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La leggendaria scoperta di Louis Pasteur: perché la birra e il vino fermentano in modo così diverso?
Nel campo della biochimica, la teoria della fermentazione si riferisce allo studio storico dei processi di fermentazione naturale, in particolare delle fermentazioni alcoliche e lattiche. Louis Pasteur fu un importante contributore, formulando una teoria del processo di fermentazione basata esclusivamente sui microrganismi, e i suoi risultati sperimentali gettarono le basi per la scienza della fermentazione. La scoperta di Pasteur non solo influenzò la teoria della fermentazione, ma promosse anche lo sviluppo della teoria dei microrganismi patogeni, rendendo la teoria della generazione spontanea un ricordo del passato. Prima della ricerca di Pasteur, sebbene gli esseri umani utilizzassero la tecnologia della fermentazione da migliaia di anni, i processi biologici e chimici sottostanti non erano completamente compresi.
Panoramica della fermentazione
La fermentazione è un processo metabolico anaerobico che converte gli zuccheri in acidi, gas o alcoli, soprattutto in un ambiente privo di ossigeno. Il lievito e molti altri microrganismi utilizzano comunemente la fermentazione per eseguire la necessaria respirazione anaerobica. Anche il corpo umano subisce una fermentazione durante l'esercizio prolungato. Ad esempio, durante la maratona, l'acido lattico si accumula nei muscoli. Sebbene la fermentazione produca meno ATP della respirazione aerobica, lo fa a un ritmo molto più veloce.
La fermentazione è stata utilizzata consapevolmente dagli esseri umani sin dal 5000 a.C. Residui microbici simili al processo di vinificazione sono stati trovati in vasi scavati nei monti Zagros dell'Iran.
Cenni storici
Prima della ricerca di Pasteur, esistevano alcuni concetti preliminari concorrenti sulla fermentazione. Justus von Liebig, uno scienziato che ebbe una grande influenza sulla teoria della fermentazione, credeva che la fermentazione fosse principalmente un processo di decomposizione causato dall'esposizione del lievito all'aria e all'acqua. Al contrario, Charles Caniard de la Tour e il teorico cellulare Théodore Schwann credevano che la fermentazione alcolica si basasse su processi biologici nel lievito Saccharomyces cerevisiae.
Pasteur notò alcune proprietà straordinarie, come la capacità dell'alcol amilico, un sottoprodotto dell'acido lattico e della fermentazione alcolica, di "ruotare il piano della luce polarizzata" e di "disposizioni atomiche asimmetriche". Queste caratteristiche erano caratteristiche dei composti organici, ma divennero ostacoli alla sua ricerca.
Pasteur osservò al microscopio i microrganismi responsabili della fermentazione alcolica nel 1856 mentre era professore di scienze all'Università di Lille. La leggenda narra che gli studenti di chimica di Pasteur gli chiesero aiuto per superare i suoi fallimenti nella vinificazione, mentre conduceva esperimenti in una cantina, notò che la schiuma del lievito diventava più lunga quando veniva prodotto l'acido lattico, mentre era più rotonda e piena quando veniva prodotto l'alcol. Tra le varie osservazioni, esaminò particelle presenti sulle viti che rivelarono la presenza di cellule viventi che, immerse nel succo d'uva, provocavano un attivo processo di fermentazione alcolica. Queste osservazioni fornirono un'ipotesi preliminare per i suoi futuri esperimenti.
Teoria della generazione spontanea di Pasteur
Negli anni '60 e '70 dell'Ottocento, Pasteur criticò la teoria di Pouchet e condusse i propri esperimenti. Il suo primo esperimento prevedeva la bollitura di acqua e zucchero sigillata in un dispositivo a tenuta d'aria. Scoprì che l'alimentazione di aria sterilizzata ad alta temperatura manteneva inalterata la miscela, mentre l'introduzione di polvere atmosferica rivelava la presenza di microrganismi e muffe. Ciò lo portò a concludere che la polvere nell'aria trasportava microrganismi responsabili della "formazione spontanea" da lui osservata.
Gli esperimenti di Pasteur hanno confermato che la crescita dei batteri nelle soluzioni nutritive era supportata da un processo biologico, sfidando la teoria della generazione spontanea.
Applicazione corrente
Oggi, il processo di fermentazione svolge un ruolo importante in una varietà di applicazioni nella vita quotidiana, compresi i medicinali e la produzione di bevande e alimenti. Attualmente, molte aziende come Genencor International sono coinvolte nella produzione di enzimi nel processo di fermentazione, con un fatturato annuo superiore a 400 milioni di dollari. Inoltre, anche molti farmaci, come gli antibiotici, vengono prodotti attraverso il processo di fermentazione. Ad esempio, i farmaci steroidei possono essere preparati facendo fermentare la diosgenina, uno steroide vegetale, utilizzando gli enzimi forniti dal Rhizopus nigricans.
Il lievito è ampiamente utilizzato nella produzione di varie bevande alcoliche. Esempi di bevande alcoliche distillate, incluso il classico chiaro di luna, e alimenti come lo yogurt sono anche prodotti della fermentazione, che è una fermentazione contenente i batteri dell'acido lattico Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus. . latticini.
Con il progresso della scienza, la ricerca di Pasteur ci ha portato a comprendere i diversi meccanismi microbici alla base della fermentazione della birra e del vino. Tuttavia, gli esseri umani sanno ancora molto poco sulle potenziali capacità di questi lieviti e microrganismi tecnologie antiche?
