Relatório de Fermentação

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Instituto Federal Fluminense
Licenciatura em Ciências da Natureza
Experimentação no Ensino de Ciências – Biologia 
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA E FERMENTAÇÃO
Alunos: Alice Tavares Martins Sobrinho, Ana Beatriz Fernandes Leal, Bárbara Monteiro da Silva e Deyvid Fernandes da Silva.
Turma: 2018.1 Noite.
Professor(a): Natália Oliveira.
Campos dos Goytacazes, 17 de Julho de 2018.
SUMÁRIO
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA E FERMENTAÇÃO
OBJETIVOS:
Entender o processo de fermentação alcoólica;
Verificar os componentes importantes para a ocorrência da fermentação;
Investigar como a temperatura afeta o processo de produção de energia em leveduras;
Relacionar massa e densidade ao fenômeno biológico da fermentação.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
BIOQUÍMICA
A Bioquímica é o ramo da química que se preocupa com as transformações moleculares dos constituintes celulares. Ao conjunto dessas transformações denominamos “Metabolismo”. Dependendo da organização estrutural atingida pelas moléculas, o metabolismo pode ser dirigido no sentido de síntese (anabolismo) ou de degradação (catabolismo). Durante o metabolismo degradativo, moléculas estruturalmente complexas são demolidas em entidades mais simples, ao passo que a fase anabólica se caracteriza pela formação de estruturas moleculares mais complicadas a partir dessas entidades mais simples. O anabolismo e o catabolismo ocorrem concomitantemente numa célula viva.
 Esses constituintes celulares também denominados de biomoléculas, se apresentam em elevado número nas diferentes espécies. Assim estima – se que em uma célula da bactéria E coli existam 3000 diferentes proteínas e nenhuma delas semelhantes às 100.000 diferentes proteínas encontras na célula humana. Levando – se em consideração o número de espécies animais e vegetais calcula – se em 1010 ou 1012 o número de diferentes proteínas. 
Embora as macrobiomoléculas sejam extremamente numerosas, elas são formadas de um número relativamente pequeno de algumas moléculas simples (os blocos construtivos).
 Assim todas as inúmeras proteínas são formadas pela união de 20 diferentes aminoácidos. Os ácidos nucléicos são formados por 8 diferentes nucleotídeos. Os ácidos nucléicos são formados de glicerol e alguns ácidos graxos, e os polissacarídios por uns poucos monossacarídios. 
Todas as moléculas encontradas na célula desempenham uma ou mais funções, dentre as quais podemos mencionar:
 a . função estrutural: constituem o arcabouço ou invólucro, como as membranas, limitando matéria viva (protoplasma) e as vezes compartimentalizando os processos bioquímicos, ou quer como esqueleto sustentando e dando forma ao organismo. 
b. Função energética: quando através da degradação de tais compostos, a energia química encerrada nas ligações covalentes (C-C C-H e C-OH) é de alguma forma utilizada para a síntese de ATP (adenosina – Trifosfato). O ATP é posteriormente empregado na realização 4 dos diversos trabalhos fisiológicos (contração muscular, excreção, transporte ativo, etc) bem como nas atividades de biossíntese ou anabolismo. 
A bioquímica, embora uma ciência recente, não pode ser considerada uma extensão da Química Orgânica, se reduzindo à uma coleção dos compostos orgânicos encontrados na célula e suas propriedades. Atualmente assentada em seus próprios princípios, fundamentados na Lógica molecular da vida, a Bioquímica é a ciência que tem por objetivo estudar, no seu maior grau de intimidade, ou seja, ao nível molecular, a natureza dos diversos processos biológicos (respiração, crescimento, transmissão da hereditariedade, fotossíntese, etc) que ocorrem nos organismos vivos, quer animais ou vegetal, superiores ou inferiores.
