A fermentação da glicose é uma das principais reações pelas quais é possível a preparação de bebidas alcoólicas. Pode ser realizado de diferentes maneiras, em cada uma das quais são formados produtos individuais. Este processo desempenha um papel fundamental em muitas áreas da nossa vida, desde cozinhar e fazer produtos de vinho e vodka até as reações que ocorrem em nosso corpo.
Histórico
O processo de fermentação da glicose e outros açúcares era usado pelos povos antigos. Eles comiam alimentos levemente fermentados. Esse alimento era mais seguro, pois continha álcool, no qual muitas bactérias nocivas morriam. No antigo Egito e na Babilônia, as pessoas já sabiam fermentar muitas bebidas açucaradas e leite. Quando as pessoas no final do século 18 conseguiram estudar melhor esse processo, seus tipos e possibilidades de melhoria, indústrias como kvass, cerveja e vinho-vodka cresceram muito qualitativamente.
Tipos de fermentação
Estranhamente, mas este processo é diferente. E existem tipos de fermentação de glicose por produtos finais. Assim, há ácido lático, álcool, ácido cítrico, acetona, butírico e vários outros. Vamos falar um pouco sobre cada tipo deseparadamente. A fermentação láctica da glicose é o principal processo na preparação de produtos como iogurte, creme de leite, kefir, queijo cottage. Também é usado para conservar vegetais e desempenha uma função fundamental em nosso corpo: em condições de f alta de oxigênio, a glicose é convertida no produto final - ácido lático, que causa dores musculares durante e após o treino.
A fermentação alcoólica é diferente, pois o álcool etílico é formado como produto final. Ocorre com a ajuda de microorganismos - levedura. E desempenha um papel fundamental na culinária, pois além do produto principal, o dióxido de carbono é liberado durante a fermentação alcoólica da glicose (isso explica o esplendor da massa levedada).
A fermentação do ácido cítrico ocorre, como você pode imaginar, com a formação do ácido cítrico. Ela ocorre sob a influência de um certo tipo de fungo e faz parte do ciclo de Krebs, que garante a respiração de todas as células do nosso corpo.
A fermentação acetona-butílica é muito semelhante à fermentação butírica. Como resultado, são formados ácido butírico, álcoois butílicos e etílicos, acetona e dióxido de carbono. A fermentação butírica produz apenas o ácido e dióxido de carbono.
Agora veremos todos os tipos com mais detalhes, mas vamos começar com o mais básico - fermentação alcoólica de glicose. Todas as reações e as nuances de seu curso serão analisadas em detalhes.
Fermentação alcoólica
Vamos contar um pouco mais sobre a fermentação da glicose, cuja equação é:S6N12O6 =2S2N 5OH + 2CO2. O que pode ser aprendido com essa reação? Temos dois produtos: álcool etílico e dióxido de carbono. Devido a este último, observamos o inchaço da massa de fermento. E devido ao primeiro, temos a oportunidade de provar um sabor inesquecível de vinho e bebidas à base de vinho. Mas, na verdade, esta é apenas uma equação simplificada. A reação completa de fermentação da glicose é mais complicada, então vamos detalhar um pouco.
Existe um processo como a glicólise. Literalmente, seu nome se traduz como "divisão de açúcar". Ela ocorre no organismo, e seu subproduto é o ácido pirúvico, sendo o principal deles o trifosfato de adenosina (ATP), que é formado durante essa reação a partir de outro composto. Podemos dizer que o ATP é o transportador de energia no corpo e, de fato, a glicólise serve para fornecer energia ao nosso corpo.
Nós tocamos neste processo por uma razão. De fato, a fermentação é muito semelhante à glicólise, pois a primeira etapa é exatamente a mesma para eles. Pode-se até dizer que a fermentação alcoólica da glicose é uma continuação da glicólise. O piruvato (íon ácido pirúvico) formado no curso deste último é convertido em acetaldeído (CH3-C(O)H) com a liberação de dióxido de carbono como subproduto. Depois disso, o produto resultante é reduzido pela coenzima NADH contida na bactéria. A redução leva à formação de álcool etílico.
Assim, a reação de fermentação da glicose ao álcool etílico fica assim:
1)C6H12O6=2 C3H4O3 + 4 H+
2) C3H4O3=CH3 -COH + CO2
3) CH3-COH + NADH + H+=C2H 5OH + NAD+
NADH serve como catalisador para a reação, e o íon NAD+desempenha um papel fundamental na fase inicial da glicólise e, formado no final da fermentação alcoólica, retorna ao processo.
Vamos para o próximo tipo de reação em estudo.
Fermentação láctica da glicose
Esta espécie difere do álcool, pois ocorre não sob a influência de leveduras, mas com a ajuda de bactérias do ácido lático. Portanto, temos produtos completamente diferentes. A fermentação do ácido lático também ocorre em nossos músculos quando trabalhamos duro e f alta oxigênio.
Existem dois tipos de processo. A primeira é a fermentação homofermentativa. Se você já ouviu o prefixo "homo", provavelmente entende o que significa. A fermentação homofermentativa é um processo que envolve uma única enzima. No primeiro estágio, ocorre a glicólise e o ácido pirúvico é formado. Em seguida, o piruvato resultante (em solução este ácido só pode existir na forma de íons) é submetido à hidrogenação usando NADH+H e lactato desidrogenase. Como resultado, o produto da redução é o ácido lático, que compõe cerca de 90% de todos os produtos obtidos durante a reação. Este composto, no entanto, também pode ser formado na forma de doisdiferentes isômeros: D e L. Esses tipos diferem porque são imagens espelhadas um do outro e, como resultado, afetam nosso corpo de maneiras diferentes. Qual isômero será formado em maior extensão determina a estrutura da lactato desidrogenase.
