¿Qué es la fermentación? Definición y ejemplos

Fermentación es un proceso utilizado para producir vino, cerveza, yogurt y otros productos. Aquí hay un vistazo al proceso químico que ocurre durante la fermentación..

Definición de fermentación

La fermentación es un proceso metabólico en el que un organismo convierte un carbohidrato, como almidón o azúcar, en alcohol o ácido. Por ejemplo, la levadura realiza la fermentación para obtener energía al convertir el azúcar en alcohol. Las bacterias realizan la fermentación, convirtiendo los carbohidratos en ácido láctico. El estudio de la fermentación se llama zymology.

Historia de la fermentación

El término "fermento" proviene de la palabra latina fervere, que significa "hervir". La fermentación fue descrita por alquimistas de finales del siglo XIV, pero no en el sentido moderno. El proceso químico de fermentación se convirtió en un tema de investigación científica alrededor del año 1600..

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La fermentación es un proceso natural. La gente aplicó la fermentación para hacer productos como vino, hidromiel, queso y cerveza mucho antes de que se entendiera el proceso bioquímico. En las décadas de 1850 y 1860, Louis Pasteur se convirtió en el primer zymurgist o científico para estudiar la fermentación cuando demostró que la fermentación fue causada por células vivas. Sin embargo, Pasteur no tuvo éxito en sus intentos de extraer la enzima responsable de la fermentación de las células de levadura. En 1897, el químico alemán Eduard Buechner molió la levadura, extrajo líquido de ellos y descubrió que el líquido podía fermentar una solución de azúcar. El experimento de Buechner se considera el comienzo de la ciencia de la bioquímica, lo que le valió el Premio Nobel de Química de 1907.

Ejemplos de productos formados por fermentación

La mayoría de las personas conocen los alimentos y bebidas que son productos de fermentación, pero pueden no darse cuenta de que muchos productos industriales importantes son el resultado de la fermentación.

• Cerveza
• Vino
• Yogur
• Queso
• Ciertos alimentos agrios que contienen ácido láctico, como chucrut, kimchi y pepperoni
• Levadura de pan con levadura
• Tratamiento de aguas residuales
• Cierta producción industrial de alcohol, como para biocombustibles
• Gas de hidrogeno

Fermentación de etanol

La levadura y ciertas bacterias realizan la fermentación de etanol donde el piruvato (del metabolismo de la glucosa) se descompone en etanol y dióxido de carbono. La ecuación química neta para la producción de etanol a partir de glucosa es:

C_{6 6}H₁₂O_{6 6} (glucosa) → 2 C₂H_{5 5}OH (etanol) + 2 CO₂ (dióxido de carbono)

La fermentación de etanol ha utilizado la producción de cerveza, vino y pan. Vale la pena señalar que la fermentación en presencia de altos niveles de pectina da como resultado la producción de pequeñas cantidades de metanol, que es tóxico cuando se consume.

Fermentación de ácido láctico

Las moléculas de piruvato del metabolismo de la glucosa (glucólisis) pueden fermentarse en ácido láctico. La fermentación de ácido láctico se utiliza para convertir la lactosa en ácido láctico en la producción de yogur. También ocurre en los músculos animales cuando el tejido requiere energía a un ritmo más rápido que el oxígeno puede ser suministrado. La siguiente ecuación para la producción de ácido láctico a partir de glucosa es:

C_{6 6}H₁₂O_{6 6} (glucosa) → 2 CH₃CHOHCOOH (ácido láctico)

La producción de ácido láctico a partir de lactosa y agua puede resumirse como:

C₁₂H₂₂O₁₁ (lactosa) + H₂O (agua) → 4 CH₃CHOHCOOH (ácido láctico)

Producción de hidrógeno y gas metano

El proceso de fermentación puede producir gas hidrógeno y gas metano..

Las arqueas metanogénicas experimentan una reacción de desproporción en la que un electrón se transfiere de un carbonilo de un grupo de ácido carboxílico a un grupo metilo de ácido acético para producir gas metano y dióxido de carbono..

Muchos tipos de fermentación producen gas hidrógeno. El organismo puede utilizar el producto para regenerar NAD⁺ de NADH. El gas hidrógeno puede ser utilizado como sustrato por reductores de sulfato y metanógenos. Los humanos experimentan la producción de gas hidrógeno a partir de bacterias intestinales, produciendo flatos.

Hechos de fermentación

• La fermentación es un proceso anaeróbico, lo que significa que no requiere oxígeno para ocurrir. Sin embargo, incluso cuando el oxígeno es abundante, las células de levadura prefieren la fermentación a la respiración aeróbica, siempre que haya disponible un suministro suficiente de azúcar..
• La fermentación ocurre en el sistema digestivo de humanos y otros animales..
• En una rara condición médica llamada síndrome de fermentación intestinal o síndrome de auto-cervecería, la fermentación en el tracto digestivo humano conduce a la intoxicación por la producción de etanol.
• La fermentación ocurre en las células musculares humanas. Los músculos pueden gastar ATP más rápido de lo que se puede suministrar oxígeno. En esta situación, el ATP es producido por la glucólisis, que no utiliza oxígeno..
• Aunque la fermentación es una vía común, no es el único método utilizado por los organismos para obtener energía anaeróbicamente. Algunos sistemas usan sulfato como el aceptor final de electrones en la cadena de transporte de electrones.

Fuentes

• Hui, Y. H. (2004). Manual de Conservación y Procesamiento de Verduras. Nueva York: M. Dekker. pag. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
• Klein, Donald W .; Lansing M .; Harley, John (2006). Microbiología (6ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-255678-0.
• Purves, William K .; Sadava, David E .; Orians, Gordon H .; Heller, H. Craig (2003). La vida, la ciencia de la biología. (7ma ed.). Sunderland, Mass .: Sinauer Associates. pp. 139-140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
• Steinkraus, Keith (2018). Manual de alimentos fermentados indígenas (2da ed.). CRC Press. ISBN 9781351442510.