Fermentacion

INTRODUCCIÓN

Sin ninguna duda, uno de los problemas más interesantes y complejos que desafían el esfuerzo descubridor del hombre en la actualidad, consiste en aclarar los misterios de la fotosíntesis, los procesos energéticos y sus mecanismos.

El organismo vivo ha aprendido a capturar un fotón de luz y a utilizar la energía aportada por el para desplazar un electrón perteneciente a un par de electrones hasta el nivel más elevado.

Lo que se trata, en el presente trabajo, es dilucidar un poco de los secretos de la fotosíntesis, procesos energéticos y sus mecanismos para de esta manera tener un mejor entendimiento de estos procesos.

Para tal caso, comenzaremos describiendo los procesos energéticos, fermentación y procesos generales de la fotosíntesis, un breve desarrollo histórico, evolución, fotosíntesis y respiración y los sitios en donde se dan estos procesos.

PROSESOS ENERGÉTICO

El cuerpo para su funcionamiento necesita de un mantenimiento en la producción de energía, esta energía proviene de la ingesta de alimentos, de las bebidas y del propio oxigeno que respiramos. Nuestro cuerpo usa el ATP (adenosín-trifosfato) como única unidad de energía, pero dispone de varias formas de obtener ATP.

Las diferentes maneras que tiene el organismo para suministrar ATP a los músculos es el concepto de los sistemas energéticos.

El músculo esquelético dispone de cinco diferentes moléculas de donde obtener la energía para sus contracciones. Que son el trifosfato de adenosina, el fosfato de creatina, el glucógeno, las grasas y las proteínas.

La más rápida y potente la obtiene del sistema de los fosfagenos (ATP y fosfocreatina), esta forma por sí sola, solo es capaz de suministrar energía durante unos pocos segundos. Su relevo lo coge el metabolismo anaeróbico a través de las glucosas no oxidativa que su máximo se encuentra alrededor de los dos minutos y el tercer sistema energético es el aeróbico que su duración es muy larga.

Por lo que los sistemas energéticos son las vías metabólicas por las que el organismo de nutre de energía para su funcionamiento.

FERMENTACIÓN

La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

Fue descubierta por Louis Pasteur, que la describió como la vie sans l´air (la vida sin el aire). La fermentación típica es llevada a cabo por las levaduras. También algunos metazoos y protistas son capaces de realizarla.

Los cambios químicos que producen los microbios (organismos microscópicos) en sustancias orgánicas como los alimentos reciben el nombre de fermentación. Pasteur investigó la fermentación del vino. Demostró que las levaduras, un tipo de microbios, convierten el zumo de uva en vino. También, comprobó que las bacterias, otro tipo de microbios, invadían el vino y lo estropeaban.

Pasteur descubrió que el calor destruía las bacterias. Antes de añadir la levadura, calentó mucho el zumo de uva para eliminar las bacterias. Después, aplicó lo que había aprendido también a la leche. Si la leche se calentaba a altas temperaturas antes de embotellarla, se conservaba mejor

El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis no es el oxígeno, sino un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH a NAD+. El compuesto orgánico que se reduce (acetaldehído, piruvato,...) es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente.

Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 36. Esto se debe a la oxidación del NADH, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.

En la industria la fermentación puede ser oxidativa, es decir, en presencia de oxígeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de ácido acético a partir de etanol.

Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y el contacto referido.

Tipos de fermentaciones

Los tipos de fermentación son:

• Fermentación acética

• Fermentación alcohólica

• Fermentación butírica

• Fermentación láctica

Práctica de la Fermentación

El proceso de fermentación se desarrolla en recipientes adecuados y refrigerados genéricamente denominados fermentadores pero que no son más que unos tanques metálicos, de acero negro recubierto o mejor aún de acero inoxidable, a los cuales llega el Mosto Frío junto con la cantidad de levadura calculada para el volumen de mosto a fermentar.

La dosificación de levadura debe estar entre 0,3 a 0,5 litros de levadura por cada hectolitro de mosto y la temperatura debe controlarse permanentemente durante la fermentación para mantenerla entre los 6ºC iniciales y un máximo de 12ºC. En épocas pretéritas la fermentación tenía una duración de unos 8 días pero por razones de productividad y rentabilidad los procesos han venido acelerándose y hoy por lo general la fermentación del mosto oscila entre 3 y 5 días.

Un régimen de temperaturas 7/9ºC conduce a fermentaciones de 7 días pero si queremos sacar una producción en sólo 3 - 5 días será necesario fermentar con un régimen térmico de 10/12ºC. Alguna influencia tendrá también la concentración del mosto y la clase de levadura utilizada. Fermentaciones a menores temperaturas, en todo caso, producirán cervezas de mejor sabor y calidad.

BREVE DESARROLLO HISTÓRICO

Aunque los trabajos de Van Helmont deberían haber puesto en tela de juicio la teoría aristotélica del humus, no fue hasta bien entrado el siglo XIX cuando, gracias a la autoridad de Liebig, fue totalmente abandonada. Por otra parte, la posibilidad de que la luz del sol tuviera algo que ver con el desarrollo del color verde de las plantas ya había sido apuntada por el mismo Aristóteles, pero pasó desapercibido. Stephen Hales hace la primera mención en este sentido e incluso avanza la idea de que la toma de aire por las hojas sirve para alimentar a la planta.

La posibilidad de manejar gases abrió un nuevo camino en estos estudios, y así tenemos que Priestley descubrió el oxígeno como producto de la fotosíntesis. En el año 1779 Ingenhousz concluye que las plantas vician el aire tanto en la luz como en la oscuridad, igual que los animales, pero que al iluminarlas la luz del sol, la liberación del aire desflogisticado excede al que consume.

Casi simultáneamente, Senebier, añade que la capacidad de las plantas para regenerar el aire depende la presencia de aire fijado (anhidrido carbónico). Este aire fijado, disuelto en agua, es el alimento que las plantas extraen del aire que las rodea.

El último término en la ecuación fotosintética, esto es, el agua, fue puesto de manifiesto tras los trabajos de Saussure, quien en 1804 publicó un trabajo en el que demostraba que el peso de materia orgánica y oxígeno producido en la fotosíntesis era mayor que el del "aire fijado" (anhidrido carbónico consumido). Puesto que en las plantas solo se incorporaba aire y agua, concluyó que el otro reactivo que faltaba era el agua.

FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es el proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biosfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.

Una ecuación generalizada y no equilibrada de la fotosíntesis en presencia de luz sería:

CO2 + 2H2A → (CH2) + H2O + H2A

El elemento H2A de la fórmula representa un compuesto oxidable, es decir, un compuesto del cual se pueden extraer electrones; CO2 es el dióxido de carbono; CH2 una generalización de los hidratos de carbono que incorpora el organismo vivo. En la gran mayoría de los organismos fotosintéticos, es decir, en las algas y las plantas verdes, H2A es agua (H2O); pero en algunas bacterias fotosintéticas, H2A es anhídrido sulfúrico (H2S). La fotosíntesis con agua es la más importante y conocida y, por tanto, será la que tratemos con detalle.

La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz. La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.

REACCIÓN LUMÍNICA DE LA FOTOSÍNTESIS

La primera etapa de la fotosíntesis es la absorción de luz por los pigmentos. La clorofila es el más importante de éstos, y es esencial para el proceso. Captura la luz de las regiones

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