Por que existem buffers na fermentação?

Os humanos têm usado o etanol - no vinho, na cerveja e em outras bebidas alcoólicas - como uma droga recreativa desde a pré-história. Mais recentemente, o etanol também se tornou importante como combustível alternativo. Seja para consumo humano ou para combustão em automóveis, o etanol é produzido a partir de leveduras, micróbios que fermentam açúcares e liberam etanol como resíduo. Buffers são adicionados durante este processo para ajudar a estabilizar o pH.

Manter o pH estável ou a concentração de íons de hidrogênio é crucial para obter um bom rendimento da fermentação. Isso porque as leveduras que fermentam os açúcares são organismos vivos, e sua bioquímica só funciona bem dentro de uma determinada faixa de pH, assim como a sua. Se você fosse mergulhado em um banho de ácido sulfúrico, por exemplo, ele o mataria ou machucaria gravemente. O mesmo vale para a levedura: se o pH for tão alto ou baixo que fique fora da faixa de tolerância, pode inibir seu crescimento ou até mesmo matá-la.

O processo de fermentação na levedura tem algumas semelhanças com o processo de fermentação que ocorre nas células musculares quando elas estão com pouco oxigênio - quando você está correndo, por exemplo. Suas células liberam dióxido de carbono e ácido láctico da fermentação; a levedura, ao contrário, libera dióxido de carbono e etanol. Esse dióxido de carbono, na verdade, é o motivo pelo qual você usa o fermento para fazer o pão crescer; o gás preso cria bolhas de expansão na massa.

Em uma cuba de fermentação, a concentração de CO2 na solução é superior ao normal devido à atividade de fermentação. Grande parte desse excesso de CO2 borbulha. No entanto, também acidifica a solução porque o CO2 dissolvido se combina com a água para criar o ácido carbônico. Se a solução ficar muito ácida, pode inibir o crescimento do fermento. A levedura prefere um pH na faixa de 4 a 6, portanto, padeiros, cervejarias e outras indústrias que dependem da fermentação usam tampões para manter o pH dentro de uma faixa ideal.

À medida que o pH aumenta, a taxa na qual o composto tampão perde íons de hidrogênio (prótons) aumenta, e embora mais do composto tampão tenha perdido seus prótons, o pH da solução apenas muda um pouco. Quando o pH cai, ocorre o processo inverso; uma fração maior das moléculas do tampão aceitou prótons e, novamente, o tampão modera a mudança no pH. Basicamente, o composto tampão ajuda a "absorver" o excesso de acidez ou alcalinidade. O pH só começará a mudar significativamente quando a maior parte do composto tampão tiver sido neutralizado ou "usado".