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1 INTRODUÇÃO
Quando um suco de fruta fica estagnado, ocorre a fermentação e, e por meio de uma série de reações bioquímicas, álcool e outras substancias químicas são produzidas a partir do açúcar existente na fruta. Por esta razão, Pasteur estava ansioso para refutar a teoria da geração espontânea: existia a convicção de que os produtos da fermentação do suco de frutas eram resultado da presença de microrganismos, e não que a fermentação produzia microrganismos, como alguns acreditavam. Muitas civilizações antigas produziam bebidas que, atualmente sabemos, são produtos de fermentação microbiana. Frutas e cereais eram empregados na fabricação das mais variadas bebidas alcoólicas , como o vinho e a cerveja, e, posteriormente, destilando certos fermentados obtém-se as chamadas bebidas destiladas, como o uísque, vodka, saque e cachaça. A produção de vinho existe há muito tempo; já na Grécia antiga acreditava-se que o vinho fora inventado por Dionísio, o deus da fertilidade, do drama e do vinho na mitologia grega. Uma cerveja derivada do arroz na China, chamada kiu , tem sua origem por volta de 2300 a.C. O saquê é uma bebida japonesa produzida pela fermentação microbiana de arroz moído. Durante centenas de anos, o povo dos países balcânicos tem consumido produtos de leite fermentado. Tribos da Ásia Central apreciam koumiss , uma bebida alcoólica feita de leite de égua ou camela. Os antropologistas e historiadores não conhecem nenhuma sociedade que não utilize a fermentação para produzir bebidas. Nos tempos remotos, os povos aperfeiçoaram seus produtos fermentados por tentativa e erro, sem compreenderem, no entanto, que a qualidade do produto dependia do fornecimento de um tipo especial de microrganismo.
2 FERMENTAÇÃO
A fermentação é um processo de obtenção de energia utilizado por algumas bactérias, fungos e outros organismos. Ele ocorre com a quebra da glicose (ou outros substratos como o amido) em piruvato, que depois é transformado em algum outro produto, como o álcool etílico e lactato, definindo fermentação alcoólica e láctica (a fermentação também pode ser butírica, oxálica, acética, etc.). Este tipo de obtenção de energia não necessita do oxigênio como aceptor final de elétrons, por isso é chamado de respiração anaeróbica. Porém, ele é 12 vezes menos eficiente em termos de energia, gerando apenas 2 ATPs por molécula de glicose. A fermentação realiza-se em duas fases:
a) 1º Fase: Glicólise
Nesta fase, uma molécula de glicose C 6 H 12 O 6 , composta por 6 carbonos é desdobrada em duas moléculas de ácido pirúvico, composto por 3 carbonos C 3 H 4 O 3. Para desencadear a reação são necessários 2ATP (Adenosina trifosfato), após a glicose é oxidada e duas moléculas NAD+^ ficam reduzidas em NADH (algum hidrogénio sai da glicose para as moléculas transportadoras NAD+^ existentes no citosol). Durante o processo são também sintetizadas 4 moléculas de ATP a partir de 4ADP + 4P, ficando com rendimento de 2ATP (4ATP-2ATP(gastos para desencadear a reacção)). C 6 H 12 O 6 + 2ATP → 2C 3 H 4 O 3 + 2NADH + 4ATP cada molécula NADH possui um H 2
b) 2º Fase: Fermentação
Após a Glicólise o ácido pirúvico é reduzido ao combinar-se com os hidrogénios transportados pelo NADH originando-se ácido láctico C 3 H 6 O 3.
