Es posible que esté familiarizado con el término fermentación y sepa que tiene algo que ver con la elaboración de cerveza, microbios o algo así. De hecho, la fermentación es un proceso crucial para hacer elementos culinarios esenciales como el pan, la cerveza, el vino y el queso. Algunas formas de fermentación también nos brindan probióticos, que son aquellas bacterias beneficiosas que nos ayudan en la digestión. A continuación les enseñaremos qué es la fermentación, cuáles son los tipos existentes y cómo se lleva a cabo en la vida cotidiana.
| Tipos de Fermentación | |
| Fermentación de ácido láctico | El ácido láctico se forma a partir del piruvato producido en la glucólisis. Los músculos obtienen energía al producir ácido láctico, que se acumula en las células y causa fatiga. |
| Fermentación alcohólica | Este se utiliza en la producción industrial de vino, cerveza, biocombustibles, etc. El producto final es alcohol y CO2. |
| Fermentación con ácido acético | El primer paso es la formación de alcohol etílico a partir de azúcar. En el segundo paso el alcohol etílico se oxida aún más para formar ácido acético utilizando bacterias acetobacter. El vinagre es producido por este proceso. |
| Fermentación con ácido butírico | Este tipo de fermentación es característico de las bacterias anaerobias obligadas del género clostridium. Esto ocurre en el enriado de la fibra de yute, la mantequilla rancia, el procesamiento del tabaco y el curtido del cuero. |
Qué es la fermentación
La fermentación es un proceso metabólico en el que los organismos vivos consumen carbohidratos (como el almidón o el azúcar) y producen alcohol o ácido. Las levaduras, como las que se usan para hornear pan y hacer cerveza y vino, producen alcohol, mientras que las bacterias, como las del yogur, producen ácido.
Desde un punto de vista práctico, la fermentación es una serie de métodos para prevenir la descomposición/pudrición de un producto alimenticio. No evita que el producto alimenticio se deteriore, sino que lo ralentiza y agrega beneficios nutricionales adicionales. Más allá de la producción de alimentos, la fermentación también se utiliza en algunos procesos industriales, como la producción de gas hidrógeno, el tratamiento de aguas residuales y la producción de biocombustibles.
Cómo funciona la fermentación
La fermentación es complicada, pero lo más importante es que todos los organismos necesitan oxígeno para convertir la glucosa, un azúcar simple, en energía para que la utilicen las células del organismo. En el caso de la levadura y las bacterias, todo el organismo consta de una sola célula, pero el proceso también continúa en organismos más grandes como los humanos y las plantas.
Los microorganismos como las levaduras y las bacterias no tienen pulmones para inhalar oxígeno, pero lo extraen de la atmósfera que los rodea o del entorno líquido en el que vive (suponiendo que el líquido contenga oxígeno, como el agua), y la vida continúa. Pero, ¿y si hay poco o nada de oxígeno en el medio ambiente? En ese caso, estos organismos necesitan sacar oxígeno del medio ambiente de una manera diferente, llamada fermentación.
Beneficios de la Fermentación
La fermentación en los alimentos proporciona varios beneficios. Ayuda en la conservación, ya que los alcoholes o ácidos que produce evitan el crecimiento de las bacterias que causan el deterioro de los alimentos. Los alimentos como el queso, la crema agria, el yogur, el chucrut y la kombucha son ejemplos de esto. La fermentación agrega sabor a los alimentos, como la acidez del yogur, la ralladura de la kombucha y la peculiaridad característica de la pasta de miso tradicional. Y debido a que los alimentos como el yogur y la kombucha contienen cultivos vivos de bacterias beneficiosas llamadas probióticos, la fermentación también mejora la llamada «salud intestinal», al reponer las bacterias beneficiosas en nuestros intestinos que ayudan en la digestión.
Tenga en cuenta que si bien la fermentación desempeña un papel en la elaboración de cerveza, vino y pan, estos alimentos no contienen cultivos vivos, por lo que no brindan ningún beneficio para la «salud intestinal».
El proceso de fermentación
Hay dos tipos principales de fermentación: fermentación de alcohol etílico y fermentación de ácido láctico. Ambos involucran organismos que descomponen los carbohidratos que consumen para extraer el oxígeno que ayuda a formar cada molécula. Al hacerlo, producen productos de desecho, ácido láctico en el caso de las bacterias y una combinación de alcohol etílico y gas CO2 en el caso de la levadura.
