Processi di fermentazione: dal lattato all'etanolo

Le fermentazioni sono una via di degradazione del piruvato in condizioni anaerobiche. In presenza di ossigeno, il NADH che è stato prodotto durante la glicolisi può essere, infatti, riossidato a NAD+. Se l’ossigeno è carente, la cellula deve trovare una strategia per rigenerare il NAD+, necessario allo svolgimento della glicolisi. La fermentazione lattica e la fermentazione alcolica permettono di rigenerare NAD+ attraverso la riduzione del piruvato rispettivamente in lattato e in etanolo.

Fermentazione lattica

La conversione del piruvato in lattato avviene in moltissimi microrganismi e anche nelle cellule degli organismi superiori. La reazione è catalizzata dall’enzima lattato deidrogenasi. con la partecipazione del coenzima NADH: il piruvato è ridotto a lattato, mentre il NADH è ossidato a NAD+.

La lattato deidrogenasi esiste nell’organismo umano nelle due isoforme H, prevalente nel muscolo scheletrico, e M, prevalente nel cuore. La fermentazione lattica avviene nelle cellule muscolari a seguito di uno sforzo fisico molto intenso, quando l’apporto di ossigeno non è sufficiente per favorire la via aerobica del piruvato. La produzione di lattato genera il dolore percepito nei muscoli. Anche il dolore causato da un attacco al cuore è provocato da un aumento della concentrazione di lattato in condizioni di carenza di ossigeno. I batteri lattici, microrganismi anaerobi che utilizzano la fermentazione lattica, sono ampiamente impiegati nell’industria alimentare per produrre i derivati del latte, tra cui yogurt e formaggi.

Fermentazione alcolica

La fermentazione alcolica è un processo molto noto e diffuso, alla base della produzione del vino, della birra, del sidro e dei prodotti di panificazione. In alcuni microrganismi e nei lieviti il piruvato è trasformato in etanolo, in due tappe:

• la decarbossilazione, catalizzata dall’enzima piruvato decarbossilasi, che porta alla formazione di acetaldeide e alla liberazione di una molecola di CO,. L’enzima richiede la presenza di ioni magnesio (Mg2+) e tiamina pirofosfato (TPP), una vitamina idrosolubile che funge da trasportatrice di C02;

• la riduzione dell’acetaldeide a etanolo, per azione dell’enzima alcool deidrogenasi con la partecipazione di una molecola di NADH.

L’etanolo è l’alcol principale presente nelle bevande alcoliche prodotte per fermentazione degli zuccheri a opera di lieviti, naturalmente presenti nei prodotti di partenza e/o aggiunti artificialmente. La lievitazione degli impasti per la produzione dei prodotti di panificazione è dovuta all’aumento del volume provocato dallo sviluppo del gas, ossia il diossido di carbonio (CO,), durante la fermentazione alcolica per aggiunta di lieviti.