التخمر: أنواعه وأهميته في الصناعة والتغذية – علوم الطبيعة والحياة — السنة الثانية ثانوي (شعبة علوم تجريبية) — المنهاج الجزائري

التخمر: أنواعه وأهميته في الصناعة والتغذية

التخمر (Fermentation) هو عملية استقلابية لا هوائية تقوم بها الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والخمائر) وبعض الخلايا الحيوانية لتحويل المواد العضوية إلى طاقة في غياب الأكسجين. للتخمر أهمية كبيرة في الصناعات الغذائية والدوائية والوقود الحيوي.

مبدأ التخمر

في ظروف نقص الأكسجين، تقوم الخلايا بتحويل حمض البيروفيك (الناتج من تحلل الجلوكوز) إلى مركبات مختلفة مع إعادة أكسدة NADH إلى NAD+ لاستمرار عملية تحلل الجلوكوز وإنتاج ATP بشكل محدود (2 ATP لكل جزيء جلوكوز).

أنواع التخمر

1. التخمر الكحولي (Alcoholic Fermentation):
   • تقوم به الخميرة (Saccharomyces cerevisiae) وبعض البكتيريا.
   • يحول حمض البيروفيك إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون.
   • يستخدم في صناعة الخبز (CO₂ يخفق العجين) والمشروبات الكحولية.
2. التخمر اللبني (Lactic Acid Fermentation):
   • تقوم به بكتيريا حمض اللاكتيك (Lactobacillus) وخلايا العضلات.
   • يحول حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك.
   • يستخدم في صناعة الزبادي والجبن والمخللات.
3. التخمر الخلي (Acetic Acid Fermentation):
   • تقوم به بكتيريا Acetobacter.
   • يحول الإيثانول إلى حمض الخليك.
   • يستخدم في صناعة الخل.

أهمية التخمر في الصناعة

• صناعة الألبان: إنتاج الزبادي والجبن واللبن الرائب بواسطة بكتيريا حمض اللاكتيك.
• صناعة الخبز: تستخدم الخميرة لإنتاج غاز CO₂ الذي يجعل العجين هشاً.
• صناعة المشروبات: إنتاج البيرة والنبيذ والمشروبات التقليدية.
• صناعة المخللات: تخمر الخضروات مثل الخيار والزيتون والكرنب (مخلل الملفوف).
• الصناعة الدوائية: إنتاج المضادات الحيوية والفيتامينات والأحماض الأمينية.
• الوقود الحيوي: إنتاج الإيثانول الحيوي من الذرة وقصب السكر.

مثال تطبيقي: صناعة الزبادي

يتم تسخين الحليب إلى 85°C لقتل البكتيريا الضارة، ثم يبرد إلى 45°C وتضاف بكتيريا Lactobacillus bulgaricus و Streptococcus thermophilus. تقوم هذه البكتيريا بتخمير سكر اللاكتوز في الحليب وتحويله إلى حمض اللاكتيك، مما يخفض pH الحليب ويتسبب في تخثره وتحوله إلى زبادي بقوام متماسك ونكهة مميزة.

تمارين

1. قارن بين التخمر الكحولي والتخمر اللبني من حيث المواد المبدئية والناتجة والكائنات الحية المسؤولة.
2. اشرح دور التخمر في صناعة الخبز.
3. ما هي أهمية التخمر في حفظ الأغذية؟
4. احسب عدد جزيئات ATP المنتجة من جزيء جلوكوز واحد في عملية التخمر.

للمزيد من المواضيع العلمية، راجع درس البيئة الصحراوية: تكيفات الكائنات الحية، كما يمكنك الاطلاع على النظام البيئي: مكوناته وتوازنه.