UNIVERSIDADE FEDERAL DE TOCANTINS UNIVERSIDADE FEDERAL DE TOCANTINS
PRODUÇÃO DE TEMPEH ATRAVÉS DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO
PRODUÇÃO DE TEMPEH ATRAVÉS DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDOSÓLIDO
Mauren Cristine Agustini da Silveira Mauren Cristine Agustini da Silveira
Gurupi-2011 Gurupi-2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DE TOCANTINS UNIVERSIDADE FEDERAL DE TOCANTINS
PRODUÇÃO DE TEMPEH ATRAVÉS DE FERMENTAÇÃO EM
PRODUÇÃO DE TEMPEH ATRAVÉS DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDOESTADO SÓLIDO
Trabalho acadêmico da disciplina Processos Trabalho acadêmico da disciplina Processos Fermentativos ministrada pelo professor Fermentativos ministrada pelo professor Sidnei Borgignon no 5º Período do curso Sidnei Borgignon no 5º Período do curso Engenharia de Biotecnologia e Bioprocessos Engenharia de Biotecnologia e Bioprocessos na Universidade Federal de Tocantins na Universidade Federal de Tocantins Campus Gurupi, Tocantins
Campus Gurupi, Tocantins
Mauren Cristine Agustini da Silveira Mauren Cristine Agustini da Silveira
Gurupi, 2011 Gurupi, 2011
Resumo Resumo
Os processos fermentativos são explorados a fim de otimizar sistemas de produção de vários Os processos fermentativos são explorados a fim de otimizar sistemas de produção de vários produtos biológicos que poderiam ser obtidos por reações químicas e/ou físicas de alto custo produtos biológicos que poderiam ser obtidos por reações químicas e/ou físicas de alto custo e tempo. Além disso, alguns produtos, como enzimas, só poderiam ser conseguidos e tempo. Além disso, alguns produtos, como enzimas, só poderiam ser conseguidos isoladamente na sua forma reativa através da fermentação por microrganismos. A isoladamente na sua forma reativa através da fermentação por microrganismos. A fermentação em estado sólido é amplamente usada por reaproveitar resíduos industriais, ter fermentação em estado sólido é amplamente usada por reaproveitar resíduos industriais, ter necessidade de pouca água, reduzida produção de dejetos, menor custo na produção de necessidade de pouca água, reduzida produção de dejetos, menor custo na produção de metabólitos por quantidade produzida, diminuir o espaço operacional e o índice de metabólitos por quantidade produzida, diminuir o espaço operacional e o índice de contaminação devido à baixa umidade. O tipo de fermentador no caso de substratos sólidos contaminação devido à baixa umidade. O tipo de fermentador no caso de substratos sólidos dependerá do microrganismo a ser usado. E o microrganismo a ser escolhido depende do dependerá do microrganismo a ser usado. E o microrganismo a ser escolhido depende do produto que se quer obter. Mas como a umidade na fermentação sólida é baixa, os fungos produto que se quer obter. Mas como a umidade na fermentação sólida é baixa, os fungos filamentosos crescem com mais facilidade, pois bactérias são inibidas quando a atividade da filamentosos crescem com mais facilidade, pois bactérias são inibidas quando a atividade da água é inferior a 0,95 e os fungos filamentosos e leveduras podem crescer a uma atividade de água é inferior a 0,95 e os fungos filamentosos e leveduras podem crescer a uma atividade de água de aproximadamente 0,7. Neste trabalho será explanado o processo de obtenção de água de aproximadamente 0,7. Neste trabalho será explanado o processo de obtenção de Tempeh; um alimento originalmente indonésio a base de soja fermentada por
Tempeh; um alimento originalmente indonésio a base de soja fermentada por Rhizopus Rhizopus oligosporus,
oligosporus, que mantém as isoflavonas da soja, biotransforma antibióticos e permite queque mantém as isoflavonas da soja, biotransforma antibióticos e permite que
algumas poucas bactérias contaminantes produzam por associação pequenas quantidades de algumas poucas bactérias contaminantes produzam por associação pequenas quantidades de vitamina B12, protegendo o organismo contra oxidantes, diarréias, doenças crônicas vitamina B12, protegendo o organismo contra oxidantes, diarréias, doenças crônicas degenerativas, aumentando a digestabilidade, prevenindo contra o câncer e adicionando degenerativas, aumentando a digestabilidade, prevenindo contra o câncer e adicionando nutrientes essenciais. No final, será proposto um modelo experimental laboratorial para a nutrientes essenciais. No final, será proposto um modelo experimental laboratorial para a produção de Tempeh a partir da FES.
produção de Tempeh a partir da FES.
Fermentação em Estado Sólido Fermentação em Estado Sólido
A fermentação em estado sólido é também chamada de: fermentação em substrato sólido, em A fermentação em estado sólido é também chamada de: fermentação em substrato sólido, em meio semi-sólido ou fermentação semi-sólida (FES, FSS, FMS).
Todo processo fermentativo que envolva substrato sólido na ausência de água livre, mas em Todo processo fermentativo que envolva substrato sólido na ausência de água livre, mas em quantidade suficiente o bastante para garantir a manutenção da cultura de microrganismos quantidade suficiente o bastante para garantir a manutenção da cultura de microrganismos dentro ou sobre esse substrato que pode ser apenas a base para aderência de microrganismos dentro ou sobre esse substrato que pode ser apenas a base para aderência de microrganismos ou o próprio meio nutricional é um processo fermentativo em estado sólido.
ou o próprio meio nutricional é um processo fermentativo em estado sólido.
Este processo se dá na presença de oxigênio, podendo ser controlada a sua entrada e saída, Este processo se dá na presença de oxigênio, podendo ser controlada a sua entrada e saída, assim como a pressão atmosférica e a umidade.
assim como a pressão atmosférica e a umidade.
Qualquer microrganismo poderá ser usado para este tipo de fermentação, porém, sabe-se que Qualquer microrganismo poderá ser usado para este tipo de fermentação, porém, sabe-se que fungos filamentosos são mais adaptáveis a baixa atividade da água (0,7) que bactérias (acima fungos filamentosos são mais adaptáveis a baixa atividade da água (0,7) que bactérias (acima de 0,95).
de 0,95).
A maioria dos artigos publicados com relação à FES está em escala de laboratório. Isso A maioria dos artigos publicados com relação à FES está em escala de laboratório. Isso porque o escalonamento do processo para indústria requer planejamento do controle e porque o escalonamento do processo para indústria requer planejamento do controle e monitoração das variáveis do sistema. Com uma quantidade de água reduzida há baixa monitoração das variáveis do sistema. Com uma quantidade de água reduzida há baixa condutividade térmica e baixa capacidade térmica do ar o que impossibilita a remoção ideal condutividade térmica e baixa capacidade térmica do ar o que impossibilita a remoção ideal de calor produzida pelo crescimento do microrganismo. Um exemplo observado foi o da de calor produzida pelo crescimento do microrganismo. Um exemplo observado foi o da caracterização de diferentes biorreatores em escala industrial para o
caracterização de diferentes biorreatores em escala industrial para o Rhizopus ol Rhizopus oligosporusigosporus emem
farelo de soja que demonstrou um gradiente de temperatura de 3ºC.cm o que pode impedir farelo de soja que demonstrou um gradiente de temperatura de 3ºC.cm o que pode impedir seu crescimento podendo até causar
seu crescimento podendo até causar sua morte (NETO sua morte (NETO et al., et al., 2009).2009).
