نشرح ما هو التخمير ، وما هي أنواع التخمير التي يمكن استخدامها والاستخدامات المختلفة لها.
ما هو التخمير؟
التخمير هو عملية أكسدة غير مكتمل ، ولا يتطلب حدوث أكسجين ، وينتج مادة عضوية نتيجة لذلك. إنها عملية من النوع التقويضي ، أي تحويل الجزيئات معقدة إلى جزيئات بسيطة وتوليد الطاقة الكيميائية على هيئة ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات).
يتكون التخمير من عملية تحلل السكر (انهيار جزيء الجلوكوز) الذي ينتج البيروفات (حمض البيروفيك) والذي يفتقر إلى الأكسجين كمستقبل لـ الإلكترونات ينتج NADH المتبقي (النيكوتين الأدينين ثنائي النوكليوتيد) ، ويستخدم مادة عضوية يجب تقليلها لإعادة أكسدة NADH إلى NAD + ، والحصول أخيرًا على مشتق من الركيزة الأولية المؤكسدة. اعتمادًا على المادة النهائية ، سيكون هناك أنواع مختلفة من التخمير.
اكتشف هذه العملية الكيميائي الفرنسي لويس باستور ، ووصفها بأنها "حياة بلا هواء" (La vie sans l’air) ، حيث يمكن إجراؤه في حالة عدم وجود أكسجين به الكائنات الدقيقة مثل ال بكتيريا, خميرة، أو بعض metazoans و الخلية. في هذه العملية ، إذن ، لا الميتوكوندريا ولا الهياكل المرتبطة بعملية التنفس الخلوي.
مقارنة مع التنفس الهوائي، التخمير ليس أ طريقة مصدر طاقة فعال للغاية: يتم إنتاج 2 جزيء ATP فقط لكل جزيء جلوكوز مستهلك ، بينما يتم الحصول على التنفس من 36 إلى 38.
ومع ذلك ، يتم تنفيذ هذه العملية من قبل مختلف الخلايا من أجسامنا لتغطية لحظات غياب الأكسجين ، كما يحدث في خلايا العضلات التي تخمر الجلوكوز عندما لا يكون مدخل الأكسجين كافياً لمواصلة التنفس.
أنواع التخمير
وفقًا للمادة التي تم الحصول عليها في نهاية عملية التخمير ، يمكننا تصنيفها إلى:
- التخمير الكحولي. إنها عملية يتم إجراؤها بشكل أساسي بواسطة الخمائر ، حيث يتم إنتاج كمية من الكحول الإيثانول من سكريات معينة ، نشبع و ATP. هذه هي العملية المستخدمة لإنتاج المشروبات الكحولية.
- تخمير الخليك. من البكتيريا الخاصة بالجنس أسيتوباكتر، يحول الكحول الإيثيلي إلى حمض الاسيتيكأي الكحول في الخل. ومع ذلك ، فهي عملية هوائية ، لذلك يمكن أن تحدث في النبيذ المعرض ل هواء.
- التخمير اللاكتيكي. وهو يتألف من أكسدة الجلوكوز الجزئية ، التي تقوم بها البكتيريا اللبنية أو خلايا العضلات الحيوانية (عندما ينفد الأكسجين للتنفس). تولد هذه العملية ATP ولكنها تنتج حمض اللاكتيك كمنتج ثانوي ، والذي ينتج إحساسًا مؤلمًا بتعب العضلات عندما يتراكم.
- التخمير الزبدي. وهو يتألف من تحويل الجلوكوز إلى حمض الزبد والغاز ، وهذا الأخير يعطيه رائحة كريهة عادة. يتم تنفيذه بشكل مميز بواسطة بكتيريا الجنس المطثية ويتطلب وجود اللاكتوز.
- تخمير البيوتانديول. إنه نوع من التخمير اللاكتيكي ، الذي تقوم به Enterobacteriaceae الذي يطلق سراحه نشبع وتنتج بيوتانيديول ، وهو كحول لزج وعديم اللون.
- التخمير البروبيوني. في هذا معالجة تتدخل حمض الاسيتيكوثاني أكسيد الكربون وحمض السكسينيك. يتم الحصول عليها من كل منهم حمض البروبيونيك ، أ مادة أكالة ذات رائحة نفاذة.
استخدامات التخمير
يتطلب الخمور عملية إنتاج يتم فيها استخدام التخمير الكحولي.
تستفيد العديد من الصناعات التي من صنع الإنسان من التخمير للحصول على مواد معينة. على سبيل المثال ، في الصناعات الغذائية من الجبن ، يتم إجراء عمليات التخمير البروبيوني ، أو في الحفاظ على العديد من أنواع الطعام ، يتم استخدام حمض اللاكتيك ، الذي يعمل كمواد حافظة ، بسبب التخمير اللبني.
يحدث شيء مماثل مع صناعة الكحول ، سواء بالنسبة للنبيذ أو البيرة أو أنواع أخرى من المشروبات الكحولية ، والتي تتطلب عملية إنتاج يتدخل فيها التخمير الكحولي. من ناحية أخرى ، إذا تركت بعض المشروبات الكحولية مثل النبيذ مكشوفة لفترة طويلة ، سيبدأ الأكسجين المضاف في تخمير الخل وسيبدأ المشروب في التحول إلى خل.