De dois exemplos da importância do processo de fermentação para a obtenção de alimentos

Como todos sabemos, nosso corpo precisa de oxigênio para realizar a respiração celular, processo responsável pela liberação de energia. Como há a necessidade do uso de oxigênio, dizemos que se trata de um processo aeróbio. Existem, no entanto, processos que não utilizam oxigênio para liberar energia e são conhecidos como processos anaeróbios.

→ O que é a fermentação?

A fermentação é um processo em que ocorre a liberação de energia sem a participação do oxigênio. Nesse processo, ocorre a quebra de nutrientes, como a glicose, em produtos mais simples a fim de que ocorra a liberação de energia. Ela ocorre em algumas bactérias e fungos e acontece com a ajuda de diferentes enzimas.

→ Fermentação alcoólica e lática

Existem dois tipos básicos de fermentação: a lática e a alcoólica.

• Fermentação lática é aquela que, no final do processo, é produzido ácido lático;

• Fermentação alcoólica é aquela em que ocorre a produção de álcool e gás carbônico no final do processo.

→ Importância econômica da fermentação

O processo de fermentação já é conhecido desde a Antiguidade e utilizado na produção de bebidas alcoólicas e outros produtos. Acredita-se que desde 5.000 a.C. a fermentação seja utilizada na obtenção de vinhos e queijos.

Atualmente, por meio da fermentação, ocorre a fabricação de bebidas alcoólicas, como cerveja e vinho, iogurtes, coalhadas, queijos, pães, conservas e álcool a partir da cana-de-açúcar. Além disso, alguns antibióticos são produzidos por fermentação.

Sem dúvidas, a levedura Saccharomyces cerevisiae, um tipo de fungo, é a mais utilizada. Com essa levedura, é possível fazer pães, cervejas, vinhos e, mais atualmente, tem sido utilizada na fabricação do etanol utilizado como combustível. Na fabricação de pães, essa levedura, também chamada de fermento biológico, transforma o amido da farinha em gás carbônico e álcool. As bolhas de gás carbônico ficam incapazes de sair da massa, acumulando o gás e deixando-a maior e mais fofa. Quando o pão é assado, tanto o gás carbônico quanto o álcool evaporam.

Por Ma. Vanessa dos Santos

Autor(es): M�nica Caramez Triches Damaso ; Sonia Couri

Os processos fermentativos ocorrem desde a antiguidade, porém naquela época não se tinha o conhecimento de como a uva se transformava em vinho, a cevada em cerveja e a farinha em pão. Bem mais tarde, estudiosos começaram a esclarecer o fenômeno que estava envolvido nestas transformações, a então denominada fermentação. Uma definição mais restrita, mas ainda muito utilizada é a de que a fermentação é o mecanismo anaeróbico (sem oxigênio) de produção de energia que não envolve a cadeia respiratória. Nos dias de hoje, esta definição tem sido mais ampliada pelo fato de alguns processos que são conduzidos utilizando-se o oxigênio e a cadeia respiratória, também serem classificados como processos fermentativos, citando como exemplo a produção de enzimas microbianas. Portanto, um novo conceito mais abrangente para fermentação consiste no processo que ocorre quando o microrganismo se reproduz, a partir de uma fonte apropriada de nutrientes, visando a obtenção de um bioproduto.

Os processos fermentativos têm uma grande importância em vários setores de interesse para a sociedade, seja na indústria química, farmacêutica e na agricultura, bem como na indústria de alimentos. Neste último setor, exemplos muito importantes são a produção de queijo, iogurte, manteiga, produtos de panificação, picles, carnes fermentadas, vinagres, enzimas, dentre outros. Um processo fermentativo geral pode ser resumido em quatro etapas cruciais, a saber:

1) o preparo do meio de fermentação cuja composição depende do produto que se deseja obter;

2) a fermentação que é a etapa na qual microrganismos como bactérias, leveduras e fungos filamentosos transformam a matéria-prima em produto;

3) tratamentos finais, que são os processos necessários para se obter o produto com a qualidade e a pureza necessárias para sua aplicação, e

4) tratamento dos resíduos gerados. O meio de fermentação precisa conter uma fonte de carbono, que pode ser um carboidrato, como cana-de-açúcar, frutas, leite, malte, melaço e lignocelulósicos, bem como óleos vegetais e álcoois. Dependendo do processo, o meio pode corresponder a até 70% do custo do produto final, portanto, quanto mais barato o meio, menor o custo do produto.

O processo de fermentação pode ser de dois tipos: a fermentação submersa (FS) e a fermentação em meio semissólido ou estado sólido (FMSS ou FES). A fermentação submersa ocorre em meio com presença de água livre e normalmente com substratos solúveis. Um exemplo clássico de meio para fermentação submersa é o caldo de cana-de-açúcar usado para produção de etanol.

A FMSS é definida como um processo fermentativo que ocorre na ausência ou quase ausência de água livre, onde o crescimento microbiano e a formação de produtos ocorrem na superfície de substratos sólidos. Nestes casos, a matéria-prima funciona como um suporte do microrganismo, dos substratos, do produto e da água adicionada para umedecer o suporte.

