Fermentação lática

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Universidade Federal Fluminense
Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental
Biotecnologia Geral
Professora: Lívia Maria
Tema: Fermentação Lática
Leonardo da Costa Oliveira
Rafael Mesquita
Rodrigo Otavio
Vinicius Barcelos
Niterói, 25 de maio de 2015.
ÍNDICE:
1. Introdução
2. Produtos Fermentados
3. Fermentação Lática
4. Ácido Lático
5. Os Microrganismos
6. Chucrute
7. Conclusão
1. Introdução
	A fermentação é um dos mais antigos métodos de preservação de alimentos, originário do oriente (China e Japão); foi introduzido na Europa e Estados Unidos, onde sofreu inúmeras adaptações.
	O valor nutritivo dos alimentos fermentados é muito pouco alterado. Ocorrem pequenas mudanças nos valores energéticos, de minerais e vitaminas. Como ocorrem muitas mudanças durante a fermentação, é evidente que grandes variações podem ser obtidas no produto final, com a possibilidade de muitos dos produtos serem de qualidade inferior. Isso pode ser evitado, controlando a fermentação com técnicas adequadas. 
	Algumas modificações têm sido proposta com o passar dos anos; porém, o processo básico permanece, na sua essência, inalterado. O sucesso da aplicação da biotecnologia moderna para a fermentação natural de alimentos, dependerá dos avanços em quatro áreas prioritárias que são: a) conhecimento mais profundo e entendimento do processo fermentativo; b) aperfeiçoamento do processo; c) aumento da utilização destes processos e d) intensificação na formação de profissionais especializados.
2. Produtos Fermentados
	Sob o ponto de vista bioquímico, dá-se o nome de fermentações as trocas ou decomposições químicas produzidas nos substratos orgânicos mediante a atividade de microrganismos vivos. Assim, teremos muitas classes de fermentações, dependendo dos tipos de organismos que as produzem e dos substratos.
	Depois que Gay Lussac estudou o problema, trocou-se o significado da palavra, entendendo-se por fermentação a cisão do açúcar em álcool e gás carbônico. Com o aumento dos conhecimentos pelas investigações de Pasteur a respeito das causas destas trocas na natureza das matérias em fermentação, associou-se a palavra aos microrganismos e depois as enzimas. Antigamente, a fermentação estava associada aos hidratos de carbono, porém, hoje em dia, a putrefação, decomposição de material protético, é considerada como um tipo especial de fermentação. Nem o desprendimento de gás nem a presença da célula viva são considerados hoje como critérios essenciais de fermentação.
	Hoje em dia, no amplo sentido em que se emprega a palavra, pode-se definir fermentação como um processo onde existem trocas químicas em um substrato orgânico pela ação das enzimas elaboradas por certos tipos de microrganismos.
	O termo processamento é genericamente empregado para designar uma série de operações unitárias conjugadas, cuja finalidade é prevenir alterações indesejáveis que podem ocorrer em hortaliças após colheita, aumentando o seu período de conservação. Tais alterações podem ser causadas pela invasão e crescimento de microrganismos ou por reações químicas, físicas e bioquímicas dos compostos naturalmente presentes nestes alimentos.
	As fermentações podem ser classificadas:
	Quanto o material a fermentar, temos: açucares, celulose, pectina, albumina, etc.
	Quanto ao produto de fermentação, temos: Alcoólica, acética, lática, propiônica, butírica, vitaminas (riboflavina, cobalamina, ergosterol), Antibióticos (penicilina, estreptomicina, clorafenicol), glicerina, cítrica, acetona, butanol, etc.
	Quanto ao agente de fermentação, temos: Provocadas por leveduras (alcoólica, glicerina, riboflavina, ergosterol), Provocadas por bactérias (lática, acética, cobalamina, propiônica, acetona-butanol, etc.). Provocadas por mofos (cítrica, antibióticos, glucônica).
	Destas fermentações, são particularmente importantes para nós a alcoólica, a acética e a lática. Os produtos finais, serão álcool, ácido acético, ácido lático, etc., que atuam desfavorecendo o crescimento de certos microrganismos. Em certos tipos especiais de fermentação lática, adiciona-se cloreto de sódio, que também será um fator negativo no crescimento da maioria dos microrganismos.
