ما هي الطاقة المكتسبة من عملية التخمير دون استخدامها؟ إنها تشكل أحد أهم عناصر الطبيعة. عملية التخمير هي استخلاص الطاقة الناتجة عن عمليات الأكسدة وكذلك عمليات الاختزال التي تحدث في المركبات، وخلال هذه المقالة سوف تتعرف على ما يتم إنتاجه من الطاقة أثناء عملية التخمير دون استخدامها.
ما هي عملية التخمير؟
- عملية التخمير هي عملية أيضية ينتج عنها تغيرات كيميائية أثناء عمل الإنزيمات في الركائز العضوية.
- تُعرَّف عملية التخمير في الكيمياء العضوية بأنها عملية ينتج عنها استخلاص الطاقة من الكربوهيدرات، أي “الكربون والهيدروجين” الموجودان في الطعام.
- وتعريف عملية التخمير من الكائنات الحية الدقيقة هو أنها الطريقة الأولى التي تنتج الأدينوزين ثنائي فوسفات، وذلك عندما يكون تحلل المغذيات العضوية لا هوائي.
- تم استخدام عملية التخمير منذ العصر الحجري لإنتاج الطعام والشراب، على سبيل المثال، يستخدم التخمير لصنع المشروبات الكحولية مثل النبيذ.
- عملية التخمير ضرورية لصنع الخبز والجبن والزبادي.
- تحدث عملية التخمير أيضًا داخل الجهاز الهضمي للحيوانات بالإضافة إلى الجهاز الهضمي للإنسان.
أنظر أيضا: التلوث البيئي البحري وأنواعه
كيف تحدث عملية التخمير؟
- تحدث عملية التخمير مع الميكروبات، وهي كائنات دقيقة ممثلة بالبكتيريا والعفن والخميرة، على سبيل المثال، الفطريات أو العفن الذي ينتج البنسلين عند خلط السكر والأملاح المعدنية.
- مثال آخر هو أن الخميرة تحلل السكر الناتج عن الحبوب المنقوعة في الماء، وتحللها إلى كحول إيثيلي وغاز ثاني أكسيد الكربون، في حالة إنتاج البيرة.
يتم إنتاج الطاقة من عملية التخمير التي لا يتم استخدامها
- الطاقة المنتجة من عملية التخمير بدون استخدام هي “الأكسجين”. في حالة عدم وجود الأكسجين، يتم الحصول على الطاقة من الكربوهيدرات. في هذه الحالة تعتبر عملية التخمير عملية تخمير لاهوائية، لأنها تنتج طاقة في غياب الأكسجين لتفكيك الجلوكوز، وهذه هي الطريقة التي تعتمد عليها العديد من الكائنات الحية .. الخلايا الحية.
- لأن عملية التخمير هي الطريقة الوحيدة التي يتم بها التحلل الجلدي لإنتاج الطاقة، وفي معظم الحالات تحدث عملية التخمير هذه في غياب الأكسجين، وفي وجود الأكسجين، تعتمد خلايا الخميرة في عملية التخمير على الفسفرة المؤكسدة. .
- مثال على عملية التخمير عندما يكون هناك نقص في الأكسجين هي عملية التخمير التي تحدث في عضلات الثدييات، أثناء الأنشطة المكثفة، وتحدث عندما يكون هناك كمية محدودة من الأكسجين وبالتالي ينتج حمض اللاكتيك.
التخمير الكيميائي
- تحتوي منتجات التخمير على طاقة كيميائية.
- تعتبر نفايات ولا يمكن استخدامها بدون أكسجين.
- نتيجة لذلك، يتم إنتاج ثلاثي فوسفات الأدينوزين
- تكون عملية التخمير أقل من عملية الفسفرة المؤكسدة، بينما يتأكسد البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون.
تابعونا: القانون التجاري وأسباب وجوده
أنواع عملية التخمير
- هناك العديد من أنواع عمليات التخمير، بما في ذلك عمليات التخمير الطبيعية أو عمليات التخمير الصناعية.
- عملية التخمير هي العملية التي يتسبب فيها نشاط الكائنات الحية الدقيقة في التغيير المرغوب في الأطعمة والمشروبات.
- تتم هذه العملية من حيث إضافة النكهة أو من حيث الحفاظ على العناصر الغذائية.
أو حتى تتم عملية التخمير لتحقيق الفوائد الصحية، وتكون عمليات التخمير، بما في ذلك الأنواع الثلاثة للتخمير التي يستخدمها الناس، على النحو التالي:
تخمير حمض اللاكتيك
- يعد تخمير حمض اللاكتيك أحد أبسط أشكال التخمير، وهو تفاعل الأكسدة والاختزال.
- يحدث التخفيض في ظل الظروف اللاهوائية، على عكس عملية الأكسدة التي تحدث في وجود الأكسجين.
