Uma mudança química em matéria animal e vegetal provocada por
leveduras microscópicas, bactérias, ou mofos é chamada de
fermentação. Exemplos de fermentação são o azedamento de
leite, o crescimento da massa de pão, e a conversão de
açúcares e amidos em álcool. Muitas substâncias químicas
industriais e vários antibióticos usados em medicamentos
modernos são produzidos através de fermentação sob
condições controladas. O resultado da fermentação é que uma
substância seja quebrada em compostos mais simples. Em alguns
casos a fermentação é usada para modificar um material cuja
modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos
convencionais fossem escolhidos. A fermentação é sempre
iniciada por enzimas formadas nas celas dos organismos vivos. Uma
enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança
química sem ser afetado por isto.
A levedura comum é um fungo composto de minúsculas células
tipo vegetais similares às bactérias. Suas enzimas invertase e
zimase quebram açúcar em álcool e gás carbônico. Elas
crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias
azedam o leite produzindo ácidos láctico e buturico. Células
do corpo humano produzem enzimas digestivas, como pepsina e
renina que transformam comida em uma forma solúvel.
Os produtos de fermentação foram usados desde a antigüidade
Habitantes das cavernas descobriram que a carne emvelhecida tem
um sabor mais agradável que a carne fresca. Vinho, cerveja, e
pão são tão velhos quanto a agricultura. Queijo, que envolve a
fermentação de leite ou creme é outra comida muito antiga. O
valor medicinal de produtos fermentados é conhecido de há muito
tempo. Os chinêses usavam coalho de feijão-soja mofado para
curar infecções de pele há 3.000 anos atrás. Os índios da
America Central tratavam feridas infetadas com fungos.
A verdadeira causa de fermentação, porém, não era
compreendida até o século XIX. O cientista francês Louis
Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros e
vinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz
vinho bom, mas um segundo tipo torna-o azedo. Esta descoberta
conduziu à teoria da origem de doenças de Pasteur .
A química das fermentações é uma ciência nova que ainda
está em suas fases mais iniciais. É a base de processos
industriais que convertem matérias-primas como grãos,
açúcares, e subprodutos industriais em muitos produtos
sintéticos diferentes. Cepas cuidadosamente selecionadas de
mofos, leveduras e bactérias, e são usadas.
A Penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias
causadoras de doenças. É derivado de um mofo que cresce em uma
mistura fermentativa de substâncias cuidadosamente selecionadas
para este propósito. A Penicilina industrial e muitos outros
antibióticos se tornaram uma área muito importante da
indústria farmaceutica.
O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas
produzidas por microorganismos. É usado em limpadores de metal e
como um preservativo e agente de sabor em alimentos. O Ácido
cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas.
Poderia ser obtido delas, mas necessitaria muitos milhares de
frutos para produzir a quantia de ácido cítrico atualmente
feita pela fermentação de melado com o mofo Aspergillus niger.
Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a
rações animais para acelerar o crescimento dos animais e os
proteger de doenças. Certas vitaminas são feitas através de
fermentação de mofos; e as próprias enzimas, extraídas de
vários microorganismos, têm muitos usos na fabricação de
alimentos e medicamentos.
Fermentação Lática
As bactérias utilizadas industrialmente são as anaeróbias e
microaerófilas, para a produção de ácido acético, lático,
glucônico, propiônico e outros, ou para a produção de
alimentos como queijos, picles, chucrutes, vinagres, leites
fermentados e outros. Os fungos também são usados na produção
de ácidos por via fermentativa. Os principais ácidos são:
cítrico, glucônico, fumárico, lático, gálico, ácidos graxos
e outros. As bactérias envolvidas nos processos para obtenção
de ácidos são principalmente as do gênero Acetobacter e
Lactobacillus. As bactérias podem formar inúmeros ácidos
diferentes. São, no entanto, de maior interesse econômico
algumas das bactérias produtoras de ácido lático, ácido
acético e de ácido propiônico. Os ácidos são provenientes da
degradação anaeróbica de glicídeos por oxidação incompleta.