REAÇÕES BIOQUÍMICAS DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
A Fermentação Alcoólica, também conhecido como fermentação de etanol, é a via anaeróbia realizada por leveduras, em que os açúcares simples são convertidos em etanol e dióxido de carbono. As leveduras normalmente funcionam sob condições aeróbicas, quer na presença de oxigênio, mas também são capazes de funcionar sob condições anaeróbicas, ou na ausência de oxigênio. Quando não está prontamente disponível de oxigênio, bebidas alcoólicas de fermentação ocorrem no citoplasma de células de levedura.
 Fermentação Alcoólica – Processo 
A fermentação é um processo de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como fungos, bactérias, ou até o próprio corpo, chamados nestes casos de fermentos. A fermentação é um processo de obtenção de energia utilizado por algumas bactérias e outros organismos. Ele ocorre com a quebra da glicose (ou outros substratos como o amido) em piruvato, que depois é transformado em algum outro produto, como o álcool etílico e lactato, definindo fermentação alcoólica e láctica (a fermentação também pode ser butírica, oxálica, acética, etc). 
Este tipo de obtenção de energia não necessita do oxigênio como aceptor final de elétrons, por isso é chamado de respiração anaeróbica. Porém, ele é 12 vezes menos eficiente em termos de energia, gerando apenas 2 ATPs por molécula de glicose. De acordo com Pasteur, tanto a velocidade da fermentação quanto a quantidade total de glicose por ela consumida eram muitas vezes maiores em condições anaeróbicas do que sob condições aeróbicas.
O chamado efeito Pasteur ocorre porque o rendimento em ATP da glicólise, sob condições anaeróbicas (2 ATP por molécula de glicose) é muito menor que a obtida na oxidação completa da glicose até o CO2 e H2O, sob condições aeróbicas ( 36 a 38 ATP por molécula de glicose). Portanto, para produzir a mesma quantidade de ATP, é necessário consumir perto de 18x mais glicose em condições anaeróbicas do que em condições aeróbicas. 
Em 1923 , Pfizer inaugurou a primeira fábrica para a produção de ácido cítrico por via fermentativa. O processo envolvia uma fermentação utilizando o fungo Aspergillus niger, pelo qual açúcar era transformado em ácido cítrico.
A Fermentação Alcoólica
 O processo de fermentação alcoólica caracteriza-se como uma via catabólica, na qual há degradação de moléculas de açúcar (glicose ou frutose), no interior da célula de microorganismos (levedura ou bactéria) até a formação de etanol e CO2 havendo liberação de energia química e térmica. O piruvato (proveniente da glicólise) sofre descarboxilação em uma reação irreversível catalisada pela piruvato descarboxilase. É uma reação de descarboxilaxão simples e não envolve a oxidação do piruvato. A piruvato descarboxilase requer Mg2+ e tem uma coenzima firmemente ligada, a tiamina pirofosfato (TPP) que é um cofator essencial para a piruvato-descarboxilase. Esse cofator irá proporcionar estabilidade a essa reação de troca de carga negativa.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS
Fermento Biológico (Levedura Saccharomyces cerevisiae)
5 Bolas de soprar
10 Beckeres (250mL)
Espátulas
5 Erlenmeyers (100mL)
5Bastões de vidro ou de polipropileno
4 Provetas (100mL)
Água destilada
Açúcar comum (Sacarose)
Farinha de trigo
Balança analítica
Chapa de Aquecimento
MÉTODOS
CONDIÇÕES PARA OCORRÊNCIA DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Preparar uma solução com 5g de fermento biológico em 200mL de água destilada;
Distribuir 50mL desta solução para cada um dos recipientes de acordo com a relação abaixo:
	Recipiente A: Solução de Fermento Biológico (50mL) (Temperatura ambiente)
Recipiente B: Solução de Fermento Biológico (50mL) + Sacarose (2 colheres) (Temperatura ambiente)
Recipiente C: Solução de Água + Fermento Biológico (50mL) + Sacarose (2 colheres) (Geladeira 4ºC)
Recipiente D: Solução de Fermento Biológico (50mL) (Ferver – 100ºC por 5 min) + Sacarose (2 colheres) (Temperatura ambiente)
 
Colocar bexigas nos frascos e condicionar de acordo com as temperaturas acima.
