Fermentação e Biotecnologia - História
Cristiani Miranda David Gossani e Walter Ruggeri Waldman
2009
Fermentação e
Biotecnologia - História
Cristiani Miranda David Gossani
e
Walter Ruggeri Waldman
2009
Fermentação e Biotecnologia - História
Cristiani Miranda David Gossani e Walter Ruggeri Waldman
2009
Fermentação e Biotecnologia - História
Estes experimentos têm como objetivo abordar aspectos históricos da fermentação que acompanharam
também a evolução do ser humano. Estes experimentos abordam um contexto que pode ser interpretado
como tabu: a bebida alcoólica. Porém é parte integrante do cotidiano da nossa civilização e pode ser uma
excelente oportunidade para abordar o assunto de maneira adequada e com a devida orientação de todos os
males que a bebida alcoólica pode trazer.
História da fermentação associada à cerveja
Provavelmente a cerveja foi descoberta há 9.000 AC pelos sumérios, que colhiam grãos silvestres e os
armazenavam. Na época não havia como evitar que os grãos armazenados entrassem em contato com
umidade e água e os sumérios perceberam que os grãos que permaneceram por algum tempo nessas
condições se tornavam mais doces. Perceberam também que algumas pequenas poças com alguns grãos
depois de algum tempo tinham um cheiro diferente e seu sabor tinha algum interesse que fez com que se
tentasse repetir este fenômeno fora das condições de armazenamento. Os processos responsáveis por estes
dois fenômenos, o grão adocicado e a formação de uma bebida diferente das então conhecidas, são o que
chamamos hoje de maltagem e fermentação alcoólica.
A maltagem ocorre devido à ação de enzimas que estão presentes nos grãos em geral, em especial na
cevada, que ao entrar em contato com água são ativadas e convertem parte do amido do grão em açúcares
mais simples, capazes de serem percebidos pelo nosso paladar. Esta quebra ocorre como parte dos
processos de germinação e é ela que fornece energia aos demais processos iniciais de crescimento da
planta. Os antigos utilizavam os grãos nas sopas, que era aquecida se jogando uma pedra dentro, que
engrossava e virava um mingau.
A fermentação ocorria preferencialmente, mas não exclusivamente, com os grãos maltados, devido aos
açúcares simples resultados da quebra enzimática do amido dos grãos. O processo fermentativo podia
ocorrer tanto com grãos maltados armazenados quanto com o mingau preparado com os grãos maltados que
ficava parado por alguns dias. Após a fermentação, que acontecia pelo contato com leveduras selvagens,
portanto não selecionadas, havia a conversão de açúcares maltados em álcool e CO2. Essa era então uma
forma primitiva da cerveja.
Nutrição e potabilidade da cerveja
Na pré-história a maior parte da cerveja era consumida com pouco tempo de fermentação. Nesse estágio a
cerveja possui baixo teor alcoólico, se comparada com os padrões atuais, e grandes quantidades de levedura
suspensa, que é rica em proteínas e vitaminas, principalmente do complexo B. As proteínas e vitaminas eram
encontradas principalmente na carne, que havia ficado escassa devido o processo de transição da caça para
agricultura, portanto a cerveja era necessária como substituta nutricional da carne.
A utilização de água quente na produção da cerveja tornou-a muito mais segura de beber do que água, que
era facilmente contaminada por microorganismos (coliforme fecal, escherichia coli) oriundos de resíduos
humanos. Mesmo não possuindo noções de higiene eles desconfiavam das fontes de água pouco
conhecidas dando preferência sempre que possível ao consumo de águas claras e correntes e longe de
aglomeração humana. O consumo de cerveja em locais onde não eram encontradas essas fontes de água,
era importante para a preservação da saúde dos indivíduos que a consumiam, porque ela não estava
contaminada por microorganismos patogênicos. A cerveja era então uma fonte de líquidos nutritiva e mais
segura para todos que a consumiam na época.
