Uso de microorganismos na biotransformação

A utilização de microrganismos na biotransformação da matéria vem desde a antiguidade. Através da observação do ambiente ao seu redor, o ser humano passou a perceber que certos processos se desenvolviam devido à presença de microrganismos no meio. A descoberta de microrganismos que podiam modificar um determinado substrato possivelmente foi feita ao acaso, como ao perceber que a carne seca resistia a deteriorização; ou que ao deixar o leite azedar era possível retirar o líquido do coalho para fabricar queijo; ou ainda que ao secar os grão antes da estocagem era possível evitar o aparecimento de fungos. A partir dessas observações, foi possível estudar mais a fundo e utilizar esses microrganismos de forma a atender da melhor forma as nossas necessidades.

Na metade do século XIX, Luis Pasteur estudou a função de microrganismos na produção de vários produtos como alimentos fermentados, vinho, cervejas, queijo, leite, iogurte, combustíveis e química fina. Ele identificou muitos processos microbiológicos e descobriu um dos principais princípios da fermentação: a utilização de substratos por microrganismos para a produção de metabólitos primários e secundários de interesse ao homem.

Através do isolamento de alguns microrganismos e cultivo em meio adequado, Pasteur também conseguiu desvendar a base do que hoje recebe o nome de biotecnologia. Para se conseguir um bom rendimento muitas vezes é necessária presença de um cultivo puro com somente um microrganismo isolado e evitar o aparecimento de microrganismos indesejados, que podem alterar o processo. Além disso, uma vez terminado o processo, é necessário que os microrganismos presentes também sejam “desativados”. Para isso, Pasteur desenvolveu em 1864 o processo de pasteurização, que consiste em aquecer um determinado meio a uma temperatura de 60ºC por 30 minutos.

As usinas de bioprocessos são muito importantes na indústria de alimentos, química fina, e farmacêutica. Apesar de que a produção de produtos como cervejas, vinhos e queijos já vêm acontecendo desde a antiguidade, atualmente a produção é muito mais controlada e eficiente. Por exemplo, primeiramente, os pães eram fermentados com leveduras presentes no meio ambiente. Mais tarde passou-se a manter uma cultura própria de leveduras, guardando uma parte da produção anterior para servir de inóculo para a próxima. Atualmente pode-se comprar o fermento produzido industrialmente de forma padronizada.

Processos como a produção de pães, vinhos e queijos, que antes eram realizados em casa ou pequenas propriedades, passaram a ser realizados em grades indústrias, evidenciando a grande vantagem que a microbiologia pode dar à indústria.

Os microrganismos utilizam uma fonte orgânica e produzem metabólitos primários como o etanol, que são formados durante a fase de crescimento exponencial, ao mesmo tempo em que as novas células são produzidas. Os processos desenvolvidos no cultivo de microrganismos se desenvolvem geralmente em equipamentos denominados biorreatores. Eles consistem em um sistema aberto ou fechado, onde há a manipulação dos parâmetros físicos (pH, concentração de reagentes, transferência de calor e massa, aeração) de forma a regular a catálise, promovendo um melhor rendimento em biomassa e/ou produto, além de tentar minimizar os custos de produção.

Eles geralmente são tanques cilíndricos que apresentam ou não sistema de agitação, mas também podem ser um simples erlenmeyer. Novos modelos de biorreatores aparecem constantemente, de forma a melhorar a qualidade do processo dependendo do tipo de célula a ser cultivada (bactérias, fungos, tecidos animais ou vegetais, células ou enzimas imobilizadas, etc.).

Inicialmente utiliza-se biorreatores menores para se investigar qual é o melhor microrganismo a ser utilizado, qual meio de cultivo proporcionará um melhor crescimento e quais condições operacionais são mais favoráveis para a formação do produto desejado. São feitos estudos sobre parâmetros como: transferência de massa, agitação, taxa de cisalhamento, formação de espuma, energia necessária, taxa de diluição, forma e tamanho do biorreator, pH, temperatura, entre outros. Isso deve ser feito em pequena escala porque não seria vantajoso fazer esses testes em larga escala, correndo o risco de perder grandes quantidades de material e ter um prejuízo econômico.

O tipo de fermentação realizada vai depender da espécie de microrganismo utilizada, do substrato que está sendo fornecido e dos tipos de enzimas que ele possui e estão ativas. A análise do tipo de produto final formado na fermentação também pode ser utilizada como forma de identificação de microrganismos, realizando testes bioquímicos.

Historia da cerveja

Desde o final do sec. XIX, cientistas têm imprimido um crescimento importante no desenvolvimento da qualidade de cerveja. Estes desenvolvimento têm sido contínuos. Isso significa que podemos esperar mais progressos além de hoje. Um resultado muito claro desses esforços combinados é que agora é possível fabricar cerveja com uma constante alta qualidade, praticamente em qualquer lugar do mundo. Há evidências de que a prática da cervejaria originou-se na região da Mesopotâmia onde, como no Egito, a cevada cresce em estado selvagem. No Egito, a cerveja ganhou status de bebida nacional, até com propriedades curativas, especialmente contra picadas de escorpião. Consta que os egípcios gostavam tanto da bebida que seus mortos eram enterrados com algumas jarras cheias de cerveja.

Tem-se que a cerveja feita de cevada maltada já era fabricada na Mesopotâmia pelos Sumérios há cerca de 6000 anos.

A cerveja é tão antiga quanto o pão, pois era obtida a partir da fermentação de cereais como cevada e trigo. A cerveja era feita por padeiros devido à natureza da matéria-prima utilizada: grãos de cereais e leveduras. A cevada era deixada de molho até germinar e, então, moída grosseiramente moldada em bolos aos quais se adicionava a levedura. Os bolos, após parcialmente assados e desfeitos, eram colocados em jarras com água e deixados fermentar. Esta cerveja rústica ainda é fabricada no Egito com o nome de Bouza.

Os sumérios já controlavam com precisão a quantidade de matérias-primas estocadas em seus armazéns e o que era destinado às cervejarias,