FERMENTAÇÃO

O QUE É FERMENTAÇÃO?

A fermentação não deve ser confundida com a respiração anaeróbica 
(processo no qual algumas bactérias produzem energia anaerobicamente formando resíduos inorgânicos). Trata-se, na verdade, de um processo anaeróbio de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como bactérias e fungos, chamados nestes casos de fermentos.
A fermentação é um conjunto de reações químicas controladas enzimaticamente, em que uma molécula orgânica (geralmente a glicose) é degradada em compostos mais simples, liberando energia. Em alguns casos a fermentação é usada para transformar um material cuja modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossem escolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas células dos organismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança química sem ser afetado por isto.
Células do corpo humano produzem enzimas digestivas, como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel. 

COMO PODE OCORRER A FERMENTAÇÃO?

Há duas maneiras de fermentação:

·         Fermentação aeróbica: ocorre na presença de oxigênio do ar, como por exemplo no ácido cítrico e na penicilina.

·         Fermentação Anaeróbica: ocorre na ausência de oxigênio, como por exemplo na cerveja, no vinagre, no iorgute e até em cãimbras.

Reações de Fermentação

Pode-se considerar as reações da fermentação divididas em duas partes principais: a glicólise e a redução do ácido pirúvico. 

1) A glicólise é o conjunto de reações iniciais da degradação da glicose, semelhantes em todos os tipos de fermentação e na respiração aeróbia. Tem início com a ativação da glicose, que recebe dois grupos fosfato, fornecidos pelo ATP, que se transforma em ADP.
Por este processo de fosforilação a glicose transforma-se em frutose 1,6-difosfato (molécula com 6 carbonos e dois fosfatos) que será quebrada em duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (molécula com 3 carbonos e um fosfato), pois é altamente instável.
A energia desta quebra permite a ligação de um outro grupo fosfato inorgânico a cada uma destas moléculas, que se tornam gliceraldeído 1,3-difosfato. Estes grupos fosfato, energéticos, são então transferidos para moléculas de ADP, transformando-as em ATP. O gliceraldeído transforma-se, por sua vez, em ácido pirúvico.

Sabe-se que a glicólise ocorre em praticamente todos os seres vivos, mesmo que complementada com outras reações, o que parece confirmar que deverá ter sido o primeiro fenômeno eficiente de produção de energia em células.

2) A segunda parte da fermentação consiste na redução do ácido pirúvico resultante da glicólise. Cada molécula de ácido pirúvico é reduzida pelo hidrogénio que é libertado pelo NADH2 produzido na glicólise, originando, conforme o tipo de organismo fermentativo,

ácido láctico, ácido acético ou álcool etílico e dióxido de carbono.

Assim, o rendimento energético líquido deste processo fermentativo é de apenas 2 moléculas de ATP por cada molécula de glicose degradada (recordemos que para activar a glicose foram investidos 2 ATP e que no final se produzem 4 ATP). Este processo é, portanto, muito pouco eficiente, pois apenas 4% da energia contida na molécula de glicose é disponibilizada para o organismo.
A fermentação não utiliza oxigênio e decorre no citoplasma das células, sendo cada etapa catalisada com a ajuda de uma enzima diferente.

Fermentação Lática

Os lactobacilos (bactérias presentes no leite) executam fermentação lática, em que o produto final é o ácido lático. Para isso, eles utilizam como ponto de partida, a lactose, o açúcar do leite, que é desdobrado, por ação enzimática que ocorre fora das células bacterianas, em glicose e galactose. A seguir, os monossacarídeos entram nas células, onde ocorre a fermentação.

  



Cada molécula do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que também contém três átomos de carbono.  

Lactobacillus 

                                  

O sabor azedo do leite fermentado se deve ao ácido lático formado e eliminado pelos lactobacilos. O abaixamento do pH causado pelo ácido lático provoca a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho, usado na fabricação de iogurtes e queijos.

 Fermentação láctica no homem!

