Conteúdo: Fermentação e seus processos.
A fermentação é um processo de obtenção de energia em que uma molécula orgânica é degradada a compostos orgânicos mais simples, ocorrendo geralmente em organismos como bactérias e fungos em condições anaeróbicas.
A fermentação ocorre integralmente no hialoplasma da célula. Envolve etapas de degradação da molécula da glicose em reações químicas sem a participação do oxigênio. Ao todo, atuam nesse processo 11 enzimas, que catalisam 11 reações químicas consecutivas. Estudaremos a seguir os três tipos mais comuns de fermentação.
1. Fermentação alcoólica (etílica)
É o processo de obtenção de energia utilizado por fungos como as leveduras. Na fermentação alcoólica, a glicose é transformada em álcool etílico, gás carbônico e ATP.
1 glicose → 2 álcool etílico + CO2 + 2 ATP
A fermentação alcoólica realizada por micro-organismos ou por enzimas isoladas tem grande importância para os seres humanos em vários aspectos. Na produção do vinho, o suco de uva, rico em frutose, é armazenado em tonéis sem ar (em condições anaeróbicas). Os fungos presentes nas cascas da uva decompõem a frutose e originam álcool etílico (etanol), produzindo o vinho.
A produção de outras bebidas alcoólicas obedece aos mesmos princípios. Como outros caldos vegetais são empregados, o paladar de cada uma delas é diferente. Algumas bebidas, como o vinho e a cerveja, são constituídas pelo próprio caldo fermentado. Outras, como a cachaça, o conhaque e o uísque, são produzidas por destilação desse caldo fermentado, o que resulta em uma bebida com maior teor alcoólico.
Como o processo se chama fermentação, as enzimas envolvidas passaram a ser conhecidas como fermentos. Essa designação é bastante imprópria, uma vez que as enzimas realizam milhares de outras atividades bioquímicas, além da fermentação. Há muito tempo, foram desenvolvidas formas de se isolarem essas enzimas, permitindo a execução da fermentação em escala industrial.
Na fabricação do pão, o fermento é adicionado à farinha (amido), realizando a fermentação alcoólica e formando CO2 . A liberação desse gás forma grande quantidade de bolhas na massa, o que a faz crescer. Quando cortamos uma fatia de pão, podemos observar a existência dessas bolhas na massa. Na periferia da massa, há maior contato com o oxigênio, e a fermentação não é executada com a mesma intensidade que no interior da massa, que não tem contato com o ar.
Um outro importante uso industrial da fermentação alcoólica é a produção do álcool combustível. A cana-de-açúcar tem o caule rico em sacarose. Nas usinas e nas destilarias, esses caules são moídos e o caldo obtido é fermentado em condição de absoluta ausência de ar, para evitar o contato com o oxigênio. Fermentada, a sacarose se converte em álcool etílico (etanol). O caldo fermentado é fracionado em uma coluna de destilação, o que permite a separação do etanol, empregado como combustível nos veículos a álcool.
Esse tipo de fermentação alcoólica é usada principalmente na produção de:
· Pães;
· Bebida alcoólicas, como vinhos e cervejas;
· Etanol.
2. Fermentação láctica
É um processo de obtenção de energia comumente utilizado por bactérias do tipo lactobacilos e eventualmente pelas células do nosso tecido muscular.
Nesse tipo de fermentação, a molécula de glicose é convertida em ácido láctico.
1 glicose → 2 ácido láctico + 2 ATP
A fermentação láctica tem importância industrial, na produção de queijos, de coalhadas e de iogurtes. Por ação das bactérias lactobacilos, a lactose do leite é fermentada, gerando ácido láctico. A presença dessa substância deixa o leite com um odor e um sabor característicos (“leite azedo”), e a diminuição acentuada do pH (acidez) provoca a precipitação da caseína, que é uma das proteínas do leite. Essas proteínas tornam-se insolúveis e formam a coalhada.
