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FACULDADE MAURICIO DE NASSAU
FERMENTAÇÃO, ADIÇÃO DE CULTURA E ACIDIFICAÇÃO
Profa. Aurenice Vaz
Grupo:
Clarissa Marins
Felipe Veloso
Letícia Melro
Luciana Accioly
Roberto Gomes
Renata Tasso
Twilla Barbosa
Recife - 2007
1. Introdução
Fermentação é um processo de variação química com ebulição turbulenta, ou
seja, um estado de agitação ou descanso. A palavra se tornou popular antes mesmo
dos estudos de Pasteur com o vinho.
Historicamente concluíram que o sentido geral que este termo é normalmente
utilizado é definido como um processo no qual transformações químicas são
realizadas em um substrato orgânico pela ação de enzimas produzidas por
microrganismos. Os microrganismos realizam a fermentação com o objetivo de
produzir energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP) para as necessidades de
crescimento celular e manutenção celulares. Dependendo do tipo do produto final, o
processo pode ser homofermentativo e heterofermentativo.
Os produtos de fermentação foram usados desde a Antigüidade, Habitantes das
cavernas descobriram que a carne envelhecida tem um sabor mais agradável que a
carne fresca. Vinho, cerveja, e pão são tão antigos quanto à agricultura.
O cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros
e vinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz vinho bom, mas
um segundo tipo torna-o azedo. Esta descoberta conduziu à teoria da origem de
doenças de Pasteur.
O resultado da fermentação é que uma substância seja quebrada em compostos
mais simples. A atividade dos organismos fermentadores dependem dos parâmetros
intrínsecos e extrínsecos.
2. Objetivos
2.1 Objetivo Geral:
Realizar uma análise acerca dos diferentes tipos de fermentação a partir de uma
perspectiva microbiológica.
2.2 Objetivos Específicos:
- Diferenciar os diferentes tipos de processo de fermentação;
- Identificar quais microrganismos estão envolvidos em cada processo de
fermentação;
- Analisar as implicações do processo de fermentação para a conservação dos
alimentos.
3- Fundamentação Teórica
3.1- Microrganismos
Os microrganismos são seres microscópicos que possuem características
biológicas diferenciadas. Eles podem ser divididos em 4 categorias principais: vírus,
bactérias, fungos e parasitas. Dentre elas apenas os vírus não possuem vida própria,
ou seja, para que sua multiplicação aconteça é necessária a presença de uma célula
viva, que forneça o material genético.
De acordo com cada categoria os microrganismos possuem características
biológicas diferentes, apresentando formatos, tamanho e capacidades distintas. Neste
estudo, nos deteremos na análise dos microorganismos que podem estar associados
ao processo de fermentação: as bactérias, os fungos e as leveduras.
3.1.1- Bactérias
As bactérias são organismos microscópicos que podem ser encontrados em toda
parte. Em sua estrutura percebe-se a ausência de carioteca mas aponta-se a
existência de diversas organelas no seu citoplasma. Além da membrana
citoplasmática, que permite o intercâmbio nutritivo entre o meio exterior e o meio
interior, as bactérias possuem uma cápsula, chamada cápsula bacteriana, que
protege a bactéria em situações de risco, quando ocorrem alterações externas como
mudanças na acidez e na temperatura do meio.
Os seus formatos variam de acordo com a espécie, e podendo ser espiraladas,
esféricas ou em formato de bastonetes. Ao contrário do que se acreditava as
bactérias podem ou não ter um potencial patogênico. As bactérias patogênicas
podem ocasionar o surgimento de doenças, tais como algumas intoxicações
alimentares. Já as bactérias não-patogênicas não apresentam prejuízos, podendo ser
benéficas, como por exemplo no processo de fermentação.
Para que ocorra a multiplicação bacteriana é necessário que sejam observados
alguns parâmetros no ambiente em que elas se encontram, tais como: atividade de
água, pH, disponibilidade de nutrientes, temperatura e presença ou ausência de
oxigênio.
A capacidade de multiplicação de acordo com a presença ou ausência de oxigênio
originou uma classificação. As bactérias aeróbicas são aquelas que se multiplicam na
presença de ar, já as anaeróbias se multiplicam na ausência de ar.
O ambiente ótimo para a multiplicação bacteriana deve ser úmido, apresentando
uma elevada atividade de água, deve ter a temperatura por volta de 37 0 celsius,
podendo variar entre 5 e 65 graus. A disponibilidade de nutrientes deve ser adequada
devendo-se ressaltar a preferência das bactérias por substratos com rica
concentração protéica.
