Fermentacin alcohlica

La fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico que adems de generar etanol desprende grandes cantidades de dixido de carbono (CO2) adems de energa para el metabolismo de las bacterias anaerbicas y levaduras.Lafermentacin alcohlicaes unproceso biolgicodefermentacinen plena ausencia deaire(oxgeno- O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan loshidratos de carbono(por regla general azcares: como por ejemplo laglucosa, lafructosa, lasacarosa,sirve con cualquier sustancia que tenga la forma emprica de la glucosa, es decir, que sea una Hexosa.) para obtener como productos finales: unalcoholen forma deetanol(cuya frmula qumica es:CH3-CH2-OH), dixido de carbono (CO2) en forma degasy unas molculas deATPque consumen los propios microorganismos en sumetabolismocelular energtico anaerbico. El etanol resultante se emplea en la elaboracin de algunasbebidas alcohlicas, tales como elvino, lacerveza, lasidra, elcava, etc.1Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar tambin etanol mediante la fermentacin a nivel industrial a gran escala para ser empleado comobiocombustible.23La fermentacin alcohlica tiene como finalidad biolgica proporcionar energa anaerbica a losmicroorganismosunicelulares(levaduras) en ausencia deoxgenoa partir de la glucosa. En el proceso las levaduras obtienen energa disociando lasmolculasdeglucosay generan como desechosalcoholy dixido de carbono CO2. Las levaduras y bacterias causantes de este fenmeno son microorganismos muy habituales en lasfrutasycerealesy contribuyen en gran medida alsaborde losproductos fermentados(vaseEvaluacin sensorial).4Una de las principales caractersticas de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes deoxgeno(O2), mxime durante la reaccin qumica, por esta razn se dice que la fermentacin alcohlica es un procesoanaerbico.Historia[editar]

Lahidromieles una bebida fermentada a base demiely agua muy tpica de losvikingos.La humanidad emplea la fermentacin alcohlica desde tiempos inmemoriales para laelaboracin de cerveza(empleandocereales) y delvino(empleando el fruto de lavid: lauvaen forma demosto) fundamentalmente. Losgriegosatribuan el descubrimiento de la fermentacin al diosDionisio. Algunos procesos similares como el de ladestilacinalcohlica ya surgen en el ao1150de la mano deArnau de Vilanova.5Fue un elemento ms a considerar en el desarrollo histrico de laalquimiadurante laEdad Media.6En el ao 1864 se identific el gas CO2resultante de la fermentacin por el qumico MacBride y en1766Cavendishlo describi como: el gas existente en laatmsfera determinando adems la proporcin de dixido de carbono con respecto al azcar empleado en el proceso, que rondaba el 57%. En esta poca se empez a descubrir, gracias observaciones cientficas, que la fermentacin alcohlica se produca tambin en substancias no dulces.6Antoine Lavoisierhizo experimentos en1789determinando las cantidades de los elementos intervinientes en la fermentacin (carbono, oxgeno e hidrgeno). Con el advenimiento de los descubrimientosqumicosen el ao1815el investigador francsJoseph Louis Gay-Lussacfue el primero en determinar una reaccin de fermentacin obteniendo etanol a partir de glucosa, a pesar de este logro los fundamentos de la fermentacin alcohlica eran completamente desconocidos. Existe durante el siglo XIX un debate cientfico por establecer la hiptesis de la fermentacin. Durante los aos1830slos qumicosJns Jakob BerzeliusyJustus von Liebigdesarrollaron una teora mecanicista que explica la fermentacin, teoras que estaban en contraposicin con las creencias deLouis Pasteuren el ao1857que se fundamentaba en la teora vitalista como explicacin de los mecanismo bsicos de la fermentacin, fue el mismo Pasteur que en el ao1875demostr que la fermentacin era un proceso anaerbico (en ausencia de oxgeno).En el ao1818Erxleben,De La Touren Francia,SchwannyKtzingen Alemania (1837) descubren que las levaduras (organismos microscpicos unicelulares) son la causa del proceso, pero no fue hasta queEduard Buchneren el ao1897descubre que la enzimazimasaes la responsable final de la fermentacin alcohlica trabajo por el que recibe elpremio Nobel de Qumica.7Este descubrimiento atrajo el inters de otros cientficos, entre ellos Harden y Young quienes en el ao1904mostraron que la zimasa perda sus propiedades fermentativas bajo condiciones dedilisis, demostrando que la fermentacin dependa de una sustancia de bajopeso molecularque se quedaba retenida en los finosporosde la membrana de la dilisis. La fermentacin poda bajo estas circunstancias volver a ser restablecida aadiendo simplemente de nuevo las levaduras, esta substancia descubierta por Harden y Young se denomincozimasa,8y fue eventualmente encontrada como una mezcla de iones fosfatados,difosfato de tiamidayNAD+. Sin embargo la caracterizacin de la cozimasa no fue completada hasta el ao1935. El bioqumicoOtto Heinrich Warburgen conjuncin conHans von Euler-Chelpindescubren en el ao1929que elcofactornicotinamida adenina dinucletido(NADH) juega un papel muy importante en el proceso interno de la fermentacin. En1937, los investigadoresErwin NegeleinyHans Joachim Wulffcomprueban que mediante la cristalizacin de lossubproductosde la fermentacin la enzimaalcohol deshidrogenasaes