Apresentação

A área de Engenharia Bioquímica do DEQ/UFSCar, criada em 1981, estuda bioprocessos em que enzimas, microrganismos ou células animais, selvagens ou recombinantes são utilizados para obtenção de produtos de grande interesse para a sociedade, tais como antibióticos, biocombustíveis, hidrolisados protéicos, enzimas e etc. Para alguns desses produtos, os processos bioquímicos são a única alternativa para a sua obtenção ou se mostram extremamente vantajosos quando comparados a rotas envolvendo sínteses químicas.

Os bioprocessos para obtenção de importantes produtos nas áreas química, alimentícia e farmacêutica são estudados sob a ótica da Engenharia Química sendo avaliadas as diferentes etapas de transformação, desde a escolha e preparação da matéria prima, análise do biorreator e otimização das condições de produção até o estudo e definição das principais etapas de recuperação do bioproduto.

Aplicam-se no desenvolvimento desses processos biotecnológicos diferentes técnicas de biologia molecular, de concentração/purificação de biomoléculas, de imobilização de enzimas e células, além do uso de diferentes bioreatores convencionais e não-convencionais aplicados na obtenção dos bioprodutos. Atualmente a área é composta de 6 professores doutores atuando cada um em pelo menos uma das linhas de pesquisa citadas.

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Linhas de Pesquisa

Objetivo

Estudar os biorreatores sob o ponto de vista de Operação Unitária, isto é, examinar, analisar, projetar e otimizar os mesmos levando em consideração capacidade de mistura, eficiência quanto ao transporte de massa, transporte de calor e transporte de quantidade de movimento.

Objetivo

Domínio das técnicas de separação de largo uso em processos bioquímicos. Os processos em estudo são: separação de penicilina G acilase, separação de ampicilina produzida enzimaticamente, separação de penicilina G no caldo fermentativo, separação de ácido 6-aminopenicilânico, separação de componentes presentes no farelo de soja, separação entre aminoácidos e peptídeos. As operações unitárias com as quais o grupo já tem experiência comprovada são:

  • precipitação com solvente
  • precipitação isoelétrica
  • ultrafiltração e diafiltração em sistema de membranas com fluxo tangencial
  • adsorção em resinas hidrofóbicas e de troca iônica
  • adsorção em celite
  • eletroforese contínua
  • Cromatografia

Objetivo

Esta linha visa obtenção de linhagens recombinantes com alta expressão de enzimas de interesse industrial. Os genes alvo de interesse atualmente são os de penicilina G acilase de Bacillus megaterium e de Escherichia coli, lipases de Bacillus thermocatenulatus e celulases. Os vetores de expressão que estão sendo testados são Escherichia coli, Pichia pastoris e B. megaterium.

Objetivo

Estudar a produção de produção de enzimas e fármacos por microrganismos em biorreatores convencionais e não convencionais.

Objetivo

Obtenção de hidrolisado protéico composto por pequenos peptídeos com melhores propriedades que proteínas na nutrição animal e humana. Produto obtido através da hidrólise sequencial com tripsina, quimotripsina, carboxipeptidase e alcalase e outras proteases livres e/ou imobilizadas. Objetivo envolve imobilização/ estabilização das proteases, estudo cinético das hidrólises, estudo de diferentes reatores e separação do produto (ultrafiltração, adsorção em resinas hidrofóbicas e eletroforese contínua).

Objetivo

Esta linha tem como objetivos: a) Obtenção de derivados insolúveis de enzimas com manutenção de suas atividades, através da imobilização delas em diferentes suportes e usando diferentes métodos de ativação e grupos reativos das enzimas. b) Aumento da resistência da enzima a alterações significativas no pH e temperatura de operação, através do controle do processo de multiinteração entre grupos reativos da enzima e grupos ativos produzidos no suporte. Nos últimos anos, o grupo em trabalhando na imobilização de penicilina G acilase, proteases, lípases, xilanases, celulases e glicoseisomerase.

Objetivo

Estudar a produção de etanol e de derivados de cana de açúcar a partir de processos alternativos utilizando biorreatores convencionais e não convencionais

Objetivo

Estudo da produção, através de bioprocessos de penicilinas, cefalosporinas, clavulanatos e cefamicina em biorreatores tipo tanque agitado e aerado e não convencionais pneumáticos. Operações em batelada, batelada-alimentada e contínuo.

Objetivo

Os derivados enzimáticos de celulases e lípases estão sendo aplicados na hidrólise de celulase e xilana obtidas de bagaço de cana de açúcar para a produção de etanol e na transesterificação de óleos vegetais para obtenção de biodiesel, respectivamente.

Objetivo

Estudo de processo contínuo de produção de etanol usando matéria prima amilácea ou hemicelulósica, com simultânea sacarificação e fermentação do amido ou hidrólise/isomerização e fermentação de xilana, usando enzima e microrganismo coimobilizados em gel de pectina ou alginato. Estudo envolve produção do biocatalisador, estudo das melhores condições operacionais para a reação, estabilidade do reator de leito fixo e estudo dos efeitos difusivos nesse processo.

Objetivo

Esta linha objetiva o isolamento, identificação, caracterização e produção de substâncias bioativas de estreptomicetos tais como compostos antibetalactamásicos, antimicrobianos, antifúngicos, anticancerígenos e antimetastásicos.

Objetivo

Substituição da atual rota química de produção dos antibióticos semi-sintéticos por rota enzimática, usando penicilina G acilase imobilizada. Estuda-se a cinética da reação com enzima imobilizada (modelo cinético, efeitos difusivos), diferentes reatores (tanque agitado, fluxo em vórtice, air-lift), a separação do produto (adsorção em resinas hidrofóbicas e precipitação) e o processo integrado de síntese e separação.

Objetivo

Produção e purificação da enzima penicilina G acilase (PGA) produzida por linhagens selvagens de B. megaterium e por E.coli recombinante clonada com o gene de B. megaterium. São estudadas diferentes variáveis envolvidas na produção da enzima (composição do meio de cultura, pH, concentração de oxigênio dissolvido) e diferentes técnicas de purificação (precipitação c/solventes, ultra/diafiltração, adsorção).

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