Bactérias
Seres unicelulares pertencentes à classe dos esquizomícetos, de
estrutura muito simples e núcleo difuso, que se reproduzem por
cissiparidade. As bactérias formam um ramo do reino vegetal
segundo alguns autores. As bactérias têm importante papel na
natureza, não só pela variedade de espécies, como também pela
reprodução rápida e diversidade de fenômenos em que tomam
parte. Devido à sua rápida multiplicação e ação
bioquímica, as bactérias constituem um grupo de importância
capital para o equilíbrio da natureza. São células
procarióticas(anucleadas) que se destinguem do vírus por
conterem, como as células eucarióticas(nucleadas) os ácidos
desoxirribonucléico e ribonucléico, assim como pelo fato de
poderem reproduzir-se independentemente do organismo que
parasitam. Distinguem-se das células eucariontes por não
possuírem membrana que separa núcleo e citoplasma(membrana
nuclear), nem aparelho respiratório
organizado(mitocôndrias).Muitas bactérias apresentam formas
resistentes denominadas esporos, que lhes permitem sobreviver por
determinado tempo em condições adversas: temperaturas,
ambientes secos, etc. Apesar do tamanho minúsculo, as bactérias
podem ser vistas em microscópios ópticos.
Certas bactérias são móveis, graças a prolongamentos muito
delgados chamados "cílios"; as não ciliadas são
imóveis. No entanto, é principalmente a forma que diferencia
umas das outras: podem ser esféricas(cocos),
cilíndricas(bastonetes ou bacilos), espiraladas(espirilos) ou
recurvadas(vibriões). Os cocos podem ser isolados(micrococos) ou
agrupados de dois em dois(diplococos) ou em cubos(sárcinas), em
cadeia(estréptococos), em cachos(estafilococos). A bactéria é
constituída por citoplásma com núcleo difuso, limitada por uma
menbrana cuja camada externa contém mucilagem e cera. Vários
tipos de coloração permitem distinguir diversos grupos de
bactérias. A coloração explicita certos detalhes das
bactérias e suas afinidades com corantes: algumas adquirem a
coloração de Gram(Gram+ positivo), ao passo que outras não
adquirem(Gram- negativo). As culturas evidenciam colônias
visíveis a olho nu e permitem o estudo morfológico dos germes.
Algumas bactérias necessitam de oxigênio(aeróbias), outras
não suportam o oxigênio livre(anaeróbias) e muitas podem
adaptar-se à presença ou ausência desse gás(anaeróbias
mistas ou facultativas). A maioria das bactérias são parasitas
ou saprófitas. Algumas são autotróficas. Sua riqueza
enzimática lhes confere intensa atividade bioquímica:
degradação de substâncias orgânicas, produção de gases,
pigmentos e toxinas(exotoxinas e endotoxinas), depósitos de
ferro ou enxofre. Sua proliferação só se é possível em
certos limites de temperatura; as bactérias do solo
desenvolvem-se à temperatura ambiente, as bactérias
patogênicas entre 37 e 40º C. As bactérias são os agentes das
fermentações e das putrefações; transformam as substâncias
orgânicas do solo em substâncias minerais e em gases, fixam os
gases do ar e enriquecem o solo de nitrogênio, fornecendo,
assim, aos vegetais uma parte dos alimentos inorgânicos de que
necessitam, interferindo também na digestão intestinal de
muitos animais superiores. Algumas são patogênicas para o homem
e animais, atuando pelas toxinas e pela perturbação digestiva
que acarretam. Outras são comensais dos meios internos do homem
e de animais, podendo até mesmo intervir em seu metabolismo:
assim o bacilo amylobacter do tubo digestivo dos mamíferos
permite que os herbívoros utilizem a celulose. Quanto às
bactérias do solo, a maioria delas assegura a mineralização
dos excrementos e dos cadáveres(nitrificação, por ex.),
fechando assim os cíclos bioquímicos, enquanto algumas
espécies(bacilos tetânicos, botúlico, perfringente, etc.)
podem tornar-se patógenas. Reconhecidas em estado fóssil nos
terrenos primários, as bactérias também têm contribuído para
a formação de rochas combustíveis(carvão, petróleo).