Influência da Variação da Concentração de Etanol na Fermentação Alcoólica em Leveduras

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Influência da Variação da Concentração de Etanol na Fermentação Alcoólica em Leveduras"

Mauro Alcântara Almeida
8 Há anos
Visualizações:

Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 Faculdade de Ciências da Universidade do Porto Influência da Variação da Concentração de Etanol na Fermentação Alcoólica em

1 Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 Faculdade de Ciências da Universidade do Porto Influência da Variação da Concentração de Etanol na Fermentação Alcoólica em Leveduras Ana Martins 1, Ana ALmeida 2, Bárbara Adem 3, Fábio Ferreira 4, Pedro Ruas 5, Sara Moniz 6 1 raquel-fmartins@hotmail.com, 2 ana.isabel.11@live.com.pt, 3 barbara_filipa_ribeiro@hotmail.com, 4 fabio_mtf@hotmail.com, 5 p_s_ruas@hotmail.com, 6 sara.moniz1@gmail.com Introdução A fermentação é um método anaeróbio de produção de ATP. Nos organismos que recorrem a estes processos, a glicólise é a principal fonte de ATP e, por isso, apesar do oxigénio não estar envolvido, é necessário providenciar um açúcar como substrato, como a sacarose, para que se possa realizar a glicólise. Esta ocorre geralmente no citosol das células, e baseia-se na produção de duas moléculas de piruvato a partir de uma de glucose, originada a partir da quebra de macromoléculas de açúcares. Este é convertido noutros produtos energéticos, dependendo do tipo de célula. Esta reação oxida o NADH em NAD +, que liberta os eletrões necessários para a continuação da glicólise. Este conjunto de fenómenos é a fermentação, que pode ser de dois tipos: a fermentação láctica ocorre, por exemplo, em células musculares quando não há presença suficiente de oxigénio para a atividade realizada. Na fermentação alcoólica, utilizada por leveduras, o piruvato é convertido em etanol e CO 2, e o processo é semelhante. Esta capacidade das leveduras é aproveitada para a confeção do pão e da cerveja. As leveduras são organismos unicelulares eucarióticos muito simples, pertencentes ao reino Fungi são muitas vezes utilizadas em estudos sobre as propriedades de células eucarióticas. A Sacharomyces cerevisiae é um exemplo comum de leveduras, pois é utilizado na produção de cerveja e confeção de pão. Têm mitocôndrias, que são fundamentais para a produção de ATP, mas não possuem cloroplastos e consegue dividir-se rapidamente em meios propícios. Quanto à reprodução, têm a capacidade de a efetuar sexuada e assexuadamente. A escolha de cada processo pode ser manipulada em laboratório conforme o meio em que estão inseridas, tornando-o um organismo muito útil para investigação genética. Neste trabalho

com, 4 fabio_mtf@hotmail.com, 5 p_s_ruas@hotmail.com, 6 sara.moniz1@gmail.com Introdução A fermentação é um método anaeróbio de produção de ATP.

2 vamos utilizá-lo para proporcionar e estudar a fermentação alcoólica. Como já foi referido em cima, a fermentação alcoólica necessita de um substrato, a glucose, e os seus produtos finais são o etanol e o dióxido de carbono, no estado gasoso. Assim podemos traduzir a fermentação alcoólica pela seguinte equação: C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Deste modo, observando a equação podemos prever que, pela Lei de Le Chatêlier, ao aumentarmos a concentração de etanol pelas diferentes preparações de leveduras, a fermentação alcoólica, será desfavorecida, visto que a reção tenderá a ocorrer no sentido de formação do açúcar. Assim, o etanol tem um efeito inibidor [1] na fermentação alcoólica, efeito esse que se deve à sua interação com a região hidrofóbica da membrana plasmática. Ao interagir com esta, o etanol aumenta a polaridade desta barreira, enfraquecendo-a e permitindo a interação de moléculas polares, o que irá afetar o posicionamento das proteínas na membrana, afetando a integridade da membrana, levando ao seu rompimento, e a um desequilíbrio homeostático [2]. O efeito inibidor do etanol atinge o seu pico, por volta dos 20%, em que a fermentação é terminada completamente [3]. Por norma, esta concentração é utilizada para terminar a fermentação da cerveja durante a sua produção. Este trabalho teve como objetivo testar a influência de diferentes concentrações de etanol na fermentação alcoólica em leveduras. Material e Métodos Material biológico Leveduras desidratadas param panificação (Sacharomyces cerevisae) Maizena; Material - etanol 60%; - água; - sacarose 20%. Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 2

Assim podemos traduzir a fermentação alcoólica pela seguinte equação: C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Deste modo, observando a equação podemos prever que, pela Lei de Le Chatêlier, ao aumentarmos

