DIVISÃO DE MICROBIOLOGIA

O Laboratório de Microbiologia e Processos Fermentativos iniciou suas atividades juntamente com a criação do CPQBA no final da década de 1980. Cerca de dez anos mais tarde passou a se chamar Divisão de Microbiologia. Com o doutoramento de seus pesquisadores, a Divisão passou por um processo de aumento no número de projetos desenvolvidos, uma vez que estes profissionais passaram então a possuir maior independência acadêmica para a captação de recursos e o desenvolvimento de novas linhas de pesquisas. As pesquisas inicialmente desenvolvidas pela Divisão estavam relacionadas ao controle biológico de insetos, fermentações e produção de enzimas, sendo posteriormente diversificadas também para o estudo de Microbiologia Agrícola, Ambiental e de Ação Antimicrobiana de Produtos Naturais.

Os projetos referentes a esta última linha de pesquisa incluem a avaliação da atividade de óleos essenciais e extratos de plantas para controle de microrganismos de interesse na medicina humana, animal, em alimentos, cosméticos, entre outras. Os mesmos são realizados em estreita colaboração com outras divisões do CPQBA, como Agrotecnologia, Química Orgânica e Farmacêutica, Química de Produtos Naturais e Farmacologia e Toxicologia, o que comprova seu caráter multidisciplinar. “Estamos procurando novos antimicrobianos naturais a partir de plantas medicinais e aromáticas em substituição aos antibióticos sintéticos, para aplicação em diferentes áreas” informa a coordenadora da Divisão, Marta Cristina Teixeira Duarte.

Os estudos têm se concentrado principalmente em espécie de plantas pertencentes à Coleção de Plantas Medicinais e Aromáticas – CPMA, da Divisão de Agrotecnologia, que possui cerca de 650 espécies, das quais 250 já foram estudadas quanto à atividade antimicrobiana. Após coleta do material vegetal de interesse, a extração e purificação dos princípios ativos são realizadas pela Divisão de Química Orgânica e Farmacêutica, sendo em seguida submetidos aos estudos da ação antimicrobiana na Divisão de Microbiologia.

As pesquisas em Microbiologia Agrícola, por sua vez, têm como foco as interações entre plantas medicinais e microrganismos, que através de um processo simbiótico permitem maior desenvolvimento da planta e, consequentemente, a obtenção de maiores concentrações de princípios ativos em certas plantas medicinais. Estas pesquisas, na maioria das vezes, necessitam serem conduzidas em ambiente controlado e para tanto optou-se pela introdução do cultivo em aeroponia.

O sistema de cultivo aeropônico mostrou-se extremante interessante para a produção de fungos micorrízicos como inoculante, produção de mudas de difícil propagação, obtenção de princípios ativos que se encontram principalmente nas raízes, mas não exclusivamente, estudos de doenças do sistema radicular, entre outras.

Na área de atuação voltada às pesquisas ambientais podemos destacar que, atualmente, as atividades agrícolas e industriais têm demandado a síntese de novos compostos químicos, sobretudo orgânicos, cujas configurações estruturais envolvem moléculas ou grupos funcionais raramente ou nunca encontrados na natureza. O objetivo é obter propriedades únicas como estabilidade térmica ou atividade biológica. Uma vez introduzidos no ambiente, tais compostos são denominados xenobióticos, podendo se tornar poluentes caso promovam efeitos indesejáveis em consequência de sua toxicidade e concentração. Neste contexto, na Divisão de Microbiologia são estudados processos de biodegradação ou bioremediação de compostos ativos de uso humano ou saúde animal (produtos farmacêuticos), em sistemas de abastecimento de água (doméstico ou industrial), bem como no solo. São também realizados estudos de remoção de compostos orgânicos prioritários (POP’s). Os POP’s são compostos altamente estáveis e que persistem no ambiente, têm a capacidade de bioacumular em organismos vivos. Atuam negativamente, sobretudo como disruptor dos sistemas reprodutivo, imunitário e endócrino, sendo também apontados como carcinogênicos. Estes estudos são conduzidos por meio da aplicação de microrganismos e/ou enzimas, nestes processos.

Dentre os trabalhos em parceria com indústrias pode ser citada a importante interação que ocorreu com a indústria Biocamp, visando a produção de probióticos para utilização em ração de aves em substituição aos promotores de crescimento sintéticos.

