Fermentação e a ação de organismos vivos na manutenção de energia

Fermentação e o processo de liberação de energia

O processo de fermentação, muito parecido com o processo de respiração celular, é responsável tanto por organismos vivos – como as bactérias, os fungos e os protozoários – quanto pelas células presentes em todo o corpo humano.

A fermentação pode ocorrer de diferentes maneiras, e é classificada de acordo com as enzimas produzidas por cada organismo; resultando em substâncias como ácido acético, etanol ou ácido lático, entre outros. Além disso, este processo é também muito empregado nas produções realizadas pela indústria alimentícia – ajudando a compor produtos já populares e de grande consumo em todo o mundo.

O que é fermentação?

Fermentação é um processo químico que libera energia sem a presença de gás oxigênio, ou seja, é um processo anaeróbio. Ela é também um agrupamento de reações controlada por enzimas, por meio da degradação de uma molécula orgânica; transformando-a em compostos mais simples e, assim, liberando energia. Para que a fermentação aconteça, os microrganismos (fungos e bactérias) fazem uso da glicose.

Além da fermentação, as bactérias podem realizar a respiração aeróbica. Algumas bactérias – chamadas de anaeróbios estritos –  não são resistentes ao gás oxigênio, por isso habitam ambientes profundos ou regiões em que a presença  desse gás é praticamente nula. Já os microrganismos chamados de anaeróbios facultativos – alguns fungos e outras bactérias – realizam a fermentação sem gás oxigênio e a respiração aeróbia com presença do gás. Bons exemplos disso podem ser vistos nas células musculares do corpo humano e o levedo da cerveja.

Na glicólise, todas as células de glicose são divididas em duas moléculas de ácido pirúvico – ou moléculas de piruvato. É aí que acontece a liberação de energia e de hidrogênio através de muitas reações químicas. O hidrogênio associa-se à moléculas que transportam hidrogênio (NDA), resultando em NADH + H^+; ou melhor, em NADH₂.

No entanto, há muitos tipos de fermentação categorizadas por ácidos diferentes. As mais comuns são:

• Acética;
• Alcoólica;
• Do leite ou lática.

Cada tipo de fermentação depende dos tipos de enzimas que os organismos possuem. Isso fará com que o produto resultante seja diferente, como, por exemplo: ácido lático, ácido butírico, ácido etílico e ácido acético.

Como ocorre a fermentação?

Como dito anteriormente, a fermentação inicia-se com o processo de glicólise e ocorre no citosol. Em outras palavras, ela acontece quando a glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato. No início, este processo assemelha-se ao processo de respiração celular.

O piruvato irá receber elétrons H⁺ originados pelo NADH e se transformará em ácido lático (fermentação lática) que será eliminado pelas células. Este piruvato também pode transforma-se em álcool e gás carbônico (fermentação alcoólica), mas que, assim como o ácido láctico, também serão eliminados. Toda substância resultante dependerá exclusivamente do organismo em que o processo irá ocorrer.

Entretanto, a fermentação rende em quantidade menor quando comparada ao processo de respiração celular. Na respiração é possível obter 30 ATP, enquanto na fermentação obtém-se apenas 2 ATP.

Fermentação acética

A fermentação acética é realizada por meio de bactérias – as acetobactérias, da família Psedomonaceae, como a Gluconobacter ou a Acetobacter – quando entram em contato com o etanol (resultante da fermentação alcoólica).

Estes organismos são responsáveis por produzir ácido acético através da oxidação, muito utilizado na fabricação de vinagre e no processo de azedamento de sucos dos sucos de frutos e do vinho.

O vinagre caseiro é composto por 5% de ácido acético e 95% de água. Além disso, este tipo de ácido é também usado na produção de alguns compostos orgânicos, como, por exemplo:

• Ésteres;
• Acetatos inorgânicos;
• Acetatos de celulose;
• Plásticos.

Fermentação alcoólica

A fermentação alcoólica é caracterizada pela liberação de uma molécula de dióxido de carbono através do piruvato, resultando em um composto com dois carbonos reduzidos pelo NADH, gerando álcool etílico ou etanol.

Este tipo de fermentação acontece principalmente em leveduras e em bactérias. Em leveduras, os fungos microscópicos da espécie Saccharomyces cerevisae são utilizados para produzirem bebidas alcoólicas. Este tipo de levedo é capaz de transformar suco de cevada em cerveja e suco de uva em vinho. Além disso, a produção de álcool etílico e etanol são provenientes do suco da cana-de-açúcar destilado e fermentado. Assim, é geralmente usado para fabricar aguardente ou combustível.

A produção de pão também conta com a presença deste levedo – o fermento de pão ou também chamado de fermento biológico. Isso ocorre pois o gás carbônico produzido durante a fermentação fica armazenado na parte interna da massa e a faz crescer. Assim, quando a massa é assada seu entorno endurece. Este tipo é também conhecido como fermentação natural, quando não há adição de aditivos ou compostos químicos na massa, apenas farinha, água e ação dos microrganismos.

Fermentação lática

A fermentação lática – também conhecida como fermentação do leite – é caracterizada pela transformação do piruvato em ácido lático. Para isso acontecer, utiliza-se íons hidrogênio conduzidos pelo dinucleótido de nicotinamida e adenina (NADH), formados no processo da glicólise. Nesta fermentação o gás carbônico não é liberado.

A fermentação lática é realizada por meios de alguns protozoários, algumas bactérias (lactobacilos), fungos e por células que compõem o tecido muscular humano. Quando atividades físicas são realizadas intensamente, o gás oxigênio fica insuficiente no processo de manter a respiração celular nos músculos e para liberar a energia que o corpo precisa. Assim, as células realizam degradação anaeróbica na glicose e geram o ácido lático.

Quando a atividade física acaba, este ácido lático é alterado novamente em piruvato, que continuará sofrendo degradação através do processo aeróbio. No entanto, quando a célula realiza o processo de fermentação, ela libera o ácido para as células dos músculos. Isso pode ser observado através dos sinais de cansaço, das dores e de possíveis câimbras.

Importância da fermentação

A fermentação é importante pois, por ocorrer através de seres vivos (como as células, as bactérias e os fungos), ela produz energia fundamental para que as atividades vitais sejam realizadas.

Todos os organismos vivos são responsáveis por retirar energia de moléculas orgânicas, como ácido, açúcares ou aminoácidos. É devido isso que a fermentação tem grande importância, por garantir a manutenção da energia essencial para a vida.

Além de garantir as atividades vitais e de garantir a manutenção da vida, a fermentação é possibilita que a indústria alimentícia produza alguns tipos de alimentos. Este processo é utilizado para produzir iogurte, vinagre, vinho, fabricar pão e também cerveja.