3 Preparação das soluções de leveduras Pesar e colocar em cada tubo de ensaio, 0,12g de leveduras com um pouco de água, de modo a ressuspender as leveduras e evitar que elas fiquem presas no fundo deste. Acrescentar o volume de 1,7 ml de Sacarose 20% em cada um dos tubos, bem como o volume de etanol 60% específico para cada um. Perfazer o volume de 17ml com água, colocar parafilme e inverter. Composição dos tubos utilizados para testar a influência da concentração de etanol na fermentação alcoólica em leveduras. Tubos M leveduras /g V sacarose 20% /ml V etanol 60% /ml V água /ml C etanol /% 1 (controlo) 0,12 1, Até ,12 1,7 1,42 Até 17 5,0 3 0,12 1,7 2,27 Até 17 8,0 4 0,12 1,7 3,40 Até 17 12,0 5 0,12 1,7 4,25 Até 17 15,0 Tabela 1: Tabela discriminatória da composição de cada tubo. A determinação da atividade de fermentação alcoólica foi feita através de uma montagem específica. Colocou-se sobre o tubo de ensaio graduado um outro, de maiores dimensões (com cerca de 25 ml) até tocar no fundo. Com um movimento rápido e preciso inverteu-se o tubo, de forma a evitar saída da solução. Podendo-se, desta forma, fazer a leitura correta do volume inicial, que corresponde ao volume do espaço vazio no cimo do tubo invertido. De seguida, os tubos foram colocados na estufa, à temperatura de 37ºC, durante 45 minutos. A realização da fermentação por parte das leveduras levou à libertação e, consequentemente, acumulação de CO 2 no cimo do tubo, formando uma bolha de gás. Pelo mesmo processo, acima referido, medimos o volume final e procedemos à subtração do volume inicial, de modo a obter o volume de CO 2 libertado. Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 3

Composição dos tubos utilizados para testar a influência da concentração de etanol na fermentação alcoólica em leveduras.

4 volume de CO 2 (ml) Influência da variação da concentração de etanol na fermentação alcoólica Resultados Tubos % etanol (v/v) V inicial /ml V Final /ml CO 2 libertado /ml 1 (controlo) 0 1,5 6,9 5, ,6 4,5 2, ,6 3,5 1, ,4 2,1 0, ,6 1,9 0,3 Tabela 2: Tabela representativa do volume de CO 2 libertado, de acordo com o volume de etanol que contem Variação do volume de CO 2 libertado em função das diferentes concentrações de Etanol concentração de etanol (% V/V) Gráfico 1: Variação do volume de CO 2 libertado em função das diferentes concentrações de Etanol Através da observação do gráfico, obtido com os dados da tabela, é possível inferir que conforme a concentração de etanol aumenta, o volume de CO 2 libertado, na fermentação alcoólica diminui consideravelmente. Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 4

16 14 12 10 8 6 4 2 0 Variação do volume de CO 2 libertado em função das diferentes concentrações de Etanol 0 1 2 3 4 5 6 concentração de etanol (% V/V) Gráfico 1: Variação do volume de CO 2

5 Discussão Uma vez que as restantes condições são mantidas ideais, para a atividade fermentativa, os resultados permitem avaliar a variação de atividade enzimática das leveduras dependendo apenas da concentração de etanol. Pelos resultados obtidos é visível que o volume de CO 2 libertado diminui com o aumento de concentração de etanol presente, diminuindo também o volume final da solução. Desta forma o etanol atua como inibidor da atividade enzimática e este efeito intensifica-se com o aumento da concentração de etanol. Para além do etanol fornecido inicialmente vai-se somar o etanol produzido na reação de fermentação, que amplia os efeitos inibidores. O tubo controlo manifesta [etanol] i = 0, mas no final verificou-se aumento do volume, de onde se depreende que houve produção de etanol, o que poderia ter evitado uma maior produção de CO 2. Tubos que apresentam maior taxa fermentativa, certamente, manifestam uma maior concentração de etanol produzido. Contudo, na experiência realizada, o tempo reduzido não permitiu que se atingisse um efeito inibidor significativo. Para a concentração de etanol mais elevada testada, o volume de CO 2 ainda não é totalmente nulo, embora muito aproximado, o que sugere que uma concentração ainda maior de etanol limitaria por completo a atividade enzimática. É de salientar a dificuldade em visualizar o volume final no tubo controlo, devido à grande acumulação de bolhas, fruto da intensidade atividade fermentativa. A acumulação de leveduras no fundo do tubo foi um aspeto que persistiu após uma ineficiente agitação da solução. Contudo, nenhuma destas limitações comprometeu os resultados da experiência sendo que estes vão de encontro ao referido na literatura. Portanto, a concentração etanol apresenta um efeito inibidor da atividade enzimática, diminuindo assim, a quantidade dos produtos finais. Um trabalho futuro poderá passar pela análise do efeito da [CO 2 ] no processo biológico descrito. Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 5

Desta forma o etanol atua como inibidor da atividade enzimática e este efeito intensifica-se com o aumento da concentração de etanol.

6 Bibliografia [1] D amore, T., Improving Yeast Fermentation Performance, J. Inst. Brew. September- October, Vol. 98, pp [2] Salgueiro S & Sá Correira I & Novais J, 1988, Ethanol-Induced Leakage in Sccharomyces cerevisiae: Kinetics and Relationship to Yeast Ethanol Tolerance and Alcohol Fermentation Productivity, Applied and Environmental Microbiology, April 1988, Vol.54, Nº4, pp [3] Nagodawithana T. & Steinkraus K, 1976, Influence of the Rate of Ethanol Production and Accumulation on the Viability of Saccharomyces cerevisiae in Rapid Fermentation, Applied and Environmental Microbiology, February 1976, pp [4] Alberts B et al., 2008, Molecular Biology of the Cell 5th ed, New York: Garland Science, 2008 Relatório de um trabalho prático da disciplina de Biologia Celular 2011/12 6

Productivity, Applied and Environmental Microbiology, April 1988, Vol.54, Nº4, pp.903-909 [3] Nagodawithana T.

Documentos relacionados

Experimento 10: Fermentação. Docente Sala (lab) Grupo

Experimento 10: Fermentação. Docente Sala (lab) Grupo Experimento 10: Fermentação Docente Sala (lab) Grupo 1 Experimento 10: Fermentação Introdução A glicose é uma importante molécula utilizada no metabolismo de diversos organismos para gerar energia. Em