ما الذي ينتج الطاقة من عملية التخمير دون استخدامها؟ ينتج أحد أهم عناصر الطبيعة. عملية التخمير هي استخلاص الطاقة الناتجة عن عمليات الأكسدة وكذلك التخفيضات للمركبات وأثناءها. في هذا المقال سوف تتعرف على ما يتم الحصول عليه من الطاقة في عملية التخمير دون استخدامها.
ما هي عملية التخمير؟
- عملية التخمير هي عملية أيضية تؤدي إلى تغيرات كيميائية في الركائز العضوية أثناء عمل الإنزيمات.
- يُعرَّف التخمير في الكيمياء العضوية بأنه 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 الأطعمة والمشروبات، على سبيل المثال، تم 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.
أنظر أيضا: تلوث البيئة البحرية وأنواعها
كيف تتم عملية التخمير؟
- تتم عملية التخمير بواسطة الميكروبات، وهي كائنات دقيقة ممثلة بالبكتيريا والعفن والخمائر، مثل الفطريات أو العفن، والتي تنتج السكر والأملاح المعدنية للبنسلين.
- مثال آخر هو أن الخميرة تكسر السكر الذي يأتي من الحبوب المنقوعة في الماء، وتقسيمها إلى كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون في إنتاج البيرة.
يتم إنتاج الطاقة من عملية التخمير دون استخدامها
- يتم إنتاج الطاقة غير المستخدمة من عملية التخمير على شكل “أكسجين”. في حالة عدم وجود الأكسجين، يتم استخراج الطاقة من الكربوهيدرات. في هذه الحالة تعتبر عملية التخمير عملية تخمير لا هوائية لأنها تنتج طاقة في غياب الكربوهيدرات. الأكسجين لتكسير الجلوكوز، وهذا هو الشكل الذي تعتمد عليه العديد من الكائنات الحية والخلايا.
- لأن الطريقة الوحيدة لإجراء عملية التخمير هي من خلال تحلل السكر لإنتاج الطاقة، وفي معظم الحالات تحدث عملية التخمير هذه في غياب الأكسجين، وفي وجود الأكسجين، تعتمد خلايا الخميرة على الفسفرة المؤكسدة لعملية التخمير. .
- مثال على عملية التخمير بنقص التأكسج هو عملية التخمير التي تحدث في عضلات الثدييات أثناء النشاط المكثف، وهذا يحدث عندما تكون هناك كمية محدودة جدًا من الأكسجين وبالتالي ينتج حمض اللاكتيك.
التخمير الكيميائي
- 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: القانون التجاري وأسباب وجوده
أنواع عملية التخمير
- هناك العديد من أنواع عمليات التخمير، بما في ذلك عمليات التخمير الطبيعية أو عمليات التخمير الصناعية.
- التخمير هو العملية التي يؤدي بها نشاط الكائنات الحية الدقيقة إلى التغيير المرغوب في الطعام والشراب.
- تتم هذه العملية من حيث تعزيز النكهة أو الاحتفاظ بالمغذيات.
أو حتى تتم عملية التخمير لتوفير الفوائد الصحية، وعمليات التخمير، بما في ذلك الأنواع الثلاثة للتخمير التي يستخدمها الإنسان، هي:
تخمير حمض اللاكتيك
- يعد تخمير حمض اللاكتيك أحد أبسط أشكال التخمير، وهو تفاعل الأكسدة والاختزال.
- يحدث التخفيض في ظل الظروف اللاهوائية، على عكس الأكسدة التي تحدث في وجود الأكسجين.
- يحدث التخمير اللاكتيكي بسبب سلالات من الخميرة والبكتيريا التي تحول النشا أو السكر إلى حمض اللاكتيك.
- لا حاجة للحرارة في هذا النوع من عملية التخمير، ويتم تلخيص عملية تخمير حمض اللاكتيك باستخدام الجلوكوز.
- أثناء عملية تخمير الحليب، يتحول جزء من الجلوكوز إلى جزيء من حمض اللاكتيك.
- جزيء واحد من الإيثانول وجزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون ويتم ذلك وفق المعادلة التالية:
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2
تخمير الإيثانول
- يُعرف تخمير الإيثانول باسم تحلل السكر، وهي عملية يتم فيها تحويل النشا والسكر إلى جزيئات كحول وثاني أكسيد الكربون.
- يتم استخدامه في إنتاج الخبز والنبيذ، وفي إنتاج الكحول ينتج ثاني أكسيد الكربون للبيئة.
- يمكن استخدامه في كربونات المشروبات الأخرى.
- عندما يكون تركيز البكتين مرتفعًا أثناء عملية التخمير، يتم إنتاج كمية 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، ومن الأمثلة على هذا النوع عملية خل التفاح.
التنفس الهوائي
- يتأكسد البيروفات الناتج عن عملية تحلل السكر تمامًا عن طريق التنفس الهوائي.
- الذي يولد أدينوسين ثلاثي الفوسفات؟
- كما يتم إنتاج ثنائي النوكليوتيد الأدينين والنيكوتيناميد أثناء دورة حمض الستريك.
- يحدث هذا أثناء الفسفرة المؤكسدة، لكنه يحدث فقط في وجود الأكسجين.
- هذا الأكسجين في هذه الحالة سام للكائنات اللاهوائية.
قد تكون مهتمًا. قانون المطالبات 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 وتحث الإلكترونات على الانتقال إلى ferroxin.
يتأكسد بواسطة الهيدروجين، الذي ينتج جزيء الهيدروجين، حيث يستخدم الهيدروجين كوسيط لتكوين الميثان، ويحافظ على غاز الهيدروجين في حالة منخفضة للسماح بإنتاج المركب الغني بالطاقة.
ما هي اصول كلمة تخمر؟
- الكلمة الإنجليزية للتخمير هي التخمير، وهي مشتقة من الفعل اللاتيني fervere، والذي يعني الغليان.
- ساد هذا الاعتقاد منذ أن استخدم لأول مرة في القرن الرابع عشر في العلوم الكيميائية.
- كان هذا بناءً على معنى واسع الانتشار، لكن لم يتم استخدامه حتى حوالي عام 1600.
تاريخ عملية التخمير
- ظهرت الطبيعة الحية لعملية التخمير في ميلادي. منذ عام 1937، عندما قام العلماء Cagniard de Latour White Swan و F. جاء Kutsing.
- خلص كل منهم إلى أن عملية التخمير هي كائن حي يتكون نتيجة لعملية الإنبات.
- كلمة خميرة متجذرة في اللاتينية لتغلي.
- قد يكون هذا لأن الخبز والبيرة من الأطعمة الأساسية في أوروبا.
- تم استخدام مصطلح الخميرة لأول مرة في اللغة الإنجليزية في أواخر الأربعينيات.
- لكنها انتشرت بشكل عام في السبعينيات من نفس القرن وهو التاسع عشر.
لذا في النهاية يجب أن تعلم أن التخمير الذي ينتج الطاقة دون استخدامها، يعتمد على تخمير المنتج النهائي لعملية التخمير في وجود مادة عضوية، وكانت السكريات أكثر الأمثلة شيوعًا وشهرة. عملية التخمير هي الإيثانول وحمض اللبنيك والهيدروجين.