Você já deve conhecer alguns dos inúmeros produtos que são gerados a partir da fermentação, como etanol, cerveja, vinhos, queijo, iogurtes, entre outros. A fermentação é um processo bastante antigo utilizado para transformar insumos e produzir outros produtos de interesse comercial.
Mas você tem noção do quanto esse processo é complexo e precisa de ajustes milimétricos para que ocorra como esperado? Vamos descobrir isso neste texto.
O que é a fermentação
Você deve se lembrar das suas aulas de ciências e biologia que os organismos podem ser classificados quanto ao tipo de respiração celular, tais quais:
- organismos aeróbios: usam oxigênio na respiração;
- anaeróbios: respiram outros gases que não o oxigênio;
- organismos aeróbios facultativos: aqueles que irão usar o oxigênio na respiração quando ele estiver disponível, mas que também são capazes de realizar a respiração anaeróbia na falta de oxigênio.
Em geral, na ausência do oxigênio, os organismos aeróbios facultativos (bactérias e fungos) irão realizar um processo chamado de fermentação. A fermentação se inicia com a quebra da glicose em piruvato pela via da glicólise e, então, o piruvato será convertido em outra molécula, como por exemplo etanol, ácido láctico, ácido acético, entre outros.
O nome da fermentação é dado de acordo com seu produto final, alguns exemplos são: fermentação alcoólica, fermentação lática e fermentação acética. A fermentação realizada no processo de produção de cerveja é a alcoólica.
Apesar da fermentação conferir uma vantagem aos microrganismos que podem realizá-la, uma vez que não estão fadados a morrer na falta de oxigênio, ela não é capaz de suprir a energia necessária para que as bactérias e leveduras desempenhem todas as suas funções, como sintetizar esteróis e ácidos graxos insaturados, que são componentes essenciais da membrana plasmática. Além disso, nessas condições, esses microrganismos são incapazes de se reproduzir.
Isso se deve ao fato de que a fermentação produz apenas 2 moléculas de adenosina trifosfato (ATP) por molécula de glicose quebrada, enquanto a respiração aeróbia (que usa oxigênio) produz 38 ATPs por molécula de glicose. O ATP é a molécula utilizada para obter energia e, por isso, é considerado a “moeda de troca” do metabolismo celular. Dessa maneira, é fácil entender porque os microrganismos dão preferência por fazer uso do oxigênio quando ele está disponível.
Processo de fabricação da cerveja
Para termos uma ideia do quão complexo pode ser o processo de produção de um produto fermentado, vamos usar como exemplo a cerveja. Você provavelmente sabe que ela é o resultado da fermentação da cevada, que é uma gramínea semelhante ao trigo e que também serve de alimento para pessoas e animais.
Segundo o Ministério da Agricultura, a “cerveja é uma bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto cervejeiro oriundo do malte da cevada e água potável, por ação da levedura com adição de lúpulo”. Saiba mais sobre os ingredientes utilizados na produção de cerveja neste texto do Profissão Biotec.
A partir dessa descrição, é possível compreender que antes de iniciar a produção da cerveja em si, é necessário se obter o mosto cervejeiro. Para tal, são necessárias algumas etapas de processamento da cevada:
Malteação: para obtenção do malte é necessário macerar, germinar e secar os grãos de cevada.
Moagem do malte: O malte então é moído a fim de quebrar a casca, liberar o amido e diminuir o tamanho das partículas.
Mosturação: a etapa de obtenção do mosto inicia com a adição de água e fervura do malte para promover a hidrólise enzimática do amido em glicose e outros tipos de açúcares. O mosto, então, passa por filtragem e uma segunda fervura após a adição do lúpulo. Por fim, são realizados a decantação e o resfriamento do mosto.
A última etapa antes da fermentação é a aeração do mosto. Existem sistemas de aeração variados, dos mais simples aos mais sofisticados. Nos mais simples são usadas tubulações com sistemas de filtros que agregam uma dosagem fixa de ar ao mosto, enquanto os mais inteligentes regulam a dosagem de ar de acordo com a vazão de mosto pela abertura das válvulas, por exemplo. A quantidade de oxigênio dissolvida para que as leveduras possam crescer deve ficar entre 6 e 9 ppm.
