A bioquímica da fermentação.

FERMENTAÇÃO

     A fermentação é um conjunto de reações químicas controladas enzimaticamente, em que uma molécula orgânica (geralmente a glicose) é degradada em compostos mais simples, libertando energia. Em alguns casos a fermentação é usada para modificar um material cuja modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossem escolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas celas dos organismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança química sem ser afetado por isto.
     Hoje sabemos que os processos fermentativos resultam da atividade de microorganismos, como as leveduras ou fermentos (fungos) e certas bactérias. A levedura comum é um fungo composto de minúsculas células tipo vegetais similares às bactérias. Suas enzimas invertase e zimase quebram o açúcar em álcool e gás carbônico. Elas crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias azedam o leite produzindo ácidos láctico e buturico. Células do corpo humano produzem enzimas digestivas, como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel. Exemplo de fermentação é o processo de transformação dos açúcares das plantas em álcool, tal como ocorre no processo de fabricação da cerveja, cujo álcool etilico é produzido a partir do consumo de açúcares presentes no malte, que é obtido através da cevada germinada.Outro exemplo é o da massa do (bolo, pão) onde os fermentos (leveduras) consomem amido.
     De um modo geral o termo fermentação também é usado na biotecnologia para definir processos aeróbios.
  
     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 activação 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.

PRINCIPAIS TIPOS DE FERMENTAÇÃO

     Fermentação Lática

     Consiste na oxidação anaeróbica, parcial de hidratos de carbono, com a produção final de ácido lático além de várias outras substâncias orgânicas. É processo microbiano de grande importância utilizado pelo homem na produção de laticínios, na produção de picles e chucrute, e na conservação de forragens. Por outro lado, é responsável pela deterioração de vários produtos agrícolas.As bactérias utilizadas industrialmente são as anaeróbias e microaerófilas, para a produção de ácido acético, lático, glucônico, propiônico e outros, ou para a produção de alimentos (já citados). Os fungos também são usados na produção de ácidos por via fermentativa.
     Os principais ácidos são: cítrico, glucônico, fumárico, lático, gálico, ácidos graxos e outros. São provenientes da degradação anaeróbica de glicídeos por oxidação incompleta. As bactérias envolvidas nos processos para obtenção de ácidos são principalmente as do gênero Acetobacter e Lactobacillus. As bactérias podem formar inúmeros ácidos diferentes. São, no entanto, de maior interesse econômico algumas das bactérias produtoras de ácido lático, ácido acético e de ácido propiônico.

     Fermentação Alcoólica

       É o processo através do qual certos açúcares, principalmente a Sacarose, Glicose e Frutose são transformados em Álcool Etílico (ou Etanol).
     Para que isto ocorra, entretanto, torna-se necessária a ação de um "pool enzimático" para o desdobramento destes açúcares em álcool. Estas enzimas são fornecidas por microorganismos, as leveduras (ou fermento).

      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.

     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, ácido butírico e gás. É característica das bactérias do gênero Clostridium e se caracteriza pelo surgimento de odores pútridos e desagradáveis.
     A fermentação butírica é a conversão dos carboidratos em ácido butírico por ação de bactérias da espécie Clostridium butyricum na ausência de oxigênio.

     Fermentação Acética

     Consiste na oxidaçao parcial, aeróbica, do álcool etílico, com produção de ácido acético. Esse processo é utilizado na produção de vinagre comum e do ácido acético industrial. Desenvolve-se também na deterioração de bebidas de baixo teor alcoólico e na de certos alimentos. É realizada por bactérias denominadas acetobactérias, produzindo ácido acético e CO2.
     A fermentação acética corresponde à transformação do álcool em ácido acético por determinadas bactérias, conferindo o gosto característico de vinagre. As bactérias acéticas constituem um dos grupos de microrganismos de maior interesse econômico, de um lado pela sua função na produção do vinagre e, de outro, pelas alterações que provocam nos alimentos e bebidas.
     A bactéria acética ideal é aquela que resiste à elevada concentração de álcool e de ácido acético, com pouca exigência nutritiva, elevada velocidade de transformação do álcool em ácido acético, bom rendimento de transformação, sem hiperoxidar o ácido acético formado, além de conferir boas características gustativas ao vinagre. Essas bactérias acéticas necessitam do oxigênio do ar para realizarem a acetificação. Por isso multiplicam-se mais na parte superior do vinho que está sendo transformado em vinagre, formando um véu conhecido como "mãe do vinagre". Esse véu pode ser mais ou menos espesso de acordo com o tipo de bactéria.