En la fermentación del alcohol etílico, los organismos de levadura consumen azúcar y producen alcohol etílico, que es lo que le da el sabor a la cerveza, el vino y las bebidas espirituosas, y gas CO2, que es lo que hace que el pan suba. La fermentación del ácido láctico la llevan a cabo las bacterias del yogur, como el lactobacillus acidophilus. En este proceso, las bacterias consumen lactosa, un azúcar de la leche, y la convierten en oxígeno para sí mismas con un producto de desecho de ácido láctico. Es este ácido el que le da al yogur su sabor ácido.
La fermentación es un proceso bioquímico anaeróbico. En la fermentación, el primer proceso es el mismo que la respiración celular, que es la formación de ácido pirúvico por glucólisis donde se sintetizan 2 moléculas netas de ATP. En el siguiente paso, el piruvato se reduce a ácido láctico, etanol u otros productos. Aquí se forma NAD+ que se reutiliza en el proceso de glucólisis.
Tipos de Fermentación
- Homofermentación: solo un tipo de formación de productos
- Heterofermentación: se forma más de un producto
Sobre la base del producto final formado, la fermentación se puede clasificar de la siguiente manera:
1. Fermentación de ácido láctico
El ácido láctico se forma a partir del piruvato producido en la glucólisis (NAD+ se genera a partir de NADH). La enzima lactato deshidrogenasa cataliza esta reacción. La bacteria Lactobacillus prepara la cuajada de la leche a través de este tipo de fermentación. Durante el ejercicio intenso, cuando el suministro de oxígeno es inadecuado, los músculos obtienen energía al producir ácido láctico, que se acumula en las células y causa fatiga.
2. Fermentación alcohólica
Este se utiliza en la producción industrial de vino, cerveza, biocombustibles, etc. El producto final es alcohol y CO2. El ácido pirúvico se descompone en acetaldehído y se libera CO2. En el siguiente paso, se forma etanol a partir de acetaldehído (NAD+ también se forma a partir de NADH), utilizado en la glucólisis. Las levaduras y algunas bacterias realizan este tipo de fermentación. La enzima ácido pirúvico descarboxilasa y la alcohol deshidrogenasa catalizan estas reacciones.
3. Fermentación con ácido acético
El vinagre es producido por este proceso. El primer paso, de los dos que conlleva, es la formación de alcohol etílico a partir de azúcar de forma anaeróbica utilizando levadura. En el segundo paso, el alcohol etílico se oxida aún más para formar ácido acético utilizando bacterias acetobacter. La oxidación microbiana de alcohol a ácido es un proceso aeróbico.
4. Fermentación con ácido butírico
Este tipo de fermentación es característico de las bacterias anaerobias obligadas del género clostridium. Esto ocurre en el enriado de la fibra de yute, la mantequilla rancia, el procesamiento del tabaco y el curtido del cuero. El ácido butírico se produce en el colon humano como producto de la fermentación de la fibra dietética. Es una importante fuente de energía para el epitelio colorrectal. El azúcar se oxida primero a piruvato mediante el proceso de glucólisis y luego el piruvato se oxida aún más para formar acetil-CoA mediante el sistema enzimático oxidorreductasa con la producción de H2 y CO2. Acetil-CoA se reduce aún más para formar ácido butírico. Este tipo de fermentación conduce a un rendimiento de energía relativamente mayor. Se forman 3 moléculas de ATP.
Ejemplos de fermentación
Ejemplos en medicina
- Producción de antibióticos
- Producción de insulina
- Producción de hormonas de crecimiento
- Producción de vacunas
- Producción de interferón
Ejemplos en la industria alimentaria
- Producción de alimentos fermentados como queso, vino, cerveza y pan para productos de alto valor
- Bio conservantes de calidad alimentaria
- Alimentos funcionales/Neutracéuticos
- Producción de proteína unicelular
Otros ejemplos
- Se utiliza para la gestión de residuos como la producción de biocombustibles (biodiesel, bioetanol, butanol, biohidrógeno, etc).
- Se utiliza para producir biosurfactantes, producción de polímeros como la producción de celulosa bacteriana.
- Desarrollo de procesos de biorremediación (involucrando microbios o sus enzimas aisladas) para suelos y tratamientos de aguas residuales.