FERMENTAÇÃO LÁTICA E A PRODUÇÃO DO IOGURTE

Aspectos Gerais

           A Fermentação Lática consiste na conversão anaeróbica parcial de carboidratos (mais especificamente a glicose) com a produção final de ácido lático, além de várias outras substâncias orgânicas. É processo microbiano de grande importância utilizado pelo homem na produção de laticínios (queijos, manteiga, coalhada, etc.) na produção de picles e chucrute, e na conservação de forragens (emilagem). Por outro lado, é processo responsável pela deterioração de vários produtos agrícolas.           Pode ser Homolática (mais comum) ou Heterolática. Na Homolática, as bactérias agem sobre a lactose, transformando-a em glicose e galactose, e, posteriormente reduzindo a glicose (~90%) para ácido lático, podendo ocorrer, também, a formação de outros metabólitos (secundários), como etanol e CO2. Na Heterolática, há formação de CO2, etanol e ácido lático em mesmas proporções. A diferença entre ambos é que, na Homolática, o ácido lático é preponderado.            A reação de fermentação lática inclui diversas e complexas etapas, mas pode-se resumi-la, muito esquematicamente, da seguinte maneira:                       1 Glicose ? 2 Ácido lático

           Entre os diversos produtos que podem ser obtidos a partir da fermentação lática, tem-se, como um dos principais, o Iogurte, o qual será focalizado neste trabalho.

Fermentação Lática

Os lactobacilos (bactérias presentes no leite) executam fermentação lática, em que o produto final é o ácido lático. Para isso, eles utilizam como ponto de partida, a lactose, o açúcar do leite, que é desdobrado, por ação enzimática que ocorre fora das células bacterianas, em glicose e galactose. A seguir, os monossacarídeos entram nas células, onde ocorre a fermentação.

Cada molécula do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que também contém três átomos de carbono.  

 

O sabor azedo do leite fermentado se deve ao ácido lático formado e eliminado pelos lactobacilos. O abaixamento do pH causado pelo ácido lático provoca a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho, usado na fabricação de iogurtes e queijos.

A titulo de curiosidade

É comum a produção de ácido lático nos músculos de uma pessoa, em ocasiões que há esforço muscular exagerado. A quantidade de oxigênio que as células musculares recebem para a respiração aeróbia é insuficiente para a liberação da energia necessária para a atividade muscular intensa. Nessas condições, ao mesmo tempo em que as células musculares continuam respirando, elas começam a fermentar uma parte da glicose, na tentativa de liberar energia extra. O ácido láctico acumula-se no interior da fibra muscular produzindo dores, cansaço e cãibras. Depois, uma parte desse ácido é conduzida pela corrente sanguínea ao fígado onde é convertido em ácido pirúvico.

Fermentação láctica no homem!

 

Você já deve ter ouvido que é comum a produção de ácido lático nos músculos de uma pessoa, em ocasiões que há esforço muscular exagerado. A quantidade de oxigênio que as células musculares recebem para a respiração aeróbia é insuficiente para a liberação da energia necessária para a atividade muscular intensa.

Nessas condições, ao mesmo tempo em que as células musculares continuam respirando, elas começam a fermentar uma parte da glicose, na tentativa de liberar energia extra.

O ácido láctico acumula-se no interior da fibra muscular produzindo dores, cansaço e cãibras.

Depois, uma parte desse ácido é conduzida pela corrente sanguínea ao fígado onde é convertido em ácido pirúvico.

 Um tipo bastante conhecido de respiração anaeróbia é a Fermentação. Ela faz parte deste

grupo porque não necessita de oxigênio livre e pode ocorrer em locais e situações onde há

ausência dele. Mas por quê??? Vamos entender isso agora.

               A Fermentação se inicia com a mesma etapa que inicia a respiração aeróbia: a

Glicólise. Nesse processo cada molécula de glicose é desdobrada em duas de piruvato, um

açúcar mais simples. Confira a equação:

.

C6H12O6 = 2 C3H4O3 + 2 H2 + energia

 

               Repare que nesta etapa também não há a utilização de oxigênio livre ou contido em

substâncias.