A fermentação láctica também acontece nas células musculares dos animais, durante atividade física intensa. Quando o suprimento de oxigênio não é suficiente para permitir a geração de todo o ATP na respiração aeróbica, as células musculares passam a executar também a fermentação láctica, o que determina acúmulo de ácido láctico no tecido muscular. A presença dessa substância é a causa principal de algumas desconfortáveis manifestações, como a fadiga e a dor muscular.
A fermentação lática é usada principalmente na produção de:
· Iogurtes;
· Leites, como o leite fermentação;
· Queijos;
· Conservas.
3. Fermentação acética
É realizada por bactérias do tipo acetobacter. Nesse processo também é liberado gás carbônico. A fermentação acética é usada industrialmente na fabricação do vinagre.
Veja a equação da fermentação acética a seguir:
1 glicose → 2 ácido acético + CO2 + 2 ATP
De um modo geral, podemos dizer que os processos de fermentação citados possuem um saldo de duas moléculas de ATP por molécula de glicose utilizada no processo. A fermentação aproveita apenas parcialmente a energia da glicose, pois as moléculas de álcool etílico, ácido láctico e ácido acético armazenam energia em suas moléculas, pois utilizamos o álcool etílico como combustível nos carros. Repare que a fermentação láctica não libera CO2, ao contrário das fermentações alcoólica e acética.
A fermentação acética é usada principalmente na produção de:
· Vinagre comum;
· Ácido acético industrial.
Diferenças entre a respiração e a fermentação
Na fermentação, a glicose é degradada, na ausência de oxigênio, em substâncias mais simples, como o ácido lático (fermentação lática) e o álcool etílico (fermentação alcoólica). Nesses processos, há um saldo de apenas 2 moléculas de ATP.
Na respiração celular, processo que utiliza oxigênio, a glicose é completamente degradada, formando gás carbônico e água. A energia liberada é suficiente para haver um saldo de 36 ou 38 moléculas de ATP. Portanto, o ganho energético é maior na respiração do que na fermentação.
Exercícios sobre Fermentação.
1-) Se as células musculares podem obter energia por meio da respiração aeróbica ou da fermentação, quando um atleta desmaia após uma corrida de 1000 m por falta de oxigenação adequada de seu cérebro, o gás oxigênio que chega aos músculos também não é suficiente para suprir as necessidades respiratórias das fibras musculares, que passam a acumular
a) glicose.
b) ácido acético.
c) ácido lático.
d) gás carbônico.
e) álcool etílico.
2-) A fabricação de cerveja envolve a atuação de enzimas amilases sobre as moléculas de amido da cevada. Sob temperatura de cerca de 65 °C, ocorre a conversão do amido em maltose e glicose. O caldo obtido (mosto) é fervido para a inativação das enzimas. Após o resfriamento e a filtração, são adicionados o lúpulo e a levedura para que ocorra a fermentação. A cerveja sofre maturação de 4 a 40 dias, para ser engarrafada e pasteurizada.
PANEK, A. D. Ciência Hoje, São Paulo, v. 47, n. 279, mar. 2011 (adaptado)
Dentre as etapas descritas, a atividade biológica no processo ocorre durante o(a)
a) filtração do mosto.
b) resfriamento do mosto.
c) pasteurização da bebida.
d) fermentação da maltose e da glicose.
e) inativação enzimática no aquecimento.
3-) Um atleta, que participou de uma corrida de 1500m, desmaiou depois de ter percorrido cerca de 800m devido à oxigenação deficiente em seu cérebro. Sabendo-se que as células musculares podem obter energia por meio da respiração aeróbica ou fermentação, nos músculos do atleta desmaiado deve haver acúmulo de:
a) glicose
b) glicogênio
c) monóxido de carbono
d) ácido lático
e) etanol.
4-) Dona Margarida observou que uma lata de sardinha estava estufada e resolveu não consumir o seu conteúdo.
Assinale a alternativa que apresenta uma justificativa INCORRETA para a atitude de dona Margarida.
a) O alimento pode conter toxinas produzidas por micro-organismos.
b) O alimento pode estar em processo de decomposição.
c) Os gases responsáveis pelo estufamento da lata são tóxicos.
d) Pode ter ocorrido falta de higiene durante o processo de embalagem
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