Apesar destas dificuldades, o custo da produção em FES tem demonstrado ser até três vezes Apesar destas dificuldades, o custo da produção em FES tem demonstrado ser até três vezes menores que em Fermentação Submersa como no caso da produção do etanol de segunda menores que em Fermentação Submersa como no caso da produção do etanol de segunda geração a partir da celulose.
geração a partir da celulose.
Hoje em dia o uso da FES é utilizada em escala industrial no Japão para a produção do Koji, Hoje em dia o uso da FES é utilizada em escala industrial no Japão para a produção do Koji, Sake e Miso. Esta técnica foi sendo aperfeiçoada desde a utilização de bambus para a Sake e Miso. Esta técnica foi sendo aperfeiçoada desde a utilização de bambus para a modelagem até a utilização de microprocessadores e sensores eletrônicos. Também no Japão modelagem até a utilização de microprocessadores e sensores eletrônicos. Também no Japão há produção em média escala de pectinases pela FES que está sendo copiada pelos EUA e há produção em média escala de pectinases pela FES que está sendo copiada pelos EUA e Cuba. E a França está modernizando sua produção sobre pectinases e queijos pela FES.
Cuba. E a França está modernizando sua produção sobre pectinases e queijos pela FES.
No quadro abaixo há uma comparação entre uso da FES e uso da Fermentação em Substrato No quadro abaixo há uma comparação entre uso da FES e uso da Fermentação em Substrato Líquido.
(Raimbault, Laboratoire de Biotechnologie Microbienne Tropicale, France, 1988) (Raimbault, Laboratoire de Biotechnologie Microbienne Tropicale, France, 1988) FATOR
FATOR Fermentação emFermentação em
Substrato Líquido Substrato Líquido Fermentação em Fermentação em Substrato Sólido Substrato Sólido Substratos
Substratos Substratos solúveis (açúcares)Substratos solúveis (açúcares) Substratos de polímerosSubstratos de polímeros insolúveis ou sólidos insolúveis ou sólidos
Condições assépticas
Condições assépticas Esterilização e controleEsterilização e controle asséptico por calor asséptico por calor
Tratamento por vapor, sem Tratamento por vapor, sem condições assépticas condições assépticas
Água
Água Alto volume de água consumidoAlto volume de água consumido e efluente
e efluente
Limitado consume de água. Limitado consume de água. Baixa atividade de água. Sem Baixa atividade de água. Sem efluentes
efluentes
Metabolismo
Metabolismo Fácil controle de temperaturaFácil controle de temperatura Baixa capacidade deBaixa capacidade de transferência de calor transferência de calor
Aeração(O2)
Aeração(O2) Limitação de O2 solúvel. RequerLimitação de O2 solúvel. Requer alto nível de ar.
alto nível de ar.
Fácil aeração e alta superfície Fácil aeração e alta superfície de troca entre ar e substrato de troca entre ar e substrato
Controle de pH
Controle de pH Fácil controle de pHFácil controle de pH Aspersão no substrato sólidoAspersão no substrato sólido
Agitação mecânica
Agitação mecânica Boa homogeneizaçãoBoa homogeneização Preferencialmente condiçãoPreferencialmente condição estática
estática
Escalonamento
Escalonamento Equipamentos industriaisEquipamentos industriais disponívies
disponívies
Ainda precisa de engenheiros Ainda precisa de engenheiros e designers de equipamentos e designers de equipamentos
Inoculação
Inoculação Fácil inoculação, processoFácil inoculação, processo contínuo
contínuo
Inoculação por esporos, Inoculação por esporos, batelada
batelada
Contaminação
Contaminação Risco de contaminação porRisco de contaminação por algumas bactérias
algumas bactérias
Risco de contaminação baixa Risco de contaminação baixa por fungos
por fungos
Consideração energética
Consideração energética Alta energia consumidaAlta energia consumida Baixa energia consumidaBaixa energia consumida
Volume de equipamentos
Volume de equipamentos Grande volume e grande custoGrande volume e grande custo em tecnologia
em tecnologia
Pequeno volume e pequeno Pequeno volume e pequeno custo em equipamentos custo em equipamentos
Efluente e poluição
Efluente e poluição Alto volume de poluição deAlto volume de poluição de efluentes
efluentes
Não há efluentes, poluição Não há efluentes, poluição baixa baixa Concentração sobre Concentração sobre produto produto 30-80 g/l30-80 g/l 100/300 g/l100/300 g/l
Substratos de fermentação em estado sólido Substratos de fermentação em estado sólido
Os substratos utilizados na fermentação sólida têm duas funções: suporte para os Os substratos utilizados na fermentação sólida têm duas funções: suporte para os microrganismos e fonte de nutriente. Na maioria das FES o substrato é o suporte e a fonte de microrganismos e fonte de nutriente. Na maioria das FES o substrato é o suporte e a fonte de nutriente. Como exemplo pode-se citar o Tempeh, em que se utilizam os grãos de soja que nutriente. Como exemplo pode-se citar o Tempeh, em que se utilizam os grãos de soja que serão parcialmente usados pelo
serão parcialmente usados pelo Rhizopus Rhizopus oligosporusoligosporus para seu crescimento epara seu crescimento e
biotransformação de antibióticos e vitaminas. Um exemplo de suporte é a produção de biotransformação de antibióticos e vitaminas. Um exemplo de suporte é a produção de esporos pelo
esporos pelo Aspergillus Aspergillus niger niger usando o sabugo de milho como suporte e tendo comousando o sabugo de milho como suporte e tendo como
nutriente a solução de sacarose que umedece o sabugo. nutriente a solução de sacarose que umedece o sabugo.
Os substratos devem ter características físicas que aumentem o rendimento do processo. Os substratos devem ter características físicas que aumentem o rendimento do processo. Sabe-se que quanto maior a área de contato entre o microrganismo, nutrientes, ar e a água, Sabe-se que quanto maior a área de contato entre o microrganismo, nutrientes, ar e a água, mais rápida e mais completa será a biotransformação. Portanto, substratos que apresentem mais rápida e mais completa será a biotransformação. Portanto, substratos que apresentem porosidade maior ou que sejam mais particulados (granulometria) são melhores.
porosidade maior ou que sejam mais particulados (granulometria) são melhores.
Conforme o microrganismo vai crescendo ao redor do substrato, transformando-o, Conforme o microrganismo vai crescendo ao redor do substrato, transformando-o, absorvendo-o e eventualmente ocorrendo morte de parte de sua divisão, vai se formando uma absorvendo-o e eventualmente ocorrendo morte de parte de sua divisão, vai se formando uma massa a que se dá o nome de biomassa.
massa a que se dá o nome de biomassa.
Quando o substrato é o suporte no processo FES, a biomassa é tão intrinsecamente ligada ao Quando o substrato é o suporte no processo FES, a biomassa é tão intrinsecamente ligada ao substrato que é impossível separá-los para uma análise profunda sem comprometer o produto substrato que é impossível separá-los para uma análise profunda sem comprometer o produto final. Uma forma de caracterizar a biomassa usando fungos filamentosos é envolver o final. Uma forma de caracterizar a biomassa usando fungos filamentosos é envolver o substrato com um filtro de membrana e retirar o micélio após seu crescimento para verificar substrato com um filtro de membrana e retirar o micélio após seu crescimento para verificar seu peso. Este método só é usado para calibrar indiretamente a determinação da biomassa, seu peso. Este método só é usado para calibrar indiretamente a determinação da biomassa, não podendo ser usado na FES, pois compromete a produção requerida (RAIMBRAULT, não podendo ser usado na FES, pois compromete a produção requerida (RAIMBRAULT, 1988).
