تخمیر: آشپزخانهٔ مخفی باکتریها
تخمیر چیست و چگونه رخ میدهد؟
تصور کنید یک قاشق شکر را در یک لیوان آب گرم حل میکنید و سپس کمی مخمر نان به آن اضافه میکنید. بعد از مدتی میبینید که حبابهای ریز گاز در آن تشکیل میشود. این همان آغاز فرآیند تخمیر است! در واقع، تخمیر راهی برای کسب انرژی است که میکروارگانیسمها1 (مانند بعضی باکتریها و مخمرها) در شرایط بیهوازی (بدون اکسیژن) از آن استفاده میکنند. آنها مولکولهای بزرگ قند (مثل گلوکز) را میشکنند و از آن انرژی میگیرند و در عوض، موادی مانند اسید لاکتیک2 یا اتانول3 و گاز دیاکسید کربن ($CO_2$) تولید میکنند.
انواع اصلی تخمیر در زندگی روزمره
تخمیر انواع مختلفی دارد که هر کدام محصولات متفاوتی را به وجود میآورند. دو نوع بسیار رایج آن را در جدول زیر مقایسه کردهایم:
| نوع تخمیر | عامل اصلی | محصولات اصلی | مثالهای ملموس |
|---|---|---|---|
| تخمیر الکلی | مخمر (قارچ میکروسکوپی) | اتانول و گاز $CO_2$ | تهیهٔ نان (حبابهای گاز باعث پف کردن خمیر میشوند)، ساخت سرکه (از تبدیل الکل) |
| تخمیر اسیدی (لاکتیکی) | باکتریهای اسیدلاکتیک | اسید لاکتیک | تهیهٔ ماست، دوغ، پنیر، خیارشور و ترشیهای مختلف |
| نکته: گاهی هر دو فرآیند با هم اتفاق میافتند، مانند ساخت برخی نوشیدنیهای تخمیری سنتی. | |||
از شیر تازه تا ماست خامهای: یک تغییر شیمیایی قدمبهقدم
بیایید یک مثال عملی و گامبهگام از تخمیر را با هم دنبال کنیم: تولید ماست در خانه.
- آمادهسازی مواد اولیه: شیر را میجوشانیم تا میکروبهای ناخواسته از بین بروند و سپس تا دمای حدود 40-45 درجه سانتیگراد خنک میکنیم (گرم ولی نه داغ).
- اضافه کردن مایه: چند قاشق ماست (حاوی باکتریهای زندهٔ اسیدلاکتیک) به شیر گرم اضافه میکنیم. این باکتریها همان عامل تخمیر هستند.
- انجام تخمیر: مخلوط را در جای گرم و بدون حرکت نگه میداریم. باکتریها شروع به تغذیه از قند شیر (لاکتوز4) میکنند و اسید لاکتیک تولید میکنند.
- نتیجه تغییر شیمیایی: تولید اسید، دو اتفاق مهم میاندازد: اولاً باعث میشود شیر ببندد و بافت غلیظ و ژلهای ماست را تشکیل دهد. ثانیاً محیط را اسیدی میکند و از رشد باکتریهای فاسدکننده جلوگیری مینماید. اینجا هم طعم ترش ماست به وجود میآید و هم ماندگاری آن افزایش مییابد.
این فرآیند یک تغییر شیمیایی واقعی است، زیرا ترکیب شیر تغییر کرده و مادهای جدید (اسید لاکتیک) با ویژگیهای کاملاً متفاوت ایجاد شده است.
فواید و کاربردهای شگفتانگیز تخمیر
تخمیر فقط برای خوشمزه کردن غذاها نیست! این فرآیند طبیعی چند فایدهٔ مهم دیگر هم دارد:
- نگهداری طبیعی غذاها: قبل از اختراع یخچال، انسانها از تخمیر برای حفظ مواد غذایی برای ماههای زمستان استفاده میکردند. ترشیگذاری سبزیجات نمونهٔ بارز آن است.
- ایجاد ویتامینهای بیشتر: برخی فرآیندهای تخمیر، ویتامینهای موجود در غذا را افزایش میدهند و هضم آن را آسانتر میکنند.
- تولید دارو: بسیاری از آنتیبیوتیکها مانند پنیسیلین، از طریق تخمیر قارچهای خاصی تولید میشوند.
- تولید سوخت: از تخمیر مواد گیاهی (زیستتوده) میتوان اتانول تولید کرد که به عنوان یک سوخت زیستی5 استفاده میشود.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. کپکزدن یک فرآیند فاسد شدن است که معمولاً توسط کپکها (دستهای دیگر از قارچها) در حضور هوا انجام میشود و معمولاً مواد سمی تولید میکند. اما تخمیر یک فرآیند کنترلشده و مفید است که در شرایط بیهوازی یا کمهوازی توسط میکروبهای مفید انجام میشود.
پاسخ: مخمر یک قارچ تکسلولی میکروسکوپی است، نه باکتری. ما از آن استفاده میکنیم زیرا مخمر با انجام تخمیر الکلی، مقدار زیادی گاز دیاکسید کربن تولید میکند. این حبابهای گاز در شبکهٔ گلوتن خمیر نان گیر میافتند و آن را پفدار و سبک میکنند. گرما هنگام پخت، این گازها را منبسط میکند و در نهایت الکل تولیدشده نیز تبخیر میشود.
پاسخ: سرما، فعالیت باکتریهای تخمیرکننده را کند یا متوقف میکند. اگر ترشی را خارج از یخچال نگه داریم، تخمیر ادامه پیدا میکند و اسید بیشتری تولید میشود. این مسئله ممکن است در نهایت طعم آن را خیلی ترش کند یا حتی باعث نرم شدن و از بین رفتن بافت مطلوب آن شود. پس یخچال کمک میکند فرآیند در یک مرحلهٔ مطلوب تثبیت شود.
پاورقی
1میکروارگانیسمها (Microorganisms): موجودات زندهٔ بسیار ریزی که فقط با میکروسکوپ دیده میشوند. مانند باکتریها، مخمرها و ویروسها.
2اسید لاکتیک (Lactic Acid): نوعی اسید آلی که توسط باکتریهای اسیدلاکتیک تولید میشود و طعم ترش به ماست و ترشی میدهد.
3اتانول (Ethanol): نوعی الکل که در نوشیدنیهای الکلی وجود دارد و از تخمیر قندها توسط مخمر به دست میآید.
4لاکتوز (Lactose): قند اصلی موجود در شیر پستانداران.
5سوخت زیستی (Biofuel): سوختی که از منابع زیستتوده (مانند گیاهان) به دست میآید و جایگزینی برای سوختهای فسیلی است.
