Biotecnologia. Fermentação láctica. Prof.ª Valdirene O P Valdo ETEC Benedito Storani

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1 Biotecnologia Fermentação láctica Prof.ª Valdirene O P Valdo ETEC Benedito Storani

2 1- Introdução A fermentação láctica consiste na oxidação anaeróbica, parcial de hidratos de carbono (mais especificamente a glicose) com produção final de ácido láctico (C 3 H 6 O 3 ) e outras substâncias orgânicas. CH 3 -CH(OH)-COOH Figura 1 Formula molecular do ácido láctico Figura 2 Estrutura molecular do ácido láctico Figura 3 Estrutura em 3D

3 1- Introdução É um processo microbiano de grande importância utilizado pelo homem na produção de laticínios (queijos, manteiga, coalhada, etc.), picles, chucrute e na conservação de forragens (emilagem). Por outro lado, é processo responsável pela deterioração de vários produtos agrícolas.

4 1 - Introdução Pode ser: Homolática (mais comum) onde 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 CO 2. Heterolática, onde há formação de CO 2, etanol e ácido lático ocorrem nas mesmas proporções. A diferença entre ambos é que, na Homolática, o ácido lático é preponderado.

5 2 Inóculos (Fermentos) O grupo das bactérias ácido-lácticas é composto por 12 gêneros de bactérias gram-positivas: Carnobacterium, Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Lactosphaera, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, Vagococcus e Weissella. Todos os membros desse grupo produzem ácido láctico a partir de hexoses (monossacarídeos formados por uma cadeia de seis átomos de carbono). Algas e fungos (leveduras e ficomicetos) também são capazes de sintetizar ácido láctico.

6 2.1- Seleção do inoculo (fermento) A classificação dos fermentos lácticos (bactérias) é feita com base nos produtos finais do metabolismo da glicose: Homofermentativos: produzem ácido láctico como único ou principal produto da fermentação. glicose ácido láctico Todos os membros dos gêneros Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus e Vagococcus são homofermentadores, assim como alguns Lactobacillus. Figura 4 - Lactobacillus

7 2.1- Seleção do inóculo (fermento) Heterofermentativos: produzem a mesma quantidade de ácido láctico, dióxido de carbono e etanol. hexose ácido láctico + etanol + CO 2 Os heterofermentadores são Leuconostoc, Oe-nococcus, Weissela, Carnobacterium, Lactosphaera e alguns Lactobacillus. As bactérias heterolácticas são importantes na produção de componentes de aroma e sabor, como o acetilaldeído e o diacetil (saborizante químico para alimentos com sabores artificiais da manteiga).

8 3 Matéria-prima e substratos O leite é a matéria prima mais utilizada pela indústria alimentícia no processo de fermentação láctica. Figura 5 Leite É utilizado na fabricação de iogurtes, queijos, etc., através da combinação de bactérias homo e heterofermentadoras. Figura 6 Queijos: uma mistura de reações químicas.

9 3 Matéria-prima e substratos Também podemos incluir hortaliças (repolho, cenoura, pepino), azeitonas e os cereais (fermentação láctica de certos pães). Como substratos podemos citar: glicose, lactose, sacarose e amiláceos. Figura 7: Chucrutes Figura 8: Picles conserva de vegetais Figura 9: Pão de massa azeda

10 4 Fatores que afetam a fermentação Concentração; ph; Temperatura; oxigênio.

11 5 Mecanismo da fermentação 1ª Etapa: transformação da glicose em ácido pirúvico através da fosforilação de duas moléculas de ADP a cada molécula de glicose e a liberação de energia na forme de ATP e NADH. 2ª Etapa: a energia armazenada pelo NADH é liberada e neste processo realizado por diversos organismos o ácido pirúvico sofre redução, sendo transformado em ácido láctico. Figura 10 Mecanismo de fermentação ADP (Adenosina Difosfato - C 10 H 15 N 5 O 10 P 2 ) ATP (Adenosina Trifosfato - C 10 H 16 N 5 O 13 P 3 ) NADH (Nicotinamida Adenina Nucleotídeo + Hidrogênio) P (Fósforo)

12 6 Equação global A representação global das reações químicas envolvidas pode ser descrita pela equação: Figura 11 Equação global da reação onde vemos claramente que a cada mol de glicose envolvido nós temos a produção de 2 mol de ácido láctico.

13 7 Rendimento teórico da reação 1 mol de glicose 180g 2 mol de ácido láctico 90g RT = Quantidade de ácido láctico Quantidade inicial de substrato 2 * 90 RT = 1,0 = 100% 180

14 8 Aula experimental Neste experimento será demonstrado, de maneira simples, o processo de fermentação láctica na produção de Chucrutes. Materiais e reagentes: Repolho fresco picado; Solução de cloreto de sódio 2,5% (sal de cozinha); Recipiente com tampa.

15 8 Aula experimental Procedimento: Misture o repolho picado com a solução de cloreto de sódio (sal de cozinha). Coloque o repolho salgado no recipiente tampe de maneira que não ocorra entrada de ar. A fermentação natural (não precisa de inóculo) começa com o desenvolvimento de Leuconostoc mesenteroides, que produz ácido láctico e dióxido de carbono, que empurra pra fora qualquer oxigênio residual, ajudando a manter a condição anaeróbia. O segundo microrganismo a se desenvolver é o Lactobacillus brevis, que produz mais ácido láctico e dióxido de carbono. Ele á seguido pelo Lactobacillus plantarum, que produz ainda mais ácido e depois pelo Pediococcus cerevesiae, que produz ácido adicional.

