Historia del Descubrimiento de la Fermentación:Primeros Estudios
Historia del Descubrimiento de la Fermentación
Investigación y Los Experimentos de Pasteur
► Historia de las Primeras Observaciones:
Una vieja práctica de la humanidad consiste en exprimir el fruto de la vid, dejar fermentar el jugo recogido y beberse luego el vino resultante; y aun cuando éste sin envasar se altera en pocos días, puede, no obstante, guardarse durante largo tiempo en jarras tapadas o también en botellas cerradas con tapones.
En el proceso de fermentación (que etimológicamente significa hervir) del jugo de la vid se produce una transformación química: parte del azúcar se convierte en alcohol y anhídrido carbónico que se desprende como burbujas.
Vemos, pues, que la fermentación del jugo de la vid produce unos resultados aprovechables y satisfactorios; no podemos decir lo mismo de este fenómeno cuando el sustrato es la fruta que se pudre, el pan que se enmohece, la leche que se agria o la carne que se corrompe.
¿Cuál es la causa de este proceso químico que hace posible la obtención del vino, pero altera e inutiliza otros alimentos?
En tiempos remotos, aun cuando no se conocía la respuesta a tal pregunta, ya se había descubierto la manera de preservar ciertas clases de alimentos de una segura alteración; así, se ponían a secar, se curaban con sal o se sumergían en' vinagre.
Mucho más tarde, hacia fines del siglo xvm, se descubrió que muchos de ellos que casi siempre fermentaban y se alteraban podían conservarse de modo indefinido calentándolos y encerrándolos herméticamente en recipientes bien ajustados.
Fue Francois Appert (1750-1841), cocinero y repostero francés, quien por primera vez preservó con este procedimiento gran cantidad de víveres, por lo que puede considerársele como el precursor de la gran industria conservera.
Sin embargo, si los comestibles así conservados eran expuestos, aunque sólo fuera un segundo, a la acción del aire, se corrompían en seguida; ello indujo a creer que en la atmósfera residía la causa de la fermentación de los alimentos.
Faltaba saber hasta qué punto se hallaba en el aire la causa de una fermentación en la cual se producía alcohol. Observando al microscopio el sedimento de un líquido fermentado, Leeuwenhoek pudo descubrir las minúsculas células de ciertos animálculos a las que llamó levaduras.
Las levaduras son unos hongos constituidos por células de forma redonda u ovalada y poseedoras de membrana transparente de celulosa, a semejanza de las células vegetales.
Desde tiempo inmemorial se ha venido haciendo uso de ellas para fermentar el pan y para producir cerveza, mezclándolas con grano germinado y agua.
►Los microbios y la fermentación:
El químico alemán barón Justus von Liebig (1803-1873) creyó que la conversión del azúcar en alcohol se debía a un cambio puramente químico, puesto que, según decía, las levaduras del vino o de la cerveza se hallan muertas, siendo su propia descomposición lo que provoca la fermentación.
Ésta constituía para él como una especie de movimiento existente entre la levadura descompuesta y el azúcar contenido en el jugo de uva, o grano de cereal, motivando una reacción química cuyo resultado sería la aparición de alcohol.
Sin embargo, en 1837, el francés Cagniard de la Tour (1777-1859), examinando al microscopio el jugo de la vid en fermentación, descubrió en el seno del mismo unas diminutas levaduras, las cuales no estaban muertas como creía Liebig, sino que se hallaban en plena actividad vital y se multiplicaban con extraordinaria rapidez.
Este hecho le sugirió que las causantes del fenómeno de la fermentación eran levaduras vivas.
Peco después, el fisiólogo alemán Theodor Schwamm (1810-1882) demostró que el aire no era la causa de la fermentación, sino que, por el contrario, podía emplearse en la conservación de los alimentos, con tal que se hubiera calentado previamente a altas temperaturas.
Si bien nadie prestó mucha atención a aquellos descubrimientos, es probable que ocuparan la mente del químico francés Louis Pasteur (1822-1895) cuando en 1857 examinó al microscopio el poso grisáceo del fondo de un jarro de leche que se había agriado.
