Uma mudança química em matéria animal e vegetal provocada por leveduras microscópicas, bactérias, ou mofos é chamada de fermentação. Exemplos de fermentação são o azedamento de leite, o crescimento da massa de pão, e a conversão de açúcares e amidos em álcool. Muitas substâncias químicas industriais e vários antibióticos usados em medicamentos modernos são produzidos através de fermentação sob condições controladas. O resultado da fermentação é que uma substância seja quebrada em compostos mais simples. Em alguns casos a fermentação é usada para modificar um material cuja modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossem escolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas celas dos organismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança química sem ser afetado por isto.
A levedura comum é um fungo composto de minúsculas células tipo vegetais similares às bactérias. Suas enzimas invertase e zimase quebram açúcar em álcool e gás carbônico. Elas crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias azedam o leite produzindo ácidos láctico e buturico. Células do corpo humano produzem enzimas digestivas, como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel.
Os produtos de fermentação foram usados desde a antigüidade Habitantes das cavernas descobriram que a carne envelhecida tem um sabor mais agradável que a carne fresca. Vinho, cerveja, e pão são tão velhos quanto a agricultura. Queijo, que envolve a fermentação de leite ou creme é outra comida muito antiga. O valor medicinal de produtos fermentados é conhecido de há muito tempo. Os chineses usavam coalho de feijão-soja mofado para curar infecções de pele há 3.000 anos atrás. Os índios da America Central tratavam feridas infetadas com fungos.
A verdadeira causa de fermentação, porém, não era compreendida até o século XIX. O cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros e vinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz vinho bom, mas um segundo tipo torna-o azedo. Esta descoberta conduziu à teoria da origem de doenças de Pasteur .
A química das fermentações é uma ciência nova que ainda está em suas fases mais iniciais. É a base de processos industriais que convertem matérias-primas como grãos, açúcares, e subprodutos industriais em muitos produtos sintéticos diferentes. Cepas cuidadosamente selecionadas de mofos, leveduras e bactérias, e são usadas.
A Penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias causadoras de doenças. É derivado de um mofo que cresce em uma mistura fermentativa de substâncias cuidadosamente selecionadas para este propósito. A Penicilina industrial e muitos outros antibióticos se tornaram uma área muito importante da indústria farmacêutica.
O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas produzidas por microorganismos. É usado em limpadores de metal e como um preservativo e agente de sabor em alimentos. O Ácido cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas. Poderia ser obtido delas, mas necessitaria muitos milhares de frutos para produzir a quantia de ácido cítrico atualmente feita pela fermentação de melado com o mofo Aspergillus niger.
Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a rações animais para acelerar o crescimento dos animais e os proteger de doenças. Certas vitaminas são feitas através de fermentação de mofos; e as próprias enzimas, extraídas de vários microorganismos, têm muitos usos na fabricação de alimentos e medicamentos.
Fermentação Lática
As bactérias utilizadas industrialmente são as anaeróbias e microaerófilas, para a produção de ácido acético, lático, glucônico, propiônico e outros, ou para a produção de alimentos como queijos, picles, chucrutes, vinagres, leites fermentados e outros. Os fungos também são usados na produção de ácidos por via fermentativa. Os principais ácidos são: cítrico, glucônico, fumárico, lático, gálico, ácidos graxos e outros. As bactérias envolvidas nos processos para obtenção de ácidos são principalmente as do gênero Acetobacter e Lactobacillus. As bactérias podem formar inúmeros ácidos diferentes. São, no entanto, de maior interesse econômico algumas das bactérias produtoras de ácido lático, ácido acético e de ácido propiônico. Os ácidos são provenientes da degradação anaeróbica de glicídeos por oxidação incompleta.
Bactérias
Seres unicelulares pertencentes à classe dos esquizomícetos, de estrutura muito simples e núcleo difuso, que se reproduzem por cissiparidade. As bactérias formam um ramo do reino vegetal segundo alguns autores. As bactérias têm importante papel na natureza, não só pela variedade de espécies, como também pela reprodução rápida e diversidade de fenômenos em que tomam parte. Devido à sua rápida multiplicação e ação bioquímica, as bactérias constituem um grupo de importância capital para o equilíbrio da natureza. São células procarióticas (anucleadas) que se destinguem do vírus por conterem, como as células eucarióticas (nucleadas) os ácidos desoxirribonucléico e ribonucléico, assim como pelo fato de poderem reproduzir-se independentemente do organismo que parasitam.
Distinguem-se das células eucariontes por não possuírem membrana que separa núcleo e citoplasma (membrana nuclear), nem aparelho respiratório organizado (mitocôndrias). Muitas bactérias apresentam formas resistentes denominadas esporos, que lhes permitem sobreviver por determinado tempo em condições adversas: temperaturas, ambientes secos, etc. Apesar do tamanho minúsculo, as bactérias podem ser vistas em microscópios ópticos.
Certas bactérias são móveis, graças a prolongamentos muito delgados chamados "cílios"; as não ciliadas são imóveis. No entanto, é principalmente a forma que diferencia umas das outras: podem ser esféricas (cocos), cilíndricas (bastonetes ou bacilos), espiraladas(espirilos) ou recurvadas(vibriões). Os cocos podem ser isolados (micro cocos) ou agrupados de dois em dois(diplococos) ou em cubos (sárcinas), em cadeia (estréptococos), em cachos (estafilococos).
A bactéria é constituída por citoplásma com núcleo difuso, limitada por uma membrana cuja camada externa contém mucilagem e cera. Vários tipos de coloração permitem distinguir diversos grupos de bactérias. A coloração explicita certos detalhes das bactérias e suas afinidades com corantes: algumas adquirem a coloração de Gram (Gram+ positivo), ao passo que outras não adquirem (Gram-negativo).
As culturas evidenciam colônias visíveis a olho nu e permitem o estudo morfológico dos germes. Algumas bactérias necessitam de oxigênio (aeróbias), outras não suportam o oxigênio livre (anaeróbias) e muitas podem adaptar-se à presença ou ausência desse gás (anaeróbias mistas ou facultativas).
A maioria das bactérias são parasitas ou saprófitas. Algumas são autotróficas. Sua riqueza enzimática lhes confere intensa atividade bioquímica: degradação de substâncias orgânicas, produção de gases, pigmentos e toxinas (exotoxinas e endotoxinas), depósitos de ferro ou enxofre. Sua proliferação só se é possível em certos limites de temperatura; as bactérias do solo desenvolvem-se à temperatura ambiente, as bactérias patogênicas entre 37 e 40ºC.
As bactérias são os agentes das fermentações e das putrefações; transformam as substâncias orgânicas do solo em substâncias minerais e em gases, fixam os gases do ar e enriquecem o solo de nitrogênio, fornecendo, assim, aos vegetais uma parte dos alimentos inorgânicos de que necessitam, interferindo também na digestão intestinal de muitos animais superiores. Algumas são patogênicas para o homem e animais, atuando pelas toxinas e pela perturbação digestiva que acarretam. Outras são comensais dos meios internos do homem e de animais, podendo até mesmo intervir em seu metabolismo: assim o bacilo amylobacter do tubo digestivo dos mamíferos permite que os herbívoros utilizem a celulose. Quanto às bactérias do solo, a maioria delas assegura a mineralização dos excrementos e dos cadáveres (nitrificação, por ex.), fechando assim os cíclos bioquímicos, enquanto algumas espécies(bacilos tetânicos, botúlico, perfringente, etc.) podem tornar-se patógenas.
Reconhecidas em estado fóssil nos terrenos primários, as bactérias também têm contribuído para a formação de rochas combustíveis (carvão, petróleo).