               O piruvato resultante deste processo será transformado em alguma outra

substância que pode ser: álcool etílico, ácido láctico ou ácido acético. É isso o que determina

o tipo de fermentação que pode ser alcoólica,lática ou láctica e acética. Há ainda um

quarto tipo conhecido como fermentação butírica, mas vamos nos ater a esses três

primeiros.

              Além da nova substância (álcool, ácido láctico ou acético) pode-se dizer que a

fermentação tem um saldo final de 2 ATP, valor considerado baixo quando comparado a

respiração aeróbia que gera de 36 a 38 ATP’s.

              A fermentação é praticada por alguns fungos, bactérias e até mesmo músculos do

corpo humano quando há falta de oxigênio livre. Nestes casos a produção de ácido láctido

causa aquela dor conhecida como cãibra.  

               Confira as equações e alguns exemplos de fermentação alcoólica, láctica e acética:

  *Fermentação lática: tem como produto o ácido lático.

 

 

               Exemplos de fermentação lática: produção de iogurte realizada por bactérias

chamadas lactobacilos.

Biologia - Fermentação Lática

Sara - Biologia

Fermentação láctica é o processo metabólico no qual carboidratos e compostos relacionados são parcialmente oxidados, resultando em liberação de energia e compostos orgânicos, principalmente ácido láctico, sem qualquer aceptor de elétrons externo. É realizado por um grupo de microrganismos denominado de bactérias ácido-lácticas, as quais têm importante papel na produção/conservação de produtos alimentares. Pode ser classificada em dois tipos, de acordo com a quantidade de produtos orgânicos formados: homolática e heteroláctica.

A fermentação láctica, tal como a alcoólica, realiza-se em duas fases:

1º Fase Glicólise

A glicólise ocorre em dois estágios. O primeiro trata-se de um estágio preparatório, em que a glicose é fosforilada e clivada para gerar 2 moléculas de triose fosfato. Este processo consome 2 ATP, como uma forma de investimento energético. No segundo estágio, 2 moléculas de triose fosfato são convertidas a piruvato, com a concomitante geração de 4 ATP. A glicólise, portanto, tem um rendimento de 2 ATP por glicose.A equação global final para a glicólise é:Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2 Piruvato + 2 NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

2º Fase: Fermentação lácticaApós a glicólise, a redução do piruvato é catalisada pela enzima lactato-desidrogenase. O equilíbrio global dessa reação favorece fortemente a formação de lactato. Microrganismos fermentadores regeneram continuamente o NAD+ pela transferência dos elétrons do NADH para formar um produto final reduzido, como o são o lactato e o etanol.

 Reação de síntese do ácido lático na fermentação

Glicólise: + 2 NAD+

+ 2 ADP

+ 2 Pi

2

+ 2 NADH

+ 2 H+ + 2 ATP

+ 2 H2O

(glicose) (ácido pirúvico)

Ácido Lático:

2 + 2 NADH 2 +2

NAD+

(ácido pirúvico)

(Ácido Lático)

Reação completa:

+ 2 ADP+ 2 Pi

2

+ 2 ATP + 2 H+ + 2 H2O

(glicose) (Ácido lático)

http://quimicafisica2002.blogspot.com.br/2012/05/biologia-fermentacao-latica.html

ATP pode referir-se a:

Trifosfato de adenosina ou Adenosina trifosfato. Trifosfato de adenosina

NAD é o acrónimo (do inglês Nicotinamide adenine dinucleotide) de nicotinamida adenina dinucleotídeo, difosfopiridina nucleotídeo ou ainda dinucleótido de nicotinamida-adenina. É uma coenzima que apresenta dois estados de oxidação: NAD+ (oxidado) e NADH (reduzido). A forma NADH é obtida pela redução do NAD+ com dois elétron e aceitação de um próton (H+).

Quimicamente, é um composto orgânico (a forma ativa da coenzima B3) encontrado nas células de todos os seres vivos, usado como "transportador de eletrons" nas reações metabólicas de oxi-redução, tendo um papel preponderante na produção de energia para a célula.

Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação oxidativa.

NAD Dinucleótido de nicotinamida-adenina. É uma coenzima que apresenta 2 estados de oxidação: NAD+ (oxidação) e NADH (reduzido). A forma NADH é obtida pela redução do NAD+ com dois elétron e aceitação de um próton (H+).

Adenosina difosfato (ou difosfato de adenosina) é um nucleotideo, isto é, um composto químico formado por um nucleósido e dois radicais fosfato. Neste caso, compõem o nucleósido uma base purínica, a adenina, e um açúcar do tipo pentose, que é a ribose.

É a parte sem fosforilação da ATP. O ADP é produzido quando há alguma descarboxilação em alguns compostos da glicólise no ciclo de Krebs.

Adenosina difosfato (nucleotideo) é a parte sem fosforilação da ATP. O ADP é produzido quando há alguma descarbolxilação em alguns compostos da glicólise no ciclo de Krebs.

Pi Fosfáto inorgânico

Trifosfato de adenosina, adenosina trifosfato ou simplesmente ATP, é um nucleotídeo responsável pelo armazenamento de energia em suas ligações químicas. É constituída por adenosina, um nucleosídeo, associado a três radicais fosfato conectados em cadeia. A energia é armazenada nas ligações entre os fosfatos.

O ATP armazena energia proveniente da respiração celular e da fotossíntese, para consumo imediato. A molécula atua como uma moeda celular, ou seja, é uma forma conveniente da transformação da energia. Esta energia pode ser utilizada em diversos processos biológicos, tais como o transporte ativo de moléculas, síntese e secreção de substâncias, locomoção e divisão celular, entre outros. Não pode ser estocada, seu uso é imediato, energia pode ser estocada na forma de carboidratos e lipídios.

As principais formas de produção do ATP são a fosforilação oxidativa e a fotofosforilação. Um radical fosfato inorgânico (Pi) é adicionado a uma molécula de ADP(adenosina difosfato), utilizando energia proveniente da decomposição da glicose (na fosforilação oxidativa) ou da luz (na fotofosforilação).

Existem enzimas especializadas no rompimento desta mesma ligação, liberando fosfato e energia, usada nos processos celulares, gerando novamente moléculas de ADP. Em certas ocasiões, o ATP

é degradado até sua forma mais simples, o AMP (adenosina monofosfato), liberando dois fosfatos e uma quantidade maior de energia.

Estima-se que o corpo humano adulto produza o próprio peso em ATP a cada 24 horas, porém consumindo outros tantos no mesmo período[1]. Se a energia gerada na queima da glicose não fosse armazenada em moléculas de ATP, provavelmente as células seriam rapidamente destruídas pelo calor gerado.

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 18 vezes menos eficiente em termos de energia, gerando apenas 2 ATPs por molécula de glicose. Mesmo organismos mais derivados, como os mamíferos, são capazes de realizar fermentação láctea em condições anaeróbias locais (falta de gordura nos músculos, por exemplo) para manter o metabolismo por curtos períodos. Antigamente, só usava-se bactérias para a fermentação de bolos e pães. Hoje existem "fermentos artificiais" ou "químicos". Este "fermento químico" incha a massa porque libera CO2 com o aumento da temperatura, sendo este composto por principalmente bicarbonato de sódio e um ácido fraco, como hidrogeno fosfato de sódio.

Fermentação láctica é o processo metabólico no qual a glicose e compostos relacionados são parcialmente oxidados, resultando em libertação de energia e compostos orgânicos, principalmente ácido lático, com aceptor de elétrons externo. É realizado por um grupo de microrganismos denominado de bactérias ácido-lácticas, as quais têm importante papel na produção/conservação de produtos alimentares. Pode ser classificada em dois tipos, de acordo com a quantidade de produtos orgânicos formados: homolática e heteroláctica.

