A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
72 pág.
Metabolismo Apostila

Pré-visualização | Página 8 de 18

bioquímico pode-se classificá-los apenas como: 
 
Anaeróbicos: onde o aceptor de H+ e elétrons liberados nas reações de oxi-redução que ocorrem 
intracelularmente é um metabólito (substâncias orgânica) 
 Exemplos: fermentação alcoólica, fermentação láctica. 
 
Aeróbicos: onde o aceptor de H+ e elétrons é o O2 molecular. 
 Exemplos: fermentação acética, fermentação cítrica. 
 
 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
 
Importância 
 
A fermentação alcoólica é importante não só na fabricação de bebidas como vinho, cerveja, 
cachaça, e outros mas também para fabricação do álcool industrial. O etanol tornou-se, com a 
crise do petróleo da década de 70, uma opção como combustível. Além disso, é possível antever 
sua utilização para formação de etileno e butadieno, matérias primas para a indústria de plástico. 
Compreende-se, então, o enorme interesse que desperta a melhoria do processo, dos agentes de 
fermentação utilizados e das condições de retificação do álcool obtido. 
 
Matéria prima 
 
As matérias primas utilizadas na indústria de fermentação alcoólica são originadas direta ou 
indiretamente da agricultura - ou seja - a partir dos chamados recursos renováveis. A escolha da 
matéria prima e outros aditivos para compor o mosto (meio de cultura que se destina à operação 
industrial de transformação de uma substância em excreta útil) é ponto de fundamental 
importância para a indústria da fermentação. A matéria prima deve conter um substrato utilizável 
pelo microrganismo, ser de fácil obtenção e estocagem. 
As matérias primas para a produção de álcool podem ser: 
 
Sacaríneas: possuem como substrato açúcares solúveis (mono e dissacarídeos). Ex: 
Melaço - resíduo da cristalização do açúcar; principal substrato: sacarose 
Caldo de cana - principal substrato: sacarose 
O caldo de cana é hoje utilizado devido à importância econômica do Etanol 
Sucos de frutas - substratos: sacarose, glicose e frutose 
 
Metabolismo 
 
Instituto de Química • UFRJ 
247 
As matérias primas sacaríneas podem ser diretamente consumidas pelo agente de fermentação 
(geralmente leveduras do gênero Saccharomyces); as leveduras são capazes de assimilar tanto 
glicose como frutose e outros monossacarídeos; a sacarose é assimilada sofrendo uma prévia 
hidrólise pela enzima invertase, existente nesses microrganismos. 
Amiláceas: substrato fermentável é o amido. Altos teores de amido são encontrados em raízes 
(batata e mandioca) e grãos (trigo, milho, cevada e centeio) 
 
As leveduras utilizadas no processo de fabricação do álcool não possuem enzimas capazes de 
hidrolisar o amido. Uma das perspectivas, ainda em fase de pesquisa, é a introdução de genes 
que codificam essas enzimas no genoma de leveduras (objeto de estudo da Engenharia 
Genética). 
O tratamento prévio que sofrem as matérias primas amiláceas é denominado de Sacarificação do 
Amido e consiste na transformação do amido em matéria prima fermentável. A sacarificação do 
amido pode ser feita de várias formas: 
 
 por via química - consiste na hidrólise em presença de H2SO4 5% sob pressão de 2 atm., por 2 
horas. Há conversão do amido em glicose, mas apresenta como inconvenientes o alto custo e a 
corrosão que promove nos equipamentos; além disso, exige neutralização para que possa ser 
utilizada e o sal resultante leva a um baixo rendimento na fermentação. 
 
 por via enzimática - usam-se as preparações amilolíticas presentes nos grãos (malte) ou 
enzimas extraídas de fungos e bactérias (amiloglicosidase e amilases, respectivamente). 
(Vide hidrólise ácida e enzimática do amido - Cap. Glicídeos) 
 
Celulósicas: substrato - celulose. Assim como para o amido, é necessária uma hidrólise prévia 
da celulose para que os monossacarídeos e/ou oligossacarídeos liberados possam ser assimilados 
pelo microrganismo. Esta hidrólise pode ser feita: 
 
 por via química - através de tratamento com H2SO4 à quente sob pressão. Este tipo de 
tratamento é feito na Alemanha e na Rússia; no Brasil, está sendo aplicado em escala piloto 
(em Lorena - SP). É um tratamento drástico que envolve a hidrólise ácida da madeira e a 
utilização da lignina como coque metalúrgico. Estão sendo feitos, nos EUA, estudos sobre a 
utilização deste tratamento para obtenção de glicose e etanol a partir da celulose do papel e 
papelão existentes no lixo urbano. 
 