O pH é um dos principais fatores intrínsecos que podem favorecer ou inibir a
multiplicação bacteriana. Neste caso o ideal é que ele seja neutro, podendo variar de
4.5 até 9, mas tendo como ponto ótimo, onde o ritmo de multiplicação bacteriana é
maior, a faixa de 6.5 a 7.5.
3.1.2- Fungos
Os fungos, assim como as bactérias, são seres microscópicos e que também são
encontrados em toda parte. As colônias de fungos podem ser visualizadas a olho nu,
alguns fungos são macroscópicos, como, por exemplo, o cogumelo. São
considerados vegetais acrolofilados, microscópicos e multicelulares (Forsythe, 2002)
Assim como as bactérias, os fungos podem ser cultivados pelo homem e também
apresentam espécies patogênicas e não patogênicas. Os fungos nocivos são aqueles
que segregam substâncias que são tóxicas aos demais seres vivos. Por serem
organismos aeróbicos, que se multiplicam na presença do ar, os fungos são
facilmente encontrados na superfície dos alimentos.
A multiplicação dos fungos também requer que alguns parâmetros sejam
considerados. A temperatura ideal pode variar entre 25 a 30 graus Celsius, sendo
completamentes destruídos quando a temperatura é elevada até 100 graus. Os
fungos, ao contrário das bactérias, preferem alimentos secos, com pouca atividade de
água.
Possuem ainda a capacidade de se multiplicar em ambientes com alta
concentração de sal e açúcares, já que estes retém a umidade e o alimento vai,
conseqüentemente, ficar mais seco.. No que se refere ao ph, os fungos apresentam
uma maior capacidade de multiplicação em ambientes ácidos, podendo variar no
intervalo de 2 a 8.5.
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3.1.3- Leveduras
As leveduras são por muitos autores consideradas parte integrante da classe dos
fungos. Neste estudo recebem destaque especial devido à sua alta capacidade
fermentativa. São plantas unicelulares e microscópicas que preferem se desenvolver
em ambiente aeróbio embora algumas espécies, como por exemplo as fermentativas,
tenham a capacidade de se multiplicar em ambiente anaeróbio.
Suas características patogênicas se assemelham às dos fungos e das bactérias,
existindo espécies que são nocivas ao seres vivos e outras que não oferecem
quaisquer riscos.
Sua reprodução requer um ambiente com características diferenciadas no que se
refere à temperatura, atividade de água e pH. A temperatura ideal para a
multiplicação das leveduras varia de 25 a 30 graus Celsius. O pH deve ser ácido,
variando de 4 a 4.5 (Evangelista, 2004). Os fungos apresentam uma capacidade de
multiplicação mais elevada do que as leveduras considerando-se o mesmo pH ácido.
A resistência das leveduras, em relação às bactérias, é bem maior diante de
mudanças nos parâmetros acima citados. Assim como os fungos, as leveduras
também desenvolvem-se bem em substratos açucarados.
3.2- Processos de Fermentação
3.2.1 Conservação por fermentação:
A fermentação é um processo bioquímico onde os microorganismos transformam
substancias em outras, tais como fungos e bactérias. Este tipo de fermentação,
respiração anaeróbica, é utilizado na produção de alimentos.
Os microorganismos, os substratos, a temperatura e o pH, são utilizados pelo
homem para controlar a fermentação.
Quando ocorre fermentação de um substrato, a taxa de crescimento microbiana
diminui; da mesma forma, quando aumenta o número total de células, a velocidade de
fermentação diminui.
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As substâncias que resultam do processo de fermentação, são transformadas em
produtos; são originados: bebidas alcoólicas, iogurtes, queijos, bebidas e vegetais
fermentados.
As fermentações podem ser originadas por mofos, leveduras e bactérias.
Por Mofos:
- ácido lático
- ácido cítrico
- ácido glucônico
- ácido fumárico
- mantinol
Por Leveduras:
- alcoólicas
- glicéricas
Por Bactérias:
- acética
- lática
- glucônica
- propiônica
- acétobutilica
3.2.2 Tipos de fermentação:
Fermentação Láctica
A fermentação láctica se dá pela hidrólise da lactose ou de açúcar comum,
produzindo glicose, que finalmente se transforma em ácido lático. Ele produz nos
alimentos transformações benéficas e outras nem tanto.
Alguns exemplos favoráveis são: os produtos derivados do leite. Já os de ação
não muito boa, estão o que ocorre em sucos de frutas, vinho e cerveja que com a
presença de turvações podem ser alterados.
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O acido láctico por meio da fermentação não produz só alimentos, ele é usado
também como conservação, tais como o chucrute, a azeitona e o picles.
A fermentação láctica se processa de dois modos: heteroláctica e homoláctica. Os
responsáveis pela fermentação homoláctica são, algumas espécies de lactobacilos e
estreptococos. A homoláctica resulta o acido láctico.