Fases

A fermentação láctica, tal como a alcoólica, realiza-se em uma fase:

1º Fase Glicólise

A glicólise ocorre em dois estágios. O primeiro trata-se de um estágio preparatório, em que a glicose é fosforilada e clivada para gerar 2 moléculas de triose fosfato. Este processo consome 2 ATP, como uma forma de investimento energético. No segundo estágio, 2 moléculas de triose fosfato são convertidas a piruvato, com a concomitante geração de 4 ATP. A glicólise, portanto, tem um rendimento de 2 ATP por glicose. Isto é estupido.

A equação global final para a glicólise é:

Glicose + 2NAD+ - 2ADP X 2Pi + 2CO → 2 Piruvato / 2 NADH -Cosɕ X 2H+ - 2ATP + 2H2O

Após a glicólise, a redução do piruvato é catalisada pela enzima lactato-desidrogenase. O equilíbrio global dessa reação favorece fortemente a formação de lactato. Microrganismos fermentadores regeneram continuamente o NAD+ pela transferência dos elétrons do NADH para formar um produto final reduzido, como o são o lactato e o etanol.

ação de síntese do ácido lático na fermentação

Glicólise: + 2 NAD+

+ 2 ADP + 2 Pi

2+ 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP +

2 H2O

Glicólise: + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi2 + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O

Ácido Lático: 2 + 2 NADH +2NAD+

Reação completa: + 2 ADP+ 2 P2 + 2 ATP + 2

H+ + 2 H2O

(ácido pirúvico)

(Ácido Lático)

Reação completa: + 2 ADP

+ 2 Pi

2+ 2 ATP

+ 2 H+

+ 2 H2O

(glicose) (Ácido lático)

O processo geral da glicólise anaeróbica pode ser representado como:

Glicose + 2ADP + 2 Pi → 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+

Com a redução de duas moléculas de piruvato a duas de lactato, são regeneradas duas moléculas de NAD+. O processo global é equilibrado e pode continuar indefinidamente: uma molécula de glicose é convertida em duas de lactato, com a geração de duas moléculas de ATP e, ainda, NAD+ e NADH são continuamente interconvertidos sem nenhum ganho ou perda global na quantidade de cada um deles.

Tipos de fermentaçãoA classificação da fermentação láctica é feita com base nos produtos finais do metabolismo da glicose:

Fermentação homoláctica: processo no qual o ácido láctico é o único produto da fermentação da glicose. As bactérias homolácticas podem extrair duas vezes mais energia de uma quantidade definida de glicose do que as heterolácticas. O comportamento homofermentativo é observado quando a glicose é metabolizada, mas não necessariamente quando as pentoses o são, já que algumas bactérias homolácticas produzem ácidos acético e láctico quando utilizam pentoses. O caráter homofermentativo de algumas linhagens pode ser mudado pela alteração das condições de crescimento, tais como concentração de glicose, pH e limitação de nutrientes. Todos os membros dos gêneros Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus e Vagococcus são homofermentadores, assim como alguns Lactobacillus, e são muito importantes para a formação de acidez em laticínios.

Fermentação heteroláctica: processo no qual ocorre produção da mesma quantidade de lactato, dióxido de carbono e etanol a partir de hexoses. As bactérias heterolácticas são mais importantes do que as homolácticas na produção de componentes de aroma e sabor, tais como o acetilaldeído e o diacetil. Os heterofermentadores são Leuconostoc, Oenococcus, Weissela, Carnobacterium, Lactosphaera e alguns Lactobacillus. O processo de formação de diacetil a partir de citrato na indústria de alimentos é fundamental para a formação de odor, p. exemplo na fabricação de manteiga.

Aplicação industrial da fermentação lácticaAlguns alimentos podem se deteriorar pelo crescimento e ação de bactérias ácido-lácticas. No entanto, a importância deste grupo de microrganismos consiste em sua grande utilização na indústria alimentar. Muitos alimentos devem sua produção e suas características às atividades fermentativas dos microrganismos em questão. Queijos maturados, conservas, chucrute e lingüiças fermentadas são alimentos que possuem uma vida de prateleira consideravelmente maior que a matéria-prima da qual eles foram feitos. Além de serem mais estáveis, todos os alimentos fermentados possuem aroma e sabor característicos que resultam direta ou indiretamente dos organismos fermentadores. Em alguns casos, o conteúdo de vitaminas dos alimentos cresce juntamente com o aumento da digestibilidade da sua matéria-prima. Nenhum outro grupo ou categoria de alimentos é tão importante ou tem sido tão relacionado ao bem estar nutricional em todo o mundo quanto os produtos fermentados.

