Aula 10 - Processos fermentativos - Bioquimica - BCT -Prof. Ronaldo L Thomasini

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Prof. Ronaldo Luis ThomasiniProf. Ronaldo Luis Thomasini
ICT – UFVJM – Campus JK Diamantina
BIOQUÍMICA
� É um conjunto de reações químicas controladas
enzimaticamente, em que uma molécula orgânica
(geralmente a glicose) é degradada em compostos mais
simples, liberando energia.
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�
� Este processo tem grande importância econômica, sendo
utilizado na obtenção de bebidas alcoólicas, vinagres,
pão, queijos entre outros alimentos.
� Estudos realizados por Louis Pasteur (1822-1895),
permitiram verificar que a fermentação alcoólica estava
sempre associada ao crescimento de leveduras, mas que
se estas fossem expostas ao oxigênio produziriam (em
vez de álcool e dióxido de carbono) água e dióxido de
carbono
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carbono
�
�
� C6H12O6 + 6O2 ----> 6CO2 + 6H2O + 36ATP(ADENOSINA
TRIFOSFATO)
� Destas observações, Pasteur concluiu que a fermentação
é o mecanismo utilizado pelos seres vivos para produzir
energia na ausência de oxigênio.
� FERMENTAÇÃO
� Fermentação→
� Glicose degradada ausência de O2 → substância +
simples:
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simples:
• Ácido lático = fermentação lática;
• Álcool etílico = fermentação alcoólica
• Ácido acético = fermentação acética
�
� Dependendo do tipo de microrganismo presente, a
fermentação pode ser:
• Alcoólica – produz etanol e dióxido de carbono,
produtos utilizados pelo Homem na produção de vinho,
cerveja e outras bebidas alcoólicas e do pão;
Acética – produz o ácido acético, que causa o azedar do
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• Acética – produz o ácido acético, que causa o azedar do
vinho ou dos sumos de fruta e sua conseqüente
transformação em vinagre;
• Láctica – produz o ácido láctico, geralmente a partir da
lactose do leite. O baixar do pH causado pela acumulação
do ácido láctico causa a coagulação das proteínas do leite
e a formação do coalho usado no fabrico de iogurtes e
queijos
� As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações
biológicas( FERMENTAÇÕES)
� As enzimas aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto
participar dela como reagente ou produto.
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� Atuam em concentrações muito baixas e em condições suaves de
temperatura e pH.
�
� Numerosas enzimas podem ser encontradas no leite, como lipases,
proteinases, óxido-redutases, fosfatases, catalase e peroxidase. O
desenvolvimento de microrganismos no leite, sejam estes
provenientes de culturas láticas selecionadas ou contaminantes,
contribui para o complexo enzimático.
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contribui para o complexo enzimático.
�
� -O ácido lático é o nome comum do ácido 2-OH propiônico;
� C6H12O6 ----------- 2CH3 – CHOH – COOH
� Glicose Ácido Láctico
� 1780 - O farmacêutico Schelle, em descobriu sua estrutura, isolou-o e
identificou-o como sendo o principal constituinte do leite ácido.
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identificou-o como sendo o principal constituinte do leite ácido.
� 1847 - O pesquisador Blandeau, identificou-o como produto de
fermentação.
� Após 1881. - A produção industrial do ác lático passou a ter maior
importância
� Atualmente, é produzido, principalmente, a partir de glicose de milho,
melaços e soro de queijos.
� -
� Uma característica fisiológica diferenciadora das bactérias láticas é
sua alta tolerância à acidez.
� O crescimento de todas as bactérias láticas continua através da
fermentação, até que o pH tenha reduzido-se a um valor menor ou
igual a pH =5.
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� Em cerveja e vinho as bactérias láticas são agentes deterioradores
potenciais, que as vezes crescem e produzem uma acidez
indesejável.
� Um outro habitat característico das bactérias láticas é o leite, para o
qual elas tem acesso através do corpo da vaca ou por materiais
vegetais.
� Principais microrganismos empregados industrialmente:
� Para a produção do ácido lático, são as bactérias do gênero
Lactobacillus e Streptococcus.
� A espécie escolhida depende do carboidrato disponível e da
temperatura a ser empregada:
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temperatura a ser empregada:
� - Lactobacillus delbrueckii, L. bulgaricus: temperatura de 45 - 50°C;
� - L. casei e Streptococcus lactis: temperatura ao redor de 30°c;
- L. pentosis, L. leishmanii: temperatura acima de 30°C.
� É conveniente para cada caso, estudar a temperatura mais
conveniente.
IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS LÁTICAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
Obtenção de vegetais fermentados: pickles, chucrute, azeitonas, forragem para gado.
- Gênero Leuconostoc - produção de sabor no chucrute
Lacticínios: iogurtes, leites acidificados, queijos, manteiga;
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Leuconostoc, S. lactis, S. diacetilactis e L. cremoris: são usados como fontes de
flavorizantes* na indústria de lacticínios e são responsáveis pelas diferentes
características conferidas à manteiga, queijos e iogurtes.
Iogurte: L. bulgaricus (45 - 50°C), produção de elevada acidez - 2,7% de ácido lático
S. thermophilus (40 - 45°C), produção de 1% de ácido lático.
Carnes curadas: salames e outros embutidos;
� O químico francês Lavoisier (1743-1794), escreveu no
livro "Tratado de Química Elementar" que
� “o vinagre não era nada mais que o vinho acetificado devido à
absorção do oxigênio, portanto o resultado apenas de uma
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absorção do oxigênio, portanto o resultado apenas de uma
reação química”
� Somente mais tarde, Pasteur mostrou que sem a
participação da bactéria acética não há formação do
vinagre.
