Fermentación
La fermentación es un proceso anaerobio por el que microorganismos degradan azúcares y obtienen energía, generando etanol, CO₂ o ácido láctico.
La fermentación es un proceso metabólico en el que ciertos microorganismos o células degradan compuestos orgánicos, sobre todo azúcares, para obtener energía sin necesidad de oxígeno. Como resultado se forman productos como etanol, dióxido de carbono o ácido láctico. La humanidad la aprovecha desde hace milenios para elaborar pan, vino, cerveza, yogur o queso.
¿Qué es la fermentación?
En bioquímica, la fermentación es una vía anaerobia de obtención de energía: una molécula orgánica, como la glucosa, se oxida parcialmente y, al no haber una cadena respiratoria con oxígeno, los electrones se transfieren a otro compuesto orgánico derivado del propio sustrato. Su rendimiento energético es bajo (2 ATP netos por molécula de glucosa) frente a los 30-32 ATP aproximados de la respiración aerobia completa.
El término procede del latín fervere, «hervir», porque el mosto burbujea al liberar CO₂. Louis Pasteur demostró en la década de 1850 que la fermentación la causan seres vivos, y Eduard Buchner probó en 1897 que un extracto de levadura sin células podía fermentar el azúcar, lo que demostró que la hacen enzimas. Recibió el Nobel de Química en 1907.
Tipos de fermentación
Fermentación alcohólica
Las levaduras (Saccharomyces cerevisiae) transforman la glucosa en etanol y dióxido de carbono. Es la base del vino, la cerveza, la sidra y el pan, donde el CO₂ esponja la masa.
Fermentación láctica
Bacterias lácticas (Lactobacillus, Streptococcus) convierten la glucosa o la lactosa en ácido láctico. Se emplea en yogur, queso, kéfir y chucrut. También ocurre en nuestros músculos cuando el esfuerzo es tan intenso que falta oxígeno.
Fermentación acética
Bacterias del género Acetobacter oxidan el etanol a ácido acético. Propiamente exige oxígeno, pero tradicionalmente se incluye entre las fermentaciones porque así se obtiene el vinagre a partir de vino o sidra.
Otras fermentaciones
- Butírica: produce ácido butírico, responsable del olor de la mantequilla rancia.
- Propiónica: origina los agujeros y el sabor del queso emmental.
- Producción de acetona y butanol por Clostridium, usada históricamente en la industria.
Comparativa
| Tipo | Microorganismo | Productos | Usos |
|---|---|---|---|
| Alcohólica | Levaduras | Etanol y CO₂ | Vino, cerveza, pan |
| Láctica | Bacterias lácticas | Ácido láctico | Yogur, queso, encurtidos |
| Acética | Acetobacter | Ácido acético | Vinagre |
Aplicaciones
- Alimentación: además de lo ya citado, salsa de soja, miso, embutidos curados, café y cacao.
- Industria farmacéutica: producción de antibióticos, vitaminas, ácido cítrico y enzimas por fermentación industrial.
- Energía: el bioetanol, obtenido por fermentación de azúcares de caña, maíz o remolacha, se usa como combustible alternativo; el biogás se produce por digestión anaerobia de biomasa.
- Medio ambiente: depuración de aguas residuales y compostaje.
El etanol resultante es un ejemplo de los alcoholes; para profundizar en la química de las biomoléculas implicadas véase bioquímica.
Ejercicios resueltos
1. ¿Qué masa de etanol se obtiene teóricamente de 180 g de glucosa? (M glucosa = 180 g/mol; M etanol = 46 g/mol)
180 g son 1 mol de glucosa, que da 2 mol de etanol: 2 × 46 = 92 g de etanol.
2. ¿Qué volumen de CO₂ se libera en condiciones normales (0 °C y 1 atm) al fermentar 1 mol de glucosa?
Se producen 2 mol de CO₂. Con 22,4 L/mol: 2 × 22,4 = 44,8 L de CO₂.
3. Si en la práctica se obtienen 80 g de etanol a partir de 180 g de glucosa, ¿cuál es el rendimiento?
Rendimiento = 80 / 92 × 100 = 86,96 %, es decir, aproximadamente 87 %.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre fermentación y respiración celular?
La respiración aerobia oxida por completo la glucosa a CO₂ y H₂O usando oxígeno y rinde unos 30-32 ATP. La fermentación es anaerobia, solo la oxida parcialmente y rinde 2 ATP.
¿Por qué sentimos agujetas tras el ejercicio intenso?
Durante el esfuerzo intenso las células musculares recurren a la fermentación láctica. El lactato acumulado se asociaba a las agujetas, aunque hoy se sabe que estas se deben sobre todo a microlesiones en las fibras musculares.
¿Por qué sube la masa del pan?
Porque las levaduras fermentan los azúcares de la harina y liberan CO₂, que queda atrapado en la red de gluten y hace que la masa crezca. El etanol se evapora en el horneado.
¿La fermentación es una reacción química o un proceso biológico?
Ambas cosas: es un conjunto de reacciones químicas catalizadas por enzimas dentro de seres vivos o extractos celulares.
Referencias
- Madigan, M. T. et al. (2015). Brock. Biología de los microorganismos. Pearson.
- Nelson, D. L. y Cox, M. M. (2018). Lehninger. Principios de bioquímica. Omega.
- Barnett, J. A. (2003). «Beginnings of microbiology and biochemistry: the contribution of yeast research». Microbiology, 149.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Fermentación». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/fermentacion/