Etapa seguintes :

Produção de ácido pirúvico:

Durante as etapas seguintes, o ácido 3-fosfoglicérico é objecto de

diversas reacções e é transformado, por último, em ácido

pirúvico. O fenómeno mais significativo é a fosforilação de mais

um ADP em ATP

 

Em resumo, no decurso da glicólise, por cada molécula de glucose, são produzidas duas moléculas de ácido pirúvico. No início do processo, foi investida energia (consumiram-se 2 ATP). No final do processo recuperou-se energia sob a forma de 4 ATP. O saldo é pois de 2ATP por molécula de glucose.

 

 

Reoxidação dos NADH

(Fermentações) 

Como se viu, a oxidação do fosfogliceraldeído é acoplada à redução dos cofactores da desidrogenase que catalisa a reacção, e que são moléculas de NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido). Estas moléculas são complexas e a sua produção é energética e materialmente dispendiosa para a célula, pelo que, uma vez reduzidas, não poderão permanecer neste estado. Deverão ser objecto de uma “reciclagem” para poderem intervir de novo, em outros processos bioquímicos que exijam a sua presença. Isto é, deverão ser oxidadas.

Nos organismos aeróbios, a oxidação dos NADH em NAD+ ocorre no seio da cadeia respiratória, com elevado rendimento energético, como se verá adiante. Em anaerobiose, pelo contrário, a regeneração dos NADH processa-se de forma muito mais simples, mas sem dar lugar à síntese de ATP, através de processos bioquímicos designados por fermentação. Conhecem-se diversas fermentações, mas as mais comuns, de que aliás a indústria alimentar tira proveito, são as fermentações láctica e a fermentação alcoólica.

Fermentação láctica

 

A fermentação láctica consiste na redução do ácido pirúvico em ácido láctico concomitante à oxidação do NADH em NAD+, conforme se representa .

 Fermentação láctica

 Este processo ocorre em organismos anaeróbios como as

bactérias lácticas, de que são exemplo as que intervêm no fabrico de iogurtes. Para estes organismos, o ácido láctico não tem qualquer utilidade, pelo que é excretado para o meio, acidificando.

Em organismos aeróbios, em certas circunstâncias também pode ocorrer fermentação láctica. É o caso que se verifica nas células musculares, quando sujeitas a forte solicitação; nestas circunstâncias, pode verificar-se momentaneamente um déficit de fornecimento de oxigénio e o músculo passa a funcionar em anaerobiose, reoxidando os NADH através da redução do ácido pirúvico em ácido láctico.

http://pt.scribd.com/doc/38104432/4-Fermentacao-Aula-4-Profa-Nidia

FermentaçãoEm muitos organismos, a formação de ATP ocorre somente por processoanaeróbico, que é basicamente igual à glicólise.O piruvato, entretanto, vai sofrer outros tipos de reação, sendo convertido em um produto final variável conforme o organismo considerado. Adegradação da glicose até esse produto final é denominada fermentação.

Fermentação: o destino anaeróbico do piruvatoO piruvato deve ser convertido em um produto final reduzido para reoxidar oNADH oxidado pela reação de GAPDH;Em leveduras, o piruvato é descarboxilado para produzir CO2 e acetaldeído, oq u a l é r e d u z i d o n a p r e s e n ç a d e N A D H , p r o d u z i n d o N A D + e e t a n o l ± fermentação alcoólica; A fermentação ocorre em vários microrganismos;Nos múscu los , em cond i ções anae rób i ca s , o p i ruva to é r eduz ido a l a c t a to pa r a ge r a r novamen te NAD+ em um p roces so conhec ido como f e rmen tação homoláticaNa g l i có l i s e anae rób i ca , a ene rg i a l i v r e de ox idação é d i s s i pada sob a forma de calor