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Cerveja medicinal
A cerveja, além de ser fonte nutritiva e segura, era também matéria-prima para confecção de medicamentos,
e foi utilizada para este fim pelos egípcios e mesopotâmicos. No Egito a cerveja foi muito utilizada como
sedativo moderado. Ela foi a base para a produção de diversos medicamentos feitos com ervas e
especiarias, devido à presença de etanol, uma molécula apolar, que seria capaz de extrair ativos com caráter
apolar que não são extraídos pela água quente, na época um dos métodos de fazer remédios, como o chá.
O registro mais antigo que durou até os dias de hoje sobre a utilização do álcool na medicina é uma tabuleta
de escrita cuneiforme da cidade suméria, Nippur, tem cerca de 2100 a.C. Essa tabuleta contém uma lista de
receitas médicas que utilizam a cerveja como principal ingrediente.
Todos os experimentos foram desenvolvidos com sementes de trigo integral, adquiridas no comércio, e não
com grãos de cevada, pois em Campos dos Goytacazes, cidade onde se localiza a UENF, não foi encontrada
cevada em grãos para venda.
MALTAGEM
Para a maltagem do grão é necessário deixar o grão em condições de umidade para permitir o início da
germinação e, com isso, a transformação dos carboidratos em açúcares de mais fácil acesso para a
levedura. Porém estas condições de umidade permitem também o aparecimento de fungos que podem
alterar o sabor da cerveja. Para evitar isto, colocam-se os grãos para germinar na presença de cal, uma
prática de uso também na indústria da cerveja. Este experimento tem como objetivo identificar qual a
concentração de cal ideal para o controle de fungos na maltagem do grão, sem que haja declínio no processo
germinativo, com materiais de baixo custo e com o mínimo de aparato de laboratório. Neste experimento
podem ser abordados, principalmente, conceitos relacionados à concentração, diluição, basicidade e
processos enzimáticos.
Para o experimento foram utilizados trigo integral, água, cal de construção, papel absorvente, papel de filtrar
café, funil e potes com tampa.
Primeiro foi feita uma solução saturada de cal convencional, utilizada em obras. Essa solução foi deixada em
repouso, para que a parte não dissolvida se decante. Em seguida filtrou-se a solução até se obter uma
solução cristalina. Esta filtração pode ser feita com dois papéis de filtrar café, um dentro do outro. Um arranjo
que também pode ser feito é com papel higiênico ou com algodão, porém a filtragem deve ser repetida
algumas vezes para que se consiga uma solução sem material em suspensão.
Separou-se 80 ml do filtrado, que será chamado de solução original (SO). Retirou-se 40ml da solução original
(OS) e diluiu-se a 50%. Separou-se a metade do volume para o experimento e a outra metade usou-se para
nova diluição a 50%, repetiu-se mais duas vezes este procedimento, resultando em uma solução saturada,
uma solução a 50%, a 25% e a 12,5% da concentração inicial. Na impossibilidade de medir volumes, é
possível fazer as diluições utilizando um frasco de vidro de paredes retas e uma régua. Para diluir uma
solução a 50% da concentração original, basta medir a altura do líquido dentro do frasco de paredes
aproximadamente retas. A retirada de metade da altura do líquido e a adição de igual altura de água seria
uma diluição a 50%. A retirada de 1/4 do volume da solução original e a adição de igual volume de água seria
uma diluição a 75%.
Após o preparo das soluções, coloca-se um papel de filtro dobrado três vezes no fundo de cada um de cinco
potes. Pode-se também utilizar algodão ou papel absorvente. Coloca-se 40ml de água no pote 1, 40ml da
solução saturada no pote 2, 40ml da solução saturada diluída a 50% no pote 3, 40ml da solução saturada
diluída a 25% no pote 4 e 40ml da solução saturada diluída a 12,5% no pote 5. No caso de não haver como
se medir os volumes, o volume de líquido a ser colocado em cada planta deve ser o suficiente para chegar
até a metade da altura do papel de filtro. É importante que as sementes estejam úmidas, porém sem estar
encharcadas. Colocam-se então as sementes de trigo integral em cada pote e espera-se a germinação. As
sementes de trigo integral podem ser substituídas por sementes de milho, de arroz integral ou de cevada.
