Fermentarea alcoolica si glicoliza – doua procese “in oglinda”

Oamenii au stiut de milenii sa produca vin, bere si alte bauturi, dar cum se produce fermentarea alcoolica a ramas, multa vreme, un mister. Abia in secolul al XIX-lea, Louis Pasteur a aratat ca fermentarea se produce nu sub actiunea aerului, ci a bacteriilor si a levurilor (ciuperci, organisme unicelulare), iar chimistul francez Joseph Louis Gay-Lussac a demonstrat ca, in lipsa oxigenului, glucoza si alti hidrati de carbon se descompun in alcool si dioxid de carbon. Proprietatea unor micro-organisme de a transforma zaharurile in alcool, a fost utilizata de om nu numai pentru bauturile alcoolice, ci si pentru prepararea painii si a altor produse de panificatie (cozonac, covrigi, cornuri etc.), pentru care este necesara drojdia. Levurile se gasesc, in mod natural, la suprafata fructelor sau se adauga in must (sucul de fructe). Pentru a grabi procesul de fermentare, fructele se zdrobesc, deoarece, in felul acesta, levurile patrund mai usor si declanseaza fermentarea in cateva ore sau zile. Temperatura ideala pentru fermentarea alcoolica este de 35-40 grade Celsius.

In vinificatie, fermentarea alcoolica trebuie sa respecte cateva reguli de baza:

• Sa se asigure o fermentare completa si rapida;
• Sa se evite producerea de aciditate volatila (de exemplu, acid acetic/otet) in prima perioada a fermentatiei. Acest fapt poate fi contracarat prin extragerea compusilor nocivi cu vapori de apa (prin intermediul unui aparat special) si se poate preveni prin controlul sanatatii strugurilor (sa nu fie alterati), al temperaturii si al levurilor;
• Sa se evite aparitia unor compusi cu mirosuri dezagreabile;

Pentru vinuri, levurile se gasesc in stratul de “bruma”, cu aspect ceros, care acopera boabele de struguri si sunt esentiale pentru gustul si aroma acestei bauturi, calitati care fac diferenta intre vinurile albe, roze, rosii, si, pe langa soiul de struguri, dau “personalitate” marcilor celebre – Cabernet Sauvignon, Chardonnay, Bourgogne, Lacrima-Christi, Porto etc.

Pentru fabricarea berii, se folosesc seminte de secara, ovaz, porumb, orez, la care se adauga apa, malt, glucoza si levuri (cea mai cunoscuta fiind Saccharomyces cerevisiae – drojdia de bere – care genereaza o perioada de fermentare intre 4 si 12 zile).

Fermentarea este o etapa obligatorie si in obtinerea bauturilor alcoolice distilate, la romani foarte cunoscute fiind tuica si palinca de prune (horinca, in Maramures), dar, intr-un mod asemanator, se obtin si rachiurile din drojdiile ramase de la limpezirea vinului, din mere, pere, corcoduse sau whiskey-ul anglo-saxon, ouzo-ul grecesc, sake-ul japonez etc.

In cazul painii, amidonul prezent in faina, sub actiunea levurilor, se transforma in zaharuri, acestea, mai departe, in alcool, care se evapora, la temperaturile ridicate din cuptor, si in dioxid de carbon.

Glicoliza

In mod similar cu fermenarea alcoolica a fructelor, in organismul uman, in momentul in care rezervele de oxigen scad, ca urmare a unui efort fizic prelungit, energia de care au nevoie celulele pentru a functiona normal este obtinuta printr-un proces anaerobic (care nu implica oxigen), denumit glicoliza (din grecescul “glykys – “zahar” si “lysis” – “descompunere”). Glicoliza reprezinta, asadar, procesul de transformare chimica a glucozei, in acid lactic, acest mecanism facand disponibil, pentru activitatea celulara, a unui compus fosfat, cu mare energie, denumit adenozin-trifosfat (ATP). Fermentarea este identica procesului de glicoliza (sau invers), exceptand ultimul pas, care, in glicoliza, transforma acidul piruvic in etanol si dioxid de carbon.

Si fermentarea alcoolica, si glicoliza sunt procese anaerobe, care pornesc de la glucoza din zahar. Glicoliza necesita 11 enzime care degradeaza glucoza in acid lactic, in timp ce fermentarea urmeaza aceleasi cai enzimatice pentru primii 10 pasi ai procesului. Ultima enzima din glicoliza este lactat-dehidrogenaza, enzima care va fi inlocuita, in cazul fermentarii, de alte doua enzime (piruvat decarboxilaza si dehidrogenaza alcoolica), cele doua convertind acidul piruvic in dioxid de carbon si etanol.

Unul dintre cele mai acceptate scenarii ale evolutionismului (teoria darwinista) afirma ca organismele au aparut si s-au dezvoltat, initial, intr-o atmosfera privata de oxigen. Fermentarea anaeroba este considerata ca fiind prima care s-a manifestat in aceste conditii, constituindu-se ca una dintre cele mai vechi cai de obtinere a energiei. Cu toate acestea, exista, in continuare, cercetatori care sunt de parere ca fermentarea alcoolica reprezinta obtinerea de energie prin mecanisme care tin de timp si de sansa. Pentru ca acest proces sa fie initiat este nevoie, in primul rand, de ATP (adenozin-trifosfat), care va duce la generarea unei cantitati si mai mari de ATP, la finalizarea ciclului.

Pe langa aceste etape, mai exista foarte multe mecanisme complexe care controleaza glicoliza, printre care un loc important este ocupat de hormoni ca somatotropina, insulina, glucagonul, glucocorticoizii, hormonii tiroidieni si adrenalina, care controleaza nivelul de utilizare a glucozei, precum si enzimele. Fenomenul este atat de complicat, incat multi oameni de stiinta considera ca potrivirea perfecta intre diferitele reactii, dar si intre etapele succesive, ar putea sa demonstreze ca numai o inteligenta superioara omului a putut determina aparitia acestor procese atat de bine asamblate si ca este greu de crezut ca mecanismele reglatorii, cofactorii si transportorii necesari pentru utilizarea corecta a glucozei s-ar putea explica prin prisma teoriei evolutionismului sau ca pura intamplare.

Fermentarea alcoolica este, astfel, inca unul dintre “miracolele” lumii vii, care ne-ar putea conduce spre “filozofica” intrebare “Ce a fost mai intai: oul sau gaina?”. Cum a luat nastere prima celula complexa, cum si-a asigurat mecanismele de functionare si energia, cum s-a trecut de la materia inerta la cea vie? A fost vointa divina, “particula lui Dumnezeu”, incredibilul “Big Bang”, hazard?