2.2 Fermentação alcoólica
Praticamente todos os organismos vivos podem utilizar a glicose para produção da energia necessária para seus processos metabólicos. Neste processo, chamado glicólise, a glicose e alguns outros açúcares são transformados em outras substâncias, com liberação de energia. O que determina quais substâncias serão produzidas depende do tipo de microorganismos e o meio onde vivem. As leveduras de cervejaria e padaria e em todos os outros organismos que promovem a fermentação alcoólica, incluindo algumas plantas, fermentam a glicose em etanol e CO 2 , de forma que, neste processo, toda massa de glicose está contida nos produtos e não é utilizado outra substância como "matéria prima" (como oxigênio, nitrato, íons ferricos, etc). O processo de glicólise, comum as fermentações, produz ácido pirúvico, que no meio celular encontra-se ionizado na forma de piruvato e um intermediário reduzido, o NADH. Como a quantidade de NADH é limitada e ele é necessário na sua forma oxidada (NAD+) na glicólise e, consequentemente, na continuação do processo de produção de energia, o NADH tem que ser oxidado. A forma como ele será oxidado caracteriza o tipo de fermentação, e quase sempre utiliza o outro subproduto da glicólise: o piruvato ou seus derivados. Na fermentação alcoólica, o piruvato sofre descarboxilação (perda de um átomo de carbono, na forma de CO 2 ), pela ação de uma enzima (piruvato descarboxilase), formando aldeído acético. Este aldeído sofre redução, oxidando o NADH para NAD+ e formando o etanol, processos intermediados pela enzima álcool desidrogenase. O CO 2 produzido na descarboxilação do piruvato pelas leveduras é o responsável pela carbonatação caraterística do champagne (vinho) e da cerveja, assim como pelo crescimento da massa do pão e do bolo. A álcool desidrogenase está presente em muitos organismos que metabolizam o álcool, incluindo o homem. No fígado humano ela cataliza a oxidação do etanol, quer ele seja ingerido quer ele seja produzido por microorganismos intestinais, com a concomitante redução do NAD+ para NADH. O álcool produzido pelas leveduras é também um meio de defesa contra outros microorganismos.
Mesmo a própria levedura não consegue sobreviver em um meio com mais de 25% álcool (a maioria das cepas naturais interrompe o crescimento a 12% etanol em solução). Esta propriedade de eliminar microorganismos indesejáveis foi muito usada na antiguidade: na Europa, muitas fontes de água eram contaminadas, e o vinho e cerveja não possuiam os microorganismos patogênicos. Ocorre produção de etanol, e durante o processo há liberação de CO 2. Essa liberação é responsável pelo crescimento de massas de bolo e de pão que possuem fermento (organismo fermentadores). A fermentação também é responsável pela fabricação de bebidas alcólicas.
2.3 Fermentação Acética
O termo vinagre , deriva do latim vinum acre , via empréstimo do catalão vinagre , que, também como em português, quer dizer vinho agre ou azedo. O vinagre é um contaminante indesejável na fabricação de vinhos. É, entretanto, um composto bastante utilizado no preparo de alimentos. 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 CO 2. O químico francês Lavoisier (1743-1794), escreveu no livro "Tratado de Química Elementar" que o vinagre não era nada mais que o vinho acetificado devido à absorção do oxigênio, portanto o resultado apenas de uma reação química. Pensava-se, na época, que a camada gelatinosa que se formava na superfície do vinho em acetificação, a "mãe do vinagre", era apenas um produto da transformação, mas não a causa. Somente mais tarde, Pasteur mostrou que sem a participação da bactéria acética não há formação do vinagre. Assim provou: sempre que o vinho se transforma em vinagre, é devido à participação de bactérias acéticas que se desenvolvem na superfície formando um véu, afirmação esta categoricamente negada pelos químicos da época.
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. Segundo a equação da reação oxidativa, o rendimento da transformação do álcool em ácido acético é o seguinte:
CH 3 - CH 2 OH + O 2 → CH 3 - COOH + H 2 O 1/2 O 2 H 2 O H 2 O NADP+^ NADP + H+
CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 CH(OH) 2 CH 3 COOH
etanol álcool acetaldeído hidrato de aldeído ácido sidrogenase acetaldeído desidrogenase acético
46g de álcool → 60g de ácido acético 1g de álcool → 1,3g de ácido acético
Na prática, para se determinar a quantidade de ácido acético de um vinagre a partir do vinho que lhe deu origem, estima-se que, para cada 1% v/v de álcool do vinho, forma-se 1% de ácido acético no vinagre. Por exemplo, um vinho de 10% de álcool originará um vinagre de 10% de ácido acético, no entanto esse rendimento é baixo para os acetificadores industriais. Outra maneira de calcular o rendimento em ácido acético é multiplicar o grau alcoólico do vinho por 1,043. Nesse caso, o vinho com 10% v/v de álcool daria origem a um vinagre de 10,43% de ácido acético. As principais perdas de ácido acético, no processo de acetificação, são devidas ao consumo elevado de álcool pelas bactérias, à evaporação natural dos constituintes voláteis (álcool, ácido acético) e a problemas industriais.
Em alguns casos, as perdas de ácido acético podem ser mais elevadas devido à transformação do ácido acético em água e dióxido de carbono, pela presença predominante de bactérias Acetobacter xylinum.