Fermentação: nesta etapa, as leveduras irão consumir os açúcares do mosto e produzir álcool e gás carbônico, além de alguns ésteres, ácidos e alcoóis.
Então é realizada a centrifugação, a maturação (mantém-se a cerveja à temperatura de 0ºC) e a filtragem. Nesse ponto, temos o conhecido chopp, produzido pelo mesmo processo de fabricação da cerveja, mas não passa pela última etapa, que é a pasteurização.
Consequências da aeração nos processos fermentativos
Imagine um ambiente completamente anaeróbio. Esse ambiente pode parecer o mais adequado quando se deseja que as leveduras realizem a fermentação. No entanto, ele é, na verdade, insustentável e improdutivo. Isso porque, como já mencionado, as leveduras não irão morrer instantaneamente devido à falta de oxigênio, mas, nessas condições, elas são incapazes de produzir novas células.
Dessa maneira, é natural que em um ambiente completamente anaeróbio as leveduras não consigam aumentar o número de células, nem mesmo substituir as que venham a morrer. Assim, diminui-se muito a quantidade de levedura e o metabolismo de produção do álcool.
Além disso, o sabor da cerveja é resultado de uma mistura complexa de componentes que também são produzidos durante a fermentação, como, por exemplo, diacetil e 2,3- pentanodiona. Ambos os compostos impactam negativamente no sabor da cerveja e precisam ser reduzidos à 2,3- butanodiol e 2,3- pentanodiol, que são menos prejudiciais ao sabor. No entanto, essa redução só é significativa quando existe o número suficiente de células, que só conseguirão se multiplicar na presença do oxigênio.
Porém, o excesso de oxigênio também pode ser prejudicial. Alguns ésteres também são produzidos durante a fermentação, em uma reação que ocorre no meio intracelular entre o álcool e a enzima acil-coenzima A desidrogenase. O acúmulo desses ésteres confere aroma frutado à cerveja, que é interessante em certa medida, mas não pode estar em excesso, pois não agrada à maioria dos consumidores. A formação dos ésteres é favorecida pela presença de oxigênio no meio, dessa maneira, o excesso de oxigênio pode diminuir a síntese de etanol e, ao mesmo tempo, aumentar a síntese de ésteres, descaracterizando a cerveja.
Sendo assim, é possível compreender a importância de se administrar muito bem a aeração da mistura antes e durante o processo fermentativo para a produção de cerveja. Tanques enormes contendo grandes quantidades de matéria-prima precisam ser muito bem projetados e controlados, não apenas quanto à quantidade de oxigênio, mas também em relação à temperatura, pH, composição da mistura, modo de inoculação do fermento (levedura), dimensões e até mesmo geometria.
E todos esses processos exigem uma equipe multidisciplinar com conhecimentos em biologia, química, produção de alimentos, engenharia… consegue imaginar a importância do profissional de biotecnologia em uma indústria de fermentados? Já pensou em trabalhar com isso? Então continue acompanhando os conteúdos do Profissão Biotec, pois um dos nossos objetivos é apresentar o mercado de biotecnologia para você!
Cite este artigo:
MEDRADES, J. P. Aeração na produção da cerveja: como o oxigênio é importante para a fermentação. Revista Blog do Profissão Biotec, v.9, 2022. Disponível em: <https://profissaobiotec.com.br/aeracao-na-producao-de-cerveja-como-oxigenio-e-importante-para-a-fermentacao/>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
Referências:
NASCIMENTO, J. Estudo do efeito da aeração do mosto nas características do processo cervejeiro. Trabalho de conclusão de curso. Universidade de São Paulo: Escola de Engenharia de Lorena, Lorena, p. 50. 2011. Disponível em: <https://sistemas.eel.usp.br/bibliotecas/monografias/2011/MEQ11006.pdf>. Acesso em: 11/09/2022.
SILVA, G. S. Bioquímica Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019.
Fonte da imagem destacada: Pixabay.