Pudo ver una gran cantidad de células en forma de bastoncitos, como las bacterias descubiertas por Leeuwenhoek, más pequeñas que las levaduras y sin membranas transparentes de celulosa.
Al introducir Pasteur un poco de aquel limo gris en una disolución azucarada, ésta quedó pronto cubierta de millones de bacterias.
Significaba la fermentación activa del azúcar, por lo que parte de él se convirtió en el ácido existente en la leche agria, llamado ácido láctico.
Al echar una gota de este líquido en fermentación en una nueva disolución de azúcar, ésta se agrió también, a la vez que en su interior se multiplicaban las diminutas bacterias.
Es posible que tales microorganismos, se dijo Pasteur, sean los causantes de que se agrie la leche, del mismo modo que son las levaduras las que convierten en alcohol el jugo de la vid.
Más adelante, Pasteur inició el estudio de otro tipo de fermentación: la que producía ácido butírico.
Éste, que comunica un olor muy desagradable a la sustancia en fermentación, se puede obtener a partir de la manteca, pues su denominación proviene precisamente de la palabra latina butyrum, que significa mantequilla.
También en los forrajes almacenados en silos para alimento invernal del ganado se realiza la fermentación butírica.
Pasteur llegó a descubrir las bacterias causantes de la misma, las cuales, introducidas en una solución azucarada, se multiplicaban y producían ácido butírico; y pudo comprobar además que diferían de las del ácido láctico por poseer flagelos con ayuda de los cuales se movían.
En sus observaciones con el microscopio, Pasteur apreció que, en contraste con la gran actividad que desplegaban en el centro de la gota de agua que las contenía, en los bordes de la misma y al contacto con el aire se inmovilizaban; ¿debía buscarse en el aire la causa de tal paralización? Pasteur decidió aclarar esta incógnita con experimentos.
Hizo pasar una corriente de aire a través del frasco en cuyo interior tenía lugar la fermentación del azúcar en ácido butírico, lo que motivó que ésta se redujera hasta detenerse.
Un ser viviente que se desarrollaba sin el aire, cesando sus actividades vitales en presencia del mismo, constituía un hecho insólito para Pasteur; decidió llamar anaerobia (sin aire) a esta forma de vida, y denominó al microorganismo «vibrión butírico» por su modo vibratorio de moverse.
Pasteur había descubierto dos especies diferentes de bacterias, cada una de las cuales constituía la causa de un tipo de fermentación, del mismo modo que la conversión del azúcar en alcohol se originaba merced a la acción de las levaduras.
► Otras Ideas Sobre La Fermentación
A pesar de tales descubrimientos, Liebig decía que la fermentación no podía atribuirse a las bacterias; era en extremo difícil comprender que unos seres pequeñísimos como las levaduras y las bacterias tuvieran tan enorme poder. Otra dificultad estribaba en descubrir la procedencia de aquellos microbios.
Pasteur sostuvo inacabables controversias con los que postulaban que aquéllos brotaban de la nada, es decir, surgían por generación espontánea.
Procedió a repetir los experimentos efectuados antes por Appert y otros y descubrió que los líquidos que contenían en disolución azúcar y demás sustancias susceptibles de fermentar se conservaban perfectamente con sólo tomar dos precauciones: someterlos a ebullición con el fin de matar todas las bacterias existentes en su interior (esterilizarlos), y encerrarlos herméticamente, de suerte que fuera imposible toda contaminación.
Pasteur halló bacterias en forma de bastoncitos en la leche agria. Una gota de líquido que contenía estas bacterias producía, al introducirla en una solución azucarada, ácido láctico (figura superior) . Más tarde, Pasteur descubrió la existencia de bacterias anaerobias en la fermentación butírica (vibriones butíricos, figura inferior).
Los trabajos de otros investigadores dieron resultados que parecían contradecir los de Pasteur.
Sometieron a ebullición infusiones de heno y las encerraron herméticamente, pero a pesar de ello se corrompían.
Pasteur realizó más experimentos hasta que pudo demostrar que aquellas infusiones contenían unas bacterias de naturaleza tan resistente, que sólo era posible aniquilarlas sometiéndolas a temperaturas superiores a la de ebullición.