protagonista en algunos sub-procesos realizando un papel importante.9Los descubrimientos posteriores a partir del periodo que va desde mediados delsiglo XXhasta comienzos delsiglo XXIse centran exclusivamente en la mejora de los procesos de fermentacin alcohlica y conciernen ms a la optimizacin del rendimiento industrial bien sea mediante una buena seleccin de cepas de levaduras, de una temperatura de funcionamiento ptima, de como realizar fermentacin en un proceso continuo: biorreactores.1011Consideraciones generales[editar]La fermentacin alcohlica se puede considerar (desde una perspectiva humana) como un procesobioqumicopara la obtencin deetanol, que por otras vas se ha obtenido gracias a procedimientos qumicos industriales, como por ejemplo mediante lareaccin de oxidacindeeteno. La finalidad de la fermentacin etlica (desde una perspectiva microbiana) es la obtencin de energa para la supervivencia de los organismos unicelulares anaerbicos. Las bebidas alcohlicas se producen a partir de diferentes sustratos, dependiendo de la regin geogrfica y sus riquezas. Las materias primas pueden ser azcares simples como los presentes en el jugo de uva, o de alto peso molecular, como el almidn de los granos de cebada. Existen dos tipos de bebidas alcohlicas, las que se obtienen directamente por fermentacin de los diferentes sustratos y las destiladas, producidas por destilacin del producto de fermentacin. El proceso principal por el cual se transforma el mosto en vino es la fermentacin alcohlica, la cual consiste en la transformacin de azcares en alcohol etlico y anhdrido carbnico. La fermentacin alcohlica es la base de la vinificacin, sin embargo, su importancia no radica nicamente en la obtencin de etanol a partir de los azcares, sino que adems durante el proceso fermentativo se van a formar una gran cantidad de productos secundarios que influyen en la calidad y tipicidad del vino. Ms adelante, se pueden apreciar algunos de los compuestos que influyen en la tipicidad del vinoLevaduras[editar]Artculo principal:Levadura

La levaduraS. cerevisiae(en una imagen demicroscopio) es unhongounicelularresponsable de gran parte de las fermentaciones alcohlicas.Las levaduras son cuerpos unicelulares (generalmente de forma esfrica) de un tamao que ronda los 2 a 4my que estn presentes de forma natural en algunos productos como lasfrutas, cereales yverduras. Son lo que se denominan: organismos anaerbicos facultativos, es decir que pueden desarrollar sus funciones biolgicas sin oxgeno. Se puede decir que el 96% de la produccin de etanol la llevan a cabohongosmicroscpicos, diferentes especies de levaduras, entre las que se encuentran principalmenteSaccharomyces cerevisiae,Kluyveromyces fragilis,TorulasporayZymomonas mobilis.12Los microorganismos responsables de la fermentacin son de tres tipos:bacterias,mohosylevaduras.13Cada uno de estos microorganismos posee una caracterstica propia sobre la fermentacin que son capaces de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar unsaborcaracterstico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos microorganismos no actan solos, sino que cooperan entre s para la obtencin del proceso global de fermentacin. Las propias levaduras se han empleado a veces en laalimentacin humanacomo un subproducto industrial. Se ha descubierto que en algunos casos es mejor inmovilizar (reducir elmovimiento) de algunas levaduras para que pueda atacar enzimticamente mejor y con mayor eficiencia sobre el substrato de hidratos de carbono evitando que los microorganismos se difundan facilitando su recuperacin (losbiocatalizadoressuelen ser caros), para ello se emplean 'fijadores' comoagar,alginato de calcio,astillasdemadera de blsamo, etctera.14Algunas cepas de bacterias tienen eficiencias de fermentacin altas sin necesidad de fijacin, incluso a relativas velocidades de movilidad, tal y como puede ser el caso deZymomonas mobilis(cuyo genoma completo se hizo pblico en el ao200515). Sin embargo, esta bacteria no se ha empleado industrialmente para la fermentacin de la cerveza y de la sidra por proporcionar sabores y olores desagradables. No obstante posee una alta resistencia a sobrevivir a concentraciones elevadas de etanol, lo que la convierte en una bacteria ideal en la generacin de etanol para usos no comestibles (como puede ser biocombustibles). El bilogo Lindner en el ao1928fue el primero en describir la bacteriaZymomonas mobilis(conocida en honor de su descubridor comoZ. lindneri,Thermobacterium mobileoPseudomonas lindneri).16Una de las caractersticas de esta bacteria es que emplea lava Entner-Doudoroffpara el metabolismo de la glucosa, en lugar de la ms habitualva de Embden-Meyerhoff-Parnas.Cuando el medio es rico en azcar (como puede ser el caso de lasmelazasosiropes), la transformacin del mismo en alcohol hace que la presencia de una cierta concentracin (generalmente expresada engrados brix) afecte a la supervivencia de levaduras no pudiendo realizar la fermentacin en tal medio (las altas concentraciones de azcar frenan los procesososmticosde las membranas de las clulas). Aunque hay distintos tipos de levaduras con diferentes tolerancias a las concentraciones de azcares y de etanol, el lmite suele estar en torno a los 14ode alcohol para