As bactérias atuantes na fermentação heteroláctica são do gênero Leuconostoc e
alguns Lactobacillus. Daí são originados CO2, etanol, acido láctico, acido acético e
manitol.
Fermentação Acética
É a transformação do álcool em acido acético por algumas bactérias ( que são
aeróbias), Alguns exemplos são o vinho, o malte, o suco de maçã. O vinho e o suco
de maçã são considerados os melhores produtos para a produção de vinagre.
O vinagre obtido do vinho é considerado um processo rápido, já o que vem do
vinho de suco de frutas é um processo lento.
Para q ocorra uma boa fermentação, é preciso a presença do complexo B, para
que sejam satisfeitas as exigências nutritivas dos Acetobacter. Também é preciso a
presença de certos aminoácidos por precisar de mais nitrogênios em algumas
espécies.
A temperatura ideal para uma boa fermentação é em torno de 27°C. Porem as
bactérias acéticas exercem atividades em temperaturas variadas entre 15 a 34°.
Para que ocorra um final correto da fermentação é necessária a presença de
certas quantidades de oxigênio.
O vinagre de vinho e de frutas obtido pelo processo lento deve ter 4% de acido
acético, já o preparado pelo processo rápido deve ser de 6% segundo as normas da
Legislação brasileira.
Fermentação Alcoólica
É quando alguns açúcares, tais como a frutose, sacarose e glicose se transformam
em acido etílico. Este processo é feito por leveduras, sendo que em muitas vezes é
necessário adicioná-las para que o processo se inicie. Ela se realiza em três etapas:
fermentação, destilação e escolha dos substratos.
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Escolha e preparo do substrato:
A matéria-prima utilizada para a produção de álcool, é constituída por produtos
açucarados (beterraba, cana-de-açucar, melaço, etc) e amiláceos (raízes, amido de
grãos, e tubérculos).
Os monossacarídeos (glicose e frutose) são fermentados diretamente, já os
dissacarídeos (sacarose) precisam sofrer o fenômeno de inversão; os polissacarídeos
(amido) são sujeitos ao processo de sacarificação.
A sacarificação dos produtos amiláceos se faz mister, porque não existem agentes
de fermentação produtores de enzimas amilolíticas. Ela pode ser feita quimicamente
por malte e ainda por fungos.
3.3 Alimentos Fermentados
A produção de diversos alimentos fermentados ocorre no mundo inteiro. As
linhagens
microbianas
mais
importantes
foram
identificadas
por
métodos
convencionais.
Tais alimentos fermentados são altamente colonizados por bactérias e leveduras,
dependendo do produto específico,e até o momento,não há riscos associados para
saúde. Esses microorganismos inibem o crescimento de patógenos e, recentemente,
uma nova variedades de alimentos, denominados alimentos funcionais ou, em
particular, probióticos (exemplo: Yakut) surgiu a partir de técnicas antigas de
fermentação. As bactérias ácidos-lácticas utilizadas na produção das maiorias dos
alimentos fermentados produzem uma série de fatores antimicrobianos, incluído
ácidos orgânicos, peróxido de hidrogênio,nisinas e bactériocinas.
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3.4 Produtos de Leite Fermentados e seus microrganismos
Produto
Tipo
Microrganismo
iogurte
Moderadamente
Strep.thermophilus,lb bulgaricus
ácido
Queijo cheddar
Moderadamente
Strep.cremoris,strep.lactis,strep.diacetylactis
ácido
Leite acidificado
Altamente ácido
Lb.acidoffilus
Leite bulgaro
Altamente ácido
Lb.bulgaricus
Leben
Altamente ácido
Estreptococos ,lactobacilos,leveduras
Queijo surati
Brandamente
estreptococos
ácido
3.5 Processo de fermentação do queijo e adição de culturas
Leite Cru
Pasteurização
Resfriamento e
homogeinização
Strep.termophilus e
lb bulgaricus
Incubação
(4-16horas,30-45°C)
Resfriamento
Adição de frutas e
flavorizantes
Embalagens e
estocagem
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4. Discussão
O processo de fermentação, em seus diversos tipos, vem sendo amplamente
utilizado pelo homem desde os tempos mais remotos.
Até o século XIX a
fermentação foi utilizada sem que se soubesse os seus mecanismos de
funcionamento. Foi Louis Pasteur que iniciou os estudos acerca deste processo
quando descobriu a penicilina.
Em 1897, o químico alemão Eduard Buchner conseguiu demonstrar que, ao
contrário do que se acreditava, a fermentação é um processo químico que pode ser
realizado fora de células vivas. Desde então a fermentação passou a ser amplamente
estudada e utilizada na indústria, principalmente no que se refere à conservação de
alimentos.