Após dois dias das sementes úmidas, os grãos já devem ter iniciado o processo de germinação e a
germinação das sementes pode ser avaliada. Resultados obtidos com sementes de trigo integral mostraram
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que a germinação com água teve a presença de leveduras selvagens, que interferiram no processo de
germinação. A germinação com solução saturada de cal não teve a presença de leveduras, que foram
inibidas pelo alto valor de pH, que também inibiu a germinação. A germinação com solução diluída a 50% da
solução saturada apresentou os melhores resultados, com germinação de todas as sementes e sem a
presença de leveduras. As soluções diluídas a 25% e a 12,5% da solução saturada apresentaram formação
de leveduras e interferência na germinação das sementes. Os resultados podem variar de acordo com o tipo
de semente e do ambiente em que se faz o experimento, devido à diversidade de leveduras presentes no ar.
Figura 1: Resultados de germinação com solução saturada de cal (esquerda), com solução diluída a 50%
da solução saturada (centro) e germinação com água (direita).
FERMENTAÇÃO
O experimento de fermentação com grão de trigo maltado preparado a partir do experimento anterior serve
para exemplificar aos alunos o conceito de fermentação e relacionados à quebra enzimática do amido do
grão. Para demonstrar a diferença da maltagem, basta lavar bem o grão maltado e seco e mastigar um grão.
O sabor levemente adocicado é a constatação da transformação do amido em açúcares simples.
Este experimento tem como contextualização histórica a evolução das condições de preparação da cerveja,
uma vez que foi necessária observação para perceber que o grão germinado era mais doce e fazia o preparo
da cerveja mais rápido.
Foram usados 30g de trigo maltado triturado, preparado com as condições desenvolvidas no primeiro
experimento descrito, 20g de fermento de padaria e 200 mL de água. Colocou-se a água, o fermento e os
grãos maltados triturados em um kitassato, tampando-o em seguida com um filme plástico fixado com um
elástico e uma bexiga na saída lateral. A vidraria kitassato pode ser substituída por uma garrafa de plástico
PET com uma bexiga presa no bocal. Observou-se a formação quase imediata de pequenas bolhas,
evidenciado sinais de fermentação. Após 30 minutos, a bexiga apresenta preenchimento significativo da
bexiga, um estufamento do filme plástico usado para vedar o kitassato e espuma na parte superior da
suspensão (Figura 2).
Figura 2: Sistema de fermentação de grãos maltados.
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A fermentação ocorre rapidamente porque o processo de germinação, como descrito acima, torna os
carboidratos disponíveis na forma de açúcares mais simples, como a sacarose, a glicose e a maltose.
Uma alternativa interessante deste experimento é deixar fermentando em sistema fechado aproximadamente
50g de grãos integrais em água o suficiente para encobrir os grãos com sobra de aproximadamente dois
centímetros. Após três semanas é possível sentir o odor característico de álcool neste sistema, proveniente
de leveduras selvagens presentes no grão.
EXTRAÇÃO DE ATIVOS
Este experimento tem como contexto as forças de atração intermolecular e a extração de ativos de ervas
para mostrar que a pequena quantidade de álcool formada na fermentação de grãos pode extrair substâncias
que a água não extrairia. Este experimento tem como contextualização histórica a preparação de cervejas
medicinais que eram preparadas pela adição de ervas e especiarias junto dos grãos que seriam fermentados.
