تخمر

التخمر أثناء تطوره: فقاعات CO₂ تشكل رغوة فوق خليط التخمر.

التخمر Fermentation ، هي عملية كيميائية يتم فيها تحلل المواد العضوية. يحدث التخمر بفعل ميكروبات مثل البكتيريا والعفن والخميرة. وعلى سبيل المثال نجد أن الفطريات أو العفن، تعمل على خليط السكر مع الأملاح المعدنية فينتج البنسلين. وتقوم الخميرة بتحليل السكر الناتج عن الحبوب المنقوعة في الماء إلى غاز الكحول الإيثيلي وثاني أكسيد الكربون عند صناعة البيرة. ويتحلل السكر في عصير العنب بنفس الطريقة عند صناعة النبيذ. كذلك يعتبر التخمر جوهرياً في إنتاج الخُبز والجُبن واللبن الرائب. ولكنه قد يكون مُضرًّا في بعض الحالات، مثلما يحدث عندما يصبح الحليب المتخمر حليباً فاسداً.

وتُصنع المُنتجات المُخْتمرة النافعة لبني البشر بكميات كبيرة. وبالرغم من أن أنواعاً مختلفة من المواد تُنْتَج بوساطة التخمُّر، إلا أن العمليات الأساسية المُتَّبعة في ذلك تبقى متماثلة. فأولاً، تُملأ صهاريج كبيرة من الفولاذ المُقاوم للصدأ، بمحلول مائي من المواد الغذائية. ويْعقَّم هذا المحلول بالبخار لقتل الجراثيم غير المرغوبة، ثم تُضاف ميكروبات معيّنة إلى المحلول، لتقوم بتخمير المواد الغذائية خلال بضعة أيام. يتحكم 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 بوساطة الاستخلاص أو الترشيح، أو ببعض الوسائل الأخرى. وفي معظم الحالات تُشكل المنتجات المرغوب فيها حوالي 5% فقط من الخليط الموجود في الصهاريج، ولذلك تُعتبر عملية التنقية ـ في الغالب ـ عملية معقدة إلى حد بعيد.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

استعراض الكيمياء الحيوية

Comparison of aerobic respiration and most known fermentation types in eucaryotic cell.^[1] Numbers in circles indicate counts of carbon atoms in molecules, C6 is glucose C₆H₁₂O₆, C1 carbon dioxide CO₂. Mitochondrial outer membrane is omitted.

Fermentation reacts NADH with an endogenous, organic electron acceptor.^[2] Usually this is pyruvate formed from sugar through glycolysis. The reaction produces NAD+ and an organic product, typical examples being ethanol, lactic acid, carbon dioxide, and hydrogen gas (H₂). However, more exotic compounds can be produced by fermentation, such as butyric acid and acetone. Fermentation products contain chemical energy (they are not fully oxidized), but are considered waste products, since they cannot be metabolized further without the use of oxygen.

Fermentation normally occurs in an anaerobic environment. In the presence of O₂, NADH, and pyruvate are used to generate ATP in respiration. This is called oxidative phosphorylation, and it generates much more ATP than glycolysis alone. For that reason, fermentation is rarely utilized when oxygen is available. However, even in the presence of abundant oxygen, some strains of yeast such as Saccharomyces cerevisiae prefer fermentation to aerobic respiration as long as there is an adequate supply of sugars (a phenomenon known as the Crabtree effect).^[3] Some fermentation processes involve obligate anaerobes, which cannot tolerate oxygen.

Although yeast carries out the fermentation in the production of ethanol in beers, wines, and other alcoholic drinks, this is not the only possible agent: bacteria carry out the fermentation in the production of xanthan gum.

المنتجات

إيثانول

استعراض تخمر الإيثانول.

حمض اللبن

غاز الهيدروجين

Hydrogen gas is produced in many types of fermentation as a way to regenerate NAD⁺ from NADH. Electrons are transferred to ferredoxin, which in turn is oxidized by hydrogenase, producing H₂.^[4] Hydrogen gas is a substrate for methanogens and sulfate reducers, which keep the concentration of hydrogen low and favor the production of such an energy-rich compound,^[5] but hydrogen gas at a fairly high concentration can nevertheless be formed, as in flatus.

تاريخ استخدام التخمر

اِستُخْدِم التخمُّر في صناعة الخمور مُنذ عهد بعيد. قام سكان وادي نهر النيل بتخمير البيرة حوالي عام 3000 قبل الميلاد. ومع ذلك ظلت حقيقة التخمر مجهولة حتى العِقْد الأول من القرن التاسع عشر الميلادي، عندما توصل العلماء وخاصة العالم الفرنسي لويس باستير، إلى اكتشاف كيف تُحدِثْ الميكروبات التخمر في البيرة والحليب والنبيذ.

لويس پاستير في معمله

وخلال القرن العشرين طُوِّرَت أنواع أخرى من التخمر. ونتج عن تخمر أحد أنواع البكتيريا مُكوِّناتٌ للمواد المتفجرة خلال الحرب العالمية الأولى (1914- 1918). ومنذ عام 1943 كان أهم تطبيق عملي للتخمر، هو استخدامه في إنتاج المضادات الحيوية (الأدوية القاتلة للمرض) وخاصة البنسلين. واستُخْدِم التخمير أيضاً في أدوية معينة أخرى، وفي الفيتامينات وفي بعض أنواع الكيميائيات.

انظر أيضاً

المصادر

الموسوعة المعرفية الشاملة

^ Stryer, Lubert (1995). Biochemistry (fourth ed.). New York - Basingstoke: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0716720096.
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Prescott Microbiology
^ Piškur, Jure; Compagno, Concetta (2014). Molecular mechanisms in yeast carbon metabolism. Springer. p. 12. ISBN 9783642550133.
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Life 2004. pp. 139-140
^ Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Parker, Jack (1996). Brock biology of microorganisms (8th ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-520875-5. Retrieved 2010-07-12.{{cite book}}: CS1 maint: url-status (link)

وصلات خارجية

Works of Louis Pasteur Pasteur Brewing.
The chemical logic behind fermentation and respiration

الكلمات الدالة:

[1] Stryer, Lubert (1995). Biochemistry (fourth ed.). New York - Basingstoke: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0716720096.

[Prescott_Microbiology-2] خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Prescott Microbiology

[3] Piškur, Jure; Compagno, Concetta (2014). Molecular mechanisms in yeast carbon metabolism. Springer. p. 12. ISBN 9783642550133.

[Life_2004._pp._139-140-4] خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Life 2004. pp. 139-140

[5] Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Parker, Jack (1996). Brock biology of microorganisms (8th ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-520875-5. Retrieved 2010-07-12.{{cite book}}: CS1 maint: url-status (link)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]