� Assim provou: sempre que o vinho se transforma em
vinagre, é devido à participação de bactérias acéticas
� Na indústria de alimentos é largamente utilizada na
produção de vinagre,
� PRINCÍPIO - oxidação do álcool por bactérias acéticas,
as Acinobacter e Gluconobacter.
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as Acinobacter e Gluconobacter.
� Outras espécies acéticas podem oxidar o álcool a ácido
acético, mas muitas delas também podem oxidar o
ácido acético a gás carbônico e água, o que é
indesejável
• A produção de ácido acético a partir de soluções
alcoólicas é conhecida há tanto tempo quanto a
produção de vinho (10000 anos).
• Vinagre diluído como uma bebida refrescante.
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• Era obtido deixando o vinho aberto, processo era muito
lento e uma película de bactérias flutuava sobre o vinho
• No século XIX, processos em superfície foram
desenvolvidos tornando o processo mais rápido.
• Em 1949, o processo em profundidade foi
desenvolvido.
� MICROORGANISMO
� São utilizadas principalmente as de um grupo especial
do gênero Acetobacter, conhecido como bactérias
acéticas.
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� Emprega-se inóculo misto de Acetobacter contendo
diferentes espécies ou variedades.
� BIOSÍNTESE:
� C
6
H
12
O
6
= 2C
2
H
5
OH + 2CO
2
� glicose (180g) etanol (46g) dióxido de carbono
� 2C2H5OH + 2O2 = 2CH3COOH + 2H2O
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� etanol oxigênio(32g) ácido acético (60g)
� 1 mol de etanol → 1 mol ácido acético 
� Cepas altamente produtoras produzem de 13 a 14% de
ácido acético.
� Para uma ótima produção é necessária uma
quantidade suficiente de oxigênio
� 1532 – montado o primeiro engenho de açúcar
� Primeira Guerra – álcool como combustível de 
motores de explosão
1929/1931 – Crise internacional; instalação da 
Fermentação Alcoólica
Breve histórico
� 1929/1931 – Crise internacional; instalação da 
primeira destilaria de álcool anidro –
obrigatoriedade da mistura de 5% de etanol à 
gasolina (Dec. 19717)
� 1974 – crise do petróleo – Pró-álcool
No Brasil, o etanol é utilizado de duas maneiras:
- como mistura na gasolina, na forma de 22% de 
etanol anidro, a 99,6º Gay-Lussac (GL) e 0,4 % de 
água, formando uma mistura "gasohol" com o objetivo 
Importância
água, formando uma mistura "gasohol" com o objetivo 
de aumento da octanagem da gasolina; 
- como etanol puro, na forma de etanol hidratado, a 
95,5º GL
No Brasil a cana de açúcar é a principal matéria prima 
utilizada;na França é a beterraba; nos EUA e na 
maioria dos países europeus o bioetanol é 
essencialmente produzido a partir de cereais, 
principalmente milho.
Produção de àlcool
principalmente milho.
Fermentação alcoólica é o processo através 
do qual certos açúcares, principalmente a 
Sacarose, Glicose e Frutose são 
transformados em Álcool Etílico (ou Etanol). 
Definição
transformados em Álcool Etílico (ou Etanol). 
Mecanismo anaeróbio de produção de 
energia que não envolve cadeia respiratória 
ou citocromos. 
Equação da fermentação
Balanço energético da 
fermentação
O etanol pode ser produzido a partir de qualquer 
carboidrato fermentável pela levedura .
Classificação das matérias-primas:
- açucaradas
Matérias-Primas
- açucaradas
- amiláceas ou feculentas
- celulósicas
Matérias açucaradas
- diretamente fermentescíveis: 
monossacarídeos - sucos de frutas
- não diretamente fermentescíveis : 
dissacarídeos – sacarose da cana-de-
Matérias-primas - preparo
dissacarídeos – sacarose da cana-de-
açúcar e dos melaços
Matérias celulósicas - fermentam após 
hidrólise
Dissacarídeos Hidrólise(inversão) Açúcar fermentescível
Matérias amiláceas e feculentas
- fermentam após hidrólise do amido – sacarificação:
* via química
* via enzimática
Matérias-primas - preparo
* via biológica direta
- Ação enzimática do malte
- Ação microbiana de certos fungos
Agente de fermentação:
Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces sp
* O etanol é inibidor à altas concentrações, e a 
tolerância das leveduras é um ponto crítico para 
Fatores que afetam a 
fermentação
tolerância das leveduras é um ponto crítico para 
uma produção elevada deste metabólito primário.
* A tolerância ao etanol varia, consideravelmente, 
de acordo com as linhagens de leveduras.
Temperatura - 26 a 35°C (chega a 38 °C)
pH - mostos industriais: 4,5 a 5,5
Nutrição mineral e orgânica
- fonte de carbono
Fatores que afetam a 
fermentação
- fonte de carbono
- vitaminas: tiamina, ácido pantotênico
- Nitrogênio: sais de amônio
- Sais minerais: P, S, K, Mg, Ca, Zn, etc
Sistema de Fermentação
Obrigado!Obrigado!