Fermentación

La fermentación se produce en los microorganismos tanto en bacterias como en ciertas levaduras. Se trata de un proceso catabólico donde el aceptor final es una molécula orgánica y en donde no existe la intervención de la cadena respiratoria; esto a su vez hace que sea un proceso anaeróbico puesto que no utiliza el oxígeno del aire como aceptor final.
La fermentación tipica o mas conocida es producida por las levaduras estas tienen gran importancia en la industria alimenticia.Pero hay que recalcar queno solo las levaduras son aquellas que pueden producir fermentacion tambien porducen fermentación algunos metozoos y protistas.
Los procesos de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxigeno es decir que el aceptor final de electrones del NADHproducido en la glucolisis son compuestos orgánicos que se reducen para poder reoxidar el NADH a
NAD+ .El compuesto que se reduce es el acetaldehido, piruvato que es un derivado del sustrato que se oxida.
LA FERMENTACION ADEMAS PARA QUE SE REALIZE REQUIERE DE ALGUNAS ETAPAS COOMO.
ETAPA I: Reacciones preparatorias(formacion del gliceraldehido 3-P)
ETAPA II: Oxidacion(obtencion de ATP y acido piruvico
ETAPA III: Reduccion (formacion de productos de la fermentacion) ROMAN

Según esto existen diferentes tipos de fermentaciones:

Fermentación alcohólica: Aquí ciertas levaduras del género Saccharomyces transforman el ácido pirúvico en etanol y CO2.

En este gráfico podemos obervar como se obtiene el alcohol a partir del ácido pirúvico de la glucólisis.
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Fermentación Láctica: Aquí el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico. Este proceso ocurre en algunos microorganismos y en células musculares animales en ausencia de oxígeno.
Un esquema de esta reacción se vería mas o menos asi:
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Fermentación Homoláctica: todos los miembros del género Streptococcus, Pediococcus y muchas especies de Lactobacillus fermentan la glucosa a ácido láctico.
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Fermentación heteroláctica: solo la mitad de la glucosa se convierte en ácido láctico, el resto se convierte en un amezcla de CO2, ácido fórmico, ácido acético, etc.
Fermentación butírica: Es un proceso importante ya que ayuda a la descomposición de los restos vegetales del suelo. Realizan bacterias aneróbicas.
Fermentación pútrida: Más conocido como putrefacción. Es la degradación de sustratos de naturaleza proteica para dar lugar a compuestos orgánicos malolientes.
Fermentación del ácido propiónico: es característico en algunas bacterias anaerobias como Propionibacterium (bacilo Gram+ no esporulado).
Fermentación ácido mixta: es característica de la mayoría de las enterobacterias.
fermentación butanodiol: varias bacterias como Enterobacter, Serratia y Bacillus producen de 2-3 butanodiol durante la fermentacion de la glucosa.
Fermentación del ácido butírico: característico de bacterias del género Clostridium.



Cuadro de los Tipos de Fermentaciones:
Tipo de Fermentación
Acontecimiento
Ejemplo
Alcohólica
Fermentación en ausencia de oxigeno
Levaduras
Homolactica
Fermentación de la glucosa
hasta Ac. Láctico
Streptococcus
Lactobacillus
Heteroláctica
Fermentación de glucosa produciendo CO2,
Ac. fórmico y Ac. Acético
Lactobacillus acidophilus
Ac. Propiónico
Se prodece en el rumen de los herbivoros donde
lleva a cabo una fermentación secundaria de los
productos de la fermentación láctica
Bacterias Anaerobias
Ac. Mixtos
Se produce partiendo del Ac. láctico , Ac. cético,
Ac. succinico y Fórmico
Mayoria de Enterobacterias como:
E coli. Shigella y Salmonella
Butanodiol
Se da una fermentacion Ac. mixta butanodiolica donde se desprende CO2 y se obtiene como producto final 2,3-butanodiol
Serratia, Bacillus.Klebsiella

MICROORGANISMO
FERMENTACION
Saccharomyces:
alcohol etílico y dióxido de carbono
Estreptococo y Lactobacillus
el ácido láctico
Propionibacterium:
ácido propionic, ácido acético, y el dióxido de carbono
Escherichia coli:
ácido acético, ácido láctico, ácido succinic, alcohol etílico, dióxido de carbono e hidrógeno
Enterobacter:
ácido fórmico, alcohol etílico, ácido 2,3 butanodiol y láctico, dióxido de carbono, e hidrógeno.
Clostridium
ácido butírico, alcohol butílico, acetona, alcohol de isopropílico, dióxido de carbono, e hidrógeno

Rutas Fermentadoras de Utilización de Aminoácidos
En algunas bacterias del genero Clostridium se producen procesos acoplados a la oxidación de aminoácidos con el unico objetivo de producir energia .
Como en este proceso no se utiliza ningun tipo de aceptor de electrones de la oxidación . en estos procesos de fermentación de aminoácidos se llega ala descarboxilacion y ala desaminación de los aminoácidos
Un ejemplo claro es la desaminación y descarboxilación dela alanina a acetato acoplada con la desaminación reductiva de la glicina en el proceso conocido como reaccion de stickland.

