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Fermentação


  Bioquímica

Muitos produtos de importância biológica e econômica, como antibióticos e bebidas alcoólicas, são obtidos com técnicas em que a ação de microrganismos provoca a decomposição de certas substâncias, no processo conhecido como fermentação.

Fermentação é um processo, próprio de certas células animais e vegetais, que causa a fragmentação de moléculas de açúcares, reação em que se desprende gás carbônico e há liberação de energia.

Normalmente, a fermentação realiza-se na presença de catalisadores biológicos denominados enzimas, que aceleram as reações envolvidas no processo sem, no entanto, serem consumidos. Um catalisador de origem inorgânica, tal como o íon hidrogênio de um ácido mineral, tem a faculdade generalizada de hidrolisar tanto os carboidratos, as proteínas e as graxas como outras substâncias orgânicas, e a característica adicional de tornar essas reações completas.

As enzimas, pelo contrário, são mais específicas em sua ação catalisadora. Assim o ácido mineral (por exemplo, o ácido sulfúrico) transforma o amido em glicose, pela hidrólise, enquanto a diástase (uma enzima) transforma o mesmo amido em maltose, também pela hidrólise, e a maltase (outra enzima) converte a maltose em glicose. Pela hidrólise os ácidos minerais transformam as proteínas em aminoácidos, ao passo que as proteases não levam a reação além dos peptídeos (acúmulo de dois ou mais aminoácidos).

Existem ainda substâncias, denominadas co-enzimas, que acompanham muitas enzimas e são indispensáveis a sua atividade, enquanto as chamadas antienzimas são compostos presentes em um tecido e  evitam a ação da enzima sobre o substrato.


Evolução histórica

Baseada num processo de fermentação, a fabricação do vinho é praticada há mais de dez mil anos, embora só no século XVII se iniciassem os estudos sobre os fundamentos químicos do processo. Descobriu-se que a espuma gerada pela fermentação correspondia ao desprendimento de gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2).

Foi o cientista francês Louis Pasteur, descobridor do microrganismo causador da raiva, quem criou, no final do século XIX, o termo fermentação, que reservou exclusivamente para os processos em que as transformações provocadas por leveduras e outros microrganismos ocorriam na ausência de ar. Em 1897, Eduard Buchner, ao isolar enzimas de levedura, mostrou que eram elas, e não as leveduras, as verdadeiras responsáveis pela fermentação alcoólica. Atualmente, emprega-se o termo fermentação para designar todas as reações em que ocorre a transformação de açúcares, seja nos músculos, produzindo ácido lático, seja em plantas ou em microrganismos.


Classificação

As fermentações são aeróbicas quando se realizam em presença de oxigênio atmosférico, e anaeróbicas quando não há intervenção do oxigênio, o qual é nocivo a esse tipo de fermentação. Em geral, nestas últimas, há produção de gases, seja hidrogênio, seja CO2, provenientes das reações de descarboxilação.

A natureza dos produtos finais não depende unicamente do substrato inicial, mas também do mecanismo do processo. Se há predominância de um só produto, o processo é denominado homo fermentativo; no caso de vários produtos serem elaborados simultaneamente, o processo é hétero fermentativo.

Em relação ao produto ou produtos elaborados, as fermentações podem ser dissimilativas e assimilativas. No primeiro caso os produtos são excretados, como a fermentação alcoólica, a cítrica e a lática. A fermentação é assimilativa, quando os produtos intermediários são assimilados, como ocorre na síntese de gorduras, de vitaminas ou de proteínas.


Aplicações

Os processos de fermentação industrial utilizam os denominados agentes de fermentação, adequados para iniciar o processo, além do controle cuidadoso da concentração do substrato, umidade e temperatura, entre outros parâmetros, importantes nesse tipo de reação bioquímica.

O agente do processo de fermentação é um microrganismo, animal ou vegetal. Os animais unicelulares não apresentam interesse industrial, ao passo que os vegetais unicelulares, como as bactérias e leveduras -- ambas contêm enzimas -- são usados industrialmente em vários tipos de fermentação.

As leveduras compreendem um grupo de vegetais unicelulares bastante primitivos, que se incluem na ampla classificação dos fungos. Sua nutrição depende dos carboidratos, previamente formados, e do amoníaco (ou dos aminoácidos), encontrados na matéria orgânica. Mesmo apresentando caracteres comuns, não constituem um grupo homogêneo e diferem entre si em  forma, tamanho, métodos de reprodução, capacidade fermentativa, exigências nutritivas e proliferação enzimática. As formas das células já observadas no microscópio são redondas, ovaladas e triangulares.

As leveduras do gênero Saccharomyces, sobretudo a espécie S. cerevisiae, são conhecidas mais extensamente, em virtude de seus usos na panificação e na produção de álcool e bebidas fermentadas. As principais aplicações industriais das leveduras derivam de sua capacidade de provocar a fermentação dos açúcares, com produção de dióxido de carbono e álcool etílico.

Outras aplicações da levedura compreendem suplementos alimentícios e matérias-primas, a partir das quais se isolam produtos bioquímicos específicos, como o ergosterol e os ácidos nucleicos. São também usadas como fontes de enzimas, para realizar reações especiais que incluem a liberação de oxigênio, a partir do peróxido de hidrogênio, por meio da ação da catalase - como na produção de borracha esponjosa - e inversão da sacarose pela invertase, o que se verifica na indústria açucareira, e na formação do l-acetilfenilcarbinol, produto intermediário na síntese da l-efedrina. A levedura também tem sido utilizada para produzir glicerina, em presença de sulfito ou em meio alcalino.


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