Pasteur también demostró que el aire contiene bacterias vivas.
Preparó un caldo transparente y llenó con él varios frascos de vidrio de gollete largo y estrecho, y los esterilizó mediante ebullición; aún hirviendo los cerró.
De esta forma se había expulsado casi todo el aire que contenían y en consecuencia, en el interior del frasco la presión era muy inferior a la del ambiente.
Por esto al abrir un pequeño agujero en el gollete, utilizando unas pinzas esterilizadas, penetraba aire en el interior.
Pasteur realizó este experimento en varios puntos del país y una vez terminado volvía a tapar los frascos y observaba si el caldo transparente se enturbiaba y fermentaba, demostrando así la presencia de bacterias.
Descubrió que la cantidad de bacterias era distinta según la localidad: de los 20 frascos de caldo estéril abiertos en París, 20 fermentaron; de los 20 abiertos en el campo, fermentaron 8; de los 20 abiertos en una colina, fermentaron 5, y de los 20 abiertos en alta montaña, cerca de un glaciar, fermentó.
La genial intuición pasteriana llegó a la conclusión de que filtrando el aire con algodón aquél se esterilizaba y que por tanto el caldo del interior del frasco podía conservarse estéril tapando la boca del mismo con un lechino de este material.
Tampoco se contaminaba si el gollete del frasco era estrecho, largo y curvo: el aire circulaba entonces con libertad, pero las partículas de polvo y las bacterias se depositaban en los recodos de las curvas y así no podían alcanzar el caldo.
► Pasteur, Es Premiado
Por su parte, la Academia Francesa de las Ciencias, que había decidido conceder un premio a quien trajera alguna nueva luz sobre el problema de la generación espontánea, resolvió otorgarlo a Pasteur por su demostración convincente de que, una vez muertos en el seno de un líquido todos los animálculos que lo habían habitado, era imposible que apareciese ninguno ruis y reanudase la fermentación de aquél, así como de que todo microbio procedente de la atmósfera podía producir la fermentación de un líquido en cuyo seno no hubiera habido indicio alguno de ellos.
No obstante, muchos no aceptaron las conclusiones de Pasteur y se negaron a admitir que el aire normalmente respirado1 contuviera tales microorganismos.
Por ejemplo, uno de sus antagonistas decía que si fuera cierta la existencia de tal cantidad de organismos vivientes flotando en el aire que nos rodea, tendrían forzosamente que producir una niebla espesa y permanente.
Sin embargo, dos siglos antes, Leeuwenhoek había ya deducido que sus animálculos podían desplazarse fácilmente de un lugar a otro flotando en el aire.
Este aparato sirvió a Pasteur para demostrar que los microbios de la atmósfera poseen el poder de alterar los alimentos.
El caldo estéril conservado en el matraz de cuello de cisne (en el cuello se hallaban los microbios) se alteraba por acción microbiana. Inmediatamente Pasteur descubrió que las bacterias que producen la «enfermedad del vino» podían ser destruidas calentando el vino a la temperatura de 55 y 60º C. Análogo procedimiento se sigue hoy para destruir las bacterias de la leche. En la instalación para pasterizar que aparece en la otra página, se someten a este proceso, actualmente, millones de litros de leche.
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A raíz de los experimentos de Pasteur se debatió una cuestión importante. Si la fermentación era debida siempre a la acción de unas bacterias, ¿sería posible obtener leche que no se agriara y jugo de uvas que no se convirtiera en vino? La respuesta fue afirmativa.
Unos investigadores probaron que el zumo de la vid se halla libre de gérmenes en el interior del fruto, y lo mismo sucede con la clara y la yema de los huevos frescos y con la sangre, la leche y la orina de animales sanos; pero sin cuidados especiales dichos líquidos se contaminan al abandonar sus cubiertas protectoras naturales.
La causa de ello es que por lo general en la parte externa de los granos de uva, en la cáscara de un huevo o en la piel de un animal hay muchas levaduras, pero los líquidos interiores no las contienen.
Tras la refutación de la teoría de la generación espontánea, Pasteur estudió de nuevo los diversos tipos de fermentaciones, procediendo a investigar las características de una bacteria en bastoncillo a la cual se debe la conversión del alcohol del vino en el ácido acético del vinagre.
