ماذا تنتج الطاقة من عملية التخمر دون استخدام

ما هي عملية التخمير؟

• التخمير هو عملية التمثيل الغذائي التي ينتج عنها تغيرات كيميائية من خلال الركائز العضوية في عمل الإنزيمات.
• يُعرَّف التخمير في الكيمياء العضوية بأنه العملية التي تؤدي إلى استخلاص الطاقة من الكربوهيدرات ، أي “الكربون والهيدروجين” الموجودان في الطعام.
• تعريف عملية التخمير بواسطة الكائنات الحية الدقيقة هو أنها الوسيط الأول الذي ينتج الأدينوزين ثنائي فوسفات ، وهذا يحدث عندما يتم تكسير العناصر الغذائية العضوية اللاهوائية.
• تم استخدام عملية التخمير منذ العصر الحجري لإنتاج الطعام والشراب ، ومن الأمثلة على ذلك استخدام التخمير في إنتاج المشروبات الكحولية مثل النبيذ.
• عملية التخمير ضرورية عند صنع الخبز والجبن والزبادي.
• تحدث عملية التخمير أيضًا في الجهاز الهضمي للحيوانات ، وكذلك في الجهاز الهضمي للإنسان.

كيف تحدث عملية التخمير؟

• تتم عملية التخمير من خلال الميكروبات ، وهي كائنات دقيقة ممثلة بالبكتيريا والعفن والخمائر ، ومن الأمثلة على ذلك الفطريات أو العفن الذي ينتج البنسلين عن طريق خلط السكر والأملاح المعدنية.
• مثال آخر هو أن الخميرة تكسر السكر الناتج عن الحبوب المنقوعة في الماء ، وتقسيمها إلى كحول إيثيلي وغاز ثاني أكسيد الكربون ، في حالة إنتاج البيرة.

يتم إنتاج الطاقة من عملية التخمير دون استخدامها

• الطاقة الناتجة عن عملية التخمير بدون استخدام هي “الأكسجين” ، وفي حالة عدم وجود الأكسجين يتم استخلاص الطاقة من الكربوهيدرات ، وفي هذه الحالة تعتبر عملية التخمير عملية تخمير لا هوائية ، حيث تنتج طاقة في غياب الأكسجين. من أجل تكسير الجلوكوز ، وتعتمد هذه الطريقة على العديد من الكائنات الحية والخلايا.
• نظرًا لأن عملية التخمير هي الطريقة الوحيدة للقيام بها فهي تكسير السكر حتى يتم إنتاج الطاقة ، وفي معظم الحالات تتم عملية التخمير هذه في غياب الأكسجين ، وفي وجود الأكسجين ، تكون خلايا الخميرة في عملية التخمير تعتمد على الفسفرة المؤكسدة.
• مثال على عملية التخمير في حالة نقص الأكسجين ، عملية التخمير التي تحدث في عضلات الثدييات ، عند ممارسة أنشطة مكثفة ، وهذا يحدث عندما تكون كمية الأكسجين محدودة للغاية وبالتالي يحدث حمض اللاكتيك.

كيمياء التخمير

• تحتوي منتجات التخمير على طاقة كيميائية.
• تعتبر نفايات ولا يمكن استخدامها بدون وجود الأكسجين.
• نتيجة لذلك ، يتم إنتاج ثلاثي فوسفات الأدينوزين.
• تكون عملية التخمير أقل من عملية الفسفرة المؤكسدة ، بينما يتأكسد البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون.

تابعنا:

أنواع عملية التخمير.

• هناك العديد من أنواع عمليات التخمير ، بما في ذلك عمليات التخمير الطبيعية أو عمليات التخمير الصناعية.
  • التخمير هو العملية التي يتسبب فيها نشاط الكائنات الحية الدقيقة في حدوث تغيير مرغوب فيه في الأطعمة والمشروبات.
• تتم هذه العملية من حيث زيادة النكهة أو يتم إجراؤها من حيث الحفاظ على العناصر الغذائية.

