Geleneksel Maliyetleme Sistemleri ile Faaliyet Tabanlı Maliyetleme

No processo de fermentação de cefalosporina existem duas fases distintas de crescimento: a trofofase, quando altas taxas de crescimento resultam num rápido desenvolvimento de biomassa e a idiofase, em que aparece o produto no meio de cultura com nenhum ou pouco aumento na quantidade de biomassa (Demain, 1971).

O processo de crescimento é extremamente complexo. Ele envolve: a formação de proteína, carboidratos e outras substâncias que compõem a célula; um mecanismo para a

extensão de paredes e hifas por meio do qual esses componentes são inseridos no lugar; o estabelecimento de um sistema enzimático ordenado dentro das células; o estabelecimento de um mecanismo formador de energia para suprir as operações químicas envolvidas com esses processos; o desenvolvimento de organelas celulares tanto quanto ramificações e produção de esporos e a formação de metabólitos secundários. A energia suprida na forma de ATP é requerida para o crescimento celular e manutenção, é também usada para a biossíntese dos produtos metabólitos secundários. Os principais responsáveis pela biossíntese são as próprias células, que contém todas as enzimas requeridas para esse propósito. Então, para altos rendimentos, uma boa concentração de células trabalhando eficientemente é necessária (Calam, 1984).

Podemos considerar como metabólitos secundários, aqueles compostos cuja formação não estão diretamente integradas aos processos biossintéticos básicos de formação da biomassa. Aparentemente não tem importância para o desenvolvimento na fase proliferativa dos microrganismos. O papel do metabolismo secundário parece ser uma parte essencial do metabolismo celular, freqüentemente junto com um mecanismo que capacita a célula a resistir a uma auto-intoxicação (Cunha, 1975).

Apesar dos metabólitos secundários diferirem dos primários tanto na estrutura quanto na atividade metabólica, seus processos biossintéticos não são mutuamente exclusivos, interagindo de maneira complexa através da competição por intermediários metabólicos chaves. Embora se tenha conhecimento de uma grande quantidade de metabólitos secundários, geralmente estes são sintetizados a partir de um pequeno número de precursores chaves através de etapas que compreendem relativamente poucas reações desviadas do metabolismo primário em um número limitado de pontos da rota biossintética (Demain et al., 1983).

A dissociação existente entre a fase de crescimento e a fase de produção é devido ao retardamento dos mecanismos de produção de metabólitos secundários durante a trofofase. Nos estágios inicias, muitos organismos são sensíveis ao seu próprio antibiótico, no entanto, após a fase de rápido crescimento, tornam-se fisiologicamente resistentes ao antibiótico externo (Drew e Demain, 1977). Os mesmos autores concluíram que o atraso na formação do produto secundário é um dos mais importantes mecanismos, através do qual os microrganismos produtores de antibióticos protegem-se dos efeitos danosos do mesmo.

Demain et al. (1963), por meio de vários experimentos elaboraram um meio sintético, do qual obteve-se um produção de aproximadamente de 500 µg de cefalosporina

por mL de caldo. O meio de cultura continha 3,6% de sacarose e 2,7% de glicose como fontes de carbono, DL-metionina como fonte de enxofre, sulfato de amônio como fonte de nitrogênio, além de outros componentes e sais. Esta relação entre os açúcares mostrou ser muito eficiente na promoção da síntese de cefalosporina C.

Matsumura et al. (1978), registraram o comportamento característico do consumo dos açúcares glicose e sacarose, pelo Cephalosporium acremonium M8650 em um biorreator agitado de 30 L em batelada. Os resultados mostraram que primeiramente ocorreu o rápido consumo da glicose ao mesmo tempo em que o crescimento celular era intenso. Após exaustão da glicose iniciou-se a utilização da sacarose e a biossíntese de Cefalosporina C. Pequeno incremento na concentração celular foi observado durante a produção. Os autores ainda verificaram mudanças características na morfologia do microrganismo, observaram microscopicamente hifas finas na trofofase e hifas entumecidas e altamente fragmentadas durante a idiofase que passavam a artrosporos ao final da fermentação.

Araujo (1996), estudou o processo de produção de cefalosporina C na forma livre em frascos agitados em mesa rotativa a 250 rpm, temperatura de 26 °C e pH inicial de 7,0 utilizando células de Cephalosporium acremonium ATCC 48272. A Figura 2.5 ilustra os resultados experimentais do processo em meio contendo glicose e sacarose. Pode-se observar o comportamento diáuxico através do qual a glicose é preferencialmente consumida à sacarose, e o bom rendimento celular no açúcar mais facilmente metabolizável. O autor observou diferentes formas celulares no decorrer do processo; hifas finas, fragmentos de hifas entumescidas e artrosporos para amostras recolhidas em 24, 96 e 144 horas de processo em meio de produção, respectivamente.

Silva (1998), realizou experimentos em biorreator no regime batelada convencional por um período de 144 horas com 4,5 litros de meio de fermentação, tendo como fontes de carbono a glicose 27 g/L e a sacarose 36 g/L. O fermentador foi inoculado com 300 mL de inóculo e controlou-se o oxigênio dissolvido em 27% da saturação através da variação automática da velocidade de agitação entre 250 e 500 rpm, temperatura de 26 °C e uma vazão de ar mantida em 3 L/min. A Figura 2.6 ilustra os resultados obtidos pelo autor, evidenciando o fenômeno da diauxia, com o consumo de toda a glicose, com acelerada formação de biomassa, até aproximadamente 47 horas e, em seguida, pela lenta assimilação da sacarose e a formação do antibiótico, com manutenção ou pequeno incremento na biomassa. Na Figura 2.7 pode-se observar a grande demanda de oxigênio e a

crescente produção de dióxido de carbono durante a fase de formação de biomassa e consumo de glicose. No início da assimilação da sacarose ocorreu uma inversão, caracterizada por queda na formação de CO2 e no consumo de O2. A Figura 2.8 mostra a variação do pH na qual observa-se uma diminuição no valor deste durante a assimilação da glicose para o crescimento celular, seguido de um aumento a partir do início do metabolismo da sacarose e estabilização da biomassa.

Figura 2.5: Resultados experimentais de um ensaio do processo de produção de cefalosporina C com células livres de C. acremonium C-10, em mesa rotativa a 250 rpm, temperatura de 26 °C (Araujo, 1996).

Figura 2.6: Resultados experimentais de um ensaio do processo de produção de cefalosporina C com células livres de C. acremonium C-10, em fermentador no regime batelada convencional a 250-500 rpm, temperatura de 26 °C (Silva, 1998).

Figura 2.7: Resultados experimentais da porcentagem molar de CO2 e O2 presentes nos gases de saída de um fermentador operado no regime batelada convencional para produção de cefalosporina C com células livres de C. acremonium C-10 a 250-500 rpm, temperatura de 26 °C (Silva, 1998).

Figura 2.8: Resultados experimentais da variação do pH referentes a um ensaio do processo de produção de cefalosporina C com células livres de C. acremonium C-10, em fermentador no regime batelada convencional a 250-500 rpm, temperatura de 26 °C (Silva, 1998).