3. Fermentação Lática
	A preservação de alimentos por fermentação lática foi um dos mais importantes métodos de preservação de alimentos há centenas de anos atrás. Até o desenvolvimento da indústria de enlatados e o aparecimento dos processos de refrigeração há 150 anos, a fermentação lática e a secagem ao sol constituíam os melhores métodos de preservação de alimentos, Entretanto, com o advento da indústria de conservas, houve uma modificação nos hábitos alimentares. Agora, os alimentos (vegetais) obtidos por fermentação lática são usados na alimentação com a função de condimentos.
	Os mais importantes produtos de origem vegetal, obtidos, total, ou parcialmente, por fermentação lática são picles, chucrute e azeitonas. No Brasil a fabricação destes produtos não é de grande importância. Na região sul do país são estes produtos mais aceitos do que em outras regiões, principalmente por causa da população de descendência germânica. 
4. Ácido Lático
	Isolado pela primeira vez por Scheele, do leite azedo. Muitos estudos sobre suas propriedades físicas e químicas definiriam sua estrutura e aplicações. Muitos organismos o sintetizam por fermentação de açúcar e também pode ser produzido por músculo quando submetido a esforço ou quando a quantidade de oxigênio é limitada.
	Foi o primeiro ácido orgânico a ser fabricado industrialmente por fermentação. E com isso tornou-se comercialmente importante desde 1881 tendo aplicação nas indústrias alimentícia, farmacêutica, cosmética, têxtil, de couro e química. Na indústria química é empregado como matéria-prima para produção de plásticos biodegradáveis. A maior aplicação do ácido lático e seus derivados é efetuada na indústria de alimentos, onde é utilizado com as funções de diminuição de pH; como agente antimicrobiano; adjuvante de sabor; solvente; estabilizador; umectante; emulsificador; plasticizante, além de ser reconhecido como seguro pela “Food and Drug Administration”.
	O ácido lático pode ser obtido tanto pela ação fermentativa de bactérias, fungos e leveduras quanto por síntese química. Porém, os processos fermentativos são mais vantajosos por serem mais econômicos. A produção de ácido lático em escala comercial ainda é feita, em sua maioria, pela fermentação descontínua. As bactérias láticas são bastante exigentes quanto às condições de crescimento. Os açúcares representam as melhores fontes de carbono para estas bactérias, havendo também necessidade de fonte de nitrogênio, vitaminas e sais minerais para o bom desempenho da fermentação lática. 
	Numerosos organismos que produzem e liberam ácido lático no meio de cultura têm sido isolados. São utilizados comercialmente lactobacilos homofermentativos, que degradam açúcares, produzindo (quase que exclusivamente) ácido lático em quantidade significativa (2 moles de ácido por mol de glicose fornecida). Entretanto, algas, fungos (Leveduras e Ficomicetos) são também capazes de sintetizar ácido lático. Produção comparável das bactéricas homofermentativas é obtida pelo fungo Rhizopus oryzae em meio de glicose. Sua utilização é preferível a das bactérias homofermentativas, porque o tempo gasto na fermentação é menor e a separação do produto, mais simples.
5. Os Microrganismos
	Relativamente, poucas espécies de bactérias são responsáveis pela fermentação da maioria das hortaliças. Elas se desenvolvem numa sequência natural, e o papel de cada uma é primariamente governado pelas condições ambientais. No decorrer do processo fermentativo, três grupos de microrganismos são encontrados: as bactérias láticas, as enterobactérias e as leveduras. Desses, o grupo lático é o mais importante e, dentro do mesmo, determinadas espécies são responsáveis pela maior produção de ácido lático e pelascaracterísticas do produto. Os demais grupos são indesejáveis, pois o seu crescimento se dá em detrimento às bactérias láticas. Numa fermentação normal, as enterobactérias terão o seu desenvolvimento inibido quando o pH do meio atingir valores ao redor de 4,5. As leveduras sempre estarão presentes e deve-se ao máximo evitar o seu crescimento, principalmente as oxidativas, ou superficiais, que se desenvolvem melhor no final da fermentação, dada a existência de maiores teores de ácido lático que é consumido pelas mesmas. Isso acarreta a elevação do pH, e possibilitará o crescimento de microrganismos deterioradores do material em fermentação.
