Relazione di biologia

Alunne: Annarita Covello, Eloisa Modolo

Classe: 3°C

Data: 14/15 ottobre 2001

ESPERIMENTO N° 1

Titolo: la fermentazione

Scopo: evidenziare la formazione dell’anidride carbonica

Materiali:

· 2 beute con tappo

· tubo a U per collegare tra loro le beute

· acqua

· lievito di birra

· glucosio

· soluzione al 10% di NaOH

· soluzione di lugol

· acqua di bario

· blu di metilene

· microscopio

Procedimento:

Per cominciare abbiamo preso una prima beuta (A) e vi abbiamo posto una soluzione di acqua e glucosio a cui è stato aggiunto del lievito di birra. Invece in una seconda beuta (B) abbiamo preparato una soluzione di acqua di bario. Entrambe le beute sono state tappate e collegate tramite un tubo a U. Se la fermentazione avviene veramente e si produce anidride carbonica, essa risale attraverso il tubo ricadendo nella seconda beuta e reagendo con l’acqua di bario presente in quest’ultima beuta producendo CARBONATO di BARIO.

Osservazioni:

La beuta A contiene una soluzione di acqua e glucosio, che è il substrato di cui si serve il lievito per fare la fermentazione alcolica e quindi scinderlo in anidride carbonica e alcool. Però la produzione di anidride carbonica è così lenta che la reazione si vede il giorno dopo. Poiché avanzava del tempo, abbiamo osservato dei vetrini al fresco con i lieviti al microscopio. Per mettere in evidenza li abbiamo colorati con il blu di metilene. Esso è un colorante organico che evidenzia le cellule di lievito morte, ma non quelle vive che hanno un particolare enzima che trasforma il blu di metilene in una sostanza incolore.

Affinché un lievito possa esser venduto, la percentuale delle sue cellule morte deve essere inferiore all’1%.

Ecco che cosa abbiamo osservato al vetrino:

Ingrandimento: 40x

Nel disegno le cellule colorate di blu sono le cellule morte e i “grappoletti” sono cellule che si stanno riproducendo.

Così abbiamo approfondito la nostra conoscenza sui lieviti ed in particolar modo sul lievito di birra (saccharomyces cerevisiae) utilizzato nell’esperimento.

I lieviti sono microrganismi unicellulari appartenenti al regno dei funghi. I lieviti sono importanti per le loro capacità di fermentare i carboidrati trasformandoli in altri composti utili. I lieviti infatti producono enzimi specifici che permettono lo svolgimento di reazioni chimiche di demolizione degli zuccheri, tali reazioni liberano energia che i microrganismi utilizzano per il loro metabolismo. Le cellule sferiche del lievito si riproducono per gemmazione. Quando la cellula raggiunge un determinato volume ed il nucleo è in divisione, dal vacuolo adiacente al nucleo viene emesso un tubo che raggiunge la parete più vicina.

Qui si forma una protuberanza dove penetra il tubo e che viene riempita dal materiale nucleare e citoplasmatico della cellula madre. Il materiale della parete è totalmente di nuova sintesi. Quando la gemma raggiunge circa le stesse dimensioni della cellula madre si forma la parete trasversale. Quindi le due cellule possono staccarsi o rimanere unite ancora un po’. In ogni caso in quel punto si forma una cicatrice permanente sulla quale non si avrà più gemmazione. L’intero processo richiede circa 30 minuti e ogni cellula, nella sua vita, genera in media 24 figlie.

Nella figura in basso si può vedere come il lievito si riproduce normalmente per gemmazione.

I lieviti necessitano di alcuni fattori che sono indispensabili per il loro sviluppo:

- sostanze nutritive,

- temperatura,

- presenza di ossigeno,

- ambiente acido.

La temperatura infatti si deve aggirare intorno ai 30° C, poiché se è maggiore gli enzimi del lievito si disattivano, se è inferiore i lieviti non lavorano.

La denominazione lievito viene usata anche per definire quei prodotti artificiali usati in pasticceria o per uso casalingo costituiti da miscele di prodotti chimici, che se bagnati sviluppano anidride carbonica con il risultato di provocare il rigonfiamento dell’impasto. Per esempio le polverine per le torte contengono bicarbonato di sodio che le fa gonfiare.

La maggior parte dei lieviti coltivati appartiene al genere Saccharomyces. Tra questi il lievito di birra (Saccharomyces cerevisiae) così chiamato perché un tempo veniva ricavato dai residui della fermentazione della birra. Esso viene utilizzato per la panificazione e produce l’enzima zimasi, che catalizza la reazione di fermentazione degli zuccheri in alcool etilico e anidride carbonica.

Il lievito Saccharomyces ha delle cellule microscopiche tondeggianti che si moltiplicano per gemmazione, come abbiamo descritto precedentemente.

Essi vivono da saprofiti (tutti quegli organismi eterotrofi che si nutrono di sostanze organiche in decomposizione) su tutti i substrati organici specialmente su quelli zuccherini (superficie di frutti maturi o nettari di fiori).