Este experimento é feito a partir de álcool de limpeza, comprado em supermercado. A partir de uma solução
de álcool a 92,8%, prepara-se uma diluição a 5% (simulando cerveja), a 15% (simulando vinho) e a 40% de
diluição (simulando aguardente de cana). Coloca-se a mesma massa de hortelã em iguais volumes de
solução a 5%, 15% e 40% de álcool. Após 24 horas já se observa variação na coloração do líquido. Este
resultado evidencia a diferença de poder de extração entre a água e bebidas com conteúdo alcoólico. Foram
testadas outras ervas como salsinha e especiarias como cravo e canela e não foi observada diferença. Este
experimento também apresenta flexibilidade, pois podem ser colocadas outras ervas ou especiarias para
comparar com a água e com a hortelã.
Figura 3: Extração de ativos da hortelã com solução a 5% de álcool no momento da mistura (superior à esquerda)
e 24 horas depois (superior à direita) e com solução a 40% de álcool no momento da mistura (inferior à esquerda)
e 24 horas depois (inferior à direita).
CERVEJA AUXILIA LACTAÇÃO?
Este tema costuma ser assunto de perguntas em aula e os professores correm o risco de fornecer respostas
erradas devido à quantidade de informações desencontradas sobre o tema. Portanto está reproduzido abaixo
texto de Walter Ruggeri Waldman sobre o tema.
A amamentação humana carrega consigo uma série de mitos que podem ser inocentes ou não. Alguns tem
inclusive fortes conseqüências sociais, como, por exemplo, os Bambara de Mali, que acreditam que o leite
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materno venha do sangue da mulher e portanto cria-se laços especiais entre crianças que se amamentam da
mesma mulher, ampliando a rede de parentescos e aumentando a possibilidade de amparo familiar.
Em vários lugares é difundidas a idéia de que a cerveja escura aumentaria o fornecimento de leite materno
para a amamentação. Esta hipótese nasceu provavelmente no ano de 1859, quando a cervejaria
Tommyknocker Brewery lançou a cerveja, do tipo escura, Tommyknocker 1859, que possui feno-grego
(Trigonella foenum-graecum) e outras ervas medicinais na sua composição. Estas ervas dariam à cerveja um
caráter medicinal e entre os seus efeitos estaria o aumento da quantidade de leite formado na lactante. O
feno-grego possui a propriedade de estimular a produção de suor e alguns cientistas acreditam, de modo
ainda não conclusivo, que esta erva poderia estimular a produção de leite, pois as glândulas mamárias são
glândulas sudoríparas modificadas. Mas, segundo estudo de 1991 do Subcomitê de Nutrição Durante a
Amamentação, do instituto de medicina dos Estados Unidos (IOM, http://www.iom.edu), "não há evidência
científica de que o consumo de bebidas alcoólicas tenha um impacto benéfico de qualquer aspecto na
performance da amamentação". Ao contrário, o consumo de bebidas alcoólicas por parte das lactantes faz
com que o teor de álcool no leite seja quase igual ao do sangue em intervalos médios de 60 minutos
(Anderson PO. Alcohol and breastfeeding; J. Hum Lact; 1995; 11(4); 321-323) pode provocar efeitos não
desejados em bebês como menor tempo de sono após o consumo de leite com álcool (Mennella JA and
Gerrish CJ. Effects of Exposure to Alcohol in Mother's Milk on Infant Sleep; Pediatrics; 1998; 101(5)) ou perda
de habilidade de sucção do nenê (Anderson Po. Alcohol and breastfeeding; J. Hum Lact; 1995; 11(4); 321323). Outra informação importante é que o feno-grego não entra na composição de toda cerveja escura, ou
seja, mesmo se comprovada a possível eficácia do feno-grego, seria mais adequado o consumo da erva e
não da cerveja que contém álcool, comprovadamente danoso ao bebê.
Portanto é mito a informação de que beber cerveja escura aumenta a produção de leite de lactantes. E é
prática danosa à saúde do bebê!