las levaduras del vino, por ejemplo. Los azcares empleados en la fermentacin suelen ser:dextrosa,maltosa,sacarosaylactosa(azcar de la leche).13Los microorganismos 'atacan' especficamente a cada una de los hidratos de carbono, siendo la maltosa la ms afectada por las levaduras. Otros factores como el nmero de levaduras (contadas en el laboratorio, o la industria, a veces mediantecmaras de Neubauer).Algunosenzimasparticipan en la fermentacin, como puede ser ladiastasao lainvertasa.13Aunque la nica responsable de convertir los hidratos de carbono en etanol y dixido de carbono es lazimasa. La zimasa es la responsable final de dirigir la reaccin bioqumica que convierte la glucosa en etanol.17La idea de que una sustancia albuminoide especfica desarrollada en la clula de la levadura llega a producir la fermentacin fue ya expuesta en el ao 1858 porMoritz Traubecomo lateora enzimtica o fermentativay, ms tarde, ha sido defendida porFelix Hoppe-Seylerhasta llegar al descubrimiento deEduard Buchnerque lleg a hacer la fermentacin sin la intervencin de clulas y hongos de levadura.18Bioqumica de la reaccin[editar]

Bioqumica de la reaccin de fermentacinLagluclisises la primera etapa de la fermentacin, lo mismo que en larespiracin celular, y al igual que sta necesita deenzimaspara su completo funcionamiento. A pesar de la complejidad de los procesos bioqumicos una forma esquemtica de lareaccin qumicade la fermentacin alcohlica puede describirse como unagliclisis(en la denominadava Embden-Meyerhof-Parnes) de tal forma que puede verse como participa inicialmente una molcula dehexosa:19C6H12O6+ 2 Pi+ 2ADP 2 CH3-CH2OH + 2 CO2+ 2ATP+ 25.5 kcalSe puede ver que la fermentacin alcohlica es desde el punto de vista energtico una reaccinexotrmica, se libera una cierta cantidad de energa. La fermentacin alcohlica produce gran cantidad deCO2, que es la que provoca que elcava(al igual que elChampagney algunos vinos) tenganburbujas. Este CO2(denominado en la edad media comogas vinorum) pesa ms que el aire, y puede llegar a crear bolsas que desplazan el oxgeno de los recipientes donde se produce la fermentacin. Por ello es necesario ventilar bien los espacios dedicados a tal fin. En lasbodegasde vino, por ejemplo, se suele ir con unavelaencendida y colocada a la altura de la cintura, para que en el caso de que la vela se apague, se pueda salir inmediatamente de la bodega. La liberacin del dixido de carbono es a veces "tumultuosa" y da la sensacin dehervir, de ah proviene el nombre de fermentacin, palabra que encastellanotiene poretimologadellatnfervere.Un clculo realizado sobre la reaccin qumica muestra que el etanol resultante es casi un 51% del peso, los rendimientos obtenidos en la industria alcanzan el 7%.20Se puede ver igualmente que la presencia defsforo(en forma defosfatos), es importante para la evolucin del proceso de fermentacin.6La fermentacin alcohlica se produce por regla general antes que lafermentacin malolctica, aunque existen procesos de fermentacin especficos en los que ambas fermentaciones tienen lugar al mismo tiempo. La presencia de azcares asimilables superiores a una concentracin sobre los 0,16g/Lproduce invariablemente la formacin de alcohol etlico en proceso de crecimiento de levadura (Saccharomyces cerevisiae) incluso en presencia de exceso de oxgeno (aerbico), este es el denominadoefecto Crabtree,21este efecto es tenido en cuenta a la hora de estudiar y tratar de modificar la produccin de etanol durante la fermentacin.22Si bien el proceso completo (va Embden-Meyerhof-Parnes) descrito simplificado anteriormente explica los productos resultantes de la fermentacin etlica de una hexosa, cabe destacar que el proceso se puede detallar en una gliclisis previa gobernada por un conjunto de enzimas en la que se obtiene 2piruvatotal y como se describe a continuacin:23C6H12O6 2 CH3COCOO+ 2 H2O + 2H+La reaccin qumica se describe como la reduccin de dos molculas deNicotinamida adenina dinucletido(NAD+) deNADH(formareducidadel NAD+) con un balance final de dos molculas deADPque finalmente por la reaccin general mostrada anteriormente se convierten en ATP (adenosn trifosfato). Otros compuestos trazados en menores proporciones que se encuentran presentes tras la fermentacin son: elcido succnico, elglicerol, elcido fumrico.En ms detalle durante la fermentacin etlica en el interior de las levaduras, la va de la gluclisis es idntica a la producida en eleritrocito(con la excepcin del piruvato que se convierte finalmente en etanol). En primer lugar el piruvato se descarboxila mediante la accin de lapiruvato descarboxilasapara dar como producto finalacetaldehdoliberando por ello dixido de carbono (CO2) a partir de iones del hidrgeno (H+) y electrones del NADH.24Tras esta operacin el NADH sintetizado en la reaccin bioqumica catalizada por elGADHPse vuelve a oxidar por elalcohol deshidrogenasa, regenerando NAD+para la continuacin de la gluclisis y sintetizando al mismo tiempo etanol. Se debe considerar que el etanol va aumentando de concentracin durante el proceso de fermentacin y debido a que es un compuesto txico, cuando su concentracin alcanza aproximadamente un 12% de volumen las levaduras tienden a morir. Esta es una de las razones fundamentales por las que las bebidas alcohlicas (no destiladas) no alcanzan valores superiores a los 20% de concentracin de etanol.Balance energtico[editar]La fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico exotrmico (libera energa) y molculas de ATP necesarias para el funcionamiento metablico de las levaduras (seresunicelulares). Debido a las condiciones de ausencia de oxgeno durante el bioproceso, larespiracin celularde lacadenadel ADP en ATP queda completamente bloqueada, siendo la nica fuente de energa para las levaduras lagliclisisde la glucosa con la formacin de molculas de ATP mediante lafosforilacin a nivel de sustrato. El balance a nivel molecular del proceso se puede decir que genera 2 molculas de ATP por cada molcula de glucosa. Si se compara este balance con el de la respiracin celular se ver que se generan 38 molculas de ATP.25A pesar de ello parece ser suficiente energa para los organismos anaerbicos. Laenerga libre de Gibbs(entalpa libre) de la reaccin de fermentacin etlica muestra un valor de G de -234.6 kJ mol-1(en un entorno de acidez neutrapHigual a 7) este valor negativo de la energa libre de Gibbs indica que: desde el punto de vistatermodinmicola fermentacin etlica es un proceso qumico espontneo26Limitaciones del Proceso[editar]La determinacin de los factores que limitan la gluclisis fermentativa del etanol son complejos debido a la interrelacin existente y a la naturaleza de los parmetros intervinientes durante el proceso de fermentacin. Algunos de ellos se deben tener en cuenta en la fermentacin alcohlica industrial. En las limitaciones que surgen durante el proceso se pueden enumerar algunos de los ms importantes como son: Concentracin de etanol resultante- Una de las principales limitaciones del proceso, es la resistencia de las levaduras a las concentraciones de etanol (alcohol) que se llegan a producir durante la fermentacin, algunos microorganismos como elsaccharomyces cerevisiaepueden llegar a soportar hasta el 20% de concentracin en volumen.20Eningeniera bioqumicaestos crecimientos se definen y se modelizan con las ecuaciones de crecimiento celular dadas por las ecuaciones deTessier,Mosery de laecuacin de Monod.27 Acidez del substrato- ElpHes un factor limitante en el proceso de la fermentacin ya que las levaduras se encuentran afectadas claramente por el ambiente, bien sea alcalino o cido. Por regla general el funcionamiento de las levaduras est en un rango que va aproximadamente desde 3.5 a 5.5 pH. Los procesos industriales procuran mantener los niveles ptimos de acidez durante la fermentacin usualmente mediante el empleo dedisoluciones tampn. Los cidos de algunasfrutas(cido tartrico,mlico) limitan a veces este proceso. Concentracin de azcares- La concentracin excesiva de hidratos de carbono en forma de monosacridos y disacridos puede frenar la actividad bacteriana. De la misma forma la baja concentracin puede frenar el proceso. Las concentraciones lmite dependen del tipo de azcar as como de la levadura responsable de la fermentacin.20Las concentraciones de azcares afectan a los procesos de osmosis dentro de lamembrana celular. Contacto con el aire- Una intervencin de oxgeno (por mnima que sea) en el proceso lo detiene por completo (es el denominadoEfecto Pasteur).28Esta es la razn por la que los recipientes fermentadores se cierren hermticamente. La temperatura- El proceso de fermentacin es exotrmico, y las levaduras tienen un rgimen de funcionamiento en unos rangos de temperatura ptimos, se debe entender adems que las levaduras son seresmesfilos. Si se expone cualquier levadura a una temperatura cercana o superior a 55C por un tiempo de 5 minutos se produce su muerte. La mayora cumple su misin a temperaturas de 30C. Ritmo de crecimiento de las cepas- Durante la fermentacin las cepas crecen en nmero debido a las condiciones favorables que se presentan en el medio, esto hace que se incremente la concentracin de levaduras.Tipos de fermentacin alcohlica[editar]

Cubas metlicas deacero inoxidableempleadas en la fermentacin industrial del vinoFermentacin industrial[editar]La fermentacin etlica ha sufrido algunas transformaciones con el objeto de aumentar laeficiencia qumicadel proceso.29Una de las mejoras ms estudiadas en laindustriaes la posibilidad de realizar lafermentacin alcohlica continuacon el objeto de obtener mayores cantidades de etanol. Hoy en da el procesamiento industrial de algunas bebidas alcohlicas como puede ser el vino o la cerveza se realizan en ambientes controlados capaces de ofrecer a un ritmo apropiado de estos productos de consumo al mercado. Esta va ofrece una amplia materia de investigacin en temas de eficiencia debioreactores, empleando para ello teora desistemas de control(el problema desde el punto de vista de ingeniera de sistemas es altamenteno linealyoscilatorio).30Otra va de investigacin acerca de la mejora de los procesos industriales es la mejora de las cepas de levaduras (como puede ser laZymomonas Mobilisque ofrece ventajas en los procesos continuos de fermentacin), permitiendo la convivencia de una mayor densidad de las mismas durante la produccin.12Los mtodos de fermentacin continua se empezaron a patentar en la dcada de los1950sy desde entonces han hecho que la industria de las bebidas alcohlicas haya experimentado un crecimiento apreciable. Una de las caractersticas de la fermentacin etlica industrial es la seleccin adecuada de las levaduras a inocular en el proceso de fermentacin con el objeto de aumentar el rendimiento de la produccin.La fermentacin industrial tpica es esencialmente un proceso que se produce en un recipiente llamado fermentador o en general,biorreactor, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo (levaduras) son transformadas mediante la reaccin microbiana enmetabolitosybiomasa. Estos contenedores son hermticos y permiten retirar mediante canalizaciones apropiadas el dixido de carbono resultante. Durante el proceso los microorganismos van aumentando de concentracin en el transcurso de la reaccin al mismo tiempo que el medio va modificando sus propiedades qumicas y se forman productos nuevos como consecuencia de las reacciones anablicas.Fermentaciones naturales[editar]La fermentacin alcohlica con la emisin de ciertas cantidades de etanol se produce de forma espontnea en la naturaleza siempre que se encuentre un azcar y unaatmsferapobre de oxgeno,26es por esta razn que ocurre espontneamente en el interior de algunasfrutasque se puede decir sufren un proceso de maduracin anaerbica, tal y como puede ser elmelncurado que muestra olor a alcohol, o los mismoscocos.3132Un aspecto de la fermentacin alcohlica natural o espontnea se puede dar en ciertas frutas como el de la vid, en una fase inicial en la que las uvas se incluyen en lascubas madrede acero inoxidable y se produce la denominadafermentacin tumultuosaencargada de hacer aparecer las primeras trazas de etanol.Una de las fermentaciones naturales ms habituales en las frutas y que se emplea en los procesos de vinificacin de algunos vinos es la denominadaMaceracin carbnica.33Este tipo de fermentacin causa a veces intoxicaciones etlicas a losinsectosque se alimentan de las frutas maduras (vase:abejas y elementos txicos).Fermentaciones especficas[editar]Las fermentaciones especficas son manipuladas por el hombre con el objeto de obtener el etanol en ciertas bebidas. Para ello se emplean principalmente los azcares de lasfrutas, loscerealesy de laleche. La produccin de estas bebidas es en la mayora de los casos local debido a la disponibilidad de los substratos, por ejemplo en los pases mediterrneos la uva es frecuente y por lo tanto la fermentacin del vino tambin, el mismo patrn puede hacerse con otros materiales como el arroz enAsiao elmazenLatinoamrica. De esta forma la tradicin de los procesos de fermentado se han asociado a las diversasetniaso grupos sociales.Fermentacin del vino[editar]

en la imagen se muestra unas uvas del tipoCabernet Sauvignonempezando a interaccionar con loshollejos(piel de la uva) durante el proceso de fermentacin.Artculo principal:Elaboracin de vinoLa fermentacin del vino es de las ms conocidas y estudiadas por afectar a una industria muy extendida y con gran solera (vase:Historia del vino). En el caso delvinolas levaduras responsables de lavinificacinson unos hongos microscpicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas (generalmente en una capa en forma de polvo blanco fino que recubre la piel de las uvas (vitis vinifera l.) y que se denomina "pruina"). Los vinos deben tener una cantidad de alcohol debido a la fermentacin de al menos un 9% en volumen. Con la excepcin de los vinos verdes como puede ser elchacolque pueden tener una graduacin inferior.34La fermentacin alcohlica del vino es muy antigua y ya en laBibliase hacen numerosas referencias al proceso. Las especies de levaduras empleadas en la elaboracin del vino suelen ser por regla general lasSaccharomyces cerevisiaeaunque a veces tambin se emplean laS. bayanusy laS. oviformis, aunque en muchas variedades de vides laKloeckera apiculatay laMetschnikowia pulcherrimason levaduras endgenas capaces de participar en las primeras fases de la fermentacin.35Para frenar la aparicin de bacterias indeseables y otros organismos limitantes de la fermentacin se suele esterilizar elmostoa veces condixido de azufre(SO2) antes del proceso.La elaboracin del vino pasa por una fermentacin alcohlica de la fruta de la vid en unos recipientes (hoy en da elaborados enacero inoxidable) en lo que se denominafermentacin tumultuosadebido a gran ebullicin que produce durante un periodo de 10 das aproximadamente (llegando hasta aproximadamente unas dos semanas). Tras esta fermentacin 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a unafermentacin secundariaque se produce en otroscontenedoresempleados en el trasiego del vino joven (tal y como puede ser en lasbotellas de vino). Losvinos blancosfermentan a temperaturas relativamente bajas de 10-15C y losvinos tintosa temperaturas mayores de 20-30C. A veces se interrumpe voluntariamente la fermentacin etlica en el vino por diversas causas, una de las ms habituales es que haya alcanzado la densidad alcohlica establecida por la ley. En otros casos por el contrario se activa de forma voluntaria el proceso de fermentado mediante la adicin de materiales azucarados, este fenmeno recibe el nombre dechaptalizaciny est muy regulado en los pases productores de vino.36Fermentacin de la cerveza[editar]

