تخمیر چیست؟ (بخش دوم)

در یک غلظت نمک خاص، رشد باکتری های اسید لاکتیک از سایر میکروارگانیسم‌ها بیشتر می‌شود.

تکنولوژی تخمیری، قدیمی ‌ترین فرایند همه بیو تکنولوژری‌هاست. این واژه مشتق شده از فعل لاتین fevere به معنای جوشیدن است. این به خاطر ظاهر عصاره های میوه‌ای تخمیر یافته می‌باشد که مثلا ایجاد الکل می‌کند.

در مطلب قبل دانستید که بعضی از سلول های بدن نیز در کمبود اکسیژن تخمیر لاکتیک اسید انجام می دهند و با تخمیر لاکتیک اسید اشنا شدید، حال به ادامه تعاریف در مورد تخمیر توجه نمایید.

باید بدانید که در صورت تخمیر، نرخ مصرف گلوکز افزایش می یابد تا کمبود انرژی حاصل از آن را جبران کند. با وجود این که در این فرآیند، در مقایسه با فسریلاسیون اکسیداتیو انرژی کم تری به ازای هر مولکول گلوکز آزاد می شود، سرعت آزاد شدن انرژی بیشتر است. از این رو تخمیر در فعالیت های ماهیچه ای شدید اهمیت پیدا می کند. کمبود اکسیژن نیز معمولا در ماهیچه ها و در زمان فعالیت شدید رخ می دهد.

دو سرعت نمونه ای از یک تمرین بی هوازی است. در چنین تمرینی انرژی زیادی در واحد زمان مصرف می شود و طی چند ثانیه همه ذخیره ATP 304158 سلول به مصرف می رسد و همچنین اکسیژن کافی برای تولید انرژی از مسیر هوازی وجود ندارد. عمده انرژی در این زمان با تخمیر لاکتیک اسید در ماهیچه ها با استفاده از گلیکوژن ذخیره شده تامین می شود.

در دو استقامت شدت فعالیت ماهیچه ها کمتر است و با گذشت زمان سهم فسفریلاسیون اکسیداتیو در مقایسه با گلیکولیز در تامین انرژی بیشتر می شود. تولید ATP در فسفریلاسیون اکسیداتیو در مقایسه با گلیکولیز غیر هوازی سرعت کمتری دارد. با این وجود این مسیر می تواند انرژی ماهیچه های فرد دونده را تا ساعت ها تامین کند. در چنین تمرین هایی اکسایش اسیدهای چرب نیز در تامین انرژی سهم دارد.

طراحی فرایند تخمیر صنعتی نیاز به موارد زیر دارد:

محیط کشت خالص از اورگانیسم انتخاب شده در مقدار مناسب و در وضعیت فیزیولوژیکی صحیح.

 محیط کشت دقیق و استریلیزه برای رشد ارگانیسم.

 فرمانتور کوچک برای رشد و شروع فرایند در اندازه کوچک و بعد انتقال آن به فرمانتوز بزرگ.

 فرمانتور تولید کننده یا مدل بزرگ که بتوانند حجم‌های وسیعی از ارگانیسم مورد نظررا جای دهد.

(فرمانتور: دستگاهی که تخمیر درآن صورت می‌گیرد)

طراحی محیط کشت در وضعیت پایدار:

جداسازی سلول ها  جمع آوری مواد شناور تخلیص محصول  قسمت بیرون ریزنده

همچنین فرمانتورها و بیو اکتورها (برای کشت سلول های جانوری و گیاهی استفاده می‌شوند نه میکروارگانیسم ها) مجهز شده اند با یک هوا دهنده برای تامین اکسیژن در فرایندهای هوازی و نیز یک حرکت دهنده برای یکنواخت ساختن غلظت محیط کشت و یک ترموستات برای تنظیم دما و دتکتور PH و وسیله‌های کنترلی مشابه دیگر.

نیازمندی‌های محیط کشت

سیستم‌های زیادی امروزه بوسیله کامپیوتر کنترل می‌شوند که شرایط مناسب را برای رشد ارگانیسم‌ها تامین می‌کنند. از آن جمله ، ترکیبات شیمیایی خاص به عنوان ماده غذایی یا واسط رشدی، PH، دما، خلوص ارگانیسم کشت رشد و... که در رشد کثیری و در نتیجه در تولید بیو مس و نیز ترکیبات مختلف تاثیرگذار است.

منابع غذایی برای تخمیر صنعتی صنعتی به صورت زیر می‌باشد:

منبع کربن:

گلوکز (قند ذرت، نشاسته، سلولز) ، ساکارز (قند نیشکر، چغندر)، لاکتوز (شیر)، چربی (چربی‌های گیاهی)، هیدروکربن (ذره‌های نفت خام)

منبع نیتروژن: پروتئین (ذرت، شیره لوبیایی جوشیده همراه شیر)،  آمونیاک (نمک های آمونیاکی یا آمونیاک خالص)،  نیترات (نمک های نیترواتی)،  هوا (نیتروژن)

منبع فسفر: نمک های فسفات

مثال: راه های جلوگیری تخمیر در عسل: 

 برای جلوگیری تخمیر در عسل می توان از حرارت ( غیر مستقیم ) جهت از بین بردن قارچ عامل تخمیر عسل استفاده کرد. این قارچ در حرارت 63 درجه سانتی گراد به مدت 7 دقیقه در 69 درجه سانتی گراد به مدت یک دقیقه و در 71 درجه سانتی گراد بلافاصله کشته می شوند.

افزودن مواد شیمیایی مانند بنزوات سدیم نیز از خطر تخمیر عسل جلوگیری می کند، ولی با توجه به اینکه مهمترین خصوصیات عسل برای مصرف انسان خالص و طبیعی بودن آن می باشد، به هیچ وجه این روش توصیه نمی شود.

 عسل های شان نیز حاوی مخمر می باشد. برای جلوگیری از تخمیر عسل شان باید رطوبت اضافی عسل را حذف نمود. می توان این عمل را با قرار دادن شانها در اطاق گرم مجهز به رطوبت گیر انجام داد.

منبع: http://www.daneshju.ir

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان