A Biologia do Fermento Natural

A Biologia do Fermento Natural

Muito mais importante  do que misturar farinha e água é compreender quem rege a mistura e o que ocorre dentro deste meio. Ao hidratar a farinha, estabelece-se um ecossistema microbiológico dinâmico, no qual diferentes microrganismos interagem, competem e cooperam entre si. O processo é um fenômeno biológico regido por princípios bioquímicos e ecológicos bem definidos.

Limitar-se apenas à prática empírica da fermentação natural é permanecer no mesmo nível de conhecimentos dos antigos padeiros assírios e egípcios, que dependiam sobretudo da observação e do acaso. Compreender a biologia de uma cultura é o que diferencia o padeiro que domina o processo daquele que apenas o reproduz.

Ecologia Microbiana

O fermento natural (FN) é uma cultura simbiótica formada por leveduras selvagens e bactérias do ácido láctico (BAL) que coexistem em uma mistura simples de farinha e água.

Trata-se de um ecossistema complexo e dinâmico, cuja interação entre microrganismos ainda não é totalmente compreendida pela ciência. Frequentemente denominado "massa madre" ou "massa-mãe", o fermento natural é responsável pela fermentação espontânea da massa do pão, promovendo crescimento, estrutura e desenvolvimento de sabor.

Durante o processo fermentativo, leveduras produzem dióxido de carbono (CO2), responsável pela expansão da massa, enquanto as BAL produzem ácidos orgânicos, principalmente ácido láctico e ácido acético. A proporção desses ácidos e, consequentemente, o perfil sensorial do pão, pode ser modulada por variáveis como temperatura, hidratação e tempo de fermentação.

Do ponto de vista microbiológico, o FN é predominantemente povoado por BAL, que constituem uma ampla comunidade adaptados ao meio em que vivem. Essas comunidades são compostas por diferentes espécies e cepas (variante genética específica dentro de uma mesma espécie).

Em um fermento maduro e estável, a população de bactérias geralmente supera a de leveduras em uma proporção aproximadamente de 100 por 1, evidenciando o papel dominante das BAL na estabilidade e no equilíbrio de ecossistema fermentativo.

L. delbrueckii

A Relação Simbiótica

Visualmente, a cultura mantida em um pote de vidro parece estática e simples. Apresenta odor característico (similar ao iogurte ou frutas secas), cor branco pardo e algumas pequenas bolhas em sua superfície quando não alimentada. 

Sob o microscópio, porém, o que ocorre é um povoamento microbiano complexo, coordenado e autossustentável. O fermento natural é uma cultura simbiótica estável de bactérias ácido-láticas (BAL) e leveduras selvagens, operando em uma matriz viva de farinha e água.

Nesse ecossistema, não existe competição; elas compartilham o alimento. O motor dessa cooperação reside em uma "falha" estratégica de design: as leveduras selvagens da panificação não possuem a enzima necessária para digerir diretamente a maltose — o principal açúcar resultante da quebra do amido da farinha.

Mas, as bactérias utilizam a maltose como seu alimento primário. Ao metabolizá-la, as BAL quebram essa molécula complexa e liberam glicose livre no ambiente como subproduto. O que era um resíduo para a bactéria torna-se o alimento perfeito para a levedura. 

A levedura consome essa glicose, ganha energia para se reproduzir e, em troca, metaboliza compostos que fornecem vitaminas essenciais e cofatores que mantêm as bactérias sempre em atividade.

Essa engenharia cruzada impede que uma espécie elimine a outra. Essa relação metabólica mútua é a verdadeira força motriz de todo o processo fermentativo, responsável por inflar os alvéolos da massa e esculpir a assinatura tridimensional de sabor que define o autêntico pão artesanal.

Classificação Microbiológica do Fermento Natural

A classificação da flora do FN é baseada em critérios taxonômicos, metabólicos e fisiológico:

1 - Bactérias: As bactérias predominantes no fermento pertencem ao filo Firmicutes, classe Bacilli, ordem Lactobacillales, conhecidas como bactérias do ácido láctico (BAL).

