Microorganismo Fermentativos na Produção de Alimentos

Fermentação é um processo biológico no qual microrganismos como bactérias leveduras e fungos convertem substâncias orgânicas devido uma fonte nutritiva geralmente açúcar em outras substâncias produzindo compostos úteis Esse processo ocorre na ausência de oxigênio e se desenvolve desde o início com os microrganismos naturalmente presentes no material a ser fermentados ou em outros casos há a adição intencional de microrganismos préselecionados para esta finalidade Ao longo da história diferentes civilizações e culturas descobriram e desenvolveram métodos de fermentação de forma independente Alguns dos primeiros relatos documentados sobre fermentação ocorrem nas civilizações antigas como os sumérios egípcios gregos e romanos Por exemplo os antigos egípcios usavam fermentação para fazer pão e cerveja enquanto os romanos usavam fermentação para fazer vinho e conservas de alimentos As leveduras eram consideradas como um subproduto da fermentação onde a fermentação seria um processo espontâneo catalisado pelo ar que no final criava as leveduras e bactérias Na década de 1850 Louis Pasteur começou a realizar suas investigações e fez descobertas fundamentais relacionadas ao processo de fermentação Pasteur demonstrou que a fermentação não era um processo abiótico mas sim um processo biológico causado pela atividade de microrganismos provando que a presença de microrganismos vivos era essencial para a ocorrência da fermentação Existem 3 tipos de fermentação Inoculação Leveduras geralmente da espécie Saccharomyces cerevisiae são adicionadas ao substrato rico em açúcares como mosto de uva para a produção de vinho ou mosto de cevada para a produção de cerveja Glicólise As leveduras realizam a glicólise um processo em que a glicose é quebrada em menores moléculas resultando em duas moléculas de piruvato Descarboxilação do Piruvato Em seguida o piruvato é descarboxilado formando acetaldeído e dióxido de carbono Redução do Acetaldeído O acetaldeído é então limitado ao álcool etílico etanol pela ação de enzimas específicas nas leveduras A fermentação lática é realizada geralmente por bactérias do gênero Lactobacillus mas também pode ser realizada por algumas leveduras como a Lachancea Fermentati Ocorre no citosol e iniciase com a glicólise quando ocorre a quebra de glicose em duas moléculas de piruvatoO piruvato recebe elétrons H provenientes do NADH e transformase em ácido láctico O que é fermentação História As leveduras são fungos unicelulares que realizam fermentação alcoólica convertendo açúcares em etanol e gás carbônico O gênero Saccharomyces em particular Saccharomyces cerevisiae é amplamente utilizado na produção de pão para auxiliar no crescimento e volume e na produção de cerveja e vinho é responsável por conferir sabores e aromas característicos A fermentação alcoólica ocorre a partir das etapas Além disso essa fermentação é muito comum na produção dos iogurtes e queijos A fermentação ocorre no citosol e iniciase com a glicólise quando ocorre a quebra de glicose em duas moléculas de piruvatoO piruvato recebe elétrons H provenientes do NADH e transformase em ácido láctico A fermentação acética ocorre quando o etanol obtido a partir da fermentação alcoólica entra em contato com bactérias acéticas como a Acetobacter e Gluconobacter Essas bactérias transformam o etanol em moléculas de ácido acético por meio de um processo de oxidação Além disso o ácido acético é o principal componente do vinagre INTRODUÇÃO Microorganismos fermentativos desempenham um papel crucial na produção de uma ampla variedade de alimentos incluindo vinho pão cerveja queijo iogurte e muitos outros Entre esses microorganismos as leveduras são especialmente importantes devido à sua capacidade de fermentar açúcares convertendoos em álcool e dióxido de carbono além de contribuírem com sabores e aromas característicos aos produtos finais O QUE SÃO As leveduras são fungos unicelulares principalmente do gênero Saccharomyces amplamente utilizadas na indústria alimentícia Entre as espécies de leveduras mais comuns estão Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces pastorianus PROCESSO DE FERMENTAÇÃO O processo de fermentação das leveduras envolve a conversão de açúcares em álcool etílico e dióxido de carbono Essa fermentação ocorre em condições anaeróbicas ou seja na ausência de oxigênio Durante a fermentação alcoólica as leveduras consomem glicose e outros açúcares presentes no substrato como o mosto de uva no caso do vinho a massa do pão ou o malte na cerveja e produzem álcool e CO2 como subprodutos PROCESSOS ESPECÍFICOS DAS LEVEDURAS Glicólise A glicólise é o primeiro passo no metabolismo de carboidratos pelas leveduras Nesse processo uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato gerando também ATP trifosfato de adenosina que é a principal fonte de energia celular A glicólise ocorre no citoplasma das células de levedura e não requer oxigênio Fermentação Alcoólica Após a glicólise o piruvato produzido pode seguir por diferentes vias metabólicas dependendo das condições em que as leveduras estão operando Em condições anaeróbicas como ocorre durante a