1988).
Medida da biomassa através do metabolismo Medida da biomassa através do metabolismo
RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO
O consumo de oxigênio e liberação do gás carbônico é decorrente da respiração aeróbica do O consumo de oxigênio e liberação do gás carbônico é decorrente da respiração aeróbica do microrganismo que deriva diretamente proporcional ao seu crescimento dentro do meio. microrganismo que deriva diretamente proporcional ao seu crescimento dentro do meio.
Portanto essa atividade metabólica pode ser usada para estimar a síntese da biomassa. Como Portanto essa atividade metabólica pode ser usada para estimar a síntese da biomassa. Como os compostos de carbono são metabolizados durante a fermentação, são convertidos em os compostos de carbono são metabolizados durante a fermentação, são convertidos em biomassa e dióxido de carbono. Durante a formação da biomassa a tendência é a taxa do biomassa e dióxido de carbono. Durante a formação da biomassa a tendência é a taxa do dióxido de carbono diminuir. A soma da biomassa produzida pela unidade de gás dióxido de carbono diminuir. A soma da biomassa produzida pela unidade de gás metabolizado é constante durante a fermentação. Abaixo está o gráfico da cinética da metabolizado é constante durante a fermentação. Abaixo está o gráfico da cinética da evolução de CO2 e O2 durante o crescimento de
evolução de CO2 e O2 durante o crescimento de Rhizopus Rhizopus em Cassava (RAIMBAULT,em Cassava (RAIMBAULT,
1988). 1988).
PRODUÇÃO ENZIMÁTICA EXTRACELULAR OU METABOLISMO PRIMÁRIO PRODUÇÃO ENZIMÁTICA EXTRACELULAR OU METABOLISMO PRIMÁRIO
Esta atividade metabólica pode ser associada ao crescimento da biomassa. Vários estudos têm Esta atividade metabólica pode ser associada ao crescimento da biomassa. Vários estudos têm demonstrado que a quantidade de produção enzimática de certas enzimas está diretamente demonstrado que a quantidade de produção enzimática de certas enzimas está diretamente proporcional à formação da biomassa. Como exemplo, temos a produção da alfa amilase pelo proporcional à formação da biomassa. Como exemplo, temos a produção da alfa amilase pelo
Aspergillus
Aspergillus oryzaeoryzae (OKAZAKI, 1980), lactase pelo(OKAZAKI, 1980), lactase pelo Agaricus Agaricus bisporusbisporus (WOOD,1979) e(WOOD,1979) e
ácidos orgânicos (cítrico, fumárico, acético e lático) pelo
Medida da biomassa através de componentes específicos Medida da biomassa através de componentes específicos
PROTEÍNAS PROTEÍNAS A maior
A maior parte da biomassa é parte da biomassa é constituída por proteínas. constituída por proteínas. Ao longo do crescimento da Ao longo do crescimento da biomassabiomassa o valor das proteínas é constante (RAIMBAULT et al., 1980).
o valor das proteínas é constante (RAIMBAULT et al., 1980). ÁCIDOS NUCLEICOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
A produção de ácidos nucléicos aumenta até a estabilização do crescimento da biomassa. Este A produção de ácidos nucléicos aumenta até a estabilização do crescimento da biomassa. Este procedimento para determinação da biomassa pode ser feito apenas em substratos que não procedimento para determinação da biomassa pode ser feito apenas em substratos que não tiverem ácidos nucléicos dispersos no meio (BAIRACHARYA E MUDGETT, 1980).
tiverem ácidos nucléicos dispersos no meio (BAIRACHARYA E MUDGETT, 1980).
GLUCOSAMINA GLUCOSAMINA
A glucosamina está presente na parede celular de muitos fungos. Este método não pode ser A glucosamina está presente na parede celular de muitos fungos. Este método não pode ser usado se houver glucosamina no substrato. Os fungos contem entre 67 e 126 mg de usado se houver glucosamina no substrato. Os fungos contem entre 67 e 126 mg de glucosamina por g de biomassa (SHARMA et al., 1977).
glucosamina por g de biomassa (SHARMA et al., 1977).
ERGOSTEROL ERGOSTEROL
Existe uma relação diretamente proporcional entre a quantidade de glucosamina e ergosterol, Existe uma relação diretamente proporcional entre a quantidade de glucosamina e ergosterol, que é o esteróide fúngico. Obviamente, ergosterol é um fator de crescimento fúngico que faz que é o esteróide fúngico. Obviamente, ergosterol é um fator de crescimento fúngico que faz com que as paredes das hifas continuem crescendo. Quando não existe ergosterol, o com que as paredes das hifas continuem crescendo. Quando não existe ergosterol, o crescimento do fungo é inibido (RAIMBAULT, 1998).
crescimento do fungo é inibido (RAIMBAULT, 1998).
MEDIDA FÍSICA DA BIOMASSA MEDIDA FÍSICA DA BIOMASSA
Condutividade Elétrica Condutividade Elétrica
Existe uma diferença na condutividade elétrica entre o substrato e a biomassa. Essa diferença Existe uma diferença na condutividade elétrica entre o substrato e a biomassa. Essa diferença se dá pela troca de íons entre o meio do substrato e o crescimento da biomassa. Há uma se dá pela troca de íons entre o meio do substrato e o crescimento da biomassa. Há uma correlação entre a pressão da água superficial e a produção de proteínas (PEÑALOZA, 1991). correlação entre a pressão da água superficial e a produção de proteínas (PEÑALOZA, 1991).
Temperatura e Calor Transferido Temperatura e Calor Transferido
A cada Mol de CO2 produzido pela oxidação de carboidratos são emitidos 673 Kcal. A cada Mol de CO2 produzido pela oxidação de carboidratos são emitidos 673 Kcal.
O substrato sólido tem uma capacidade de transferência de calor limitada. A geração do calor O substrato sólido tem uma capacidade de transferência de calor limitada. A geração do calor está diretamente proporcional a produção de CO2 que é proporcional a formação da está diretamente proporcional a produção de CO2 que é proporcional a formação da biomassa. (RAIMBAULT, 1980).
biomassa. (RAIMBAULT, 1980).
Controle do pH e Risco
Controle do pH e Risco de Contaminaçãode Contaminação
A FES promove mudanças constantes do meio pela assimilação dos nutrientes de acordo com A FES promove mudanças constantes do meio pela assimilação dos nutrientes de acordo com o microrganismo utilizado. Uma destas mudanças é o pH que oscila dependendo da secreção o microrganismo utilizado. Uma destas mudanças é o pH que oscila dependendo da secreção de ácidos orgânicos ou hidrólise da uréia, por exemplo.
de ácidos orgânicos ou hidrólise da uréia, por exemplo. Aspergillus Aspergillus,, Rhizopus Rhizopus ee PenicilliumPenicillium sp.
sp. costumam deixar o meio com pH em torno de 3.0. Jácostumam deixar o meio com pH em torno de 3.0. Já TrichodermaTrichoderma,, SporotrichumSporotrichum ee Pleurotus sp.