	A associação desses microrganismos é favorável ao desenvolvimento do sabor e aroma característicos do produto fermentados. E, em se tratando de alimento e por razões de saúde pública, as enterobactérias devem estar ausentes no final do processo fermentativo, bem como o crescimento de Clostridium botulinum deve ser prevenido. Assim sendo, os produtos elaborados, devem se apresentar com valores de pH inferiores a 4,5. Normalmente numa fermentação natural bem conduzida, essa condição é facilmente atingida.
	As bactérias láticas são amplamente utilizadas para a fermentação e preservação de alimentos vegetais, carnes e produtos lácteos. Esses microrganismos produzem compostos antimicrobiano, que cumprem um papel essencial na garantia, inocuidade e extensão de vida de prateleira desses produtos. O aumento da demanda de consumo de produtos naturais e isentos de aditivos químicos, tem despertado um grande interesse no uso desse microrganismos como conservantes alimentícios. A grande maioria dessas bactérias, inclusive os Pediococus, produzem, uma variedade de fatores antagônicos durante o processo fermentativo, tais como substâncias antibióticas, proteínas bactericidas e produtos finais do metabolismo, como o ácido lático.
	As bacteriocinas são proteínas bacterianas com propriedades bacteriostáticas sobre diversas espécies e cepas de microrganismos. Algumas das bacteriocinas do grupo das bactérias láticas têm sido identificadas e caracterizadas, e podem ser divididas em dois grupos: as que possuem um limitado espectro inibitório afetando apenas espécies geneticamente próximas, e as que possuem um efeito inibitório mais amplo, podendo afetar diversas espécies de microrganismos gram-positivos.
	As espécies responsáveis pela fermentação estão presentes na superfície das hortaliças em número relativamente baixo. De fato, as proporções delas e, relação às espécies aeróbias indesejáveis são tão baixas que, para estimar o número organismos fermentativos, técnicas especiais devem ser utilizadas para inibir o crescimento das bactérias aeróbicas e permitir o crescimento das espécies fermentativas. Uma vez que as hortaliças crescem num ambiente aeróbio em contato íntimo com o ar, solo e umidade, a maioria das bactérias presentes na sua superfície, quando colhidas, são as espécies encontradas no solo e na água, pertencentes aos gêneros Pseudomonas, Flavobacterium, Acinetobacter, Escherichia, Bacillus, Citrobacter, Klebsiella e Serratia.
Dessa forma, no acondicionamento de hortaliças para a fermentação, é essencial estabelecer condições ambientais desfavoráveis à flora aeróbia e ao mesmo tempo, favoráveis às bactérias láticas. Essas condições estão bem definidas atualmente. A ausência de ar e concentração adequada de sal, são de maior importância. As hortaliças contêm açúcares e são nutricionalmente adequadas como substrato para o crescimento das bactérias láticas e outros microrganismos. Embora os açúcares forneçam a energia necessária aos processos metabólicos, outros nutrientes são essenciais. Deve-se admitir que outros nutrientes são alterados de alguma forma.
	A fermentação é iniciada por Leuconostoc mesenterides subsp. mesenteroides, seguida por Lactobacillus brevis, Pediococcus acidilactici e Lactobacillus plantarum. As condições ambientais, número e tipos de organismos presentes, limpeza, concentração de sal, temperatura e cobertura, influenciarão o curso da fermentação.