A - Classificação Taxonômica

Lactobacillus - Reclassificados em vários novos gêneros - 25ºC a 30ºC
Limosilactobacillus fermentum - altamente resistente ao calor > + 100ºC
Fructilactobacillus sanfranciscenses - crescem em torno de 33ºC
Pediococcus - crescem entre 25ºC e 30ºC
Leuconostoc - crescem entre 20ºC e 30ºC

B - Classificação quanto à via Metabólica Secundária de Fermentação

A) Homofermentativas (Estritas)

Como funciona - Utilizam a via glicolítica clássica. Produzem principalmente ácido lático a partir da glicose.

O que produzem - Fermentam a glicose produzindo exclusivamente (ou quase 100%) ácido lático como produto final.

Exemplos: Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus.

B) Heterofermentativas Estritas

Como funciona: Não possuem a enzima principal da via glicolítica clássica, então utilizam a via das pentoses-fosfato (fosfogliconato).

O que produzem: Fermentam a glicose produzindo ácido láctico, ácido acético, CO2 e etanol.

Exemplos: Leuconostoc mesenteroides, Limosilactobacillus fermentum (antigo Lactobacillus fermentum).

C) Heterofermentativas Facultativas

Como funciona: Mudam o comportamento dependendo do açúcar disponível no ambiente ou da presença de oxigênio.

O que produzem:

1 - Se houver glicose abundante, elas se comportam como homofermentativas (produzem quase só ácido lático).

2 - Se a glicose acabar e houver outros açúcares (como pentoses), ou em condições específicas de estresse, elas ativam a outra via e se comportam como heterofermentativas (produzindo também ácido acético ou etanol.

Exemplos: Lactiplantibacillus plantarum (antigo Lactobacillus plantarum), Lacticaseibacillus casei.

C - Classificação Fisiológica e Adaptativas

Lactobacillus casei

Quanto à Temperatura

1 - Mesófilas: Bactérias que têm seu crescimento ideal em temperaturas moderadas, geralmente entre 20ºC e 45ºC (com o pico ótimo entre 25ºC e 35ºC.

As bactérias mesófilas são dominantes nos pães de fermentação natural tradicionais, de longa fermentação, tipicamente cultivados à temperatura ambiente (aproximadamente 20ºC–25°C). Nota: As bactérias e leveduras do fermento natural são, em sua grande maioria, mesófilas.

2 - Termófilas (ou Termofílicas): Bactérias que preferem temperaturas mais altas, crescendo idealmente entre 45ºC e 62ºC (podendo iniciar em 32ºC ou 40ºC)

As bactérias termofílicas são utilizadas em processos de fermentação acelerada, onde a massa fermentada é incubada em temperaturas mais altas (tipicamente 35°C–45°C).

C.1 - Classificação quanto ao pH (Acidez)

Acidotolerantes: São bactérias que conseguem tolerar e sobreviver em ambientes ácidos (pH entre 3,5 e 4,5), embora seu crescimento ideal possa ser em pH neutro. 

Nota: As bactérias láticas do fermento natural são acidófilas ou acidotolerantes.

C.2 - Classificação quanto ao Oxigênio

1 - Aeróbicas estritas: São aquelas que necessitam obrigatoriamente de oxigênio para viver e respirar. Sem ele, elas morrem.

2 - Anaeróbicas estritas: São o oposto; elas não toleram o oxigênio. Para elas, o oxigênio é tóxico, por isso só vivem e se multiplicam em ambientes totalmente sem ar.

3 - Anaeróbicas Facultativas: São as bactérias mais versáteis. Elas conseguem viver tanto com quanto sem oxigênio. Se houver ar, elas o usam; se o ar rarear, elas mudam o metabolismo e continuam perfeitamente vivas.

2 - Leveduras: As leveduras pertencem ao Reino Fungi, filo Ascomycota. As principais espécies encontradas no fermento natural são identificadas como: Saccharimyces hulilis, Candida milleri subsp. humilis, Wickerhamomyces anomalus.

