Definição de fermentação
A fermentação refere -se ao processo metabólico pelo qual as moléculas orgânicas (normalmente glicose) são convertidas em ácidos, gases ou álcool na ausência de oxigênio ou qualquer cadeia de transporte de elétrons. As vias de fermentação regeneram a coenzima nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+), que é usada na glicólise para liberar energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP). A fermentação produz apenas uma rede de 2 ATP por molécula de glicose (através da glicólise), enquanto a respiração aeróbica produz até 32 moléculas de ATP por molécula de glicose com o auxílio da cadeia de transporte de elétrons.
O estudo da fermentação e seus usos práticos é denominado zimologia e se originou em 1856 quando o químico francês Louis Pasteur demonstrou que a fermentação foi causada por leveduras. A fermentação ocorre em certos tipos de bactérias e fungos que exigem que um ambiente livre de oxigênio viva (conhecido como anaeróbios obrigatórios), em anaeróbios facultativos como leveduras e também em células musculares quando o oxigênio está em falta (como em exercício árduo). Os processos de fermentação são valiosos para as indústrias de alimentos e bebidas, com a conversão de açúcares em etanol usados para produzir bebidas alcoólicas, a liberação de CO2 por fermento usado no fermento do pão e com a produção de ácidos orgânicos para preservar e sabor vegetais e laticínios.
Função da fermentação
A principal função da fermentação é converter NADH de volta na coenzima NAD+ para que possa ser usada novamente para glicólise. Durante a fermentação, um aceitador de elétrons orgânico (como piruvato ou acetaldeído) reage com o NADH para formar NAD+, gerando produtos como dióxido de carbono e etanol (fermentação de etanol) ou lactato (fermentação do ácido lático) no processo.
Tipos de fermentação
Existem muitos tipos de fermentação que se distinguem pelos produtos finais formados a partir de piruvato ou seus derivados. As duas fermentações mais comumente usadas pelos seres humanos para produzir alimentos comerciais são a fermentação de etanol (usada em cerveja e pão) e fermentação do ácido lático (usado para sabor e preservar laticínios e vegetais).
Fermentação de etanol
Esta figura mostra os processos de glicólise e fermentação de etanol.
Na fermentação do etanol, o piruvato produzido através da glicólise é convertido em etanol e dióxido de carbono em duas etapas. Primeiro, o piruvato libera dióxido de carbono para formar um composto de dois carbonos chamado acetaldeído. Em seguida, o acetaldeído é reduzido pelo NADH ao etanol, regenerando assim o NAD+ para uso em glicólise. No geral, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de dióxido de carbono e duas moléculas de etanol.
A fermentação de etanol é tipicamente realizada por leveduras, que é um fungo unicelular.
Fermentação do ácido lático
Esta figura mostra os processos de glicólise e fermentação homolática.
Existem dois tipos principais de fermentação do ácido lático: homolático e heterolático. Na fermentação do ácido homoláctico, NADH reduz o piruvato diretamente para formar lactato. Este processo não libera gás. No geral, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de lactato. Na fermentação heterolática, algum lactato é ainda mais metabolizado, resultando em etanol e dióxido de carbono através da via da fosfocetolase.
A fermentação do ácido lático é realizada principalmente por certos tipos de bactérias e fungos. No entanto, esse tipo de fermentação também ocorre nas células musculares para produzir ATP quando o suprimento de oxigênio foi esgotado durante o exercício extenuante e a respiração aeróbica não é possível.
Equação de fermentação
Fermentação de etanol
glicose → 2 etanol + 2 dióxido de carbono C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
Fermentação do ácido lático
glicose → 2 ácido lático C6H12O6 → 2 C3H6O3
Produtos de fermentação
Embora existam vários produtos da fermentação, os mais comuns são etanol, ácido lático, dióxido de carbono e gás hidrogênio (H2). Esses produtos são usados comercialmente em alimentos, vitaminas, produtos farmacêuticos ou químicos industriais. Além disso, muitos produtos menos comuns ainda oferecem valor comercial. Por exemplo, a produção de acetona através da fermentação de acetona – butanol – etanol foi desenvolvida pela primeira vez pelo químico judaico Chaim Weizmann e foi importante para a indústria da guerra britânica durante a Guerra da Palavra.
Questionário
1. O que é a coenzima regenerada pelo processo de fermentação? A. NADH B. NAD+ C. Etanol D. Ácido Lacto
Resposta à pergunta nº 1
B está correto. A fermentação converte NADH de volta na coenzima NAD+ para que possa ser usada novamente para glicólise. O NADH é usado na fermentação, mas é o NAD+ que é regenerado no processo.
2. Que tipo de fermentação ocorre nas células musculares durante o exercício extenuante? A. etanol B. ácido misto C. ácido lático D. ácido butírico
Resposta à pergunta nº 2
C está correto. A fermentação do etanol é realizada por leveduras. A fermentação com ácido misto e a fermentação do ácido butírico são realizadas por bactérias. A fermentação do ácido lático pode ser realizada por bactérias ou em células musculares quando o suprimento de oxigênio é esgotado durante o exercício extenuante.
3. Qual químico demonstrou famosamente o papel de levedura na fermentação? A. Chaim Weizmann B. Louis Pasteur C. Marie Curie D. Antoine Lavoisier
Resposta à pergunta nº 3
B está correto. Enquanto Chaim Weizmann também é famoso por sua pesquisa sobre fermentação, Louis Pasteur foi o primeiro a atribuir a fermentação de açúcares por leveduras, criando o campo da zimologia.
Referências
- Reece, J.B., Urry, L. A., Cain, M.L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. (2014). Biologia de Campbell (décima edição). Boston: Pearson.
- Kauffman, G. B. & Mayo, I. (1994). Chaim Weizmann (1874-1952): químico, biotecnólogo e estadista. Journal of Chemical Education, 71 (3), 209.
- Chojnacka, K. (2006). Produtos de fermentação. Engenharia química e tecnologia de processo químico, 12.
- Ganguly, Subha. Aspectos químicos da tecnologia de fermentação nas indústrias de processamento de alimentos. Research Journal of Chemical and Environmental Sciences 1.1 (2013): 42-43.
Última atualização em 19 de agosto de 2022