Você já deve ter ouvido que é comum a produção de ácido lático nos músculos de uma pessoa, em ocasiões que há esforço muscular exagerado. A quantidade de oxigênio que as células musculares recebem para a respiração aeróbia é insuficiente para a liberação da energia necessária para a atividade muscular intensa.

Nessas condições, ao mesmo tempo em que as células musculares continuam respirando, elas começam a fermentar uma parte da glicose, na tentativa de liberar energia extra.

O ácido láctico acumula-se no interior da fibra muscular produzindo dores, cansaço e cãibras.

Depois, uma parte desse ácido é conduzida pela corrente sanguínea ao fígado onde é convertido em ácido pirúvico.

Fermentação Cítrica

O ácido cítrico, largamente utilizados nas industrias de alimento, refrigerantes, medicamentos, tintas e outras, eram anteriormente extraído de frutos cítricos. Atualmente, é obtido por oxidação parcial aeróbica de hidratos de carbono (sacarose, principalmente) por ação de certos fungos, entre os quais Aspergillus niger, A. wentii, Mucor spp. etc

Aspergillus niger 

Fermentação Butírica

Fermentação butírica é a reação química realizada por bactérias anaeróbias, através da qual se forma o ácido butírico. Este processo foi descoberto por Louis Pasteur em 1861. Se produz, a partir da lactose ou do ácido láctico. A fermentação butírica é a conversão dos carboidratos em ácido butírico por ação de bactérias da espécie Clostridium butyricum na ausência de oxigênio e se caracteriza pelo surgimento de odores pútridos e desagradáveis.

Clostridium butyricum

Fermentação Alcoólica

As leveduras e algumas bactérias fermentam açucares, produzindo álcool etílico e gás carbônico (CO₂), processo denominado fermentação alcoólica.

Na fermentação alcoólica, as duas moléculas de ácido pirúvico produzidas são convertidas em álcool etílico (também chamado de etanol), com a liberação de duas moléculas de CO₂ e a formação de duas moléculas de ATP.

Esse tipo de fermentação é realizado por diversos microorganismos, destacando-se os chamados “fungos de cerveja”, da espécie Saccharomyces cerevisiae. O homem utiliza os dois produtos dessa fermentação: o álcool etílico empregado há milênios na fabricação de bebidas alcoólicas (vinhos, cervejas, cachaças etc.), e o gás carbônico importante na fabricação do pão, um dos mais tradicionais alimentos da humanidade. Mais recentemente tem-se utilizado esses fungos para a produção industrial de álcool combustível.

Saccharomyces cerevisiae

Os fungos que fermentam também são capazes de respirar aerobicamente, no caso de haver oxigênio no meio de vida. Com isso, a glicose por eles utilizada é mais profundamente transformada e o saldo em energia é maior, 38 ATP, do que os 2 ATP obtidos na fermentação.

Fermentação Acética

A fermentação acética se dá após a fermentação alcóolica e sua base é a produção de ácido acético a partir de álcool etílico.

Esse tipo de fermentação é realizado pelas acetobactérias. Seu produto final, o ácido acético, provoca o azedamento de vinhos e dos sucos de frutas, além de ser responsável pela produção de vinagres comum e do ácido acético industrial. Desenvolve-se também na deterioração de bebidas de baixo teor alcoólico e na de certos alimentos.

As acetobactérias, também conhecidas por bactérias acéticas, necessitam de oxigênio para realizar acetificação, produzindo ácido acético e CO2. Por essa razão, multiplicam-se mais na parte superior do vinho que está sendo transformada em vinagre.