16 8 Aula experimental O produto final tem uma acidez que varia de 1,7% a 2,3% de ácido láctico e mantém suas qualidades excelentes enquanto o produto for mantido sob condições anaeróbicas. Tempo de fermentação: até 10 dias

17 9 Conservação de hortaliças e o processo de fermentação láctica A fermentação láctica é um importante método de preservação e conservção de alimentos. Hortaliça Acidificada por Fermentação: é aquela submetida à fermentação láctica de forma a atingir o ph do produto final igual ou menor que 4,5, devendo ser submetida ao tratamento térmico de pasteurização para sua conservação. Os mais importantes são: Picles (pepino, cenoura, cebolinha, couve flor, etc.); chucrutes e azeitonas.

18 9.1 Micro-organismos: bactérias Bactérias lácticas: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici; Esses micro-organismos são encontrados na superfície das hortaliças em número relativamente baixo, pois como estas crescem em ambiente aeróbico, em contato com o solo, as espécies que predominam são aquelas provenientes do solo e da água (pseudomonas, flavobacterium, acinetobacter, Enterobacter, escherichia, bacillus, citrobacter, klebsiella e serratia).

19 9.2 Vantagens Melhora o flavor (interação entre o paladar e olfato), cor e textura. Ex.: o pepino muda de cor, de verde claro para verde oliva ou verde amarelado e a palpa se torna translúcida em vez de branca e opaca. Grandes volumes podem ser preservados durante o pico da estação de colheita. O mercado fica garantido com o produto armazenado agranel.

20 9.3 Processos Salmoura: uma solução de água saturada de sal; pode ser empregada na conservação da maioria das hortaliças (pepino, cebola, couve-flor, etc.). Salga seca: repolho, couve; 2,5% sal em relação ao peso da hortaliça. Em ambos os casos: recipientes madeira, tanques de alvenaria (eram utilizados antigamente), aço inoxidável ou bambonas de plástico. Temperaturas inferiores 25 C ( ponto ótimo 18 C-20 C).

21 9.3 Processos O emprego da salmoura tem como objetivo: Inibir o crescimento de micro-organismos como Clostridium, Bacillus, etc; Extrair substâncias vegetais (aminoácidos, vitaminas, glicose, frutose, etc) de forma que os microrganismos disponham de um meio de crescimento; Manter certa firmeza dos tecidos vegetais.

22 9.3 Processos Final do processo Controle visual: a hortaliça que torna-se translúcida, mudando a coloração para uma tonalidade mais clara. Controle físico-químico ph Acidez

23 9.4 Picles São conservas de vegetais em vinagre. É uma fermentação natural, por ação das bactérias do gênero Leuconostoc e Lactobacillus do próprio vegetal; Os produtos mais utilizados são: pepino, nabo, cenoura, cebolinha e couve flor, que pela ação das bactérias lácticas transformam carboidratos do vegetal em ácido láctico originando os verdadeiros picles;

24 9.4 Picles Processo de fermentação a fermentação láctica inicia com lentidão e atinge o auge após 3 a 4 dias; temperatura ótima C (20 a 25 C), acidez total 0,6-0,8%, podendo atingir até 1 a 1,2%; pode-se adicionar açúcar (1%) à salmoura, para garantir acidez ótima; no processo devem-se evitar fermentações secundárias, principalmente a butírica, que pode oxidar o acido lático levando à formação de um filme branco a cinza.

25 9.4 Picles para evitar fermentações secundárias costumase adicionar ácido sórbico e seus sais de potássio e sódio (0,025 e 0,05 %) ou uma camada de óleo mineral na superfície de 3mm de espessura; após a fermentação é feita a lavagem para posterior tratamento, que irá depender da finalidade do produto como: picles azedo: vinagre com 4 a 5% de acidez; picles doce: vinagre doce; picles fermentados com aromatizantes: salmoura diluída com endro ou outra planta aromatizante.

26 9.4 Picles Observação: O picle pode ser submetido ou não ao processo de fermentação natural. Quando não é fermentado, o processo de conservação dos frutos e hortaliças é garantido da mesma forma, visto que, seja qual for o tipo de picles, esse necessariamente deverá conter sal e vinagre (ácido acético). Portanto, a conservação do picles é devido ao ph ácido e à elevada pressão osmótica do meio, que são desfavoráveis para o crescimento de microrganismos.

27 10 - Bibliografia 1 BÜL, Augusto. Apostila de biotecnologia Jundiaí: Etec Benedito Starani. 2 Fermentação láctica. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/fermenta%c3%a7%c3%a3o_l%c3%a1ctica>. Acesso em: 13 mar VICENZ, Raul. Biotecnologia de alimentos. Ijui: UNIJUI. Disponível em: <C:\Users\Val\Desktop\Biotecnoligia\Apostila Biotecnologia de Alimentos.mht>. Acesso em: 13 mar PEREIRA, Camila Mura; et al. Fermentação láctica e a produção do iogurte. São Carlos, UFSCAR. Disponível em: <http://www.cca.ufscar.br/espacobiotec/temas2.htm>. Acesso em: 13 mar BORGES, Caroline Dellinghausen. Unidade II Fermentação Láctica. Pelotas, UFPel. Dísponível em: <http://pt.scribd.com/doc/ /fermentacao-lactica>. Acesso em: 01 abril Picles. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/picles>. Acesso em: 01 abril 2012.

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