Fermentación alcohólica

Qué es la fermentación alcohólica

El término combina «fermentación» (del latín fermentum, de fervēre, 'hervir') con «alcohólica» (del árabe الكحل, al-kuḥl, que designaba originalmente un polvo finísimo de antimonio y terminó aplicándose al espíritu destilado del vino). Juntos describen la transformación bioquímica que la humanidad ha aprovechado desde hace al menos nueve mil años: restos de vasijas neolíticas halladas en Jiahu (China, ca. 7000 a. C.) contienen trazas químicas compatibles con una bebida fermentada a base de arroz, miel y fruta.

Hasta mediados del siglo XIX nadie sabía por qué el mosto se convertía en vino. En 1857, Louis Pasteur demostró que eran organismos vivos (las levaduras) los responsables del proceso. Poco después, Eduard Buchner extrajo en 1897 un jugo libre de células de levadura que seguía produciendo etanol a partir de glucosa, lo que probaba que la fermentación no requería una célula intacta sino un conjunto de enzimas solubles. A ese extracto lo llamó «zimasa». El hallazgo le valió el Nobel de Química en 1907.

Ruta enzimática del piruvato al etanol

La glucólisis convierte la glucosa en dos moléculas de piruvato y genera dos moléculas de NADH. En la fermentación alcohólica, el destino de ese piruvato se resuelve en dos reacciones sucesivas. La primera la cataliza la piruvato descarboxilasa, una enzima que requiere tiamina pirofosfato (vitamina B₁) como cofactor: arranca un grupo carboxilo del piruvato liberándolo como CO₂ y deja como producto acetaldehído. Es esta la reacción que produce el gas responsable de que la masa de pan suba y de que el mosto borbotee en la cuba.

En la segunda reacción, la alcohol deshidrogenasa transfiere los electrones del NADH al acetaldehído y lo reduce a etanol, regenerando NAD⁺. Esa regeneración es el propósito metabólico de toda la secuencia: sin NAD⁺ disponible, la glucólisis se detiene y la célula deja de producir ATP. La levadura, en otras palabras, no fabrica etanol porque lo necesite, sino porque necesita deshacerse de los electrones sobrantes para seguir obteniendo energía.

Límites del proceso y el efecto Pasteur

El etanol es tóxico para las propias levaduras. A medida que se acumula en el medio, las membranas celulares sufren daño y las enzimas pierden actividad. La mayoría de las cepas de Saccharomyces cerevisiae dejan de fermentar cuando la concentración de etanol alcanza aproximadamente el 12-14 % en volumen, razón por la que los vinos naturales rara vez superan ese grado alcohólico sin intervención técnica.

Si se suministra oxígeno a la levadura, el comportamiento metabólico cambia: la célula deja de fermentar y pasa a la respiración aerobia, mucho más rentable (hasta 38 ATP por glucosa frente a 2). Este fenómeno se conoce como efecto Pasteur. Existe, sin embargo, una excepción notable: cuando la concentración de glucosa es muy alta, S. cerevisiae fermenta incluso en presencia de oxígeno, un comportamiento denominado efecto Crabtree, que las industrias cervecera y panadera tienen muy en cuenta.

Preguntas frecuentes

¿Qué enzima diferencia la fermentación alcohólica de la láctica?

La piruvato descarboxilasa. Las células musculares humanas y los lactobacilos carecen de esta enzima, de modo que no pueden convertir el piruvato en acetaldehído y etanol. En su lugar, la lactato deshidrogenasa reduce directamente el piruvato a ácido láctico. Es una diferencia enzimática sencilla con consecuencias enormes: un organismo que tenga piruvato descarboxilasa produce alcohol; uno que no la tenga, ácido láctico.

¿El pan contiene alcohol?

Durante el amasado y la fermentación de la masa, la levadura produce tanto etanol como CO₂. El CO₂ queda atrapado en la red de gluten y es lo que hace que el pan suba. El etanol, volátil, se evapora casi por completo durante la cocción en el horno. El pan horneado contiene cantidades residuales insignificantes.

¿Quién descubrió que la fermentación era un proceso enzimático?

Eduard Buchner, en 1897. Al triturar levaduras y filtrar el extracto, obtuvo un líquido libre de células que seguía transformando glucosa en etanol. Llamó «zimasa» al responsable (del griego ζύμη, zýmē, 'levadura'). La demostración de que un proceso biológico podía reproducirse fuera de la célula fue uno de los hitos fundacionales de la bioquímica moderna.

Referencias

1. Portal Académico del CCH, UNAM. Fermentación alcohólica.
2. Biología y Geología (Biología 2.º Bachillerato). Fermentación etílica o alcohólica.
3. Pintabeer. Metabolismo de la glucosa en la fermentación alcohólica.
4. La Jornada de Oriente. La fermentación, un arte milenario.