 por via enzimática - este procedimento requer um pré-tratamento da matéria prima para 
aumentar a digestibilidade do substrato à enzima e, em que pesem os esforços realizados, 
ainda não foi possível utilizá-lo industrialmente. 
É importante ressaltar que a diversidade de bebidas alcoólicas existentes no mercado decorre, 
inicialmente, do tipo da matéria prima utilizada (sacarínea ou amilácea) e, posteriormente, do 
tratamento a que é submetida a bebida (destilação, tempo de maturação, dentre outros). 
 
Agentes de Fermentação 
 
Só no final do século passado identificou-se o microrganismo responsável pela transformação do 
açúcar em Etanol. Em todos os casos as leveduras do gênero Saccharomyces são as mais 
utilizadas, especificamente as da espécie S.carlsbergensis (para cerveja) e S.ellipsoideus (para 
vinho). Embora na fabricação, por exemplo, de vinho caseiro se utilize a flora mista presente na 
própria uva, procura-se a nível industrialusar linhagens puras e selecionadas. Os organismos 
normalmente utilizados como agentes de fermentação são anaeróbicos facultativos. 
 
Cursos Práticos em Bioquímica 
 
UFRJ • Instituto de Química 
248 
 
Características do processo 
 
T = 25-30 oC 
Como o processo é exotérmico, as dornas (equipamento onde ocorre a 
fermentação) exigem sistema de refrigeração 
 
pH - 4,5-5,0 
Como durante o processo, há produção de CO2, com conseqüente queda 
do pH, são necessárias correções. 
 
Tensão de Oxigênio Anaerobiose ou baixa aeração 
 
 
 
Fundamento Bioquímico 
 
O procedimento de fermentação ocorre em anaerobiose e do ponto de vista bioquímico, a 
produção de etanol ocorre unicamente para que haja a reoxidação do NADH produzido na via 
glicolítica. 
Se à levedura é dado como nutriente um glicídeo como por exemplo a sacarose, vamos ter 
primeiro a hidrólise desta à glicose e frutose e posteriormente a absorção dos monossacarídeos. 
Se o glicídeo for glicose, como é o caso da prática, ocorre logo a absorção. Os glicídeos 
transportados entram na via glicolítica. Assim: 
 
 
 
Esta é a equação de Gay-Lussac, que permite o cálculo do rendimento da fermentação. O 
rendimento de um processo fermentativo pode ser definido como sendo a quantidade de produto 
obtido em relação à quantidade de matéria prima introduzida na dorna, ou àquela consumida no 
processo (P/S ou P/So). Para o etanol: 
 
Glicose → 2 Etanol + 2 CO2 
1 mol de Glicose → 2 mol de Etanol + 2 mol de CO2 (1) 
180g → 92g + 88g 
 
 
Metabolismo 
 
Instituto de Química • UFRJ 
249 
 
O rendimento teórico (correspondente à relação estequiométrica entre glicose e etanol) seria 
92/180 = 0,511 (Rendimento Gay-Lussac) 
Como parte do açúcar consumido resulta em produtos secundários, não é possível atingir o 
rendimento Gay-Lussac (P/S de 0,511). Pasteur, no laboratório em condições ideais, 
conseguiu atingir o máximo de 95-96% do rendimento teórico (P/S = 0,485), definindo 
o chamado Rendimento Pasteur, valor muitas vezes tomado como referência para os cálculos 
de rendimentos industriais. As operações industriais não são realizadas com os cuidados 
adotados por Pasteur; portanto, o Rendimento Pasteur de 100% também não é atingido. 
De qualquer forma, o cálculo do rendimento é largamente utilizado pelas indústrias de 
fermentações alcoólica, láctica, acética, acetonobutílica, cítrica, por exemplo. Não é aplicável, 
entretanto, aos produtos das fermentações resultantes de biossínteses, como antibióticos e 
vitaminas, onde não se conhece com exatidão a proporção e os substratos utilizados diretamente

Crie agora seu perfil grátis para visualizar sem restrições.