Este microorganismo había sido visto con anterioridad en la fina película que se forma en toda fermentación acética.
Según Pasteur sería el causante de la conversión del alcohol en ácido acético, y sus necesidades orgánicas completamente opuestas a las del vibrión butírico, pues para sobrevivir precisaba gran cantidad de aire del que toma el oxígeno, que junto con el alcohol forma ácido acético.
Pero para que las bacterias acéticas realicen su acción química de transformar en vinagre cualquier clase de vino expuesto a la acción del aire, es preciso que éste no se halle encerrado en botellas con tapones de corcho, pues en tal caso, al no disponer tales bacterias del oxígeno necesario para sus funciones, el vino se halla a resguardo de toda posibilidad de fermentación.
Esto no ocurre con una botella a medio llenar o antes de ser embotellado o almacenado en un barril.
Constituía una grave preocupación para los vinicultores el que sus vinos se agriaran o adquirieran otro tipo de sabor desagradable, hasta que Pasteur, observando dichos vinos «enfermos» a través del microscopio, descubrió repetidas veces, al lado de las levaduras ya familiares para él, la presencia de otros microorganismos de comportamiento anormal.
Pronto estuvo en condiciones de predecir qué clase de sabor tendría el vino en cuestión con sólo reconocer el tipo de microbio que lo había invadido.
Por otra parte, tales gérmenes extraños no solían empezar su labor corruptora hasta que las levaduras habían concluido su proceso de fermentación, por lo que Pasteur sugirió que podían evitarse dichas enfermedades vinícolas calentando el vino durante aquella fase a temperaturas algo inferiores a su punto de ebullición (50 a 60º C), con lo cual se lograban buenos resultados sin llegar a deteriorarlo.
Este mismo calentamiento suave aplicado a la leche causa la muerte de los microorganismos peligrosos para la salud, sin esterilizar completamente dicho alimento.
Este procedimiento se conoce en la actualidad con el nombre de pasterización.
Más adelante, con ayuda del microscopio, Pasteur averiguó que también las "dolencias" de la cerveza eran motivadas por la acción de bacterias extrañas.
Así como en la elaboración del vino la fermentación es posible gracias a las levaduras contenidas en las cascarillas de los mismos granos de uva, las levaduras que permiten la obtención de la cerveza deben ser, en cambio, objeto de un cultivo especial por parte de los cerveceros.
A éstos, pues, enseñó Pasteur que sus cervezas contraerían menos enfermedades si ellos mantenían limpios sus instrumentos, empleando para la fermentación levaduras puras y exentas de bacterias.
Fuente Consultada: A Traves del Microscopio M.D. Anderson - "Los Microbiosen Acción" - Editorial Salvat
VIDA DE PASTEUR: Pasteur, Louis Científico francés (Dôle, Franco Condado, 1822 - Saint-Cloud, París, 1895).
Estudió en la Universidad de París, pasando luego a enseñar Química y Biología en Dijon, Estrasburgo y Lille.
Sus originales investigaciones sobre los procesos de fermentación y las bacterias anaeróbicas tuvieron que vencer resistencias e incredulidades entre la comunidad científica; pero, finalmente, los resultados obtenidos le otorgaron el reconocimiento general, siendo admitido como miembro de la Academia de Medicina en 1874 y de la Academia Francesa en 1882.
Sus investigaciones le permitieron idear sistemas antisépticos eficaces para la cirugía y encontrar soluciones para varias enfermedades infecciosas. Por ejemplo, creó la vacuna contra el ántrax de las ovejas en 1881; pero su descubrimiento más llamativo fue la vacuna que prevenía la rabia de los perros y su transmisión a los humanos (1885).
En los últimos años de su vida se dedicó a buscar un procedimiento para desinfectar los alimentos mediante el uso del calor, que recibiría el nombre de pasteurización. En 1888 se fundó en París un centro de investigación médica bajo su nombre (el Instituto Pasteur), que él mismo dirigió hasta su muerte.
Fuente Consultada: A Traves del Microscopio M.D. Anderson - "Los Microbiosen Acción" - Editorial Salvat
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