La fermentación es el proceso de descomponer compuestos orgánicos para producir energía y cambiar el sustrato en nuevos productos por microbios. Fermentación proviene del latín «fervere» que significa hervir.
¿Qué es fermentación?
La fermentación es el procesamiento de sustratos utilizando el papel de los microbios (microorganismos) para producir el producto deseado. Los productos de fermentación se encuentran en forma de biomasa celular, enzimas, metabolitos primarios y secundarios o productos de transformación (bioconversión).
El proceso de fermentación utiliza la actividad de un microbio particular o una mezcla de varias especies microbianas. Los microbios que se utilizan ampliamente en el proceso de fermentación incluyen levaduras, mohos y bacterias como en el caso del yogurt por ejemplo. La tecnología de fermentación es uno de los esfuerzos humanos para utilizar materiales que son relativamente baratos e incluso menos valiosos en productos que tienen un alto valor económico y son útiles para el bienestar de la vida humana.
Tipos de fermentación
Según el producto producido, la fermentación se divide en dos tipos:
- Homofermentativa: Es decir, fermentación cuyo producto final es únicamente ácido láctico. Un ejemplo de homofermentativo es el proceso de fermentación que se produce en el curado del yogur.
- Heterofermentativa: Es decir, fermentación en la que el producto final está en forma de cantidades iguales de ácido láctico y etanol. Un ejemplo de heterofermentativo es el proceso de fermentación que se produce en la fabricación de cinta.
Según el uso de oxígeno, la fermentación se divide en fermentación aeróbica y anaeróbica. La fermentación aeróbica es una fermentación que requiere oxígeno, mientras que la fermentación anaeróbica no requiere oxígeno.
Con base en el proceso producido por los microbios, la fermentación se divide en tres tipos:
- Fermentación que produce células microbianas (biomasa)
La producción comercial de biomasa se puede dividir en la producción de levadura para la industria de la panadería y la producción de células microbianas para su uso como alimento para humanos y animales.
- Fermentación que produce enzimas a partir de microbios
Comercialmente, las enzimas pueden ser producidas por plantas, animales y microbios, pero las enzimas producidas por microbios tienen varias ventajas, a saber, pueden producirse en grandes cantidades y son fáciles de aumentar la productividad en comparación con plantas o animales.
- Fermentación que produce metabolitos microbianos
Los metabolitos microbianos se pueden dividir en metabolitos primarios y metabolitos secundarios. Los productos metabólicos primarios que se consideran importantes incluyen etanol, ácido cítrico, polisacáridos, acetona, butanol y vitaminas. Mientras que los metabolitos secundarios producidos por microbios, por ejemplo, antibióticos, promotores del crecimiento, inhibidores de enzimas y otros.
Reacciones químicas de fermentación
La reacción en la fermentación varía según el tipo de azúcar utilizado y el producto que se obtiene. En resumen, la glucosa (C6H12O6), que es el azúcar más simple, a través de la fermentación producirá etanol (2C2H5OH).
La ecuación de la reacción química es:
La reacción anterior se describe de la siguiente manera:
Azúcares (glucosa, fructosa y sacarosa) = alcohol (etanol) + dióxido de carbono + energía (ATP).
La secuencia del proceso de fermentación y el producto resultante se describe en la siguiente imagen:
Los métodos de fermentación más utilizados incluyen la fermentación alcohólica y la fermentación con ácido láctico. La fermentación alcohólica y la fermentación ácida láctica tienen diferencias en el producto final producido. El producto final de la fermentación alcohólica es etanol y CO2, mientras que el producto final de la fermentación del ácido láctico es el ácido láctico.
Factores que afectan la fermentación
El éxito de la fermentación está determinado por varios factores, a saber:
Acidez (pH)
Los alimentos que contienen ácido suelen durar mucho tiempo, pero si hay suficiente oxígeno y puede crecer moho y continúa la fermentación, se perderá la durabilidad del ácido. El nivel de acidez es muy influyente en el desarrollo de bacterias. Las buenas condiciones de acidez para las bacterias son 4.5-5.5.
Microbios
La fermentación se suele realizar con cultivos puros producidos en laboratorio. Este cultivo se puede almacenar seco o congelado.
La temperatura
La temperatura de fermentación determina en gran medida las especies microbianas dominantes durante la fermentación. Cada microorganismo tiene una temperatura máxima de crecimiento, una temperatura mínima de crecimiento y una temperatura óptima, es decir, la temperatura que proporciona la mejor y más rápida auto propagación.
Oxígeno
El aire o el oxígeno durante la fermentación deben regularse lo mejor posible para aumentar o inhibir el crecimiento de ciertos microbios. Cada microbio requiere una cantidad diferente de oxígeno para crecer o formar nuevas células y para la fermentación. Por ejemplo, la levadura de panadería crecerá mejor en condiciones aeróbicas, pero ambas fermentarán los azúcares mucho más rápidamente en condiciones anaeróbicas.
Tiempo
Las tasas de multiplicación bacteriana varían según la especie y las condiciones de crecimiento. En condiciones óptimas, las bacterias se dividirán una vez cada 20 minutos. Para algunas bacterias, el tiempo de generación preferido, es decir, el intervalo de tiempo entre divisiones, puede alcanzar los 20 minutos. Si el tiempo de generación es de 20 minutos, en las condiciones adecuadas, una célula puede producir varios millones de células en 7 horas.