Esperar, observar as bexigas da cada frasco e registrar os resultados.
RELAÇÃO ENTRE DENSIDADE E FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Preparar uma receita da massa de pão como mostrado abaixo:
	Pão caseiro
5g de fermento biológico, 5g de açúcar, 10mL de água morna, farinhade trigo até dar ponto. Misture o fermento, o açúcar e, depois acrescente a água morna. Junte o líquido formado a farinha de trigo e faça uma bola, amassando bem.
Etapa 1:
Pesar a massa obtida;
Adicionar uma proveta um volume de água conhecido (V1=50mL);
Colocar a massa na proveta com água e anotar o novo volume (V2);
Calcular o volume da massa (V2-V1);
Calcular a densidade da massa no início do experimento.
Etapa 2:
Depois de algum tempo, observe a massa dentro da proveta. Com auxílio de um bastão de vidro, afunde a massa totalmente no líquido;
Anote o novo volume ocupado pela água dentro da proveta (V3);
O volume corresponde à massa nessa etapa será calculado subtraindo V3-V1;
Calcular a densidade da massa no fim do experimento (D2);
Registre os dados na tabela, efetue os cálculos e elabore as conclusões. 
RESULTADOS
TABELA 1: AVALIAÇÃO DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA.
	Frasco
	A
	B
	C
	D
	Solução
	Sem bolhas
Esbranquiçado
	Com espumas
	Sem espumas
Coloração bege 
	Precipatação
	Bexiga (Cheia ou vazia)
	Vazia
	Levemente cheia
	Vazia
	Vazia
TABELA 2: RELAÇÃO ENTRE DENSIDADE E VOLUME NA MASSA PREPARADA.
	
	RESULTADO
	Massa (g)
	3,32g
	V1 (mL)
	50ml
	V2 (mL)
	52,0ml
	Volume da massa 1 (V2-V1)
	2ml
	Densidade 1 = massa (g)
 Volume (L)
	D=3,32/2= 1,66
	V3 (Ml)
	53ml
	Volume da massa 2 (V3-V1)
	3L
	Densidade 2 = massa (g)
 Volume (L)
	D=1,10666...
CONCLUSÕES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/apostila%20teorica.pdf (Acessado dia 23 de julho)
https://www.portalsaofrancisco.com.br/quimica/fermentacao-alcoolica (Acessado dia 23 de julho)
ATIVIDADES DE VERIFICAÇÃO
Na aula prática testamos o processo da fermentação pelo experimento 1.
Indique qual ser vivo realizou este processo e qual matéria-prima foi utilizada pelo microrganismo. 
Levedura Saccharomyces cerevisiae e Sacarose.
Explique como pudemos comprovar que a fermentação aconteceu ou não em cada uma dos recipientes? 
Quando ocorre fermentação temos liberação de gás, apenas no recipiente B a bexiga encheu, então só ocorreu fermentação no B, pois foi o único que teve liberação do gás. 
Qual era o gás presente na bexiga?
CO2 – Dióxido de monocarbônio (gás carbônico). 
Que relações podem ser estabelecidas entre a temperatura e a atividade do microrganismo?
Se a temperatura for muito elevada os microrganismos não aguentam e morrem. Se a temperatura for muito baixa você inativa os microrganismos e eles não produzem.
Relacione o experimento 2 com a produção de pães.
Explique por que a massa cresce antes de ser levada ao forno?
Pois ocorre a fermentação e as leveduras liberam CO2 que deixa a massa aerada e incha o pão. 
Por que a massa do pão cresce depois de levada ao forno se o calor mata as leveduras? 
Observe a reação da fermentação alcoólica e relacione-a a Lei de conservação de massas.
ASSINATURAS
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 (Alice Tavares Martins Sobrinho)
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 (Ana Beatriz Fernandes Leal)
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 (Bárbara Monteiro da Silva)
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 (Deyvid Fernandes da Silva)