Coccin delmostoantigua enHolsten-BrauereiHamburgo.Artculo principal:Elaboracin de cervezaLacervezaes una bebida alcohlica producida por lafermentacin alcohlicamezcla de algunoscereales(en forma demalta) mezclados conagua. Los cereales empleados son por regla general:cebada,centeno,trigo, etc. El contenido de la cerveza ya se reglament enEuropaen la famosa leyalemanade laReinheitsgebotque data del ao1516. Las levaduras empleadas en el proceso de fermentacin de la cerveza se dedican a trabajar contra lamaltosay por regla general suelen depender de las caractersticas del producto cervecero final que se desee obtener, por ejemplo se suele emplear laSaccharomyces cerevisiaepara elaborar cervezas de tipoale(de color plido) y lasaccharomyces carlsbergensisque sirve para la elaboracin de la cerveza tipolager(Generalmente de color rubio) y laStout(Cerveza oscura de alto contenido alcohlico generalmente ms dulce, un ejemplo:Guinness). El proceso de fermentacin en la cerveza en las cubas de fermentacin ronda entre los 5 y 9 das.La industria cervecera haseleccionadodurante siglos las cepas de levaduras para que se adaptaran al proceso de elaboracin de cerveza, logrando una gran variedad de las mismas. Durante el proceso se le aadelpulo(Humulus lupulus) con el objeto de saborizar, aromatizar y controlar las reacciones enzimticas durante el proceso de elaboracin de la cerveza.37El proceso de fermentacin de la cerveza se produce en un medio cido que suele oscilar entre los pH 3,5 y 5,6. Por regla general la fermentacin de la cerveza se regula mediante la regulacin de la temperatura de la fermentacin delmosto de malta.Existen en la elaboracin de la cerveza dos tipos fundamentales de fermentacin etlica, dependiendo del lugar fsico donde se realiza la fermentacin en la cuba madre, la razn de esta fermentacin se debe a la estructura qumica de lacapa celularde la levadura y a la propiedadfloculantede las levaduras de la cerveza: Baja fermentacin- Estas cervezas son fermentadas con levaduras especficas (Saccharomyces uvarum bzw.y laSaccharomyces carlsbergensis) que se hunden en la parte inferior de la cuba (de ah su nombre de fermentacin baja). Las fermentaciones de este tipo se producen a temperaturas relativamente bajas 49C. Las cervezas de este tipo corresponden a las del tipoPilsen,Bockbier, la Doppelbock (doble Bock), laExport,Lager,Zwickel,Zoigl Alta fermentacin- Son cervezas elaboradas con levaduras del tiposaccharomyces cerevisiae, las fermentaciones de este tipo se producen a temperaturas relativamente altas 1520C. Estas levaduras tienden a flotar y por eso se denominan "fermentacin alta". Algunas cervezas tpicas de esta categora son lasalemanas:Klsch, laWeibier, laWeizenbiero cerveza de trigo tpica deBaviera, laGose, laBerliner Weie, las cervezas de tipoAle, etc.Fermentacin del arroz[editar]

Jarronesjaponenesdesake.En los pasesasiticosla abundancia natural delarrozdebido a las caractersticas climticas permite que se pueda emplear en la elaboracin de fermentaciones alcohlicas en forma de bebida como es elsake(conocida enJapncomonihonshu(?"alcohol japons"), as como elvino de arroz. Los principales microorganismos empleados en la elaboracin de estas bebidas alcohlicas a base de arroz son elAspergillus oryzae, elLactobacillus sakei, elLeuconostoc mesenteroides var. sakey laSaccharomyces sake. La fermentacin se toma un periodo que va desde los 30 a los 40 das. El sake tiene tres fases de elaboracin: lakoji, lamottoy lamoromique se realiza en la denominadafermentacin de estado slido.En el sake, aparte de una concentracin de entre 15 y 20% de etanol producto de la fermentacin, los principales componentes responsables de susaborcaracterstico son:cido succnico(500 a 700 mg/L),cido mlico(200 a 400 mg/L),cido ctrico(100 a 500 mg/L),cido actico(50 a 200 mg/L),isoamil alcohol(70 a 250 mg/L),n-propanol(120 mg/L),2-fenil etanol(75 mg/L),isobutanol(65 mg/L),etilacetato(50 a 120 mg/L),etilcaproato(10 mg/L) eisoamil acetato(10 mg/L). Estos metabolitos tambin pueden encontrarse en cervezas y la mayora de vinos ya que provienen de la fermentacin alcohlica. Tambin hay que aadir a estos componentes el eti-lleucinato, que es el que contribuye en mayor medida al aroma del sak. No obstante, la concentracin de todos estos compuestos en el Sak es significantemente mayor. No hay que olvidar la presencia decido lctico(0,3 a 0,5 mg/L) que es casi enteramente fruto de la actividad de las bacterias fermentadoras acidolcticas presentes durante laetapa del moto(etapa inicial en la cuba de fermentacin). Tambin se detecta, aunque en concentraciones menores, una variedad de aminocidos. La presencia de estos tiende a ser la mnima posible, ya que le dan al Sak un sabor desagradable.Se han llevado a cabo gran cantidad de mejoras genticas de las cepas de Saccharomyces sake con tal de incrementar la presencia de algunos de estos metabolitos (como es el caso delfenil etanol, el isoamil alcohol o eletilcaproato), al igual que reducir la de otros (aminocidos,etilcarbamato,urea). Tambin se han dado el caso de cepas diseadas para mejorar la productividad, ya sea disminuyendo la formacin deespuma, el incremento de tolerancia al etanol o la no proliferacin de cepas productoras de toxinas. Los productos fermentados de arroz no son exclusivos de Japn, se puede encontrar en diversas culturas del mundo como puede ser: elbinburn(Filipinas), elpachwai(en laIndiase denomina como 'cerveza de arroz'), elarrack(el denominado ,araqes muy popular enOriente Mediofrecuentemente destilado), elrakshi(bebida elaborada con arroz ymijoen elNepal), etc. siendo algunas de estas bebidas destiladas.Fermentacin alcohlica de la leche[editar]