“Seguindo uma determinação mundial, as indústrias estão buscando a substituição de produtos sintéticos por naturais, como é o caso dos promotores de crescimento (antibióticos) utilizados nas rações de aves e suínos, a fim de diminuir o problema da resistência microbiana a drogas”, alerta a pesquisadora Marta Duarte. “Em diversos países existe a proibição de se utilizar antibióticos em rações animais. No Brasil, alguns promotores de crescimento já foram abolidos, porém esta determinação ainda não é obrigatória, mas sim recomendável”. Nesta mesma linha, pesquisas desenvolvidas na Divisão de Microbiologia do CPQBA com o apoio da FAPESP e da Ouro Fino Saúde Animal permitiram o estudo de comparação da ação de óleos essenciais com a ação de antibióticos comumente utilizados como promotores de crescimento em ração de suínos, e que gerou patente registrada no país e no exterior, recentemente licenciada pela empresa Ouro Fino.

Outras empresas desenvolveram parcerias recentes com a Divisão de Microbiologia, também visando a substituição de conservantes e antimicrobianos sintéticos em seus produtos, como a Johnson e Johnson do Brasil S.A. e a Iharabrás S.A. Indústrias Químicas.

 PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS

A Divisão de Microbiologia realiza prestações de serviços em “Monitoramento do ar de ambientes climatizados”, para empresas de diversos segmentos, como alimentícias e farmacêuticas, além de escritórios, bancos e outras empresas. “A ANVISA, através da Resolução RE n.9, de 16 de janeiros de 2003, prevê que sejam realizadas estas análises como controle da qualidade microbiológica do ar e nossa Divisão atua em toda a região de Campinas”, dimensiona Marta Duarte.

PESQUISAS PIONEIRAS

Desde o início da Divisão foram conduzidas pesquisas em controle biológico com a utilização de Bacillus thuringiensis subespécie israelenses (Bti) para o controle de larvas de Aedes aegypti e Simulium pertinax (borrachudo). Esta pesquisa envolveu desde o isolamento do microrganismo, otimização de processo fermentativo em escala laboratorial e industrial, determinação da atividade larvicida e formulação de produto comercial contando, na época, com o apoio da empresa Nitral, de Curitiba -PR.

Foram também realizadas pesquisas visando a produção e caracterização de enzimas microbianas. “Nesta linha tivemos um estudo bastante completo com a enzima xilanase, desde o isolamento do microrganismo até a caracterização da enzima específica para sua utilização pela indústria do papel”, conta Duarte.

A pesquisa identificou o microrganismo e seus produtos, e caracterizou uma enzima que atuava nas condições de temperatura e pH normalmente utilizadas pelas indústrias de papel, não sendo necessárias grandes alterações para aplicação da enzima em plantas industriais convencionais. No processo de produção de papel, o uso de xilanases auxilia no reforço do branqueamento, reduzindo assim a utilização de cloro, que é altamente poluente. “O uso de enzimas, além de reduzir o uso de cloro e representar uma economia de reagentes químicos, melhora algumas propriedades físicas e mecânicas do papel. Com a aplicação da xilanase estudada, houve aumento da alvura e melhora da resistência do papel ao rasgo. É ainda uma questão de tempo até que a indústria se convença da necessidade de aplicar enzimas em seu processo de produção de papel”, considera a pesquisadora e coordenadora da Divisão de Microbiologia do CPQBA, Marta Duarte.

A Divisão de Microbiologia do CPQBA participou de um projeto em conjunto com a Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ/Coope, Universidade Federal de São Carlos UfsCar e Unesp/Araraquara, para a obtenção de ácido láctico a partir de resíduos agroindustriais visando a produção de plástico biodegradável. O projeto envolveu a construção de uma planta piloto na Biorio e posterior implantação de uma unidade industrial, que será a 1ª. indústria instalada no Brasil com este propósito e a 5ª. no Mundo.

Entre os desafios futuros a serem enfrentados pela Divisão, segundo a pesquisadora Marta Duarte, seria o de “ver no mercado os produtos aqui estudados e desenvolvidos. Isto já está se concretizando através do lançamento de um produto microencapsulado natural para uso em ração de suínos, mais especificamente para tratamento de doenças entéricas”.

Ainda, estudos de aumento de escala do sistema de cultivo em aeroponia que permitam avaliar sua viabilidade econômica na obtenção de princípios ativos de plantas medicinais, produção de inoculantes à base de fungos micorrízicos arbusculares e obtenção de mudas.

 Fermentador operando

Figura 1: Fermentador NBS-80L Escala Piloto em operação.

 Microbiologia1

Figura 2: FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography. 

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