Fermentazione: come funziona e a cosa serve

Con il termine fermentazione si intende in realtà una catena di reazioni chimiche più o meno lunga e complessa che viene attivata da lieviti, batteri o enzimi nei tessuti animali in assenza di ossigeno. Scopriamo tutto su questo processo e capiamo a cosa serve.

La fermentazione può essere spiegata come un modo per liberare energia dallo zucchero quando nel citoplasma non c’è più ossigeno. Questo processo chimico, infatti, viene attivato dai lieviti e i batteri per ‘estrarre’ l’energia contenuta nel glucosio. Anche in nostri muscoli sono in grado di attivarla, specie dopo uno sforzo fisico prolungato.

In questo caso, ciò che viene prodotto è il cosiddetto acido lattico che provoca quel senso di indolenzimento che avvertiamo dopo un’intensa attività fisica. Scopriamo tutto su questo tema e proviamo a capire quali sono le principali tipologie di fermentazione.

Cos’è la fermentazione e come avviene

E’ Louis Pasteur l’inventore del termine ‘fermentazione’. Lo scienziato lo usò per la prima vola nel XIX° secolo per definire un processo chimico innescato da molti organismi per ricavare energia dallo zucchero ed espletare le loro Funzioni vitali. ‘Respirare senza ossigeno‘ potremmo dire.

In effetti ricorda molto la respirazione cellulare anche se a differenza di quest’ultima avviene in assenza di ossigeno (ambiente anaerobico). Se vogliamo, è anche uno dei metodi più semplici che gli organismo utilizzano per ricavare energia dagli alimenti in assenza di ossigeno molecolare. Ed è forse uno dei meccanismi più primitivi che la scienza abbia mai descritto.

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L’enzima che provoca la fermentazione dà vita ad una catena di reazioni chimiche . Una sorta di effetto domino con processi diversi a seconda del tipo di fermentazione con cui abbiamo a che fare. Tali processi si concludono con la produzione di prodotti e sottoprodotti ben precisi.

Gli agenti che innescano la fermentazione sono generalmente lieviti, funghi e batteri, organismi unicellulari  dispersi nelle sostanze che compongono il pane, il vino, la birra e il latte. E’ grazie a questi microrganismi che hanno vita i principali fenomeni fermentativi che conosciamo.

Le fasi della fermentazione

La fermentazione è un processo in cui si possono distinguere due fasi:

1.  La glicosi
2. La rigenerazione del NADH in NAD+

Durante la glicosi, lo zucchero viene trasformato in due molecole di acido piruvico e simultaneamente vengono prodotte due molecole di  ATP e due di NADH. Le prime sono molecole ad alto contenuto energetico subito disponibile, le altre richiedono ossigeno per liberare il contenuto energetico. Con la rigenerazione del NADH la cellula produce il NAD+ , vale a dire la riduzione chimica del NADH liberato del suo carico energetico.

A seconda del tipo di fermentazione,  il NAD+ viene rigenerato in modi differenti.

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Molte fermentazioni sono sfruttate dall’uomo per ricavare alimenti o sostanze farmaceutiche. Se pensiamo al Saccharomyces cerevisiae, ad esempio, ci viene subito in mente la preparazione della birra e del pane.

Questo lievito, infatti, è noto come lievito di birra e viene introdotto negli impasti di pane e dolci per attivare un particolare tipo di fermentazione alcolica. L’anidride carbonica sprigionata fa gonfiare la pasta rendendola idonea alla cottura.

Tipi di fermentazione

Fermentazione lattica

Dal punto di vista chimico, questa trasformazione interessa una molecola di glucosio e termina con la produzione dell’acido piruvico e dell’acido lattico. Gli agenti coinvolti sono i batteri Streptococcus e Lactobacillus, che trasformano il glucosio in acido lattico.

Grazie a loro, la catena di reazioni in cui l’acido lattico modifica alcune proteine del latte fa si che la consistenza del liquido cambi fino a diventare  yogurt, che è possibile fare in casa anche senza yogurtiera.

Fermentazione lattica nei muscoli

Lo stesso processo avviene anche a livello muscolare nei tessuti animali dei vertebrati durante uno sforzo prolungato. Anche in questo caso, la fermentazione si attiva in assenza di ossigeno e procede proprio come un processo di rigenerazione.

Il piruvato viene ridotto in acido lattico permettendo così la glicolisi. Ciò che si forma nei muscoli è denominato ‘lattato’ che viene trasportato nel fegato attraverso il sangue e convertito in glucosio durante la fase di recupero dallo sforzo.

Fermentazione alcolica

Consiste in un processo di trasformazione che produce alcol etilico e anidride carbonica. Come gli altri tipi di fermentazione, anche quella alcolica è attivata microrganismi (saccaromiceti) che scompongono il glucosio in assenza di ossigeno trasformandolo in etanolo e anidride carbonica. A differenza di quella lattica, detta anche omolattica, questa fermentazione oltre all’acido lattico, produce anche alcool etilico e anidride carbonica. 

E’ per questo motivo che in ambito chimico viene definita anche fermentazione eterolattica.

Di tutte le fermentazioni, quindi, quella alcolica è la più importante e sfruttata per la produzione di alimenti e bevande alcoliche. Ma mentre per il vino sono sufficienti gli zuccheri semplici, nel caso di orzo e del grano l’amido deve essere prima idrolizzato a glucosio.

Per la preparazione della birra, in particolare, è il Saccharomyces cerevisiae il lievito che trasforma il malto in birra. Esso, inoltre, è determinante anche per la produzione del pane dove attiva la fermentazione sotto forma di lievito di birra.

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Ultimo aggiornamento il 31 Ottobre 2017 da Rossella Vignoli