- يحدث تخمر حمض اللاكتيك بسبب سلالات من الخميرة والبكتيريا التي تحول النشويات أو السكريات إلى حمض اللاكتيك.
- في هذا النوع من عملية التخمير لا تتطلب أي حرارة، وعملية تخمير حمض اللاكتيك تتلخص باستخدام الجلوكوز.
- في عملية تخمير الحليب، يتم تحويل جزء من الجلوكوز إلى جزيء من حمض اللاكتيك.
- جزيء واحد من الإيثانول وجزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون ويتم تصنيعه وفقًا للمعادلة التالية.
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2
تخمير الإيثانول
- يُعرف تخمر الإيثانول باسم تحلل السكر، وهو العملية التي يتم من خلالها تحويل النشا والسكر إلى جزيئات من الكحول وثاني أكسيد الكربون.
- يتم استخدامه لصنع الخبز والنبيذ، عندما يكون هناك إنتاج للكحول، فإنه ينتج غاز ثاني أكسيد الكربون للغلاف الجوي المحيط.
- يمكن استخدامه لكربنة المشروبات الأخرى.
- عندما يكون البكتين عالي التركيز في عملية التخمير، يتم إنتاج كمية صغيرة من كحول الميثان.
- في المعادلة التالية، سنشرح عملية تخمير الجلوكوز، حيث يتم تحويل جزء واحد من الجلوكوز إلى جزأين من كحول الإيثان وجزئين من ثاني أكسيد الكربون.
- C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD + → 2 CH3COCOO− + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O + 2H
- في هذه العملية، يتم تقسيم جزيء الجلوكوز إلى جزأين من حمض البيروفيك، وهذه العملية هي تحلل السكر.
تخمير حمض الخليك
- يتم تخمير حمض الخليك عن طريق تحويل النشويات والسكريات الموجودة في الحبوب والفواكه المخمرة إلى خل وتوابل ذات مذاق حامض، ومن الأمثلة على هذا النوع عملية خل التفاح.
التنفس الهوائي
- يتأكسد البيروفات الناتج في عملية تحلل السكر تمامًا عن طريق التنفس الهوائي.
- الذي ينتج الأدينوزين ثلاثي الفوسفات.
- كما يتم إنتاج ثنائي النوكليوتيد الأدينين وأميد النيكوتين أثناء دورة حمض الستريك.
- يحدث هذا أثناء الفسفرة المؤكسدة ولكنه يحدث فقط في وجود الأكسجين.
- هذا الأكسجين في هذه الحالة سام للكائنات اللاهوائية.
قد تكون مهتمًا بما يلي: قانون نظام الطلبات ولائحته التنفيذية
إنتاج غاز الهيدروجين في عملية التخمير
يتم إنتاج غاز الهيدروجين في العديد من عمليات التخمير، بما في ذلك:
- التخمر الحمضي المختلط.
- حمض الزبد المخمر.
- تخمير الجليوكسيلات.
- يتم تخمير البوتانول.
هذه طريقة لإنتاج NAD من NADH وإخبار الإلكترونات بالانتقال إلى الفيروكسين.
يتأكسد بواسطة الهيدروجين الذي ينتج جزيئات الهيدروجين، حيث يستخدم الهيدروجين كوسيط لتوليد الميثان، ويخزن غاز الهيدروجين في شكل أقل للسماح بإنتاج مركب غني بالطاقة.
ما هي اصول كلمة التخمير؟
- كلمة التخمير في اللغة الإنجليزية هي “التخمير”، والتي تأتي من الفعل اللاتيني “fervere”، والتي تعني الغليان.
- ساد هذا الاعتقاد لأنه استخدم لأول مرة في القرن الرابع عشر في علم الكيمياء.
- كان يعتمد على معنى واسع، لكنه لم يستخدم حتى حوالي عام 1600.
تاريخ عملية التخمير
- تظهر الطبيعة الحية لعملية التخمير منذ عام 1937 م، عندما وصل العالم Cagniard de Latour White Swan و F Kutzing.
- خلص كل منهم إلى أن عملية التخمير هي كائن حي ينتج في عملية التزهير.
- تأتي كلمة خميرة من الكلمة اللاتينية للغليان.
- قد يكون هذا لأن الخبز والبيرة من الأطعمة الأساسية في أوروبا.
- تم استخدام مصطلح الخميرة في اللغة الإنجليزية لأول مرة في أواخر الأربعينيات.
- لكنها انتشرت طوال السبعينيات من نفس القرن أي القرن التاسع عشر.
أخيرًا، يجب أن تعلم أنه في عملية التخمير التي تنتج طاقة غير مستخدمة، فإنها تعتمد على منتجات التخمير في نهاية عملية التخمير في وجود مادة عضوية، والسكريات هي أشهر وأشهر الأمثلة على عملية التخمير هي الإيثانول وحمض اللبنيك والهيدروجين.