2.3.1 Características gerais do gênero Acetobacter:
As bactérias do gênero Acetobacter são bastonetes elipsoidais, retos ou ligeiramente curvos. Quando jovens são Gram e as células velhas são Gram variáveis. Apresentam a capacidade para oxidar a molécula do etanol e do ácido acético a CO 2 e H 2 O. São comumente encontrados em frutas e vegetais e estão envolvidos na acidificação bacteriana de sucos de frutas e bebidas alcoólicas, cerveja, vinho, produção de vinagre e fermentação de sementes de cacau. Os Acetobacter são capazes de fermentar vários açúcares, formando o ácido acético, ou ainda, utilizam este ácido como fonte de carbono, produzindo CO 2 e H 2 O. As espécies capazes de oxidar o ácido acético estão subdivididas em dois grupos: organismos capazes de utilizar sais de amônio como única fonte de nitrogênio e um outro grupo sem esta capacidade.
2.3.2 Características gerais do gênero Gluconobacter
As bactérias acéticas deste gênero são bastonetes elipsoidais Gram - ou Gram + fracos quando as células estão velhas. As células desse gênero apresentam-se em pares ou em cadeias. São aérobios estritos e oxidam a molécula do etanol a ácido acético. O nome Gluconobacter vem da característica do gênero de oxidar a glicose em ácido glucônico. A espécie representante do gênero Gluconobacter é o G. oxydans, encontrado em alimentos, vegetais, frutas, fermento de padaria, cerveja, vinho, cidra e vinagre.
3 LEITES FERMENTADOS
É todo produto que coagula e diminui o pH do leite, por fermentação láctea, por meio de microorganismos. Nos frascos encontrados no mercado existem variações de lactobacilos, como o Lactobacillus Casei e Bifidobacterium. Qualquer pessoa pode consumir estes alimentos depois da fase do desmame. Quanto maior a freqüência, melhor a manutenção da flora bacteriana e a ingestão de cálcio, pois o leite fermentado é fonte deste mineral. E, para quem costuma ter desconforto após ingerir leite, uma boa noticia é que nesses produtos a lactose já vem processada, ou seja, o individuo não precisa digeri-la no organismo, diminuindo assim os sintomas dessa intolerância. Alimentos fermentados à base de leite, tais como coalhada e iogurte, são importantes na dieta humana. As bactérias do ácido lático são as mais comumente como culturas iniciadoras na preparação desses alimentos. O processo de produção inicia-se com a adição de uma cultura iniciadora ativa no leite pasteurizado, seguida por incubação à temperatura adequada para o crescimento dos microrganismos da cultura iniciadora. O principal produto da fermentação é o ácido láctico, juntamente com quantidades menoirs de substâncias aromatizantes, tal como os compostos diacetil, aromatizante presente na manteirga. A tabela 1, mostra algumas características dos leites fermentados.
Tabela 1 – Características dos leites fermentados.
Produto fermentado
Principais organismos reponsáveis pela fermentação
Observações gerais
Leitelho cultivado, nata azeda cultivada
Uma mistura de estreptococos lácticos ( Steptococcus lactis ou Streptococcus cremoris) com bactérias responsáveis pelo aroma (Leuconostoc citrovorum ou Leuconostoc dextranicum)
A função dos estreptococos é produzir ácido láctico, que dá o sabor ácido , e coagular o leite; a função dos Leuconostoc [e produzir substâncias voláteis e neutras que conferem odor característico desejável; a cultura iniciadora deve conter intenso crescimento bacteriano; a incubação é a 21º C.
Leite búlgaro
Lactobacillus bulgáricus
Incubação do leite inoculado a 37º C, similar ao leitelho cultivado; diferindo por apresentar maior acidez e não ter
aroma
Leite acidófilo
Lactobacilulus acidóphilus
O leite para a propagação do L. Acidóphilus assim como o volume de leite a ser fermentado são esterelizados, uma vez que este microrganismo é facilmente sobrepujado por bactérias contaminantes. Incubação a 37º C; a acidez deve atingir 0,6 a 0,7%.
Iogurte Streptococcus acidóphilus e Lactobacillus bulgaricus
Fabricação a partir do leite, no qual os sólidos são concentrados por evaporação da água e adição de sólidos de leite desnatado; o produto tem uma consistência cremosa.