Pleurotus sp. costumam deixar o meio entre 4.0 e 5.0. O pH pode ser controlado usandocostumam deixar o meio entre 4.0 e 5.0. O pH pode ser controlado usando
diferentes concentrações de sal de amônia e uréia sobre o substrato. No substrato Cassava diferentes concentrações de sal de amônia e uréia sobre o substrato. No substrato Cassava usando
usando Aspergillus niger Aspergillus niger , foi possível observar a variação de pH de acordo com a assimilação, foi possível observar a variação de pH de acordo com a assimilação
de substâncias. Nos primeiros estágios o pH aumenta assim que a uréia foi hidrolisada. Nos de substâncias. Nos primeiros estágios o pH aumenta assim que a uréia foi hidrolisada. Nos próximos estágios de crescimento rápido o pH diminui com o aumento da taxa de assimilação próximos estágios de crescimento rápido o pH diminui com o aumento da taxa de assimilação da amônia e volta a aumentar na fase de crescimento estacionário (RAIMBAULT, 1980). da amônia e volta a aumentar na fase de crescimento estacionário (RAIMBAULT, 1980).
Oxigenação Oxigenação
A aeração da FES é importante em quatro processos: A aeração da FES é importante em quatro processos: I
I Manter Manter a a condição condição aeróbicaaeróbica II
II Liberação do Liberação do dióxido de dióxido de carbonocarbono III Regular a temperatura do substrato III Regular a temperatura do substrato
IV Regular a umidade IV Regular a umidade
Como em FES o substrato e o microrganismo estão diretamente em contato com o ar, há uma Como em FES o substrato e o microrganismo estão diretamente em contato com o ar, há uma facilidade em controlar a indução da reação metabólica pela mudança de temperatura, calor facilidade em controlar a indução da reação metabólica pela mudança de temperatura, calor desprendido e umidade. Todo o comportamento bioquímico ou metabólico pode ser alterado desprendido e umidade. Todo o comportamento bioquímico ou metabólico pode ser alterado através da mudança de oxigenação da FES
através da mudança de oxigenação da FES (AURIA et al., 1990;(AURIA et al., 1990; SAUCEDO-CASTAÑEDASAUCEDO-CASTAÑEDA et al., 1990)
et al., 1990)..
Medida da Atividade da Água Medida da Atividade da Água
A atividade da água é um fator limitante na contaminação e indicador da manutenção do A atividade da água é um fator limitante na contaminação e indicador da manutenção do metabolismo. Há muitas maneiras de se observar a atividade da água durante a FES: metabolismo. Há muitas maneiras de se observar a atividade da água durante a FES: diretamente por manometria, medida relativa da umidade, medida da pressão capilar, medida diretamente por manometria, medida relativa da umidade, medida da pressão capilar, medida da pressão osmótica e calorimetria (GUILBERT, 1988).
As características bioquímicas do substrato determinam qual o produto final como observado As características bioquímicas do substrato determinam qual o produto final como observado na tabela abaixo.
na tabela abaixo.
Materiais
Materiais Produção Produção dede
Celulose,
Celulose, hemicelulose hemicelulose e e lignina lignina Compostos Compostos orgânicosorgânicos Farelo e palha de trigo, farinha e farelo de soja,
Farelo e palha de trigo, farinha e farelo de soja, farinha de mandioca, palha e quirera de arroz, melaço farinha de mandioca, palha e quirera de arroz, melaço e bagaço de cana
e bagaço de cana
Enzimas Enzimas
Sorgo, polpa de beterraba, grits de milho, bagaço de Sorgo, polpa de beterraba, grits de milho, bagaço de maça, de uva, quirera de arroz,
maça, de uva, quirera de arroz, melaço de canamelaço de cana
Álcool Álcool
Resíduos de banana, farinha, resíduos sólidos do Resíduos de banana, farinha, resíduos sólidos do processamento de mandioca, espiga de milho, bagaço processamento de mandioca, espiga de milho, bagaço de laranja, cana-de-açúcar, bagaço de cana, melaço, de laranja, cana-de-açúcar, bagaço de cana, melaço, vinhaça, farelo e palha de trigo, grão-de-bico, vinhaça, farelo e palha de trigo, grão-de-bico, beterraba, polpa de café, polpa de batata doce, arroz beterraba, polpa de café, polpa de batata doce, arroz cozido e folha de maple
cozido e folha de maple
Enriquecimento protéico Enriquecimento protéico
Bagaço de cana, água de maceração de milho, lactose, Bagaço de cana, água de maceração de milho, lactose, sacarose e farelo de trigo
sacarose e farelo de trigo
Antibióticos Antibióticos
Grãos de milho, alfafa e aveia, grãos de sorgo, soja, Grãos de milho, alfafa e aveia, grãos de sorgo, soja, trigo, amendoim, milho e arroz
trigo, amendoim, milho e arroz
Verificação de produção Verificação de produção
de toxinas de toxinas Farelo
Farelo de de trigo, trigo, beterraba, beterraba, bagaço bagaço de de cana cana e e melaço melaço Ácidos Ácidos orgânicosorgânicos Soja (hamanatto, tempeh, miso, natto, shoyu), pasta de
Soja (hamanatto, tempeh, miso, natto, shoyu), pasta de amendoim (ontjom), peixe (katsuobushi) e mandioca amendoim (ontjom), peixe (katsuobushi) e mandioca (gari, kokonte, lafun)
(gari, kokonte, lafun)
Alimentos e condimentos Alimentos e condimentos
orientais e africanos orientais e africanos
Sacarose,
Sacarose, polpa polpa de de beterraba beterraba e e grãos grãos de de argila argila Cinética Cinética de de processosprocessos
(Diaz, Universidade Federal de Pelotas) (Diaz, Universidade Federal de Pelotas)
As macromoléculas celulose, pectina, lignocelulose e fibras conferem a propriedade sólida ao As macromoléculas celulose, pectina, lignocelulose e fibras conferem a propriedade sólida ao substrato. Como fonte de energia tem-se o carbono, açúcares, ácidos orgânicos e lipídeos que substrato. Como fonte de energia tem-se o carbono, açúcares, ácidos orgânicos e lipídeos que serão absorvidos e convertidos pelos microrganismos.
serão absorvidos e convertidos pelos microrganismos.
Os substratos amiláceos (arroz, trigo, centeio, cevada, milho, mandioca) são fermentados Os substratos amiláceos (arroz, trigo, centeio, cevada, milho, mandioca) são fermentados entre 25 e 60% de umidade inicial e os substratos celulósicos (palhas, cascas, bagaço, farelos) entre 25 e 60% de umidade inicial e os substratos celulósicos (palhas, cascas, bagaço, farelos) podem ter uma umidade inicial de 60 a 80% sem que haja água livre (SOCCOL, 1992).
podem ter uma umidade inicial de 60 a 80% sem que haja água livre (SOCCOL, 1992).
A umidade relativa depende do nível máximo de retenção de água do substrato ou suporte A umidade relativa depende do nível máximo de retenção de água do substrato ou suporte (LONSANE
(LONSANE et alet al., 1985) suportando também pressões osmóticas elevadas (BEUCHAT,., 1985) suportando também pressões osmóticas elevadas (BEUCHAT,
1983). Leveduras e bactérias não suportam estes meios. 1983). Leveduras e bactérias não suportam estes meios.
