Fermentación

La fermentación es un proceso de tipo catabólico, es decir, de transformación de moléculas complejas, en moléculas simples, dentro del metabolismo. Así la fermentación es un proceso catabólico de oxidación que tiene lugar de forma incompleta, siendo además un proceso totalmente anaeróbico (sin presencia de oxígeno), dando como producto final un compuesto de tipo orgánico, el cual caracteriza por lo general, a los distintos tipos de fermentaciones existentes, pudiendo así realizar una clasificación y una diferenciación.

La fermentación fue descubierta por el químico francés, Louis Pasteur, el cual, en un principio, se refirió al proceso con la frase “la vie sans l’air”, es decir, la vida sin aire. Anteriormente se creía que las fermentaciones eran procesos químicos, donde no se necesitaba la presencia o intervención de ningún microorganismo. Fue Pasteur, quien desmintió esta creencia, gracias a la ayuda del microscopio, pudiendo identificar a los microorganismos que participaban en los procesos de fermentación, e incluso destacando a dos tipos diferentes de levaduras, las cuales jugaban un papel clave en dicho proceso. Una de las levaduras producía alcohol, y la otra daba ácido láctico, el cual estropeaba el vino, dándole un sabor agrio, siendo precisamente los estudios del vino encargados por una fábrica, que quería resolver el problema del vino, lo que llevó a Louis Pasteur a dar con la clave de la fermentación.

En las fermentaciones (del latín “fermentare”, es decir, hacer que fermente o suba), los sustratos energéticos son oxidados y degradados sin que participe en dicho proceso ningún aceptor de electrones externo. Generalmente, la vía catabólica fabrica compuestos de tipo intermedios, como por ejemplo, el piruvato, el cual actúa como un aceptor de electrones. Las fermentaciones habitualmente, se dan en condiciones anaeróbicas, a pesar de que en ciertas ocasiones, el oxígeno puede encontrarse presente.

Sin respiración aerobia o anaerobia, el NADH (nicotinamida adenina dinucleótido), no se encuentra oxidado por la cadena que transporta electrones porque no se encuentra disponible ningún aceptor de electrones externo. Además el NADH, que se ha producido en la vía glucolítica mientras se oxidaba el gliceraldehído 3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato, aún debe de ser oxidado otra vez a NAD^+. Sin en el proceso el NAD^+ no es regenerado, la oxidación del gliceraldehído 3-fosfato terminará y así, la glucólisis se parará.

Son numerosos los microorganismos que solucionan dicho problema haciendo más lenta o incluso deteniendo del todo la actividad realizada por e piruvato deshidrogenasa, y usando el piruvato o alguno de sus derivados como aceptor de electrones además de hidrógeno en la reoxidación del NADH. Esto suele producir más ATP, siendo un proceso tan efectivo que a menudo algunos organismos quimioorganotrofos no hacen una respiración ni siquiera en presencia de oxígeno o alguno otro aceptor de electrones de tipo exógeno.

Existen numerosas clases de fermentación, que por lo general suelen ser características de grupos de organismos específicos. Cuando consideramos las fermentaciones de microorganismos deben de considerarse dos aspectos importantes que son por un lado la NADH que se oxida a NAD^+, y por otra parte, se encuentra el aceptor de electrones, que es el piruvato o algún derivado de éste.

En las fermentaciones, los sustratos son oxidados de forma parcial, formándose el ATP solamente por fosforilación en el nivel del sustrato, no necesitando oxígeno. Son numerosos los hongos, bacterias, protozoos, y algas que fermentan los azúcares, transformándolos en etanol más CO2, en procesos conocidos como fermentaciones alcohólicas. Donde el piruvato se descarboxilado, pasando a formarse el acetaldehído, el cual a la misma vez se reduce a etanol gracias a la alcohol deshidrogenasa, utilizando en dicho proceso al NADH como dador de electrones.

Por otro lado, la fermentación conocida como, fermentación acidoláctica, que consiste en la reducción del piruvato a lactato, es aún más habitual que la anterior. Este tipo de fermentación se da en bacterias (Bacillus), algas (como la Chlorella), mohos, algunos protozoos, y como curiosidad, se da incluso en el músculo esquelético de animales. Los fermentadores de este tipo se pueden separar en dos grupos que son, los fermentadores homolácticos, las cuales usan la vía glucolítica, reduciendo de forma directa a todo o casi todo el piruvato, pasando este a lactato, gracias a la enzima lactato deshidrogenada. Por otro lado, tenemos el grupo de los fermentadores heterolácticos, los cuales forman grandes cantidades de productos distintos del lactato, algunos fabrican lactato, CO2 y etanol, siendo el CO2, a través de la vía de la fosfocetolasa.

Ambas fermentaciones, la fermentación de tipo láctica, y la fermentación de tipo alcohólica, son de gran utilidad para el hombre, pues por ejemplo, la fermentación alcohólica se realiza a partir de levaduras para dar lugar a la producción de bebidas alcohólicas; de donde el CO2 que se produce el efecto que hace que crezca el pan por ejemplo, o en el caso de la fermentación láctica, a pesar de poder estropear algunos alimentos, también puede ser usada para fabricar yogures, o algunas conservas. En general, el papel que juegan las fermentaciones en la producción de alimentos es sumamente importante.