Kefir
Streptococcus lactis, Lactobacillus bulgaricus e Leveduras fermentadoras de lactose.
Uma fermentação láctica e e alcoólica mista; as bactérias produzem ácido (0,6 a 1,0% de ácido láctico) e as leveduras produzem álcool (0,5 a 1% de etenol); os microrganismos aglomeram-se para formar pequenos glânulos chamados grâos de kefir; nos Balcãs, a fermentação se faz em bolsas de couro de cabras; o processo de fermentação pode ser contínuo pela adição de leite fresco, à medida que o produto fermentado é removido. Pode também ser prparado com leite de vaca ou ovelha.
Kumiss Similares aos encontrados nos grãos de kefir
Produto de fermentação mista ácido-alcoólica fabricado com leite de égua em certas regioes da Rússia.
5. LACTOBACILOS
Os lactobacilos são importantes para o nosso sistema digestivo e imunológico. Os chamados alimentos probióticos representam saúde e proteção ao organismo. Milhares de microorganismos vivos agem permanentemente em nossa flora intestinal e são responsáveis pela absorção dos nutrientes ingeridos através da alimentação. Esses "bichinhos" melhoram a integridade da parede intestinal e assimilam alguns nutrientes importantes para o organismo, como o cálcio e o ferro. De nada adianta seguir uma alimentação saudável se a flora intestinal não estiver sadia. Alimentos como o leite, iogurte, queijo fresco e a coalhada, são fundamentais em nosso dia-a-dia, porque contêm o melhor dos probióticos: os lactobacilos vivos, os mesmos do leite fermentado. Pesquisas mostram que os lactobacilos equilibram o funcionamento intestinal, impedem a multiplicação de bactérias nocivas, inibem a produção de toxinas, melhoram a digestão, fortalecem o sistema imunológico, além de prevenir o câncer de colón, localizado no intestino grosso. Abaixo selecionamos as dúvidas mais freqüentes sobre esses alimentos. Nossa flora intestinal é composta por um equilíbrio dos lactobacilos bons e maus. Ou seja, temos um conjunto de muitas espécies de bactérias que, quando estão equilibradas, não causam problemas à saúde, mas, caso contrário podem provocar doenças, alergias. Os microorganismos considerados bons (lactobacilos ou probióticos) devem ser maioria no intestino. Entretanto, vários motivos levam à morte desses microorganismos benéficos como, por exemplo, estresse, doenças intestinais, uso de antibióticos, envelhecimento. Por isso é importante ingerirmos esses alimentos e assim renovarmos nossos microorganismos. Entre os vários benefícios que trazem ao nosso organismo, os lactobacilos tendem a melhorar e regular todo o funcionamento da flora intestinal, além de combater as substâncias tóxicas e causadoras do câncer. Não só fortalecem o sistema imunológico, como minimizam os efeitos colaterais provocados por antibióticos que desequilibram o intestino. Como os lactobacilos são resistentes, para chegar inteiros ao intestino vão acidificando o ambiente e assim dificultando a permanência dos microorganismos
patogênicos, causadores de doenças no estômago e intes tino. Esse ambiente ácido facilita a absorção dos minerais e das vitaminas, tão importantes ao organismo. Outra função é ajudar a manter íntegra a parede do intestino, o que permite que todos os nutrientes sejam absorvidos adequadamente. Um frasco por dia de leite fermentado e o consumo de queijos frescos, iogurtes, coalhadas - são suficientes para proteger o organismo contra os fatores que desequilibram a flora intestinal. Essa quantidade é o bastante para proteger organismo e ficar mais resistente às bactérias e a qualquer tipo de infecção. Entretanto, é bom evitar o consumo excessivo desses produtos, que podem causar um desconforto intestinal, além do excesso de calorias que pode prejudicar o seu processo de eliminação de peso.
REFERÊNCIAS
PELCZAR JR, Michael J.; CHAN, E.C.S; KRIEG, Noel R. Microbiologia conceitos e aplicações. V.2. 2. ed. 517 p. Tradução Sueli Fumie Yamada. Pearson Education do Brasil. São Paulo, 1997.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fermenta. acessado em 06 de out. de 2008.
______Terra, Universo de Vida - Biologia (Ano 1) - Porto Editora
______TORTORA, Gerard J; FUNKE, Berdell R; CASE, Christine L. Microbiologia. PARÁ: ArtMed, 2005.894p.