En la fosforilación a nivel del sustrato, también podemos observar que esta ligada al proceso metabólico de la fermentación, el cual es usado por ciertas bacterias quimiorganotrofas. En donde el sustrato orgánico que es el encargado de donar electrones entra a una ruta catabólica como puede ser la ruta glucolítica y uno de los intermediarios de esta ruta se oxida originandose un intermediario no fosforilado con gran energía de hidrólisis, este intermediario sufre una sustitución con un fosfato y da un acil-fosfato que es un enlace de alta energía que por último dona su fosfato de alta energía al ADP, transformandose en ATP.

El sigiente gráfico nos muestra como se da la fosforilación , en donde el el gliceraldehido 3-P pasa a 1-3 difosfogliceraldehído y posteriormente a 3- fosfoglicérico.


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En la fermentación el sustrato órganico reducido DH2 sigue el mismo proceso y es catalizado de forma similar.
Este catabolismo genera:

  • Equivalentes de reducción e
  • Intermediarios oxidados.
En las fermentaciones es propio que los equivalesntes reaccionen con uno de los intermediarios reduciendolos y se regenere el cofactor en forma de NAD+.
A continuación podemos observar en el gráfico la reducción de ácido pirúvico a láctico, en donde el ác. láctico es el producto de la fermentación. Este proceso, permitela regeneracuión del NAD+ que es el cofactor oxidado.
El rendimiento rendimiento de las fermentaciones expresado como energía lebre de Gibbs es baja debido a la poca diferencia de E'o entre el donador y el aceptor de electrones.

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Aplicaciones de la Fermentación.
Fermentación de Pan: durante los proceso de la fermentación del pan, el azúcar es convertido en alcohol etílico o etanol y dióxido de carbono, este último será atrapado por el gluten de trigo formando burbujas, lo que hace que la masa se eleve, y en cambio el etanol se evapora en el proceso de horneo.

Fermentación de Vino: los responsables son los Saccharomyces, se parte del jugo de uva que posee altas cantidades de azúcar, que se transformaran en etanol y dióxido de carbono, obteniéndose alcohol etílico de hasta un 16 %.

Fermentación de yogurt: el yogurt se obtiene mediante la fermentación de la leche con microorganismos del tipo Lactobacillus bulgaricus y Estreptococo thermophilus, generándose ácido láctico, dando lugar a una tipo de cuajada.
Aqui se resumen los pasos de la fermentación Lactica:

Fermentación del Magou: es una bebida que se obtiene de la fermentación de la avena del maíz en prescencia de microorganismos del tipo Lactobacillus delbreuckii.(Bebida típica de Sudáfrica) Pozo

Fermentación del Kéfir: es parecida a la fermentación del yogurt, pero con la diferencia en que en la fermentación no solo actuan bacterias sino tambien algunas levaduras, con las respectiva producción de alcohol y dióxido de carbono. Pozo

Otras Fermentaciones usadas en todo el MUNDO:
Fermentacion de la Soya: Como el tempeh, natto, miso, shoyu en países del Medio Oriente.

Fermentación del Maíz: Como la chicha de jora, del yamor, etc. en los paises Andinos.

La fermentación microbiana tiene un sinnúmero de usos y aplicaciones en la industria hoy día. Mediante la fermentación microbiana se ha logrado la elaboración de diferentes productos como lo son: alimentos, vitaminas, bebidas alcohólicas, productos farmacéuticos, químicos, combustibles, enzimas, biomasa, proteínas, entre otros.

Un ejemplo de esta tecnología es la producción industrial de eritromicina, antibiótico producido por el actinomiceto gram positivo Saccharopolyspora erythraea bajo fermentación aeróbica utilizando aceite de soya como fuente principal de carbono y acido propionico como precursor.

La fermentación microbiana también es un medio de producción de vitaminas. Entre el grupo de vitaminas generadas por este medio podemos encontrar las siguientes: acido ascórbico, riboflavinas, beta-caroteno, vitamina B12, acido fólico y la pro vitamina A. Las de mayor importancia a nivel industrial son: riboflavina, beta-caroteno y vitamina B12. La fermentación de riboflavina puede llevarse a cabo mediante bacterias, hongos o levaduras. Entre los organismos utilizados: Emerothecium ashbyii y Ashbya gossypii
  • La fermentación alcohólica: transforma hidratos de carbono (generalmente azúcares como glucosa) en el etanol de las bebidas alcohólicas (vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc).
  • La fermentación butírica: caracterizada por la aparición de olores pútridos, se produce a partir de la lactosa o ácido láctico con formación de ácido butírico y gas.
  • La fermentación láctica: utiliza glucosa para obtener energía, siendo el producto de desecho el ácido láctico. Gracias a ella se elaboran los yogures y los quesos.
  • La fermentación pútrida: origina productos malolientes y es el causante de de las manchas verdosas del queso roquefort o el olor a pies.
  • Existen también procesos de fermentación aeróbica incompleta, como el que produce la bacteria Acetobacter, que transforma el vino el vinagre.