A FES é constituída por um meio trifásico: (sólido-líquido-gasoso). Neste meio, a fase sólida A FES é constituída por um meio trifásico: (sólido-líquido-gasoso). Neste meio, a fase sólida está intrinsecamente ligada à fase líquida. A água pode estar ligada fracamente ao sólido ou está intrinsecamente ligada à fase líquida. A água pode estar ligada fracamente ao sólido ou sendo adsorvida pelo sólido. A fase sólida é então constituída pelo suporte, pela água que sendo adsorvida pelo sólido. A fase sólida é então constituída pelo suporte, pela água que fornece os nutrientes e pela fonte de energia. A essa fase podem ser adicionadas vitaminas, fornece os nutrientes e pela fonte de energia. A essa fase podem ser adicionadas vitaminas, sais e mais fontes de carbono dependendo da exigência do microrganismo ou do metabolismo sais e mais fontes de carbono dependendo da exigência do microrganismo ou do metabolismo que proporciona o produto. A fonte de carbono são polímeros vegetais de alto peso que proporciona o produto. A fonte de carbono são polímeros vegetais de alto peso molecular. A degradação dessas macromoléculas necessita da síntese de várias enzimas pelos molecular. A degradação dessas macromoléculas necessita da síntese de várias enzimas pelos fungos filamentosos (amilases, celulases, pectinases, xilanases, cafeinases, proteases) fungos filamentosos (amilases, celulases, pectinases, xilanases, cafeinases, proteases) (SOCCOL, 1992).
(SOCCOL, 1992).
Para os microrganismos terem o acesso aos nutrientes de forma mais rápida, os substratos são Para os microrganismos terem o acesso aos nutrientes de forma mais rápida, os substratos são previamente tratados física e quimicamente. Os tratamentos podem ser: esterilização para previamente tratados física e quimicamente. Os tratamentos podem ser: esterilização para diminuir ou eliminar possíveis contaminantes; esmagamento, moagem, quebra ou diminuir ou eliminar possíveis contaminantes; esmagamento, moagem, quebra ou peneiramento, dependendo da técnica e produto requerido; embebição para regular o teor de peneiramento, dependendo da técnica e produto requerido; embebição para regular o teor de umidade inicial; vaporização ou aquecimento para a água penetrar no substrato; hidrólise umidade inicial; vaporização ou aquecimento para a água penetrar no substrato; hidrólise ácida ou alcalina para facilitar a ação enzimática; adição de agente sequestrante para retirada ácida ou alcalina para facilitar a ação enzimática; adição de agente sequestrante para retirada de íons metálicos que podem diminuir o rendimento do processo; suplementação de de íons metálicos que podem diminuir o rendimento do processo; suplementação de nutrientes e correção do pH para adequar às condições de crescimento do microrganismo nutrientes e correção do pH para adequar às condições de crescimento do microrganismo (DIAZ, UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS).
(DIAZ, UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS).
Quanto à esterilidade do processo em FES, o próprio meio em que se vai realizar a técnica faz Quanto à esterilidade do processo em FES, o próprio meio em que se vai realizar a técnica faz com que haja uma seleção natural dos microrganismos, impedindo ou limitando com que haja uma seleção natural dos microrganismos, impedindo ou limitando contaminantes. Sendo assim, ao fazer a esterilização do substrato, a correção do pH e a contaminantes. Sendo assim, ao fazer a esterilização do substrato, a correção do pH e a
manutenção da temperatura e umidade ideais bastam para impedir contaminantes (PANDEY manutenção da temperatura e umidade ideais bastam para impedir contaminantes (PANDEY et al., 2000).
et al., 2000).
O maior problema encontrado no escalonamento ou reprodução de um mesmo processo é o O maior problema encontrado no escalonamento ou reprodução de um mesmo processo é o da heterogeneidade do substrato. Essa heterogeneidade pode ser por várias razões: não da heterogeneidade do substrato. Essa heterogeneidade pode ser por várias razões: não uniformidade da estrutura do substrato, variabilidade entre as bateladas de substratos, uniformidade da estrutura do substrato, variabilidade entre as bateladas de substratos, dificultando a reprodutibilidade do processo ou dificuldade da mistura da massa sólida na dificultando a reprodutibilidade do processo ou dificuldade da mistura da massa sólida na fermentação que compacta o substrato fazendo com que haja crescimento desproporcional de fermentação que compacta o substrato fazendo com que haja crescimento desproporcional de microrganismos, gradientes diferentes de temperatura, pH e misturas. Tudo isto impossibilita microrganismos, gradientes diferentes de temperatura, pH e misturas. Tudo isto impossibilita a obtenção de amostras representativas
a obtenção de amostras representativas (RAIMBAULT, 1988).(RAIMBAULT, 1988).
A maior parte de processos de FES é empregada na produção de alimentos fermentados A maior parte de processos de FES é empregada na produção de alimentos fermentados
Produto
Produto
Microorganismo
Microorganismo
Materiais
Materiais
Natto
Natto Bacillus natto Bacillus natto SojaSoja
Tempeh
Tempeh Rhizopus oligosporus Rhizopus oligosporus SojaSoja
Queijo
Queijo Penicillium roqueforti Penicillium roqueforti TrigoTrigo
Massa de pão
Massa de pão SaccharomyceSaccharomyces s cerevisiae,cerevisiae, Lactobacillus sanfrancisco
Lactobacillus sanfrancisco TrigoTrigo
Saquê
Saquê Aspergillus oryzae, A.Aspergillus oryzae, A. kawachii
kawachii Arroz, cevadaArroz, cevada Missô
Missô A. oryzae A. oryzae Soja, arrozSoja, arroz Shoyu
Shoyu A. sojae A. sojae
Soja, trigo Soja, trigo
(Diaz, Universidade Federal de Pelotas) (Diaz, Universidade Federal de Pelotas)
Como pode ser observado na tabela acima os produtos obtidos dependem tanto do substrato Como pode ser observado na tabela acima os produtos obtidos dependem tanto do substrato utilizado como do microrganismo.
Microrganismos utilizados em FES Microrganismos utilizados em FES
Os meios sólidos são imitações do habitah dos fungos filamentosos (solo). Seus Os meios sólidos são imitações do habitah dos fungos filamentosos (solo). Seus desenvolvimentos se dão pelas hifas aéreas ramificadas. Fungos filamentosos são facilmente desenvolvimentos se dão pelas hifas aéreas ramificadas. Fungos filamentosos são facilmente adaptáveis e manipuláveis (COSTA, 1996). Eles produzem diversos tipos de enzimas e várias adaptáveis e manipuláveis (COSTA, 1996). Eles produzem diversos tipos de enzimas e várias cepas distintas podem produzir a mesma enzima (PANDEY, 1992).
cepas distintas podem produzir a mesma enzima (PANDEY, 1992).
