Cerveja – o pão líquido. Como assim?

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Em nosso país todos conhecem muito bem a cerveja (inclusive que não gosta de bebê-la!). É uma das bebidas mais consumidas no mundo, em especial nos dias mais quentes. E diga-se de passagem, ela é produzida há muito tempo pelo ser humano. Muito antes da química, como ciência, existir, a cerveja, assim como o vinho, já era produzida em grandes quantidades, há no mínimo alguns milhares de anos.

Nesses dias, eu estava ouvindo rádio, e o apresentador do programa chamou a cerveja de “pão líquido”. Na hora eu achei um pouco forçado, mas depois eu pensei melhor e vi que o apelido era bem coerente. A produção do pão, e da cerveja, têm muitas similaridades, e são essas similaridades, do ponto de vista químico, que veremos neste post.

Antes de qualquer coisa, mesmo que pareça óbvio para alguns, vamos deixar claro que o álcool presente na cerveja (e em qualquer bebida alcoólica) não é adicionado, mas é gerado naturalmente. Ele é gerado por um processo bioquímico chamado de fermentação. Legal … fermentação … vem de fermento, e fermento é um dos ingredientes do pão. Já temos um ponto de similaridade.  Mas o que é a fermentação?

A fermentação é o processo que transforma açúcar em álcool (que a partir de agora chamaremos pelo seu nome oficial, etanol) e gás carbônico. Esse processo é realizado por alguns organismos vivos, mas em especial, alguns tipos de fungos chamados de leveduras. Dentre a leveduras que fazem a fermentação destaca-se as do tipo Saccharomyces cerevisiae. São elas que trabalham na produção do etanol, em troca de açúcar. Se paramos para pensar isso é uma coisa bem interessante. É como se homem, há milhares de anos tivesse “domesticado” a Saccharomyces cerevisiae, para que elas trabalhassem na produção de álcool em troca de comida (açúcar). Até este ponto, muitas pessoas já sabem, mas vocês conhecem o processo de fermentação do ponto de vista químico? Alguns tiveram a oportunidade de vê-los nas aulas de biologia, mas dificilmente em uma aula de química, então vamos descrever um pouco do processo, olhando atentamente para as moléculas envolvidas.

Tudo começa, quando os organismos vivos, como as leveduras (embora nesse momento podemos falar de todos os organismos, incluindo nós) se alimenta. Quando damos açúcar para as leveduras, elas convertem o açúcar (que é sacarose) em glicose. A relação da sacarose e da glicose é bem simples. Podemos pensar que a molécula de sacarose corresponde a um molécula de glicose combinada a uma molécula de frutose (outro açúcar bem simples). Uma vez que já se tem glicose livre, essa será metabolizada, através de uma sequência de reações complexas que damos o nome de glicólise, que significa literalmente a quebra da glicose. A glicose passa por uma série de reações bem complexas, envolvendo algumas enzimas, que está fora do escopo deste post. Mas no final, a glicose é convertidas em das moléculas mais simples, com a apenas três átomos de carbonos (a glicose tem seis) chamadas de ácido pirúvico, ou em sua forma ionizada, o ânion piruvato. Para termos uma ideias das moléculas citadas, a figura abaixo mostra as moléculas de sacarose, glicose e ácido pirúvico.

glicose

Uma vez formado o piruvato(e com isto o fim da glicólise), este pode tomar três caminhos. Se tivermos oxigênio suficiente, ele pode entra na etapa aeróbica, e ser convertido em gás carbônico e água. Esta é a chamada respiração celular, e é o complexo processo que nossas células usam para nos fornecer energia. Se não tivermos oxigênio suficiente o ácido pirúvico entrará na via anaeróbica (fermentação). Neste caso, ele pode seguir pela fermentação láctica, cujo produto é o ácido láctico. Nossas células musculares fazem essa fermentação quando fazemos muito esforço muscular, e a consequência é o corpo bem dolorido no dia seguinte (lembrou o primeiro dia de educação física na escola???). O segundo processo anaeróbico é o  realizado pelas leveduras – a fermentação alcoólica, e é nesse que vamos focar.

Na fermentação alcoólica, a primeira reação é a descarboxilização do piruvato. Isto significa que a molécula de piruvato vai perder gás carbônico (CO2), e se transformar em uma molécula mais simples ainda, o acetaldeido (ou etanal). Esta é uma reação bem complexa, e ocorre catalisada por uma enzima chamada de piruvato descarboxilase (bem sugestivo, não?). Mas além disso, para essa reação ocorre precisa de íons magnésio (Mg2+), além de uma molécula mais complexa chamada de pirofosfato de tiamina (TPP). Lembram-se do ânion pirofosfato das aulas de química? Não? Pois bem … ele aparece ligado à tiamina, que nada mais é que a vitamina B1, para formar a molécula TPP. A estrutura da TPP é mostrada na figura abaixo, com destaque para a poção da vitamina B1 (em azul), e a porção do pirofosfato (em vermelho).

TPP

E ai? Como o piruvato é convertido em acetaldeido? Bom … Olhem a porção da tiamina e vocês vão ver que existe um átomo de carbono entre os átomos de nitrogênio e enxofre no anel de cinco membros (destacado pelo retângulo verde). Nesta representação ele ta ligado ao átomo de hidrogênio, mas ele reage muito facilmente perdendo esse hidrogênio e formado um carbânion (um átomo de carbono com carga negativa). E ai esse átomo de carbono vai reagir com o piruvato, fazendo com que ele perca o CO2, e se converta a acetaldeido. Abaixo podemos ver a sequência de reações. Percebam que para isso acontecer o meio tem que ter H+, portanto o interior celular, onde ocorre a reação tem de estar ligeiramente ácido.

aldeido

Uma vez que o acetaldeido foi produzido, ele passa por mais uma reação, dessa vez com a coenzima NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo). Este é um processo de oxi-redução. A NADH vai se oxidar em NAD+, e o acetaldeido vai se reduzir a etanol. A reação (sem o mecanismo, pois é bem complexa), pode ser vista abaixo.

NADH

E depois de tanto tempo e esforço das pobres leveduras temos o etanol. Mas o que isso tem a ver com o pão? Para fazer pão precisamos de fermento, e para que serve o fermento? Para fazer o pão crescer. E como o pão cresce? Lembram que a primeira reação da fermentação, a descarboxilização, libera gás carbônico? É justamente esse gás liberado no interior do pão, que faz a massa crescer e ficar fofa. Entenderam? Por falar nisso, é esse gás liberado que produz as bolhas da cerveja, e dos vinhos espumantes.

Mas … então quando comemos pão, ingerimos álcool também? É possível ficar bêbado comendo pão?

Não, fiquem tranquilos … o etanol realmente é produzido, mas na temperatura do forno ele é evaporado por completo.

O processo descrito aqui para fermentação da cerveja é o mesmo para todo tipo de bebida alcoólica. O gosto diferente será característico da fonte de açúcar que será dada as leveduras. O açúcar da cevada gera a cerveja (na verdade é do mosto, uma mistura de cevada, água, e lúpulo), do arroz gera o saquê, o da cana-de-açúcar vai gera a cachaça, o da uva gera o vinho, e por ai vai.

Viram o quanto de Química existe por trás da produção da cerveja? Vale ressaltar que é um ótima bebida para os dias quentes, mas sempre a aprecie com moderação. O etanol causa muitos estragos no nosso organismo, que num artigo posterior farei questão de descrever, mas por hora, é só isso.

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Fonte principal:

 M. K. Campbell, S. O. Farrel, Bioquímica, Combo, 5° Edição. Thomson.