produção de alimentos fermentados o piruvato é convertido em etanol álcool etílico e dióxido de carbono Esse processo é chamado de fermentação alcoólica e é catalisado por uma série de reações enzimáticas Produção de Compostos Aromáticos Durante a fermentação as leveduras também produzem uma variedade de compostos aromáticos que contribuem para os perfis de aroma e sabor dos alimentos fermentados Por exemplo ésteres são compostos que conferem aromas frutados e florais enquanto os álcoois superiores e aldeídos contribuem com notas mais complexas Esses compostos são formados a partir de reações metabólicas complexas envolvendo diferentes substratos e enzimas Tolerância ao Álcool As leveduras possuem diferentes níveis de tolerância ao álcool o que influencia sua capacidade de continuar fermentando em concentrações alcoólicas crescentes Algumas cepas de leveduras são naturalmente mais tolerantes ao álcool do que outras e são frequentemente selecionadas para a produção de bebidas alcoólicas com teores mais elevados de álcool Essa tolerância ao álcool está relacionada à capacidade das leveduras de manter a integridade de suas membranas celulares e de regular o equilíbrio osmótico em condições de estresse Tipos de Fermentação Existem vários tipos de fermentação cada um catalisado por diferentes microorganismos e produzindo diferentes produtos finais Fermentação Alcoólica Nesse tipo de fermentação o piruvato é convertido em etanol álcool etílico e dióxido de carbono É amplamente utilizada por leveduras como Saccharomyces cerevisiae na produção de bebidas alcoólicas como vinho cerveja e destilados Fermentação Lática Nesse tipo de fermentação o piruvato é convertido em ácido lático É utilizado por bactérias ácidolácticas em produtos como iogurte queijo e alguns tipos de picles Fermentação Acética Nesse tipo de fermentação o álcool é convertido em ácido acético por bactérias acetogênicas resultando em produtos como vinagre Fermentação Propiônica Utilizada na produção de queijos suíços como o Emmental na qual o piruvato é convertido em ácido propiônico ácido acético e dióxido de carbono Regeneração de Coenzimas Um dos principais objetivos da fermentação é regenerar as coenzimas necessárias para a glicólise continuar Na ausência de oxigênio as células necessitam de uma fonte alternativa de coenzimas uma vez que a glicólise consome NAD e a sua forma reduzida NADH Durante a fermentação os produtos finais reduzem o NADH de volta a NAD permitindo que a glicólise continue Controle de pH e Outros Fatores O processo de fermentação é influenciado por vários fatores como temperatura pH e disponibilidade de nutrientes O controle desses fatores é essencial para garantir que os microorganismos fermentativos cresçam e produzam os produtos desejados de maneira eficiente e consistente PROCESSO NOS ALIMENTOS Vinho Nas vinhas as uvas contêm açúcares naturais principalmente glicose e frutose Durante a fermentação do mosto de uva as leveduras geralmente Saccharomyces cerevisiae convertem esses açúcares em álcool etílico e dióxido de carbono Esse processo ocorre em tanques de fermentação onde as condições de temperatura e nutrientes são controladas para otimizar a atividade das leveduras Conforme a fermentação prossegue os níveis de álcool no mosto aumentam juntamente com a temperatura e a concentração de dióxido de carbono Após a fermentação o vinho é filtrado e armazenado para envelhecimento onde ocorrem processos adicionais de maturação que podem afetar o sabor e o aroma do produto final Pão Na produção de pão as leveduras geralmente uma combinação de Saccharomyces cerevisiae e outros microorganismos presentes no fermento desempenham um papel crucial na fermentação da massa Durante a mistura dos ingredientes as leveduras consomem o açúcar presente na farinha e produzem dióxido de carbono e álcool O dióxido de carbono forma bolhas de ar na massa fazendo com que ela cresça O álcool evapora durante o cozimento do pão deixando para trás o sabor característico do fermento A temperatura e o tempo de fermentação são controlados para garantir que a massa tenha a textura e a elasticidade desejadas antes de ser assada Cerveja Na produção de cerveja as leveduras geralmente Saccharomyces cerevisiae ou Saccharomyces pastorianus dependendo do tipo de cerveja fermentam o mosto de malte convertendo os açúcares presentes no malte em álcool etílico e dióxido de carbono Durante a fermentação as leveduras também produzem uma ampla variedade de compostos aromáticos que contribuem para o perfil de sabor da cerveja A temperatura e o tempo de fermentação são cuidadosamente controlados para maximizar a produção de álcool e aroma enquanto se minimiza a formação de subprodutos indesejáveis Queijo Embora as bactérias ácidolácticas sejam os principais microorganismos envolvidos na produção de queijo as leveduras também desempenham um papel importante em certos tipos de queijo como o queijo azul Nestes casos as leveduras podem ser adicionadas ao leite ou formar naturalmente na superfície do queijo durante o processo de maturação Elas contribuem para o desenvolvimento de sabor e aroma bem como para a formação de veias de mofo azul característico