	Quando da colheita as hortaliças são cortadas, e pequena quantidade de protoplasma exsuda na superfície de corte. As espécies fermentativas, particularmente Leuconostoc, encontram um meio satisfatório para o crescimento; muitas vezes o desenvolvimento de Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides é suficiente para produzir limo de dextrânio nesses exsudados. Esse microrganismo produz CO2, ácido lático, ácido acético e álcool etílico. Essa espécie começa a crescer no meio de fermentação de hortaliças mais rapidamente que as outras espécies de bactérias láticas, e numa grande variação de temperatura e de concentração de sal. Há a produção de CO2 e de ácido, que abaixa rapidamente o pH, inibindo consequentemente o desenvolvimento dos microrganismos indesejáveis e a atividade de enzimas que podem causar o amolecimento das hortaliças. O CO2 substitui o ar e provê condição de anaerobiose favorável à estabilização do ácido ascórbico (vitamina C) e à cor natural das hortaliças. O crescimento do Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides aparentemente muda o ambiente, tornando-o mais favorável às demais bactérias láticas na sequência bacteriana. A combinação ácidos, álcool, ésteres e outros produtos do metabolismo dá o sabor e o aroma desejáveis. Essa espécie converte o excesso de açúcar em dextrânio e manitol, que são unicamente fermentados por bactérias láticas. O manitol e dextrânio liberam grupos aldeídicos ou cetônicos, que podem se combinar com aminoácidos e iniciar o escurecimento do alimento.
	As mudanças complexas que ocorrem na fermentação de hortaliças são produzidas pela sequência de bactérias láticas. O crescimento de cada espécie depende de sua presença nas hortaliças, do teor de açúcar. Da concentração de sal e da temperatura. Embora seja enfatizada a importância de Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides, isto não significa que as outras bactérias láticas não sejam importantes. Lactobacillus plantarum é uma espécie que produz grande quantidade de ácido e, juntamente com Pediococcus acidilactici, são as principais bactérias da fermentação, particularmente aquelas em salmoura. Lactobacillus brevis é importante para dar às hortaliças as características de produto fermentado, e é frequentemente caracterizada pela sua habilidade em fermentar pentoses. Como se estabeleceu previamente, o desprendimento de gás observado na superfície dos tanques de fermentação, é inicialmente produzido por Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides, bem como de dentro dos tecidos vegetais. Posteriormente Lactobacillus brevis pode produzir uma parte do gás que é desprendido.
	O pico da população das várias espécies ocorrerá na ordem de sua tolerância à acidez, mas sempre haverá uma sobreposição de espécies num dado momento. Além das espécies já citadas, outras bactérias láticas também foram detectadas nas fermentações com diferentes tipos de bactérias láticas isoladas das fermentações com cenoura, chuchu, couve-flor, pepino, repolho e vagem.
	Como foi anteriormente mencionado, o grupo de enterobactérias e leveduras, embora indesejáveis, também se faz presente no decorrer do processo fermentativo. Dentre as enterobactérias citam-se os gêneros Enterobacter, Citrobacter, Escherichia, Klebsiella e Serratia. Com a relação às leveduras, os primeiros estudos microbiológicos feitos com fermentação de hortaliças indicaram a presença de várias espécies, às quais se atribuía a produção de gás nos estágios iniciais da fermentação. Desde então, as leveduras têm sido consideradas por fabricantes e pesquisadores como importantes para a fermentação. Há uma pequena dúvida em saber se as leveduras podem ser isoladas de qualquer hortaliça em fermentação, porém, numa fermentação normal, seus números são tão baixos quando comparados aos números de bactérias láticas, que a importância do seu papel como um microrganismo desejável é questionada.