UncuencoconKumis.Lalechepor regla general sufre unafermentacin lctica(la mayora de los productoslcteos) que produce algunas bebidas alcohlicas. El proceso es alimentado por lalactosa(azcar natural de la leche) y por la enzimalactasaque segregan algunas levaduras especficas (vasecultivos lcticos). La fermentacin lctica y etlica es muy sensible a la temperatura y suele denominarsefermentacin heterolctica.13Entre las bebidas lcteas que han sufrido una fermentacin etlica se encuentra una bebida denominadakoumiss(muy popular en pases deAsia Centralcomo enKazajistn) que se elabora mediante la adicin de sacarosa (azcar de caa) a la lechepasteurizaday suele proporcionar bebidas de bajo contenido alcohlico, oscila entre un 1% y un 3%, el microorganismo responsable de este proceso esLactobacillus bulgaricus. Se denomina a veces como: "vino de leche" y posee un aspecto grisceo. En estas bebidas lcteas la fermentacin lctica se produce al mismo tiempo que la alcohlica, cooperando ambas en un complejo proceso interrelacionado. Otra de las bebidas es elkfir, muy popular en los pases delCucasoy Asia Central,38que contiene una cierta cantidad de etanol, que puede oscilar entre un 0,040% y un 0,300%,39su bajo contenido se debe a las relativamente altos niveles depHque paran el proceso fermentativo alcohlico.40Otras fermentaciones alcohlicas[editar]

Jarra conApfelwein(Apfel= manzana, Wein= vino, Apfelwein= vino de manzana o sidra).Algunosalimentos fermentadosposeen ciertas cantidades de etanol debido a pequeas reacciones de fermentacin etlica que se realizan durante la fermentacin delalimento, las diferentes culturas del mundo emplean de una forma u otra esta fermentacin como identificacin cultural, debido quizs a que se suele emplear alguna fruta o verdura propia de la regin. Uno de los ejemplos es elnattde laculinaria japonesa.41Una de las bebidas ms populares en los pueblos deEuropa del Nortees lahidromielelaborada con agua ymielfermentadas cuya solera se remonta a la poca de losvikingos, de la misma forma se elabora eltejetiope.Las fermentaciones realizadas conazcar de caaen los vinos azucarados como puede ser elbasifilipino, el japonsshoto sake. Los vinos de palma elaborados con la hoja de lapalmera, algunos como puede ser elogogorodeNigeria, eltubadeFilipinas, elkalude laIndia. ElpulquedeMxicoelaborado con la fermentacin alcohlica del zumo de laagave tequilana(en la que participa la levaduraZymomonas mobilis), algunas bebidas similares son elcolonche(o elnochoctli) elaborados de la fermentacin decactus. En Mxico son conocidas tambin eltesginoelaborado con la fermentacin del maz, eltibicos, latuba.42Una bebida que se hace a partir de lapanelaes una variante delguarapoque es una bebida alcohlica producto de la fermentacin alcohlica delagua de panela, muy popular enColombia. Elkenyan urwagaque es una bebida efervescente elaborado de bananas tpico enRuanda, similar es el mwenge deUgandaelaborado similarmente con sorgo y bananas. Las fermentaciones demazque elaboran laChicha, a veces denominadatepache, enColombia. De la misma forma ocurre con la fermentacin de lamanzanaen lasidra(muy popular en pases comoEspaa,Francia,Gran Bretaa) y en elapfelwein(Aleman), bebida muy popular en Alemania y los pases del norte y centro de Europa, as como en algunas zonas delCantbrico.Fermentacin alcohlica casera[editar]

Uso de un cierre hidrulico para la fermentacin caseraUna de las actividades lucrativas de algunas personas es la fermentacin etlica casera, se trata de un proceso qumico de baja eficiencia y del que se obtiene etanol en cantidades relativamente altas.31El equipo bsico para realizar la fermentacin de forma casera puede consistir en las siguientes piezas: FermentadoroCuba madre- Suele ser un recipiente de gran volumen de 30L(es preferible que tengaescala graduadaen sus paredes). Este recipiente (generalmente depolietileno) se puede llenar de agua consacarosao cualquierzumo de fruta(pudiendo poner inclusofrutamadura en su interior). El recipiente debe ser amplio en su boca superior para que el dixido de carbono pueda liberarse y facilitar su limpieza posterior. Se denomina a veces a este recipiente como simplemente 'fermentador' y es el espacio en el que se realiza la fermentacin. Debe ser de un tamao tal que permita ser removido de vez en cuando. Tapn de fermentacin- El recipiente, o fermentador, debe tener un calibre de 'boca' sufiente para que pueda enroscarse un tapn de fermentacin con un agujero sobre el que se pueda introducir unairlock. Este tapn debe garantizar la estanqueidad del proceso, permitiendo tan slo acceso a travs del airlock. Cubierta de goma para el tapn- Se debe hacer notar que el tapn debe ser cubierto con una funda degomapara que garantice la estanqueidad del fermentador durante el proceso. Este accesorio no es realmente necesario y su funcin es la de garantizar la estanqueidad que debe proporcionar el tapn. Airlock- La