تخمر (كيمياء حيوية): الفرق بين النسختين

وتقوم الخميرة بتحليل السكر الناتج عن الحبوب المنقوعة في [[الماء]] إلى غاز الكحول الإيثيلي وثاني أكسيد الكربون عند صناعة [[البيرة]] . وأيضا يتحلل السكر في عصير العنب بنفس الطريقة عند صناعة [[النبيذ]]. وكذلك يُعتبر التخمر جوهرياً في إنتاج [[خبز|الخُبز]] و[[جبن|الجُبن]] و [[اللبن الرائب]] . ولكنه قد يكون مُضرًّا في بعض الحالات، مثلما يحدث عندما يصبح الحليب المتخمر حليباً فاسداً. و تُصنع المُنتجات المُخْتمرة النافعة لبني البشر بكمياتٍ كبيرةٍ. وبالرغم من أن أنواعاً مختلفة من المواد تُنْتَج بواسطة عملية التخمُّر، إلا أن العمليات الأساسية المُتَّبعة في ذلك تبقى متماثلة.

فأولاً، تُملأ صهاريج كبيرة من [[صلب (سبيكة)|الفولاذ]] المُقاوم للصدأ ، بمحلولٍ مائيٍ من المواد الغذائية. ويْعقَّم هذا المحلول بالبخار لقتل [[الجراثيم]] غير المرغوبة، ثم تُضاف ميكروبات معيّنة إلى المحلول، لتقوم بتخمير المواد الغذائية خلال بضعة أيامٍ. هذا ويتحكم المشرفون على عملية التخمير في درجة حرارة ونوعية حمض المواد في داخل الصهاريج. وأخيراً تُصفَّى الصهاريج من السائل، وتُفْصل المُنتجات المرغوب فيها عن بقية الخليط، إما بواسطة الاستخلاص أو [[الترشيح]]، أو ببعض الوسائل الأخرى. وفي معظم الحالات تُشَكِّل المنتجات المرغوب فيها حوالي 5% فقط من الخليط الموجود في الصهاريج، ولذلك تُعتبر عملية التنقية ـ في الغالب ـ عمليةً معقدةً إلى حدٍ بعيدٍ.

== كيميائية التخمر ==

تحتوى منتجات التخمر على طاقةٍ كيميائيةٍ (في تتسم بأنها ليست مؤكسدة تماماً)، إلا أنها تُعتبر منتجات نفايات، حيث أنها لا يمكن تمثيلها أكثر من ذلك بدون استخدام الأكسجين (أو أي متقبلات الإلكترون عالية الاكسدة الأخرى). نتيجةً لذلك فإن إنتاج [[أدينوسين ثلاثي الفوسفات]] من خلال عملية التخمر تكون أقل كفايةٍ من [[فسفرة تأكسدية|الفسفرة التأكسدية]]، في حين يتأكسد [[حمض بيروفك|البيروفات]] تماماً إلى ثاني أكسيد الكربون.<ref name="Life 2004. pp. 139-140">Life, the science of biology. Purves, William Kirkwood. Sadava, David. Orians, Gordon H. 7th Edition. Macmillan Publishers. 2004. ISBN 978-0-7167-9856-9. pp. 139-140</ref>

=== التنفس الهوائي ===

يتأكسد البيروفات الناتج عن عملية التحلل السكري تماماً، في [[تنفس هوائي|التنفس الهوائي]]، منتجاً [[أدينوسين ثلاثي الفوسفات]] إضافياً وكذلك [[ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك]] (NADH) في [[دورة حمض الستريك]] ومن خلال [[فسفرة تأكسدية|الفسفرة التأكسدية]]. على الرغم من ذلك، لا يقع هذا إلا في وجود الأكسجين. ويتسم الأكسجين بأنه سام للكائنات الحية اللاهوائية، والغير مطلوبة من قِبَل الكائنات الحية اللاهوائية اختياراً. ففي غياب الأكسجين، تقع إحدى مسارات التخمر للسماح بإنتاج [[ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك]] ( [[ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك|NAD⁺]])؛ وتُعَدُ عملية تخمر حمض اللاكتيك إحدى تلك المسارات.<ref name="AP Biology. Anestis 2006. P. 61"/>

