Você já ouviu falar em fermentação em estado sólido (SSF)?
Embora seu nome pareça muito técnico, trata-se de uma técnica antiga que ressurgiu como uma solução inovadora e sustentável para os desafios de nosso sistema alimentar global.
O que é o SSF?
Essencialmente, a SSF é um processo de fermentação em que os microrganismos crescem em um substrato sólido na ausência ou quase ausência de água livre. Imagine o crescimento de mofo em um composto ou em uma camada de folhas; a SSF busca imitar esses ambientes naturais para aproveitar ao máximo o metabolismo microbiano. O que é fascinante é que o próprio substrato sólido não apenas serve como suporte, mas também fornece todos os nutrientes necessários, muitas vezes sem a necessidade de aditivos químicos.
Vantagens:
A FSS oferece várias vantagens que a tornam uma alternativa atraente e mais sustentável à fermentação líquida tradicional (submersa). Aqui estão algumas das principais vantagens:
- Redução do consumo de água e energia: utiliza uma quantidade mínima de água, reduzindo o consumo de energia para esterilização, resfriamento e tratamento de águas residuais.
- Recuperação de resíduos agroindustriais: permite que os subprodutos do setor agroalimentar, como cascas de frutas, farelo, bagaço e resíduos de café, sejam transformados em produtos de alto valor, contribuindo assim para a economia circular e reduzindo a poluição ambiental.
- Aumento da produtividade e da estabilidade do produto: Ao colocar o microrganismo próximo ao substrato, obtêm-se maiores concentrações e rendimentos de produtos, com maior estabilidade graças ao ambiente protetor do substrato sólido.
- Processos mais simples e econômicos: os sistemas de SSF geralmente são mais baratos para projetar e manter, com requisitos de infraestrutura mais baixos e, muitas vezes, processamento downstream mais fácil e mais barato para extração e purificação de produtos.
Produtos e aplicativos de alto valor:
A SSF provou sua versatilidade na produção de uma ampla gama de produtos essenciais para vários setores:
1. Biofertilizantes: Aumenta o desempenho da fermentação de determinados fungos bioestimulantes, como o Trichoderma harzianum e o Metarhizium anisopliae. A fermentação em estado sólido promove o espessamento da parede celular, aumentando as camadas perispórica e endospórica. Essa mudança está associada a um maior teor de β-glucanos, quitina e proteínas da parede, o que aumenta a resistência e a estabilidade do micélio ou dos esporos às condições mais exigentes do processo, otimizando sua adaptabilidade a diferentes condições ambientais e substratos agrícolas. Essa técnica também melhora a viabilidade e a produção de metabólitos bioativos a partir desses agentes biológicos.
2. Enzimas industriais: Esse é o método preferido para a produção de enzimas como amilases, xilanases, lipases, celulases, pectinases, fructosiltransferases e lactases. A ausência quase total de água torna as enzimas produzidas mais estáveis. Essas enzimas têm grandes aplicações em alimentos humanos e animais, bioenergia, produtos farmacêuticos e tratamento de resíduos.
3. Alimentos funcionais e enriquecimento de proteínas: melhoram significativamente o valor nutricional dos alimentos. Um exemplo é a fermentação de feijão com Pleurotus ostreatus. Esse FSS aumenta o teor de proteína, enriquece os aminoácidos essenciais (como valina, leucina, isoleucina e tirosina) e reduz os fatores antinutricionais, como o ácido fítico, a níveis quase indetectáveis.
4. Análogos de carne à base de plantas (PBMAs): a SSF é um método eficaz para criar PBMAs. Ao fermentar as proteínas de soja com microrganismos como Rhodotorula mucilaginosa, Monascus purpureus e Lactiplantibacillus plantarum, é possível simular a cor, a textura e o sabor da carne, reduzindo os fatores antinutricionais e promovendo as propriedades de ligação cruzada da proteína.
5. Antibióticos: permite a produção de antibióticos de baixo custo e alta produtividade, como a oxitetraciclina e a cefamicina C.
6. Ácidos orgânicos e biocombustíveis: Permite a produção de ácidos orgânicos, como o ácido cítrico e o ácido lático, bem como de biocombustíveis, como bioetanol, biodiesel e biogás, a partir de resíduos agroindustriais.
O papel da bioengenharia e o futuro:
Embora a SSF tenha enfrentado historicamente desafios como a escalabilidade e a recuperação de produtos, os avanços na bioengenharia estão abrindo novas portas. O projeto inovador de biorreatores, a engenharia genética e metabólica de microrganismos e o uso de técnicas avançadas de modelagem estão possibilitando a otimização do crescimento microbiano e da produção de metabólitos, superando problemas como a transferência de calor e massa.
A automação contínua e a integração de técnicas ômicas e inteligência artificial devem permitir que a fermentação em estado sólido atinja a eficiência e o impacto em larga escala de outras fermentações.
O Grupo TECHMI projetou um fermentador sólido horizontal, o TECHMI FES.
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