FERMENTO - Ingrediente fundamental para o pão

Não é possível produzirmos um pão, na forma como estamos acostumados a consumi-lo, sem a utilização de fermento, pois é este elemento o responsável para que a massa fique leve e macia, diferente dos pães pesados e massudos (pães ázimos) fabricados pelos povos antigos, há milhares de anos atrás.
O conhecido "fermento biológico" nada mais é do que uma grande 

quantidade de células de Saccharomyces cerevisiae, um grupo de leveduras muito utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas, pão, bolos, biscoitos, etc. Este grupo faz parte dos fungos, e engloba organismos unicelulares com nutrição heterotrófica por não possuírem pigmentos fotossintetizantes. De todos os seres vivos, os fungos são os que possuem a mais rica coleção de enzimas. Esta variedade de enzimas permite que eles "ataquem" praticamente qualquer tipo de material.

O fermento, ou as leveduras, atacam os açúcares da massa, transformando-os em dióxido de carbono (CO2). Durante o descanso da massa o gás formado dobra de volume, provocando o crescimento do pão.
É muito importante diferenciar-se o fermento biológico do fermento químico, utilizado para bolos e biscoitos.

Aplicações e Benefícios

  ·         O ácido que é produzido na fermentação azeda ajuda a conservar os alimentos. Nos mingaus fermentados, os ácidos principais são os lácticos e acéticos.

 ·         Na Tanzânia, as crianças que comem mingau fermentado têm menos diarréias do que as crianças que comem mingau não fermentado. O mingau é contaminado freqüentemente com bactérias que causam a diarréia devido à água impura ou à falta de higiene. A fermentação ajuda a reduzir a contaminação porque estas bactérias nocivas não podem multiplicar-se tão facilmente em alimentos fermentados.

·         A Penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias causadoras de doenças. É derivado de um mofo que cresce em uma mistura fermentativa de substâncias cuidadosamente selecionadas para este propósito. A Penicilina industrial e muitos outros antibióticos se tornaram uma área muito importante da indústria farmacêutica.

·         A fermentação melhora a absorção de nutrientes importantes, especialmente ferro e zinco.

·         A fermentação melhora o conteúdo protéico e adiciona vitaminas e minerais.

·         Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a rações animais para acelerar o crescimento dos animais e os proteger de doenças.

·         Muitas pessoas preferem o sabor dos alimentos fermentados. Alguns dizem que o sabor azedo ajuda a recuperar o apetite quando as pessoas estão doentes.

·         A fermentação reduz a toxina (cianeto) que está naturalmente presente na mandioca, especialmente nas variedades amargas. A maneira tradicional de fazer gari e farinha ralando-se a mandioca e deixando-a de molho em água para fermentar é uma maneira inteligente de permitir que o ácido libere a toxina. O benefício desta prática foi apreciado pelos nossos ancestrais, apesar de que esta ‘ciência’ só foi conhecida recentemente.

·         O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas produzidas por microorganismos. É usado em limpadores de metal e como um preservativo e agente de sabor em alimentos. O Ácido cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas. Poderia ser obtido delas, mas seria necessário um número muito alto de frutos para produzir a quantia de ácido cítrico atualmente feita pela fermentação de melado com o mofo Aspergillus niger.

·         As leveduras e algumas bactérias fermentam açúcares, produzindo álcool etílico e gás carbônico, processo denominado fermentação alcoólica. O homem utiliza os dois produtos dessa fermentação: o álcool etílico, empregado há milênios na fabricação de bebidas alcoólicas e o gás carbônico, importante na fabricação do pão, um dos mais tradicionais alimentos da humanidade.

·         Os lactobacilos (bactérias presentes no leite) executam a função láctica, em que o produto final é o ácido láctico. Para isso eles utilizam, como ponto de partida, a lactose, o açúcar do leite. O sabor azedo do leite fermentado se deve ao ácido láctico formado e eliminado pelos lactobacilos. O abaixamento do pH (aumento de acidez) causado pelo ácido láctico provoca a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho, usado na fabricação de queijos e iogurtes.

·         As acetobactérias provocam o azedamento do vinho e dos sucos e frutas, sendo responsáveis pela produção do vinagre.

Referências: 

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica3.php

http://juliacesb3m.blogspot.com.br/

Integrantes: Sara Ramos, Letícia, Dianna , Nathalie e Kemily