Fungos são organismos eucarióticos não fotossintéticos que, com algumas exceções, possuem Fungos são organismos eucarióticos não fotossintéticos que, com algumas exceções, possuem parede celular. Podem ser unicelulares ou multicelulares e macroscópicos. Todos os fungos parede celular. Podem ser unicelulares ou multicelulares e macroscópicos. Todos os fungos se nutrem através da absorção. Fungos multicelulares microscópicos são os filamentosos e os se nutrem através da absorção. Fungos multicelulares microscópicos são os filamentosos e os unicelulares microscópicos são as leveduras. A reprodução dos fungos se dá pelos esporos unicelulares microscópicos são as leveduras. A reprodução dos fungos se dá pelos esporos que na presença de água, absorve, aumenta de tamanho e forma um tubo germinal que se que na presença de água, absorve, aumenta de tamanho e forma um tubo germinal que se alonga na extremidade distal formando as hifas. Estas hifas vão se ramificar formando alonga na extremidade distal formando as hifas. Estas hifas vão se ramificar formando micélio. Parte das hifas penetra no substrato digerindo-o e absorvendo-o. Essa parte do micélio. Parte das hifas penetra no substrato digerindo-o e absorvendo-o. Essa parte do micélio é chamada de vegetatitvo. A parte que se estende para o ar é chamada de reprodutiva micélio é chamada de vegetatitvo. A parte que se estende para o ar é chamada de reprodutiva e produz os esporos. Cada espécie tem no micélio reprodutivo características diferentes que e produz os esporos. Cada espécie tem no micélio reprodutivo características diferentes que permitem sua identificação.
permitem sua identificação.
Os esporos podem estar contidos numa membrana ou livres. Quando estão contidos numa Os esporos podem estar contidos numa membrana ou livres. Quando estão contidos numa membrana são chamados de esporangiósporos. Quando nascem livres são os conidiósporos. membrana são chamados de esporangiósporos. Quando nascem livres são os conidiósporos. Altos valores de atividade da água favorecem a germinação de esporos e crescimento Altos valores de atividade da água favorecem a germinação de esporos e crescimento micelial, enquanto valores baixos estimulam a esporulação (PANDEY, 1992).
Evolution
Evolution of of the the specific specific growth growth rate rate ( ( ) ) and and of of the the germination germination time time ( ( )) as a function of the initial water activity of the medium (RAIMBAULT, 1980). as a function of the initial water activity of the medium (RAIMBAULT, 1980).
Fungos filamentosos produzem hifas septadas ou cenocíticas. Nos fungos com parede celular Fungos filamentosos produzem hifas septadas ou cenocíticas. Nos fungos com parede celular há produção de hifas septadas que podem conter dentro de cada septo um núcleo ou vários há produção de hifas septadas que podem conter dentro de cada septo um núcleo ou vários núcleos. Nos fungos sem parede celular o protoplasma corre livremente nos filamentos núcleos. Nos fungos sem parede celular o protoplasma corre livremente nos filamentos formados pelas hifas, que são denominados então de cenocíticas (NEDER, 1992).
formados pelas hifas, que são denominados então de cenocíticas (NEDER, 1992).
Fungo do gênero
Fungo do gênero Rhizopus Rhizopus
São fungos considerados verdadeiros do filo Eumycophyta e grupo dos ficomicetos. São fungos considerados verdadeiros do filo Eumycophyta e grupo dos ficomicetos. Apresentam hifas não septadas, bolor negro na parte superior e crescem melhor a temperatura Apresentam hifas não septadas, bolor negro na parte superior e crescem melhor a temperatura de 35ºC. Fungos deste gênero produzem em FES trinta e cinco vezes mais enzima de 35ºC. Fungos deste gênero produzem em FES trinta e cinco vezes mais enzima
amiloglucosidade que em FS. Também é usado para produção de Tempeh, proteases, ácidos amiloglucosidade que em FS. Também é usado para produção de Tempeh, proteases, ácidos (L) + lático e fumárico, pectinases (SOCCOL, 1994) e enzimas amilolíticas (SPIER, 2005). (L) + lático e fumárico, pectinases (SOCCOL, 1994) e enzimas amilolíticas (SPIER, 2005). As hifas do micélio fúngico penetram na parede celular da soja liberando enzimas hidrolíticas As hifas do micélio fúngico penetram na parede celular da soja liberando enzimas hidrolíticas que quebram as moléculas grandes em menores e passam a ser absorvidas pelas hifas como que quebram as moléculas grandes em menores e passam a ser absorvidas pelas hifas como nutriente (SUNDBERG et al., 1976).
nutriente (SUNDBERG et al., 1976).
Durante essa hidrólise são quebrados também substâncias que poderiam causar danos ao Durante essa hidrólise são quebrados também substâncias que poderiam causar danos ao organismo como o tanino e a cafeína.
organismo como o tanino e a cafeína. Rhizopus Rhizopus tem a capacidade de degradar 87% de cafeínatem a capacidade de degradar 87% de cafeína
e 65% de tanino (PANDEY et al., 2000). e 65% de tanino (PANDEY et al., 2000).
Rhizopus
Rhizopus são responsáveis pela produção de glicosamina e ergosterol. O ergosterol foisão responsáveis pela produção de glicosamina e ergosterol. O ergosterol foi
encontrado em micélios de
encontrado em micélios de Rhizopus Rhizopus em FES na proporção de 2-24 microgramas por mg deem FES na proporção de 2-24 microgramas por mg de
biomassa, dependendo da condição da cultura, aeração e composição do substrato (NOUT et biomassa, dependendo da condição da cultura, aeração e composição do substrato (NOUT et al., 1987).
al., 1987).
Além do hormônio liberado pelo fungo, há a manutenção do fitormonio da soja, a isoflavona, Além do hormônio liberado pelo fungo, há a manutenção do fitormonio da soja, a isoflavona, que é degradada apenas uma parte insignificativa de sua concentração na soja durante o que é degradada apenas uma parte insignificativa de sua concentração na soja durante o processo de fabricação do
processo de fabricação do tempeh. tempeh. A isoflavona tem A isoflavona tem uma semelhança muito uma semelhança muito próxima aopróxima ao estrogênio humano, reconhecidamente preventivo contra o câncer.
Por outro lado, o gênero
Por outro lado, o gênero Rhizopus Rhizopus sob FES em soja deixa de produzir a enzima fitase após 72sob FES em soja deixa de produzir a enzima fitase após 72
horas de incubação e temperatura superior a 37ºC. Com isso é liberado no meio o ácido fítico horas de incubação e temperatura superior a 37ºC. Com isso é liberado no meio o ácido fítico que é tóxico tanto ao fungo quanto ao organismo humano, dando ao produto formado uma que é tóxico tanto ao fungo quanto ao organismo humano, dando ao produto formado uma coloração amarelada o que indica que está impróprio para o consumo (MORENO et al., coloração amarelada o que indica que está impróprio para o consumo (MORENO et al., 1999).
1999).
Fermentadores Fermentadores
Praticamente todos os estudos em FES usam sistema em batelada onde o meio é adicionado Praticamente todos os estudos em FES usam sistema em batelada onde o meio é adicionado ao reator ocorrendo a inoculação do substrato e a incubação por um determinado período de ao reator ocorrendo a inoculação do substrato e a incubação por um determinado período de tempo. O produto pode ser extraído com água, solução tampão ou solvente ou secando-se e tempo. O produto pode ser extraído com água, solução tampão ou solvente ou secando-se e armazenando diretamente. Mas na obtenção de ácido cítrico é usado o processo armazenando diretamente. Mas na obtenção de ácido cítrico é usado o processo semi-contínuo, na obtenção do ácido giberélico é usado o processo por batelada alimentada e para contínuo, na obtenção do ácido giberélico é usado o processo por batelada alimentada e para obtenção de enzimas fúngicas é usado o processo contínuo.
obtenção de enzimas fúngicas é usado o processo contínuo.