Per la loro capacità di demolire gli zuccheri formando anidride carbonica, alcool ed acidi organici, vengono utilizzati nell’industria del vino oltre che nella panificazione. Colture selezionate di Saccharomyces cerevisiae danno il lievito di birra. I lieviti di birra possono avere anche degli usi industriali. Utilizzati fin dall’antichità per la panificazione artigianale e la produzione di vino e di birra, acquistarono un fondamento scientifico dalle ricerche compiute nel XIX secolo dal microbiologo francese Louis Pasteur. Oggi i lieviti entrano in una vasta gamma di processi di fermentazione. Inoltre in virtù del loro alto contenuto in vitamine del gruppo B, in proteine e sali minerali, vengono commercializzati sotto forma di integratori alimentari, nell’ambito dell’industria farmaceutica, nella sintesi di vari tipi di antibiotici, e infine per la produzione di mangimi.

Foto della seguente pagina:

Il lievito del pane è un fungo ascomiceta, un organismo unicellulare sfruttato nei processi di panificazione per la sua capacità di indurre la fermentazione dei carboidrati. La lievitazione, i cui vantaggi nella preparazione del pane furono scoperti e sfruttati per la prima volta dagli antichi egizi, produce l’aumento di volume della massa di pasta grazie al rilascio di anidride carbonica al suo interno.

Nell’immagine in basso: Saccharomyces cerevisiae

Ritornando all’esperimento N°1, dopo 24 ore dalla sua preparazione, abbiamo potuto trarre le nostre osservazioni.

Innanzi tutto il lievito ha scisso il glucosio in anidride carbonica e acqua. Ciò si può osservare dalla seguente formula:

C₆H₁₂O₆ ® 2CO₂ + 2 C₂H₆O

La freccia all’insù indica che l’anidride carbonica deve evaporare.

C₂H₆O indica la formula grezza dell’alcool, mentre la sua formula di struttura è CH₃ ¾ CH₂ ¾ OH, dove OH rappresenta la funzione alcolica.

Quando l’anidride carbonica, prodotta dalla fermentazione del lievito, risale attraverso il tubo di collegamento tra le due beute e va a finire nella beuta B contenente acqua di bario, e reagendo con essa produce carbonato di BARIO.

Ciò si può osservare dalla seguente formula:

Ba (OH)₂ + CO₂ ® ¯ BaCO₃ + H₂O

Ba (OH)₂ è l’idrossido di bario. La freccia all’ingiù indica che il carbonato di bario è insolubile nell’acqua. Ecco perché precipita sul fondo della beuta. Infatti osservando la beuta abbiamo potuto notare al formazione di cristalli di carbonato di bario, che sembrava una specie di neve finta.

Abbiamo quindi potuto evidenziare la formazione di anidride carbonica, perché è stata proprio essa a trasformare l’acqua di bario in carbonato di bario. Quindi è vero che si produce anidride carbonica perché i lieviti hanno fatto fermentare il glucosio.

La fermentazione è una trasformazione biochimica a carico di sostanze organiche, provocate da enzimi prodotti da numerosi microrganismi (muffe, lieviti, batteri).

La fermentazione alcolica è un processo biologico per mezzo del quale i lieviti,

che sono costituiti da una miscela di enzimi, trasformano gli zuccheri in alcool etilico e anidride carbonica, secondo l’equazione generale:

C₂H₆O ® 2CH₃ ¾ CH₂ OH + 2 CO₂ + energia

La fermentazione alcolica è un processo anaerobico che decorre attraverso undici stadi intermedi, a ciascuno dei quali partecipa un enzima diverso. Liquidi destinati alla fermentazione alcolica, detti mosti, sono preparati da frutta (uva, fichi, carrube, datteri) per spremitura o per infusione con acqua, o da liquidi zuccherini provenienti dalla lavorazione della bietola e canna da zucchero (melassa). La quantità di zucchero che si trasforma in alcool è circa il 95%. La fermentazione alcolica è stata sfruttata fin dall’antichità per la preparazione dei vini e della birra. Un particolare tipo di fermentazione alcolica è quella che avviene nel processo di panificazione. Tale fenomeno consiste nella fermentazione degli zuccheri, liberati dalle amilasi (enzimi che catalizzano l’idrolisi di polisaccaridi, quali l’amido e il glicogeno, a zuccheri semplici) presenti nelle farine, con produzione di anidride carbonica, le cui bolle, trattenute nella pasta, la gonfiano e la rendono soffice. Vengono prodotti anche alcool etilico (eliminato durante la cottura) e altri composti in quantità esigue che contribuiscono a determinare il tipico aroma del pane. Il microrganismo agente è il Saccharomyces cerevisiae che viene aggiunto all’impasto in quantità variabile a seconda della velocità con cui si desidera avvenga il processo di panificazione.