O uso da técnica de FMSS oferece distintas vantagens sobre a FS, dentre as quais: a simplicidade do meio, principalmente para países com abundância de biomassa e de resíduos agroindustriais, e o uso de reatores menores, proporcionando economia de espaço. Destaca-se, ainda, a possibilidade dos rendimentos serem maiores que os obtidos em FS, além da ausência de formação de espuma, menor demanda de energia e, especialmente, a facilidade de controle de contaminação proporcionada pela pouca quantidade de água no sistema.

A utilização da fermentação em meio semi-sólido privilegia a sustentabilidade ambiental que vem sendo prioridade das políticas de pesquisa agropecuária em quase todo o mundo e se baseia na utilização racional dos recursos naturais e de resíduos agrícolas e industriais, viabilizando a obtenção de produtos com custo mais reduzido.

Uma outra classificação para os processos fermentativos se refere ao modo de operação. Neste quesito, os processos podem ser: 1) batelada, no qual em um determinado momento o processo é interrompido para retirada de todo o produto e seu término; 2) batelada alimentada, no qual uma corrente de alimentação é adicionada ao biorreator, sem que efluente e células sejam removidos do sistema. Em um determinado momento o processo é interrompido e todo produto recuperado. Esta operação é recomendada para contornar/minimizar/evitar os clássicos fenômenos de inibição por substrato ou produto; 3) contínuo, durante todo o tempo deste modo de operação ocorre entrada de uma corrente de alimentação e saída de produto. A inexistência de tempos improdutivos leva o processo a permanecer muito mais tempo em atividade e, sendo maior também o volume total processado em um longo período de tempo, aumentando-se a produtividade do processo. O processo fermentativo pode ser realizado em diferentes escalas de produção, desde a bancada, passando por piloto até chegar na escala industrial, com volumes de trabalho que variam muito entre uma e outra escala. Os equipamentos utilizados para o processo, podem ser desde pequenos frascos cônicos com poucos mililitros de capacidade até biorreatores de hectolitros. Os biorreatores são equipamentos nos quais os processos ocorrem e que podem ser construídos com diferentes materiais dependendo do processo no qual ele será utilizado. Durante o processo fermentativo, vários fatores precisam ser monitorados e/ou controlados, a saber: físico (tempo, temperatura, atividade de água, pressão, velocidade de agitação e vazão de gases e líquidos), químicos (pH, acidez, sólidos solúveis e oxigênio dissolvido) e biológicos (medida de crescimento microbiano e medida de contaminação). Dependendo do processo, o produto pode ser encontrado dentro da célula (intracelular) ou fora dela (extracelular). Esta diferença modifica totalmente os tratamentos finais do produto, que visam sua recuperação. Para os intracelulares, há necessidade de rompimento da célula o que dificulta e onera o processo de recuperação/separação do produto.

 As operações envolvidas nos processos de recuperação do produto são: diferentes tipos de filtração, centrifugação, extração, destilação, cristalização, desidratação e até purificação por técnicas cromatográficas, dependendo da pureza requerida.

Apesar de se ter uma variedade enorme de produtos obtidos via processos fermentativos, os principais processos são: a obtenção de bebidas alcoólicas e etanol carburante obtidos via fermentação alcoólica, a obtenção de leites fermentados, queijos, picles, chucrute via fermentação láctica e vinagre e ácido acético via fermentação acética.

Tanto o Enem quanto os principais vestibulares do nosso país têm por objetivo testar os conhecimentos e a capacidade de raciocínio do aluno. As questões que envolvem química, como a fermentação, por exemplo, também estão ligadas ao dia a dia. Você, enquanto estudante, deve ficar ligado nas transformações, ser capaz de entender os conceitos por trás da teoria apresentada.

É algo que acontece dentro do corpo humano ou algum fenômeno na natureza? Para ter uma química com essa disciplina e se sair bem no Enem e até mesmo em vestibulares de outros países, você vai precisar estudar os conceitos, entender o que acontece nas representações das fórmulas. Neste artigo, vamos mostrar como a fermentação está bastante presente na vida do homem.

Descubra o que é fermentação e qual é o processo que faz com que ela aconteça. Veja ainda quais são os principais tipos desse processo e as particularidades de cada um deles. Quer dominar mais uma matéria que pode ser abordada no Enem? Então, siga a gente neste texto. Boa leitura!

O que é Fermentação?

Você não precisa ser cozinheiro para conhecer os famosos fermentos usados nas preparações de pães, bolos e biscoitos. Esse é um exemplo simples e comum da fermentação. Além dessa versão, na própria culinária existem outras preparações que contam com esse processo químico. Alguns deles são:

• vinho;
• iogurte;
• cerveja.
• chucrute (aquele preparado de repolho alemão);
• picles (conservas de vegetais).