Conforme citado anteriormente, a fermentação “é o processo bioquímico em que
os microrganismos retiram do meio em que vivem o material nutritivo de que
necessitam, ao mesmo tempo em que produzem substâncias”. (Evangelista, 2005).
As substâncias produzidas pelos microrganismos vão variar dependendo do tipo de
fermentação em questão, láctica, acética e alcoólica. Nas fermentações láctica e
acética verifica-se que o produto final são ácidos, láctico e acético, respectivamente.
Já na fermentação alcoólica o produto final é um álcool.
Os alimentos fermentados são colonizados por microrganismos não-patogênicos
que foram selecionados ao longo dos diferentes estudos. Além de não oferecerem
riscos à saúde estes microrganismos inibem o crescimento e a multiplicação de seres
patógenos.
Através da manipulação dos microrganismos a indústria alimentícia vem se
utilizando dos benefícios dos processos de fermentação na conservação dos
alimentos. É sabido que o pH ótimo para a multiplicação bacteriana varia entre 6.5 e
7.5, podendo chegar a um valor mínimo de 4.5. As fermentações láctica e acética têm
como produto final ácidos que vão, conseqüentemente, deixar o pH final do alimento
mais ácido, prejudicando o desenvolvimento das bactérias.
No entanto é sabido que o pH ótimo para a multiplicação dos fungos varia de 4 a
4.5, podendo chegar até 1.5. Conclui-se portanto que os alimentos fermentados têm
uma possibilidade de ataque bacteriano pequena mas que são vulneráveis aos
ataques dos fungos.
Podemos trazer como exemplo a fermentação que ocorre no processo de
produção de conservas, a fermentação láctica. A produção do ácido láctico acidifica o
ambiente protegendo-o das bactérias. É importante salientar que algumas bactérias
podem desenvolver resistência ao ambiente ácido durante o processo de
fermentação.
Além da acidez, a segurança dos alimentos fermentados também é decorrente da
presença de bacteriocinas, peróxido de nitrogênio, das altas concentrações de sais e
do ambiente anaeróbio.
A fermentação alcoólica, por sua vez, caracteriza-se pela produção de álcoois.
Estes têm características fungicidas e bactericidas já que atuam na desnaturação de
proteínas e na dissolução dos lipídeos.
A utilização da fermentação na indústria não é um processo simples, sendo
necessário um grande controle dos microrganismos que estão sendo utilizados e
também dos fatores que interferem no processo: pH, temperatura, oxigênio,
nutrientes, entre outros. Através destes parâmetros o homem consegue controlar a
atividade microbiana, a sua multiplicação excessiva compromete a velocidade de
fermentação, assim como quanto maior for a fermentação do meio menor é a
multiplicação microbiana.
Tendo em vista os argumentos citados acima, podemos concluir que a
fermentação caracteriza-se por ser um processo que permite um certo controle
microbiano, desde que sejam verificadas as condições em que se deu e os
microrganismos que são utilizados para cada processo.
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5. Bibliografia
Amabis, J. M. & Martho, G. R. (2002) Fundamentos da Biologia Moderna. São
Paulo: Editora Moderna
Evangelista, J. (2005) Tecnologia dos alimentos. São Paulo: Editora Atheneu.
Forsythe, S. J. (2002) Microbiologia da segurança alimentar. Porto Alegre: Editora
Artmed.
Jay, James M. (2005) Microbiologia dos alimentos. Porto alegre: Editora Artmed.
Lima, U. A.; Aquarone, E.; Borzani,W. Biotecnologia: Tecnologia das fermentações.
V.1, Editora Edgard Blucher Ltda., São Paulo, 1975, 286p.
Roitman, I.; Travassos, L. R.; Azevedo, J. L. Tratado de microbiologia. V.1, Editora
Manole Ltda., São Paulo, 1988, 186p.
Artigo Cientifico:
Atividade antimicrobiana de bactérias ácido-lácticas isoladas de queijos de coalho
artesanal e industrial frente a microrganismos indicadores.
autores: L.G. Guedes Neto, M.R. Souza, A.C. Nunes, J.R. Nicoli, W.L.M. Santos
Revista: Arquivo brasileiro de medicina veterinária e zootecnia
V. 57, suplemento 2, belo horizonte, setembro/ 2005
PERGUNTAS:
1) Fale sobre os microrganismos, destacando as suas características e
enfatizando os principais parâmetros para sua multiplicação.
2) O que você entende por fermentação?
3) Como a fermentação interfere no processo de conservação dos alimentos?
4) Fale sobre os três principais processos de fermentação (Láctea, acética e
alcoólica).
5) Qual a influência do PH na conservação dos alimentos?
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