Tabela – Espécies de bactérias láticas isoladas no decorrer da fermentaçãolática com diferentes hortaliças
	Bactérias Láticas
	Hortaliças
	Gênero/ Espécie
	Cenoura
	Chuchu
	Couve Flor
	Pepino
	Repolho
	Vagem
	Lactobacillus
	L. brevis
	+
	+
	+
	+
	+
	+
	L. casei subsp casei
	-
	-
	+
	-
	-
	-
	L. delbrueckii subsp. lactis
	+
	+
	+
	+
	+
	+
	L. plantarum
	+
	+
	+
	+
	+
	+
	Leuconostoc
	L. mesenteroides subsp. dextranicum
	+
	-
	-
	+
	+
	-
	L. mesenteroides subsp. mesenteroides
	+
	+
	+
	+
	+
	+
	Pediococcus
	P. acidilactici
	+
	+
	+
	+
	+
	+
	Streptococcus
	
	
	
	
	
	
	S. faecalis
	+
	+
	+
	+
	-
	+
	Não existe dúvida, de que várias espécies de leveduras são responsáveis por muitas das condições indesejáveis para a fermentação de hortaliças. As leveduras aeróbicas formam películas na superfície das hortaliças em fermentação, obtendo a energia pela fermentação do ácido lático, neutralizando dessa forma a salmoura e permitindo que outros microrganismos cresçam. A destruição do ácido lático, a hidrólise do material péctico, a decomposição da proteína e lipídeos, resultam em sabores e odores indesejáveis e mudanças na textura. Formação de “cavidades”, amolecimento, mudanças de cor e aparecimento de manchas brancas em hortaliças, são usualmente resultantes do crescimento de leveduras.
	Durante a fermentação de diferentes hortaliças, muitas espécies podem estar presentes e englobadas.
6. Chucrute
	É um produto obtido por fermentação completa, principalmente lática, de repolho devidamente preparado (triturado) na presença de 2 a 3% de sal. 
	A pressão e o sal possibilitam a extração do suco do repolho e a imediata formação de salmoura que o cobre totalmente. Os microrganismos, agente da fermentação, se desenvolvem rapidamente e há um grande desprendimento de gás nos primeiros estágios da fermentação. Embora os fermentos estejam presentes em número considerável e possam produzir pequena quantidade de álcool, especialmente durante os estágios da fermentação, os organismos predominantes são os formadores de ácido lático; o grupo Leuconostoc está sempre presente e é responsável por considerável formação de gás, como também pelos ácidos láticos e acético de manitol. As bactérias do ácido butírico são altamente indesejáveis. Caso possa ser evitado o desenvolvimento de leveduras, de Enterobacter, e de organismos butíricos, ou pelo menos reduzi-los a um mínimo, a qualidade do produto será melhorada na mesma proporção. Nesse sentido, fermentações com inoculação de culturas puras de diferentes bactérias láticas (Lactobacillus planta rum, Lactobacillus sakei, Lactobacillus menseteroides, Pediococcus pentosaceus, Lactococcus lactis N8 e Lactobacillus lactis LAC67), têm mostrado resultados satisfatórios para a elaboração de chucrute. O fator mais crítico na produção é o efeito do ar. Pois, a fermentação depende das bactérias láticas, que são microaerófilas. O contato geralmente resulta em amolecimento, escurecimento e desenvolvimento de sabor e aroma indesejáveis, que podem difundir por toda a massa de chucrute.
7. Conclusão
	 A fermentação lática possibilita a elaboração de importantes alimentos tanto de origem vegetal como de origem animal. Visto que, a conservação dos alimento por fermentação consiste em um processo que utiliza o crescimento controlado de microrganismos, capazes de modificar textura, aroma e sabor do alimento, como também suas propriedades nutricionais. E durante esse processo há a formação de produtos ácidos que modificam o pH de tal maneira que impedem a proliferação de microrganismos de decomposição. 
Referência Bibliográfica
AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHIMIDELL, W.; LIMA, A. U. Biotecnologia Industrial. Vol.: I
AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHIMIDELL, W.; LIMA, A. U. Biotecnologia Industrial. Vol.: IV
GAVA, J. A.; Principios de Tecnologia de Alimentos, NBL, 1978
HAULY, O. C. M.; OLIVEIRA, R. A.; OLIVEIRA, S. A.; Produção de Ácido Lático por Lactobacillus cruvatus em Melaço de Cana-de-Açúcar, Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v.24, n.1, p. 133-142, jan./jun. 2003
BENEVIDES, J. M. C.; FURTUNATO, N. M. D.; Hortaliças Acidificadas, Ciência e Tecnologia de Alimentos, vol. 18 n.3 Campinas Aug./Out. 1998
UFF – UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
BIOTECNOLOGIA GERAL
FERMENTAÇÃO LÁTICA
Niterói
2015