misin de este dispositivo es la de permitir la salida del dixido de carbono generado mientras que al mismo tiempo se evita la entrada de aire en el 'fermentador' y evitar as la contaminacin del proceso (que oxidara el alcohol etlico encido actico). El bloqueo de este aparato se hace mediante el empleo deaguaintroducida en unas ampolletas comunicadas, estas ampolletas permiten la salida del CO2pero no la entrada del aire (O2). Este dispositivo puede encontarse elaborado envidrioo enplstico.Se suele comercializar para poder hacer la mezcla inicial diferentes productos con levaduras deshidratadas en su interior, la eleccin del producto depender fundamentalmente del tipo de azcar empleado. Las levaduras deshidratadas deben pasar un periodo de hidratacin de unas horas antes de ser aadido al substrato.43Se debe considerar que la fermentacin debe empezar aproximadamente a las 10 horas de componer el sistema y suele durar entre dos y cuatro das. A veces se incluyen ademsesenciasdiversas que se aaden en la elaboracin final de estas bebidas caseras con el objeto de aromatizar o proporcionar diferentessabores. En el kit de desarrollo debe incluirse untermmetroy undensmetro.Este proceso es normalmente asociado el proceso de destilacin casera para aumentar la pureza del alcohol resultante, permitiendo de esta manera producir aguardientes y otras bebidas de alto contenido alcohlico.Usos de la fermentacin[editar]El empleo principal de los procesos de fermentacin por parte del ser humano ha ido dirigido, desde muy antiguo, a la produccin de etanol destinado a la elaboracin de bebidas alcohlicas diversas. Esta situacin cambi en elsiglo XXya que desde lacrisis del petrleo de los '70los estudios e investigaciones acerca de posibles combustibles alternativos ha sido de gran inters para los gobiernos de todo mundo. Dentro de los estudios debiotecnologase ha intentado emplear el etanol resultante de la fermentacin alcohlica de los desechos agrcolas (biomasa44) en la obtencin debiocombustibles(bioetanol) empleados en los motores de vehculos.2Se ha intentado centrar los estudios en los reactores de fermentacin continua con la esperanza de poder obtener no slo grandes cantidades de etanol, sino que se aumente la eficiencia de los mismos.45La investigacin acerca de los substratos ms adecuados, as como el empleo de levaduras de alto rendimiento es objeto de constante estudio. El etanol fue uno de las fuentes energticas decombustibleque ms demanda mundial genera a comienzos del siglo XXI (con la excepcin delpetrleo), en el ao2004losEstados Unidosprodujeron ms de 12.5 109litros de etanol lo que supone un 17% de incremento sobre el ao 2003.16No obstante la generacin de CO2durante el proceso pone en alarma acerca de su uso, debido a las consecuencias que puede traer para elcambio climtico.Los usos del etanol en laindustriason amplios y van desde la elaboracin deproductos cosmticos, productos de limpieza, etc. Se ha investigado la posibilidad de emplear la fermentacin etlica en el tratamiento de losvertederosdebasuralogrando de esta forma biocombustible, los estudios no han arrojado aplicaciones concluyentes. No obstante el empleo de la fermentacin alcohlica tiene un xito potencial en el tratamiento de los residuos de laindustria alimenticia.4647Un proceso industrial muy investigado a comienzos delsiglo XXIes lafermentacin en estado slidoempleada en la biomedicacin y en la biodegradacin de productos de desecho, la transformacin biolgica de residuos agroindustriales, en la produccin decompuestos bioactivos, de enzimas, decidos orgnicos,biopesticidas, biocombustibles ycompuestos aromticos, entre otros.Efectos de la fermentacin etlica[editar]Los efectos de la fermentacin etlica se derivan de los productos resultantes del proceso que son liberados de una forma u otra almedio ambiente: el etanol y el dixido de carbono. Los efectos de la fermentacin dependern de como se trate cada uno de estossubproductos. Uno de los efectos ms sorprendentes se encuentra en lacontaminacin etlicaexistente en algunosinsectosque se alimentan de frutas y delnctarde lasflores, un ejemplo claro son lasabejas(vaseabejas y elementos txicos).48De la misma forma puede intoxicar a lospjarosque se alimentan de algunasbayasmaduras ya parcialmente fermentadas. La fermentacin alcohlica en pequea escala se produce de la misma forma en lasracesde algunasplantasque son regadas de manera muy frecuente, la falta de aireacin del terreno hace que las condiciones anaerbicas que necesitan las levaduras acten pudiendo envenenar el suelo mediante un aumento de la concentracin de etanol lo que se traduce en una disminucin de la capacidad de produccin de las mismas.49Otro aspecto importante es el efecto que produce en elcuerpo humanoel consumo reiterado en los humanos de bebidas alcohlicas procedentes de la fermentacin etlica (vaseefectos del alcohol en el cuerpo) ya que el etanol es una potente droga psicoactiva con un nivel de efectos secundarios adems de la adiccin que genera su consumo habitual. Los lugares donde se realiza la fermentacin de algunas bebidas alcohlicas (generalmentestanos) suelen ser peligrosos ya que el dixido de carbono 'desplaza' al oxgeno pudiendo causarasfixiaa las personas que se encuentren en estos lugares.