Fermentación

Qué es la fermentación

La palabra procede del latín fermentum, derivado del verbo fervēre ('hervir, bullir'), con el sufijo instrumental -mentum. La etimología es descriptiva: cuando el mosto de uva fermentaba en las tinajas romanas, el desprendimiento de gas carbónico y la elevación de temperatura daban la apariencia de que el líquido hervía sin fuego. Durante siglos, la fermentación se consideró un fenómeno espontáneo e inexplicable.

Fue Louis Pasteur quien, en la década de 1860, demostró que la fermentación no era un proceso puramente químico sino biológico, mediado por microorganismos vivos. Lo expresó con una frase célebre: «la vie sans l'air» (la vida sin aire). Esa observación abrió la puerta a la microbiología moderna y, con ella, a la comprensión de que las levaduras y ciertas bacterias obtienen energía degradando azúcares cuando no disponen de oxígeno.

Lógica bioquímica del proceso

Para entender la fermentación conviene situarla en su contexto. La glucólisis, que tiene lugar en el citoplasma, degrada una molécula de glucosa en dos de piruvato y genera dos moléculas de ATP y dos de NADH. En presencia de oxígeno, el NADH cede sus electrones a la cadena respiratoria de la mitocondria y se regenera como NAD⁺, que vuelve a estar disponible para otra ronda de glucólisis. El rendimiento total de esa vía aerobia alcanza entre 36 y 38 moléculas de ATP por glucosa.

Sin oxígeno la cadena respiratoria se detiene. El NADH se acumula y el NAD⁺ se agota. Si la célula no encuentra la manera de regenerar NAD⁺, la glucólisis se paraliza y la producción de ATP cesa. Ahí es donde interviene la fermentación: el piruvato (o un derivado suyo) acepta los electrones del NADH, regenerando NAD⁺ y permitiendo que la glucólisis continúe. Es una solución de emergencia, no de eficiencia: solo rinde 2 ATP por glucosa.

Tipos principales

La variedad de fermentaciones se nombra según el producto final de la ruta. Las dos más estudiadas son la alcohólica (etanol y CO₂, propia de levaduras y algunas bacterias) y la láctica (ácido láctico, propia de lactobacilos y del músculo esquelético humano cuando el aporte de oxígeno es insuficiente). El músculo produce ácido láctico porque carece de la enzima piruvato descarboxilasa necesaria para la vía alcohólica.

Existen otras variantes menos conocidas: la fermentación butírica (ácido butírico, responsable del olor rancio), la propiónica (ácido propiónico, utilizada en la maduración de ciertos quesos como el emmental) y la fermentación ácido-mixta, característica de enterobacterias, que produce simultáneamente ácido láctico, etanol, ácido acético y ácido fórmico. La disciplina que estudia el conjunto de estos procesos recibe el nombre de cimología.

Fermentación frente a respiración anaerobia

Conviene no confundir fermentación con respiración anaerobia. En la fermentación el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico (el propio piruvato o un derivado), no existe cadena de transporte de electrones y el ATP se genera exclusivamente por fosforilación a nivel de sustrato. En la respiración anaerobia, en cambio, los electrones recorren una cadena de transporte análoga a la aerobia pero el aceptor final no es el oxígeno, sino un compuesto inorgánico como el nitrato, el sulfato o el dióxido de carbono. El rendimiento energético de la respiración anaerobia es intermedio entre el de la fermentación y el de la respiración aerobia.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra fermentación?

Del latín fermentum (levadura, sustancia que provoca la fermentación), formado sobre fervēre (hervir) y el sufijo -mentum (instrumento, medio para). Los romanos observaban cómo el mosto borboteaba al transformarse en vino y aplicaron el verbo «hervir» a ese fenómeno, aunque no interviniera el calor de un fuego.

¿Las células humanas pueden fermentar?

Sí. Las fibras musculares esqueléticas recurren a la fermentación láctica cuando el ejercicio intenso supera la capacidad de suministro de oxígeno. Los eritrocitos, que carecen de mitocondrias, dependen permanentemente de la glucólisis seguida de fermentación láctica para obtener su ATP. Las neuronas, en cambio, no toleran la anaerobiosis y mueren si se les priva de oxígeno durante minutos.

¿La fermentación solo ocurre sin oxígeno?

Estrictamente, sí: en bioquímica, la fermentación se define como un catabolismo anaerobio. En la industria, sin embargo, el término se aplica a veces de manera más amplia a procesos microbianos que ocurren en presencia de oxígeno, como la producción de ácido acético (vinagre) a partir de etanol por bacterias del género Acetobacter. Esa oxidación aerobia incompleta no es una fermentación en sentido bioquímico riguroso, pero el uso industrial del término se ha asentado.

Referencias

1. Portal Académico del CCH, UNAM. Fermentación: importancia.
2. Biología y Geología (Biología 2.º Bachillerato). Fermentaciones.
3. Libro electrónico de Bioquímica, Universidad Autónoma de Aguascalientes. Fermentación.
4. Etimologías de Chile. Fermento: etimología.