Tipos de fermentação:Lática;homolática: produção de ácido lático;heterolática: produção de ácidolático, etanol e CO2

Fermentação lácticaR e a l i z a d a p o r b a c t é r i a s d o l e i t e q u e é e m p r e g a d a n a preparação de iogurtes e queijosT a m b é m o c o r r e e m n o s s o s m ú s c u l o s e m s i t u a ç õ e s d e grande esforço físico

As bactérias do gênero lactobacillus são muito empregadas na fabricação decoalhadas,iogurtes e queijos.Elas promovem o desdobramento do açúcar do leite em ácido lático.O acúmulo de ácido lático no leite torna-o azedo, o que indica uma redução dopH.Esse fato provoca a precipitação das proteínas do leite, formando o coalho

FERMENTAÇÃO LÁCTICAEsse tipo de fermentação está relacionado, em primeiro lugar com produtos lácteos (iogurte, queijos, manteiga, creme), mas também com carnes, frios, pãode levedo, chá, sidra, cerveja e vinho (fermentação maloláctica). A fermentação láctica é realizada pelas Bactérias Láticas que possuem como atividade principal a conversão dos açúcares do meio em ácido láctico.  A s e s p é c i e s d e b a c t é r i a s e m q u e s t ã o p e r t e n c e m a c i n c o g ê n e r o s : Lactococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Leuconostoc e Pediococcus.N a f e r m e n t a ç ã o l á t i c a , a g l i c o s e s o f r e g l i c ó l i s e e x a t a m e n t e c o m o n a fermentação alcoólica.Porém, nesse caso, o aceptor de hidrogênio é o próprio ácido pirúvico, que sec o n v e r t e e m á c i d o l á t i c o . P o r t a n t o n ã o h a v e n d o d e s c a r b o x i l a ç ã o d o á c i d o pirúvico, não ocorre formação de CO2

Fermentação homolática

O l a c t a t o p o d e s e r e x p o r t a d o d a c é l u l a c o m o c o n v e r t i d o n o v a m e n t e a piruvato;Grande pa r t e do l a c t a to é t r anspo r t ado pe lo s angue a t é o f í gado , onde é usado para sintetizar glicose

processo geral pode ser representado como:GLICOSE+ 2 ADP + 2 Pi 2 LACTATO + 2 ATP + 2 H2O + H+

Fermentação homoláticaNos músculos, durante atividade física vigorosa, a demanda de ATP é alta e o suprimento de O2 é baixo;  A l a c t a t o d e s i d r o g e n a s e c a t a l i s a a o x i d a ç ã o d e N A D H e a r e d u ç ã o d o piruvato produzindo NAD+ e lactato;

Es t a r e a ç ã o é r e v e r s í v e l , d e f o r m a q u e a s c o n c e n t r a ç õ e s d e p i r u v a t o e lactato são prontamente equilibradas.GLICOSE+ 2 ADP + 2 Pi 2 LACTATO + 2 ATP + 2 H2O + H+

FadigaEx e r c í c i o s d e b a i x a i n t e n s i d a d e a c a r r e t a m p e q u e n a produção inicial de lactato.Es t ab i l i z a em va lo r e s mu i to ba ixos , s eme lhan t e ou i gua l ao do repouso. P a r a e x e r c í c i o s d e a l t a i n t e n s i d a d e e c u r t a d u r a ç ã o , o l a c t a t o a c u m u l a - s e g r a d u a l m e n t e , d e s d e o i n í c i o d a atividade. Não há t empo su f i c i en t e pa r a sua r emoção , f a zendo com que o indivíduo entre em fadiga

A glicólise ocorre em dois estágios. O 1º trata-se de um estágio preparatório, em que a glicose é fosforilada e clivada para gerar 2 moléculas de triose fosfato. Este processo consome 2 ATP, como uma forma de investimento energético.

No 2º estágio, 2 moléculas de triose fosfato são convertidas a piruvato, com a concomitante geração de 4 ATP. A glicólise, portanto, tem um rendimento de 2 ATP por glicose.