Ácido lático - escola de química da ufrj · • produção de acidez e aromas indesejáveis...

_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ

Ácido LáticoCARACTERÍSTICAS

Isomeria óptica:Destrógiro: D-ácido láticoLevógiro: L-ácido lático (com atividade fisiológica)Racêmico: D,L-ácido lático

Ponto de fusão: 18°C (racêmico) ; 28°C (D e L)Ponto de ebulição: 122°C (racêmico)Altamente corrosivo

USOSAlimentação de criançasComo acidulante em produtos alimentíciosRemovedor de sais de cálcioComo mordente para estampar a lãCurtimento de pelesMatéria-prima em sínteses orgânicas (na fabricação de tintas e vernizes, de plastificantes e também como solventes)Na forma de lactatos são usados na indústria farmacêutica e de cosméticosFabricação de polímeros (biodegradáveis, termoplásticos e transparentes)

Ácido 2-hidroxi-propanóico


Métodos de ProduçãoO Ácido Lático pode ser produzido tanto por síntese química (mistura racêmica)

quanto por fermentação (é possível obter um ácido oticamente ativo)

SÍNTESE QUÍMICA

1. Adição de ácido cianídrico CH3CHO + HCN CH3CHOHCN (Lactonitrila)

2. Hidrólise por H2SO4

CH3CHOHCN + H2O + ½ H2SO4 CH3CHOHCOOH (Ác. Lático) + ½ (NH4)2SO4

3. EsterificaçãoCH3CHOHCOOH + CH3OH CH3CHOHCOOCH3 (Metil Lactato) + H2O

4. Hidrólise por H2O CH3CHOHCOOCH3 + H2O CH3CHOHCOOH + CH3OH

5. Oxidação do propileno glicol6. Reação entre acetaldeído, CO e H2O a altas temperatura e pressão7. Hidrólise do ácido cloropropiônico8. Oxidação do propileno por ácido nítrico


Matérias-Primas Empregadas na Fermentação:

Soro do queijoMelaçoGlicose de milhoResíduos de elevada DBO (indústrias de papel e polpa de celulose)

Substratos utilizados: glicose, lactose e sacarose amiláceos (milho, batata e mandioca) - pré-hidrólise enzimática

sais de cálcio, sódio, potássio e magnésio


AgentesAs Bactérias Láticas podem ser divididas de acordo com os produtos formados:

1. Bactérias Homofermentativas - importantes na produção do ácido láticoOs primeiros estágios da via metabólica da fermentação lática são os mesmos da fermentação alcoólica (via glicolítica). Intermediário importante: ácido pirúvico (lactato desidrogenase) Rendimento energético: 2 moles ATP / mol de glicose

2. Bactérias Heterofermentativas - fermentação da glicose resulta em vários produtos(ácido lático, oxalacético e fórmico)

Degradam a glicose através da via oxidativa das pentoses fosfato.Intermediários importantes: ácido pirúvico e o aldeído acético. Rendimento energético: 1 mol ATP / mol de glicose

CH3COCOOH (piruvato) desidrogenase CH3CHOHCOOH (ác. lático) NADH.H+ NAD+


AgentesPRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

Gram positivas Microaerofílicas - incapazes de sintetizar ATP por meio respiratórioCatalase negativa - incapacidade de sintetizar hemeproteínasNão esporuladasUsualmente não apresentam mobilidadeApresentam colônias pequenas e apigmentadasPossuem habilidade biossintética limitada - necessitam de aminoácidos, vitaminas (riboflavina), bases purínicas e pirimídinicas (meios contendo peptona, extrato de levedura ou outros materiais vegetais ou animais digeridos)Bactérias acidófilas:

bastonetes - não crescem a pH > 6,0cocos - pH neutropH ótimo para crescimento = 4,5

Lactobacillus bulgaricus


Agentes

Microrganismo Carboidrato Temperatura L. delbrüeckii glicose, galactose (±) 45 - 50º C L. bulgaricus glicose, galactose, lactose 45 - 50º C L. casei glicose, galactose, lactose 30º C L. leishmanii lactose, galactose (±) > 30º C L. brerus (pentoaceticus) glicose, lactose(±), galactose (±) > 30º C

Lactobacillus casei

Lactobacillus delbrueckii

Streptococcus lactis


Fermentação MEIOS DE PRODUÇÃO:Soro de leite, N orgânico: 4 - 5% de lactoseMelaço, N orgânico, vitaminas, extrato de levedo: 12% de sacarose

CONDIÇÕES DE PRODUÇÃO:Crescimento celular atinge seu máximo com 18 hFermentação se completa entre 42 h a 5 diaspH: 5,0 - 5,8 (controle do crescimento de contaminantes)Adição de CaCO3 ou Ca(OH)2 : tamponamento do meio (a cada 6h)Agitação: manter o contato entre o CaCO3 e o ácido lático que vai se formandoRendimento Médio: 85 a 90% em relação ao açúcar consumido

C6H12O6 + Ca(OH)2 (2 CH3CHOHCOO-) Ca2+ + 2 H2O

CONTROLES DE FERMENTAÇÃO:MicrobiológicoQuímico: açúcar (inicial e final); acidez; peso de produto obtido (lactato)


Esquema de Produção:


Recuperação e Purificação


• Obtenção de vegetais fermentados: pickles, chucrute, azeitonas, forragem para gado• Gênero Leuconostoc - produção de sabor no chucrute; lacticínios: iogurtes, leites

acidificados, queijos, manteiga• Leuconostoc, Streptococcus lactis, S. diacetilactis e L. cremoris: são usados como

fontes de flavorizantes na indústria de lacticínios e são responsáveis pelas diferentescaracterísticas conferidas à manteiga, queijos e iogurtes (produçãode diacetil)

• Carnes curadas: salames e outros embutidos;

IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS LÁTICAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS

Aspectos negativos da presença das bactérias ácido-láticas na indústria• Produção de acidez e aromas indesejáveis (diacetil) em: vinhos, sucos, cervejas e

outras bebidas destiladas (Pediococcus perniciosus e P. damnosus, encontrados nacerveja)

• Deterioração de produtos cárneos, vegetais e frutas• Síntese de biopolímeros por Leuconostoc mesenteroides, consome sacarose: na

indústria açucareira, reduzindo o rendimento e provocando o entupimento de filtros, bombas e tubulações


Fermentação ExtrativaA produtividade e o rendimento podem ser

aumentados com a retirada do ácido lático do meio reacional:

Fermentação Extrativa:rendimento = 0,99 g/L produtividade = 1,67 g/L/h

Batelada Convencional: rendimento = 0,83 g/Lprodutividade = 0,31 g/L/h


Fermentação Extrativa


new avenues for drug delivery, gene therapy, tissue engineering and determination of cellular pathway mechanisms

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