Ao nível laboratorial são usados frascos de Fernbach, Roux, Erlenmeyer. Mesmo a indústria Ao nível laboratorial são usados frascos de Fernbach, Roux, Erlenmeyer. Mesmo a indústria usa o frasco de Fernbach para produção de esporos.
usa o frasco de Fernbach para produção de esporos.
Ao nível médio ou industrial o uso das bandejas de Koji é escolhido pela facilidade de Ao nível médio ou industrial o uso das bandejas de Koji é escolhido pela facilidade de contato como ar, manuseio e economia de espaço. Podem ser empilhadas deixando um contato como ar, manuseio e economia de espaço. Podem ser empilhadas deixando um espaço entre elas para o crescimento do micélio e a passagem do ar forçada, ou não. As espaço entre elas para o crescimento do micélio e a passagem do ar forçada, ou não. As bandejas ainda podem ser perfuradas para melhorar a troca de gases.
As esteiras rolantes são grandes esteiras perfuradas que se movimentam num sistema onde As esteiras rolantes são grandes esteiras perfuradas que se movimentam num sistema onde são inoculadas e passam por um período de incubação com ar úmido circulante num sistema são inoculadas e passam por um período de incubação com ar úmido circulante num sistema semi-automático. É uma variação das bandejas de Koji onde o manuseio é limitado.
semi-automático. É uma variação das bandejas de Koji onde o manuseio é limitado.
Os tanques circulares são rotatórios e tem 7 metros de diâmetro com um agitador helicoidal Os tanques circulares são rotatórios e tem 7 metros de diâmetro com um agitador helicoidal dentro de uma câmara com condições de temperatura e pressão controladas. A cada batelada dentro de uma câmara com condições de temperatura e pressão controladas. A cada batelada podem processar de 2 a 3 toneladas de meio de cultura. Todo processo é automático.
podem processar de 2 a 3 toneladas de meio de cultura. Todo processo é automático.
No tambor rotativo há uma variedade no número de pás internas e a esterilização do substrato No tambor rotativo há uma variedade no número de pás internas e a esterilização do substrato e seu resfriamento é realizado diretamente dentro do tambor. A rotação pode variar de 1 a e seu resfriamento é realizado diretamente dentro do tambor. A rotação pode variar de 1 a 180 rpm.
180 rpm.
O fermentador tipo coluna é muito usado em pesquisas tendo uma capacidade de 8 a 10 kg de O fermentador tipo coluna é muito usado em pesquisas tendo uma capacidade de 8 a 10 kg de cultura por batelada. Tem de 2 a 40 cm de diâmetro por 20 a180 cm de altura.
cultura por batelada. Tem de 2 a 40 cm de diâmetro por 20 a180 cm de altura.
Tempeh Tempeh
O Tempeh é um alimento feito de soja fermentada inoculado inicialmente por fungos do O Tempeh é um alimento feito de soja fermentada inoculado inicialmente por fungos do gênero
gênero Aspergillus Aspergillus na China. A mais antiga publicação sobre o Tempeh data do século XVIna China. A mais antiga publicação sobre o Tempeh data do século XVI
pelo povo Javanês. Na Indonésia passou-se a processar o Tempeh, mas como o clima é pelo povo Javanês. Na Indonésia passou-se a processar o Tempeh, mas como o clima é diferente, eles adaptaram a fabricação com a inoculação de
diferente, eles adaptaram a fabricação com a inoculação de Rhizopus Rhizopus oligosporusoligosporus ouou R. R. oryzae
oryzae..
Seu processamento é por fermentação em estado sólido. Seguindo este conceito, primeiro Seu processamento é por fermentação em estado sólido. Seguindo este conceito, primeiro deve-se quebrar os grãos para aumentar a superfície de contato entre os esporos, o ar e a deve-se quebrar os grãos para aumentar a superfície de contato entre os esporos, o ar e a água, depois fazer a assepsia dos grãos de soja no ácido acético 0,9 mol a um pH 3.1 por 16 água, depois fazer a assepsia dos grãos de soja no ácido acético 0,9 mol a um pH 3.1 por 16 horas a 25ºC. Cozidas a 90ºC por 30 minutos, arrefecidas a 25ºC e guardados em sacos de horas a 25ºC. Cozidas a 90ºC por 30 minutos, arrefecidas a 25ºC e guardados em sacos de poliestireno perfurado (15X15 cm). Os esporos de
poliestireno perfurado (15X15 cm). Os esporos de Rhizopus Rhizopus oligosporusoligosporus são inoculados asão inoculados a
uma taxa de 1x10
uma taxa de 1x1099 esporos/Lesporos/Le os sacos e os sacos inoculados são incubadoinoculados são incubados a s a 32-34ºC32-34ºCpor até 50 horaspor até 50 horas (REYES-MORENO et al., 2004). A temperatura da FES aumenta muito durante o processo, (REYES-MORENO et al., 2004). A temperatura da FES aumenta muito durante o processo, por isso aconselha-se diminuir a temperatura de incubação após a 12º hora para 28-30ºC, caso por isso aconselha-se diminuir a temperatura de incubação após a 12º hora para 28-30ºC, caso contrário o meio poderá chegar a 38ºC que é inviável para o fungo cultivado. Isso pode ser contrário o meio poderá chegar a 38ºC que é inviável para o fungo cultivado. Isso pode ser exemplificado no gráfico abaixo.
O resultado é uma massa carnuda, branca, com parte dos grãos de soja visíveis com gosto que O resultado é uma massa carnuda, branca, com parte dos grãos de soja visíveis com gosto que lembra o de castanhas.
lembra o de castanhas.
Neste caso, os sacos plásticos perfurados imitam as bandejas, em escala menor. Neste caso, os sacos plásticos perfurados imitam as bandejas, em escala menor. Com a fermentação da soja pelo
Com a fermentação da soja pelo Rhizopus Rhizopus as alterações metabólicas na soja podem seras alterações metabólicas na soja podem ser
pesquisadas. pesquisadas.
Muitos fatores anti nutricionais são eliminados da soja crua e outros componentes são Muitos fatores anti nutricionais são eliminados da soja crua e outros componentes são acrescidos, como observado nas tabelas abaixo.
