Fermentația Alcoolică

I. Noţiuni introductive

Fermentaţiile sunt procese exotermice, în care însă nu se eliberează toată energia conţinută în moleculele degradate şi adeseori cantitatea de substanţe transformate este foarte mare în comparaţie cu necesităţile agentului de fermentaţie.

S-a arătat la studiul cataholismului că degradarea substanţelor numite metaboliţi poate avea loc în două procese: în respiraţie şi fermentaţie. În celulele superioare vegetale se pot întâlni în condiţii de anaerobioză, dar nu totală, procese fermentative şi, în primul rând, fermentaţia alcoolică. În organismele animale, tot în condiţii de anaerobioză, fermen¬taţia specifică este fermentaţia lactică.

Respiraţia şi fermentaţiile atât la organismele superioare cât şi la cele inferioare, ca: drojdiile, bacteriile, mucegaiurile, sunt procese deosebite. În celulele vii substanţele care au acţiune inhibitoare asupra respiraţiei ca, de exemplu, oxidul de carbon inhibitor al sistemului citocromic, de¬clanşează imediat procesele fermentative, de exemplu la drojdii. Reacti¬varea enzimelor respiratorii la lumină puternică opreşte fenomenele de fermentaţie şi, invers, inhibarea fermentaţiei, de exemplu, cu bromacetat nu opreşte respiraţia nici creşterea drojdiilor care sunt microorganisme facultativ aerobe.

Unele reacţii fermentative sunt reversibile. În organismul animal se realizează resintetizarea glicogenului din muşchi şi ficat în mare parte din acidul lactic format în fermentaţia lactică produsă în anaerobioză, în contracţia musculară.

Fermentaţiile sunt procese diferite, după natura agentului care le pro¬duce, a substanţelor ce sunt transformate. Ca şi în respiraţie, în proce¬sele fermentative sunt consumate, în primul rând, glucidele, ca substanţe energetice de prim ordin.

Multe fermentaţii produse de microorganisme prezintă mare interes practic şi asupra lor vom insista în această scurtă expunere.

Fermentaţiile se împart în două categorii: anaerobiotice şi aerobiotice.

a) Fermentaţiile anaerobiotice sau „viaţa fără aer“, cum le-a numit Pasteur, cuprind două categorii:

— Fermentaţiile produse de celulele aerobice, obligate să trăiască în lipsă sau la presiune mică de oxigen, insuficientă pentru ca celula să respire. În cazul celulelor aerobe obligate să trăiască în anaerobioză este totuşi necesară o cantitate mică de oxigen, pentru ca fermentaţia să se producă.

— Fermentaţiile anaerobiotice produse de microorganismele strict anaerobice pentru care oxigenul este toxic, ca: bacteriile butirice, bacteriile de putrefacţie. Acest mod de viaţă pe care nu-l are nici o celulă vegetală sau animală se explică prin faptul că microorganismele strict anaerobice sunt lipsite de sistemul citocromic activator al oxigenului. Dacă oxigenul pătrunde într-o astfel de celulă, el nu poate fi fixat şi o dezorganizează până la distrugere.

Cele mai importante fermentaţii anaerobiotice sunt: fermentaţia alcoolică (I), lactică (II) şi butirică (III), produse după reacţiile globale alăturate:

I. C6H12O6 → 2C2H5OH + 2Co2;

Glucoză Etanol

II. C6H12O6 → 2CH3 – CHOH – COOH;

Glucoză Acid lactic

III. C6H12O6 → CH3 – CH2 – CH2 – COOH + 2CO2 + 2H2.

Glucoză Acid butiric

Fermentaţia lactică anaerobiotică produsă de bacteriile lactice se pro¬duce fără intervenţia oxigenului, prin sciziunea moleculelor.

b) Fermentaţiile aerobiotice. Aceste procese se produc în prezenţa oxige¬nului liber, unele sunt oxidante, oxigenul intervine în transformarea fermentativă, altele se produc în prezenţa oxigenului care nu intervine însă în reacţii, ci are loc o sciziune a moleculelor. În aceste categorii intră: fermentaţia acetică, gluconică, citrică, oxalică şi altele.

Împărţirea aceasta a fermentaţiilor este oarecum arbitrară. De exemplu fermentaţia lactică poate fi produsă de bacterii lactice aerobiotice cât şi anaerobiotice. În această clasificare se ţine seama însă de mecanismul biochimic, şi anume de modul în care au loc procesele respective, cu sau fără participarea oxigenului atmosferic. În fermentaţiile anaerobiotice glucidele sunt degradate incomplet, în absenţa oxigenului, cu formarea produselor de fermentaţie.

În procesele fermentative de transformare a glucidelor, mecanismul chimic se desfăşoară, în general, tot în două faze: o fază care este ase¬mănătoare cu faza anaerobă a glicolizei şi în care se formează acidul piruvic, iar faza a doua diferă de la o fermentaţie la alta după condiţiile de aerobioză sau anaerobioză şi după natura microorganismelor ce acţio¬nează în aceste transformări.