Vamos passar para o segundo tipo de fermentação láctica - heterofermentativa. Este processo envolve várias enzimas e segue um caminho mais complexo. Por causa disso, mais produtos diferentes são formados durante a reação: além do ácido lático, podemos encontrar ali ácido acético e álcool etílico.
Então consideramos a fermentação láctica. Este é o processo pelo qual podemos desfrutar do sabor do requeijão, do leite coalhado, do leite fermentado e do kefir. Vamos resumir e escrever a reação geral da fermentação láctica da glicose: C6H12O6=2 C 3H6O3. Claro, este é um diagrama simplificado do processo de fermentação homofermentativa, pois mesmo o diagrama de um processo de fermentação heterofermentativa será muito complexo. Os químicos ainda estão estudando a fermentação lática da glicose e elucidando seus mecanismos completos, então ainda há espaço para melhorias.
Fermentação com ácido cítrico
Reações desse tipo de fermentação ocorrem, como com o álcool, sob a ação de cogumelos de uma determinada cepa. O mecanismo completo dessa reação ainda não é totalmente compreendido, e só podemos contar com algumas simplificações. No entanto, há sugestões de que o estágio inicial do processo seja a glicólise. Em seguida, o ácido pirúvico é convertido emtransforma-se em vários ácidos e chega ao cítrico. Devido a esse mecanismo, outros ácidos se acumulam no meio reacional - produtos da oxidação incompleta da glicose.
Este processo ocorre sob a influência do oxigênio, e em termos gerais pode ser escrito como a seguinte equação: 6 +3O2=2C 6N8O 7 + 4H2O. Antes que esse tipo de fermentação fosse descoberto, as pessoas extraíam ácido cítrico exclusivamente pressionando o fruto da árvore correspondente. No entanto, esse ácido não passa de 15% no limão, então esse método se mostrou impraticável e, após a descoberta dessa reação, todo o ácido passou a ser obtido por fermentação.
Fermentação butírica
Vamos para o próximo tipo. Este tipo de fermentação ocorre sob a ação de bactérias do ácido butírico. Eles são difundidos e o processo que causam desempenha um papel fundamental em ciclos biologicamente importantes. Com a ajuda dessas bactérias, ocorre a decomposição de organismos mortos. O ácido butírico formado durante as reações atrai necrófagos com seu cheiro.
Este tipo de fermentação é utilizado na indústria. Como você pode imaginar, eles recebem ácido butírico. Seus ésteres são amplamente utilizados na perfumaria e possuem um cheiro agradável, diferente dele próprio. No entanto, a fermentação butírica nem sempre é benéfica. Pode estragar vegetais, alimentos enlatados, leite e outros produtos. Mas isso só pode acontecer se as bactérias do ácido butírico entrarem no produto.
Vamos analisar o mecanismo do butíricofermentação da glicose. A reação dele é assim: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2↑ + 2H 2 . Como resultado, também é gerada energia, o que garante a atividade vital das bactérias butíricas.
Fermentação acetona-butílica
Este tipo é muito semelhante ao butírico. Não apenas a glicose, mas também o glicerol e o ácido pirúvico podem fermentar dessa maneira. Esse processo pode ser dividido em duas etapas: a primeira (às vezes chamada de ácida) é na verdade a fermentação butírica. No entanto, além do ácido butírico, o ácido acético também é liberado. Como resultado da fermentação da glicose desta forma, obtemos produtos que vão para o segundo estágio (acetonobutil). Como todo esse processo também ocorre sob a ação de bactérias, quando o meio é acidificado (aumento da concentração de ácidos), enzimas especiais são liberadas pelas bactérias. Eles induzem a conversão dos produtos da fermentação da glicose em n-butanol (álcool butílico) e acetona. Além disso, algum etanol pode ser produzido.
Outros tipos de fermentação
Além dos cinco tipos deste processo listados, existem vários outros. Por exemplo, esta é a fermentação acética. Também ocorre sob a ação de muitas bactérias. Este tipo de fermentação pode ser usado para fins úteis na decapagem. Protege os alimentos de bactérias patogênicas e perigosas. Há também fermentação alcalina ou metano. Ao contrário dos tipos anteriores, este tipofermentação pode ser realizada para a maioria dos compostos orgânicos. Como resultado de um grande número de reações complexas, as substâncias orgânicas são divididas em metano, hidrogênio e dióxido de carbono.
Papel Biológico
A fermentação é a forma mais antiga de obtenção de energia pelos organismos vivos. Algumas criaturas produzem substâncias orgânicas, recebendo energia ao longo do caminho, enquanto outras destroem essas substâncias, enquanto também recebem energia. Toda a nossa vida é construída sobre isso. E em cada um de nós, a fermentação ocorre de uma forma ou de outra. Como dissemos acima, a fermentação do ácido lático ocorre nos músculos durante o treinamento intenso.
O que mais ler?
Se você está interessado na bioquímica deste processo muito interessante, você deve começar com livros escolares de química e biologia. Muitos livros universitários são tão detalhados que depois de lê-los você pode se tornar apenas um especialista neste campo.
Conclusão
Aqui chegamos ao fim. Analisamos todos os tipos de fermentação de glicose e os princípios gerais desses processos, que desempenham um papel muito importante tanto no funcionamento dos organismos vivos quanto em nossa indústria. É possível que no futuro descubramos vários outros tipos desse antigo processo e aprendamos a usá-los a nosso favor, como fizemos com aqueles que já conhecemos.