(Journal of American Science. Abou-Arab, 2011) (Journal of American Science. Abou-Arab, 2011)
O ácido fítico é produzido quando a temperatura excede a ideal e quando o meio passa a ficar O ácido fítico é produzido quando a temperatura excede a ideal e quando o meio passa a ficar saturado pelo pH com o tempo. Ocorre então a inibição da fitase e o ácido é liberado para o saturado pelo pH com o tempo. Ocorre então a inibição da fitase e o ácido é liberado para o meio. Ele dá ao Tempeh uma coloração amarelada e os povos orientais gostam mais do gosto meio. Ele dá ao Tempeh uma coloração amarelada e os povos orientais gostam mais do gosto deste Tempeh tardio do que do fresco. Por ser tóxico ao organismo o procedimento de deixar deste Tempeh tardio do que do fresco. Por ser tóxico ao organismo o procedimento de deixar o Tempeh mais dois dias na estufa foi proibido por lei na Indonésia, mas em vários lugares há o Tempeh mais dois dias na estufa foi proibido por lei na Indonésia, mas em vários lugares há a produção clandestina do produto
a produção clandestina do produto
Alterações de nitrogênio e proteínas na semente crua, durante o processo e no produto Alterações de nitrogênio e proteínas na semente crua, durante o processo e no produto (tempeh)
(tempeh)
(Journal of American Science. Abou-Arab, 2011) (Journal of American Science. Abou-Arab, 2011)
Alterações no pH, densidade, absorção de água e solubilidade na semente crua, durante Alterações no pH, densidade, absorção de água e solubilidade na semente crua, durante o processo e no produto (tempeh)
o processo e no produto (tempeh)
(Journal of American Science. Abou-Arab, 2011) (Journal of American Science. Abou-Arab, 2011)
WAI = Weight of sediment WAI = Weight of sediment
---Weight of dry solids Weight of dry solids WSI
WSI%%= Weight of = Weight of dissolved solids in dissolved solids in supernatant supernatant X 100X 100
---Weight of dry solids Weight of dry solids
Alterações nas concentrações de aminoácidos na semente crua, durante o processo e no Alterações nas concentrações de aminoácidos na semente crua, durante o processo e no produto (tempeh)
produto (tempeh)
(Journal of American Science. Abou-Arab, 2011) (Journal of American Science. Abou-Arab, 2011)
(Journal of American Science. Abou-Arab, 2011) (Journal of American Science. Abou-Arab, 2011)
Amino
Amino acid acid score score (%) (%) = = mg mg of of *EAA *EAA in in 1 1 g g of of test test protein protein X X 100100
---mg of EAA in 1 g of
mg of EAA in 1 g of **reference protein**reference protein * Essential amino acids
* Essential amino acids ** EAA (1985) FAO/WHO ** EAA (1985) FAO/WHO
Conclusão Conclusão
O processo FES tem vantagens econômicas e ambientais sobre outros processos de biotransformação por usar O processo FES tem vantagens econômicas e ambientais sobre outros processos de biotransformação por usar uma quantidade de água reduzida e minimizar a quantidade de dejetos, diminuída taxa de contaminação, uma quantidade de água reduzida e minimizar a quantidade de dejetos, diminuída taxa de contaminação, reduzido custo sobre quantidade produzida. Apesar destas vantagens, o processo esbarra na dificuldade da reduzido custo sobre quantidade produzida. Apesar destas vantagens, o processo esbarra na dificuldade da obtenção de dados gráficos para o escalonamento. Estes dados são baseados em previsão de temperatura, pH, obtenção de dados gráficos para o escalonamento. Estes dados são baseados em previsão de temperatura, pH, umidade, absorção de água, solubilidade. O motivo é que como o processo usa pouca água, pouco calor é umidade, absorção de água, solubilidade. O motivo é que como o processo usa pouca água, pouco calor é transferido e não há
transferido e não há homogeneidade do meio.homogeneidade do meio.
Para a produção de tempeh o processo mostra-se útil por agregar valor nutricional a um alimento e ao mesmo Para a produção de tempeh o processo mostra-se útil por agregar valor nutricional a um alimento e ao mesmo tempo conservar compostos benéficos e eliminar os compostos tóxicos.
tempo conservar compostos benéficos e eliminar os compostos tóxicos.
Proposta de produção de tempeh em
Proposta de produção de tempeh em laboratóriolaboratório
Materiais e métodos Materiais e métodos
Soja Soja
Bacia de plástico retangular 20x30cm Bacia de plástico retangular 20x30cm Bandeja inox 25x35cm Bandeja inox 25x35cm Incubadora Incubadora Microondas Microondas Becker 500ml Becker 500ml Triturador ou martelo Triturador ou martelo Esporos de
Esporos de Rhizopus oligospor Rhizopus oligosporusus
Sacos plásticos perfurados 10x15 cm Sacos plásticos perfurados 10x15 cm
Procedimento Procedimento
Pesar 500g de soja em um becker. Triturar em pedaços não muito pequenos com triturador ou Pesar 500g de soja em um becker. Triturar em pedaços não muito pequenos com triturador ou martelo. Preparar uma solução de ácido acético 0,9 mol pH 3,1. Cobrir os grãos com a martelo. Preparar uma solução de ácido acético 0,9 mol pH 3,1. Cobrir os grãos com a solução. Deixar por 16 horas a 25ºC. Enxaguar os grãos. Recolocar no Becker. Em um solução. Deixar por 16 horas a 25ºC. Enxaguar os grãos. Recolocar no Becker. Em um microondas, aquecer a temperatura não superior a 90ºC. por 30 minutos. Arrefecer a 25ºC. microondas, aquecer a temperatura não superior a 90ºC. por 30 minutos. Arrefecer a 25ºC. Inocular com
Inocular com Rizopus oligos Rizopus oligosporusporus. Colocar a soja em sacos de 10x15 perfurados. Incubar nas. Colocar a soja em sacos de 10x15 perfurados. Incubar nas
primeiras 12 horas a 30ºC. Diminuir até as próximas 42 horas para 28ºC. Verificar a primeiras 12 horas a 30ºC. Diminuir até as próximas 42 horas para 28ºC. Verificar a temperatura interna do fermentado constantemente (a cada 8 horas) para certificar
temperatura interna do fermentado constantemente (a cada 8 horas) para certificar – – se que ase que a temperatura interna não exceda os 35ºC. Retirar da incubadora e manter em geladeira a 4ºC, temperatura interna não exceda os 35ºC. Retirar da incubadora e manter em geladeira a 4ºC, ou congelado para eventuais testes.
ou congelado para eventuais testes.
Bibliografia Bibliografia
Ferreira, Renata; Determinação de soja em alimentos, 2006 Ferreira, Renata; Determinação de soja em alimentos, 2006 Diaz, Patrícia; Universidade federal de Pelotas
Diaz, Patrícia; Universidade federal de Pelotas
Raimbault, Maurice; General and microbiological aspects of solid substrate fermentation, Raimbault, Maurice; General and microbiological aspects of solid substrate fermentation, 1998
1998
Spier, Michele; Produção de enzimas amilolíticas fúngicas alfa amilase e amiloglucosidase Spier, Michele; Produção de enzimas amilolíticas fúngicas alfa amilase e amiloglucosidase por fermentação no estado sólido, 2005
Moreno, C; Solid state fermentation process for producing chickpea (
Moreno, C; Solid state fermentation process for producing chickpea (Cicer arietinum L)Cicer arietinum L) tempeh flour.
tempeh flour.Physicochemical and nutritional characteristics of the product, 2004Physicochemical and nutritional characteristics of the product, 2004
Fadahunsi, I;The Effect of Soaking, Boiling and Fermentation with
Fadahunsi, I;The Effect of Soaking, Boiling and Fermentation with Rhizopus Rhizopus oligosporusoligosporus onon
the Water Soluble Vitamin Content of Bambara Groundnut, 2009 the Water Soluble Vitamin Content of Bambara Groundnut, 2009
Neto et al.; Automação de reatores de fermentação sólida para produção de enzimas, 2009 Neto et al.; Automação de reatores de fermentação sólida para produção de enzimas, 2009 Pandey et al.; 2000
Pandey et al.; 2000
Pradana, Imanda et al.; Comparation Treatment Method for Industrial Tempeh Waste by Pradana, Imanda et al.; Comparation Treatment Method for Industrial Tempeh Waste by Constructed Wetland
Constructed Wetland and and Activated Sludge, Activated Sludge, 20112011
Jurus, Alan et al.; Penetration of Rhizopus oligosporus into Soybeans in Tempeh, 1976 Jurus, Alan et al.; Penetration of Rhizopus oligosporus into Soybeans in Tempeh, 1976
