FERMENTAÇÃO DE CARBOIDRATOS

FERMENTAÇÃO DE CARBOIDRATOS

1. Introdução

Fermentação é um termo geral que denota a degradação anaeróbica de nutrientes orgânicos em vários produtos (característicos para os diferentes organismos) para obter energia na forma de ATP. As leveduras utilizadas para fermentação alcoólica devem apresentar alto rendimento e elevada produtividade de etanol, ou seja, rápida conversão de açúcar em álcool, com baixa produção de componentes secundários (VENTURINI FILHO e MENDES, 2003).

A espécie mais importante de levedura alcoólica é a Saccharomyces cerevisiae, que possui um largo espectro de utilização. Esta levedura produz a enzima invertase que é capaz de hidrolisar a sacarose para produzir o açúcar invertido (mistura de glicose e frutose), já que a sacarose é um dissacarídeo não diretamente fermentável.

Na fermentação lática ocorre a quebra parcial da glicose em duas moléculas de ácido lático com a liberação parcial da energia armazenada nas ligações químicas dessa molécula orgânica (rendimento energético de duas moléculas de ATP). Os açúcares representam as melhores fontes de carbono para as bactérias láticas, havendo também necessidade de fonte de nitrogênio, vitaminas e sais minerais para o bom desempenho da fermentação lática BUCHTA (1983).

O amido é um polissacarídeo sendo necessário transformá-lo em açúcares solúveis (glicose e maltose) que serão usados na fermentação para gerar o álcool. A hidrólise enzimática ocorre pela catálise das enzimas, a α-amilase é a enzima que quebra o amido para produzir a dextrose, enquanto a maltose é produzida pela β-amilase.

A celulose é um polissacarídeo estrutural derivado da β-D-glicose. A celulase é uma classe de enzimas que catalisa a reação de hidrólise da celulose em glicose e outros açúcares fermentescíveis.

2. Objetivos

Verificar a capacidade da levedura Saccharomyces cerevisiae em fermentar diferentes carboidratos e polissacarídeos e correlacionar seu metabolismo com as vias metabólicas estudadas.

3. Materiais e Métodos

3.1 Materiais

- Oito tubos de ensaio contendo soluções 2% de carboidrato ou polissacarídeo (sacarose, glicose, lactose, frutose, maltose, galactose, amido, celulose e um tubo de Duhran invertido , esterilizados por autoclavagem a 121oC por 15 minutos.

- Frasco de Erlenmeyer de 250 mL contendo meio de cultivo composto de 1% de peptona; 0,02% de extrato de carne, 0,2% de (NH4)2SO4 ; 0,02% de MgSO4 e 0,2% de Na2HPO4 , ajustado pra pH 5,0 e esterilizado.

- Tubo de ensaio contendo suspensão 2% de Saccharomyces cerevisiae em água destilada.

3.2 Métodos

Foi adicionado assepticamente 5mL do meio de cultivo estéril aos tubos contendo os diferentes compostos, utilizou-se pipeta de 10 mL previamente esterilizada. Os tubos não foram agitados.

Em seguida, foi adicionado assepticamente 3 mL de suspensão de Saccharomyces cerevisiae aos tubo de ensaio, com pipeta de 10 mL previamente esterilizada. Os tubos não foram agitados.

Os tubos de ensaio foram encubados a 30°C e após 15 a 20 horas foi obervado a formação e retenção de CO2 nos tubos Duhran.

4. Resultados e Discussão

Tabela 1- Detecção da formação e retenção de CO2 no processo de fermentação.

Tabela I- Estudo da fermentação de carboidratos e polissacarídeos pela levedura Saccharomyces cerevisiae

Carboidratos e polissacarídeos Fermentação e produção de CO2

(-) ou (+)

Sacarose ( + )

Glicose ( + )

Frutose ( + )

Lactose ( - )

Maltose ( + )

Galactose ( + )

Amido ( - )

Celulose ( - )

Observa-se que a sacarose sofreu fermentação, visto que a levedura de S. cerevisiae utiliza a molécula de sacarose como fonte de energia (NASCIMENTO et.al, 2001) e que a fermentação da sacarose requer a hidrólise extracelular mediada pela invertase periplasmática (β-D-frutosidase, produzida pela S. cerevisiae), tendo como produtos a glicose e a frutose, que são posteriormente transportadas para dentro da célula e metabolizadas (CARVALHO, 2001; PATARO et. al, 2002).

Após a hidrólise da sacarose, com consequente obtenção de glicose e frutose, os produtos entram no processo de glicólise e são assim transformadas em piruvato, pelo processo de glicólise como mostra a Figura 1.

Figura 1- Esquematização da Via Glicolítica.

O piruvato formado, em condições anaeróbicas entra no ciclo fermentativo, como mostra a Figura 2.

Figura 2- Esquematização da fermentação alcoólica.

O piruvato formado, em condições anaeróbicas entra no ciclo fermentativo, como mstra a Figura 2. Durante a fermentação, são produzidas duas moléculas de CO2. A presença deste gás foi verificada