas na fabricação de alimentos
  • 25. Fontes e Variedades de Enzimas para Alimentos
  • 26. Fontes e Variedades de Enzimas para Alimentos  Proteinases, lipases animais, sendo gradualmente substituída por enzimas equivalentes de origem microbiana;  Usadas na tecnologia de alimentos: provenientes de microrganismos especialmente selecionados ou geneticamente modificados, cultivados em fermentadores de escala industrial;  Vantagens logísticas e comerciais.
  • 27. Produção de Enzimas Microbianas  Evitam problemas oriundos de doenças em população animal e de plantas;  Rápido crescimento dos microrganismos;  Facilidade de manipulação genética;  Independem de características sazonais;  Processos fermentativos;
  • 28. Métodos para Produção de Enzimas Microbianas  Tratamento da matéria prima;  Preparo de meios para o inoculo e produção;  Esterilização;  Transformação do substrato em produto por via bioquímica;  Separação;  Concentração;  Purificação.
  • 31. Conclusão  Proteínas, aminoácidos e enzimas de origem microbiana, vieram para minimizar o trabalho árduo com espécies de animais e vegetais, na obtenção destes. Os estudos nesta área vêm crescendo cada vez mais, uma vez que os métodos são mais práticos.
  • 32. Referências  BERGEN, W.G. & WU, G. Intestinal nitrogen recycling and utilization in health and disease. Journal of Nutrition, v. 139, n. 5, p. 821-825, 2009.  KONLANI, S.; DELGENES, J. P.; MOLETTA, R.; TRAORE, A.; DOH, A. Optimization of cell yield of Candida krusei SO1 and Saccharomyces sp. LK3G cultured in sorghum hydrolysate. Bioresource Technology, v.57, n.3, p.275- 281,1996.  LITCHFIELD, J. H. Single-cell proteins. Science, v.219, p.740-746, 1983.  NATIONAL RESEARCH COUNCIL – NRC. Nutrients requirements of swine. 11 ed. Washington, D.C., 2012.
  • 33. Referências  ROSTAGNO, H.S.; BÜNZEN, S.; SAKOMURA, N.K.; ALBINO, L.F.T. Avanços metodológicos na avaliação de alimentos e de exigências nutricionais para aves e suínos. Revista Brasileira de Zootecnia, v.36, p. 295-304, 2007.  VAN, T.A.T.; KIM, I. B.; JANSMAN, A.J.M.; VERSTEGEN, M.W.A.; HANCOCK, J.D.; LEE, D.J.; GABERT, V.M.; ALBIN, D.M.; FAHEY, G.C.; GRIESHOP, C.M.; MAHAN, D. 2002. Regional and processor variation in the ileal digestible amino acid content of soybean meals measured in growing swine. Journal of Animal Science, v. 80: 429-439, 2002.  VILLAS BÔAS, S. G.; ESPOSITO, E.; MITCHELL, D. A. Microbial conversion of lignocellulosic residues for production of animal feeds. Animal Feed Science and Technology, v.98, p.1-12, 2002ª  http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/tecnologia_de_alimentos/arvo re/CONT000fid5sgif02wyiv80z4s473v6o7sud.html