A - Classificação Funcional

Lactobacillus sanfranciscensis

Fermentativas - produzem CO2 e etanol a partir de açúcares simples.
Osmotolerantes - adaptadas ao ambiente de alta pressão osmótica da massa.
Acidotolerantes - sobrevivem ao ambiente acidificado pelas BAL.


Nota: Nos últimos anos, o gênero Lactobacillus foi reclassificado por pesquisadores em mais de 25 gêneros distintos. Como por exemplo, a bactéria comumente conhecida como Lactobacillus sanfranciscensis foi reclassificada em 2020 e seu nome taxonômico atual é Fructilactobacillus sanfranciscensis.

Efeitos da temperatura no crescimento bacteriano

Temperaturas padrão: A maioria das bactérias do ácido Láctico (BAL), como as espécies de lactobacilos, crescem muito bem entre 20ºC e 30ºC. Em temperatura de até 36ºC, algumas espécies, como L. sanfranciscensis, ainda podem permanecer ativas.

Temperatura mais elevada: Acima de 30ºC, as bactérias termofílicas podem tornar-se mais ativas. Isso pode levar a uma fermentação mais rápida, mas também a um aumento na produção de ácidos como o ácido acético, que influencia o sabor do pão.

Temperaturas mais baixas: Em condições mais frias, abaixo de 20ºC, a atividade bacteriana diminui, resultando em tempos de fermentação mais longos e, potencialmente, em um desenvolvimento de sabor diferente. As baixas temperaturas geralmente favorecem as BAL em detrimento das leveduras, levando a uma maior acidez.

O papel dos ácidos orgânicos

Os ácidos orgânicos produzidos pelas BAL, particularmente o ácido láctico, são cruciais para moldar o perfil de sabor ao pão. O ácido láctico, que confere um sabor ácido moderado, é um dos principais responsáveis pela acidez característica do pão. Essa acidez não é apenas um atributo sensorial, mas também reflete os processos bioquímicos subjacentes que ocorrem durante a fermentação.

A produção do ácido láctico reduz o pH da massa fermentada, o que auxilia na quebra do ácido fítico, um fator antinutricional. Essa quebra aumenta a biodisponibilidade de minerais essenciais como cálcio, magnésio e ferro, melhorando assim a qualidade nutricional do produto.

As bactérias lácticas homofermentativas são um grupo específico de BAL que produzem ácido láctico como principal ou único produto final da fermentação de carboidratos. Essas bactérias, como Lactobacillus plantarum e Lactobacillus kimchii - notáveis por estarem presentes nos fermentos naturais - são eficientes na conversão de açúcares em ácido láctico.

A produção de ácido láctico por essas bactérias também resulta na geração de CO2, que contribui para o crescimento da massa, afetando assim a textura e a estrutura do miolo do pão.

 

Analise da levedura Candida milleri

A ecologia microbiana da fermentação natural depende de fatores:

1 - Os fatores endógenos - que são determinados pela composição química e microbiológica da massa.

2 - Os fatores exógeno - que são influenciados principalmente pela temperatura e pelo potencial redox (potencial de oxirredução/ORP*).

Este que é uma medida de capacidade do ambiente da massa fermentada de ganhar ou perder elétrons. Em termos práticos, o ORP* indica quão "oxigenado" (oxidante) ou "sem oxigênio" (redutor) é o meio onde bactérias lácticas e leveduras estão atuando no meio ambiente natural.

Na prática, parâmetros do processo, como rendimento da massa (RM), adição de sal, quantidade e composição do fermento inicial, número de etapas de propagação (alimentação do fermento) e tempo de fermentação, exercem forte influência. 

O impacto desses parâmetros durante a propagação contínua do FN leva à seleção da microflora característica de BAL e leveduras, impedindo, ao mesmo tempo, o crescimento de outros microrganismos provenientes da contaminação das matérias-primas ou do ambiente da padaria.

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