أو حتى تتم عملية التخمير لتوفير الفوائد الصحية وعمليات التخمير ، بما في ذلك الأنواع الثلاثة للتخمير التي يستخدمها الإنسان ، وهي كالتالي:

تخمير حمض اللاكتيك

• يعد تخمير حمض اللاكتيك أحد أبسط أشكال التخمير وهو تفاعل الأكسدة والاختزال.
  • يحدث الاختزال في ظل ظروف لاهوائية ، على عكس عملية الأكسدة التي تحدث في وجود الأكسجين.
  • يحدث تخمر حمض اللاكتيك عن طريق سلالات من الخميرة والبكتيريا التي تحول النشويات أو السكريات إلى حمض اللاكتيك.
• في هذا النوع من عملية التخمير ، لا يلزم تسخين ويتم استئناف عملية تخمير حمض اللاكتيك باستخدام الجلوكوز.
  • في عملية تخمير الحليب ، يتم تحويل جزء من الجلوكوز إلى جزيء حمض اللاكتيك.
  • وجزيء من الإيثانول وجزيء من ثاني أكسيد الكربون ويتم ذلك وفق المعادلة التالية.

C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

تخمير الإيثانول

• يُعرف تخمر الإيثانول باسم تحلل السكر ، وهي العملية التي يتم فيها تحويل النشا والسكر إلى جزيئات كحول وثاني أكسيد الكربون.
  • يستخدم في صناعة الخبز والنبيذ ، وفي حالة إنتاج الكحول ينتج ثاني أكسيد الكربون للجو المحيط.
  • يمكن استخدامه لكربونات المشروبات الأخرى.
  • في حالة ارتفاع تركيز البكتين في عملية التخمير ، يتم إنتاج كميات صغيرة من كحول الميثان.
• في المعادلة التالية نشرح عملية تخمير الجلوكوز ، والتي يتم من خلالها تحويل جزء 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 ، مثل خل التفاح.

التنفس الهوائي

• يتأكسد البيروفات الناتج عن تحلل السكر تمامًا في التنفس الهوائي.
  • التي تنتج الأدينوزين ثلاثي الفوسفات.
• كما أنه ينتج أميد النيكوتين ودينوكليوتيدات الأدينين خلال دورة حمض الستريك.
  • يحدث هذا أثناء الفسفرة المؤكسدة ، لكن هذا يحدث فقط في وجود الأكسجين.
  • هذا الأكسجين في هذه الحالة سام للكائنات غير المحمولة جوا.

قد يثير اهتمامك:

إنتاج الهيدروجين الغازي في عملية التخمير.

يتم إنتاج غاز الهيدروجين في العديد من عمليات التخمير ، بما في ذلك:

• التخمر الحمضي المختلط.
• وتخمير حمض الزبد.
• تخمير الجليوكسيلات.
• تخمير البوتانول.

هذه طريقة لإنتاج NAD من NADH والإلكترونات ليتم نقلها إلى ferroxin.

يتأكسد بواسطة الهيدروجين الذي ينتج جزيء الهيدروجين ، وفي هذه الحالة يستخدم الهيدروجين كوسيط حتى يتم إنتاج الميثان ، ويحافظ على الهيدروجين الغازي في صورة منخفضة للسماح بإنتاج مركب غني بالطاقة.

ما هي اصول كلمة التخمير؟

• الكلمة الإنجليزية “التخمير” مشتقة من الفعل اللاتيني “fervere” الذي يعني الغليان.
• وساد هذا الاعتقاد لأنه استخدم لأول مرة خلال القرن الرابع عشر في علوم الكيمياء.
• كان هذا يعتمد على إحساس عام ، ولكن لم يتم استخدامه حتى حوالي عام 1600.

تاريخ عملية التخمير.

• ظهرت الطبيعة الحية لعملية التخمير منذ عام 1937 م ، عندما جاء كانيارد دي لاتور وايت سوان وف. كوتزينج إلى العالم.
  • خلص كل منهم إلى أن عملية التخمير هي كائن حي ناتج عن عملية الإنبات.
  • كلمة الخميرة لها جذورها في الكلمة اللاتينية التي تعني الغليان.
  • قد يكون هذا لأن الخبز والبيرة كانا من بين الأطعمة الأساسية في الدول الأوروبية.
• تم استخدام مصطلح الخميرة لأول مرة في اللغة الإنجليزية في أواخر الأربعينيات خلال القرن التاسع عشر.
  • لكنها انتشرت بشكل عام في السبعينيات من نفس القرن التاسع عشر.