== إنتاج غاز الهيدروجين في عملية التخمر ==

يُنْتَج غاز الهيدروجين في العديد من عمليات التخمر ([[تخمر الحمض المختلط]] {{إنج|mixed acid fermentation}})، تخمر [[حمض بوتريك]] {{إنج|butyric acid}}، تخمر ال[[كابروات]] {{إنج|caproate}}، تخمر ال[[غليوكسيلات]] {{إنج|glyoxylate}} وتخمر ال[[بوتانول]] {{إنج|butanol}})، وذلك كطريقةٍ لإنتاج NAD⁺ من NADH. وتنتقل الإلكترونات إلى الفيريدوكسين، والتي تتأكسد بدورها بواسطة الهيدروجيناز، مما يُنْتِج جزيء الهيدروجين H₂.<ref name="Life 2004. pp. 139-140"/> وهنا يُسْتخدم غاز الهيدروجين كركيزةٍ لمولدات الميثان {{إنج| methanogens}} ومقللات السلفات، والتي تحافظ على تركيز الهيدروجين منخفضاً بصورةٍ كافيةٍ للسماح بإنتاج مثل ذلك المركب الغني بالطاقة.<ref>{{مرجع كتاب

| مسار = http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/brock/

}}</ref>

== التاريخ ==

ظهر أول دليلٍ ملموسٍ على وجود الطبيعة الحية للخميرة فيما بين عامي [[1937]] و[[1938]] عندما ظهرت ثلاثة اصداراتٍ منشورةٍ بواسطة [[كاغنيارد دي لا تور]]، [[تي سوان]]، و [[إف كوتزنج]]، حيث توصل كلٌ منهم على حدة كنتيجةٍ لأبحاثٍ استقصائيةٍ وفحوصاتٍ مجهريةٍ أن الخميرة كانت كائناً حياً أنتجتها عملية [[تبرعم|التبرعم]] . وترجع جذور كلمة '''[[خميرة]]''' ، كما يجب أن نلاحظ جميعاً، إلى الكلمة اللاتينية والتي تعني '''[[غليان|الغليان]]''' (بويلنغ).<ref>http://www.soyinfocenter.com/HSS/fermentation.php. Accessed 8/28/2010</ref> وذلك ربما بسبب أن [[خمر|الخمر]]، [[جعة|الجعة]] أو [[بيرة (مشروب كحولي)|البيرة]]، و [[خبز|الخبز]] كانوا من الطعمة الأساسية في [[أوروبا]]، وأن غالبية الدراسات الأولى عن التخمر أُجريت على الخميرة، والتي كان يتم تصنيعها (الأطعمة السابقة) بها. كما أنه تم اكتشاف [[بكتيريا|البكتريا]] لاحقاً؛ حيث استخدم المصطلح لأول مرةٍ [[لغة إنجليزية|باللغة الإنجليزية]] في أواخر الأربعينيات من [[قرن 19|القرن التاسع عشر]]، إلا أنه لم ينتشر استخدامها بصورةٍ عامةٍ إلى مع حلول السبعينات من نفس القرن، ثم استخدمت في علاقةٍ وطيدةٍ مع نظرية الجرثومة المسببة للمرض بعد ذلك.

 

كما استمرت التقدمات والإنجازات تتوالى في مجالي البيلوجيا الدقيقة والتخمر بصورةٍ ثابتةٍ حتى وقتنا هذا. وعلى سبيل المثال، في أواخر السبعينات من [[قرن 20|القرن العشرين]] تم اكتشاف أن الكائنات الدقيقة لها القدرة على التحور بمساعدة المعالجات الفيزيائية والكيميائية لتنتج نائجاً أعلى، ونمواً اسرع، وتصبح أكثر قدرةً على التعايش في أجواء الأوكسجين المنخفض، بالإضافة إلى أنها تصبح قادرةً على استخدام وسيطاً أكثر تركزاً.<ref>Phytase of Molds used in Oriental Food Fermentation. Wang, H.L., Swain, E.W., Hesseltine C.W. Journal of Food Science, Volume 45, Issue 5, pages 1262-1266, September 1980.</ref> هذا بالإضافة إلى أنه تم انتقاء سلالاتٍ وتطويرتهجيناتٍ أفضل، مؤثرةً جميعها على أغلب صور تخمرات الأطعمة الحديثة والعصرية.

== الجذور الاصطلاحية للتخمر ==

اشتقت كمة '' التخمر {{إنج| fermentation}} '' من الفعل اللاتيني (fervere) والذي يعني "أن تغلي". حيث ساد المعتقد أنه استخدم لأول مرةٍ في أواخر القرن الرابع عشر في الكيمياء، ولكن ذلك كان قائماً على حساً واسعاً النطاق. إلا أنه لم يُستخدم في الحس العلمي المعاصر حتى قرابة 1600.<ref>[http://dictionary.reference.com/browse/fermentation Fermentation | Define Fermentation at Dictionary.com<!-- عنوان مولد بالبوت -->] {{Webarchive|url=http://web.archive.org/web/20160303154230/http://dictionary.reference.com:80/browse/fermentation? |date=03 مارس 2016}}</ref>

 

== انظر أيضاً ==

* [[تخمير (المواد الغذائية)]] {{إنج| Fermentation (food)}}

* [[إنتاج هيدروجين مخمر]] {{إنج| Fermentative hydrogen production}}

* [[مجموعات غذائية أساسية]]

* [[التغذية الترممية]]

== مصادر ==

{{مراجع}}

== وصلات خارجية ==

{{تصنيف كومنز|Fermentation}}