Afinal, o que acontece quando algo fermenta? Primeiro é preciso entender que existe a respiração aeróbica, que passa por três fases:

1. flicólise;
2. ciclo de Krebs;
3. Cadeia Respiratória.

Já a fermentação é uma forma de respiração anaeróbica, sem oxigênio. Seu ciclo se resume apenas à primeira etapa da respiração, ou seja, à glicólise. Entretanto, a fermentação pode ser facultativa, que é quando o organismo consegue realizar a respiração aeróbica e anaeróbica, realizando a segunda quando não há muito oxigênio disponível.

A outra possibilidade é a fermentação anaeróbica obrigatória, que acontece quando as células não têm estrutura para realizar a respiração completa e morrem se forem expostas ao oxigênio.

Como ocorre a fermentação?

A fermentação é um fenômeno que serve para obter energia sem precisar de oxigênio para isso. Esse tipo de processo normalmente é usado em fungos e bactérias, mas também no nosso corpo, nas células musculares esqueléticas. O local onde acontece esse procedimento é no citosol (principal componente do citoplasma).

O processo biológico de fermentação começa com a glicólise. Nesse processo, a molécula de glicose é quebrada, transformada em duas moléculas de piruvato. Acontece que o piruvato recebe elétrons do NADH (dinucleotídeo de nicotinamida-adenina) e se transforma em ácidos ou álcool.

Tipos de Fermentação

O tipo de fermentação será definido de acordo com o seu produto final. Por exemplo, se há a produção de álcool, então essa é uma fermentação alcoólica. Já nos casos em que o produto do processo é o ácido lático, ela será considerada uma fermentação lática.

Dessa forma, para entender ou descobrir qual o resultado de uma determinada fermentação, basta acompanhar quais são as enzimas disponíveis no organismo onde o processo acontece. Por exemplo, no nosso organismo, são as enzimas disponíveis no nosso sistema digestivo as responsáveis em apontar os produtos da fermentação.

Fermentação alcoólica

A fermentação alcoólica acontece em duas etapas. Em um primeiro momento, durante a glicólise, o piruvato se transforma em duas moléculas de acetaldeído (aldeído acético — C2H4O) e com isso, é liberado dióxido de carbono, o famoso CO2. Em seguida, o NADH doa seus elétrons para o acetaldeído e então temos o etanol.

que acontecem dessa forma. Um fungo presente na levedura (Saccharomyces cerevisiae) é o responsável pela fermentação alcoólica. Enquanto nas bebidas sua função é a produção do álcool, nas massas, seu papel é ajudar no crescimento, uma vez que ele libera gás carbônico, que promove o crescimento da massa.

Fermentação lática

Já a fermentação lática pode acontecer tanto em animais (inclusive no próprio ser humano) quanto em plantas e minerais. A enzima responsável por esse processo é a lactato desidrogenase. Nesse caso, o piruvato é reduzido e, com isso, surge o lactato.

No corpo humano, a produção excessiva de ácido lático gera desconforto — quando os músculos estriados esqueléticos precisam produzir muita energia e realizam esse processo, o que pode gerar um acúmulo e a famosa fadiga muscular.

Já na produção de laticínios como o iogurte, a coalhada e alguns tipos de queijo (por exemplo, o queijo minas frescal), organismos como os lactobacilos são responsáveis em realizar esse processo.

Fermentação natural

Uma tendência na atualidade que remonta a tempos passados são as massas de pão sem o fermento biológico, também conhecidas como pão levain. Esse processo, conhecido por fermentação natural, usa uma mistura de farinha de trigo e água como isca para microorganismos presentes no ar que encontram nessa preparação o ambiente ideal para seu desenvolvimento e, consequentemente, para a fermentação.

Como é um processo aleatório, não é possível controlar ou prever os rumos desse tipo de fermentação natural. Normalmente, serão produzidos os ácidos lático e acético.

Fermentação acética

Se você se aventura na cozinha, o termo “acético” provavelmente soa um tanto familiar. A fermentação acética é produzida pelas bactérias acéticas. Nesse processo, primeiro acontece a fermentação alcoólica e então o etanol é transformado por bactérias da família Pseudomonaceae. Esses organismos oxidam esse álcool e, como resultado, percebemos o ácido acético (C2H4O2).

Talvez você esteja até agora tentando se lembrar de qual ingrediente carrega este nome, ou melhor sobrenome. É o vinagre acético, que tem como principal ingrediente o ácido acético. Para acontecer a acetificação, as bactérias usam o oxigênio presente no ar (por isso, o processo de oxidação).

Como você viu, a fermentação é um processo muito importante para a transformação de alimentos e também pode acontecer dentro do corpo humano. Ela está ligada à respiração anaeróbica e pode transformar esses alimentos em uma fonte de lipídio. Com base neste texto, você já conseguirá trabalhar algumas questões de biologia do Enem que abordarem esse tema.

Se você quer conferir se realmente conseguiu aproveitar o conteúdo, faça os nossos exercícios sobre fermentação e respiração celular e comprove seus conhecimentos. Aproveite também e conheça o plano de estudos!