ماذا تنتج الطاقة من عملية التخمر دون استخدام

ماذا تنتج الطاقة من عملية التخمر دون استخدام، تنتج واحد من أهم العناصر الموجودة في الطبيعة، فعملية التخمير هي استخلاص طاقة تنتج من عمليات الأكسدة وكذلك عمليات الاختزال، التي تحدث للمركبات، وخلال هذا المقال سوف تعرف ما الذي ينتج من الطاقة خلال عملية التخمير وذلك دون استخدامها.

ما هي عملية التخمير؟

• عملية التخمير هي عملية تمثيل غذائي الذي ينتج عنها تغيرات كيميائية خلال الركائز العضوية في عمل الإنزيمات.
• يتم تعريف عملية التخمير في الكيمياء العضوية أنه العملية التي ينتج عنها استخراج الطاقة من الكربوهيدرات أي “الكربون والهيدروجين” المتواجدين في الغذاء.
• وتعريف عملية التخمير من عند الكائنات الحية الدقيقة، أنها الوسيلة الأولى التي تنتج أدينوسين ثاني الفوسفات، وهذا يكون عند تحلل المغذيات العضوية اللاهوائية.
• وقد تم استخدام عملية التخمير منذ العصر الحجري حتى يتم إنتاج مواد الغذاء والمشروبات ومثال على ذلك تم استخدام التخمير في إنتاج المشروبات الكحولية مثل النبيذ.
• وعملية التخمير هي الأساسية عند صناعة الخبز والجبن البيتي واللبن الرايب.
• وعملية التخمير تحدث أيضًا داخل الجهاز الهضمي في الحيوانات وأيضًا الجهاز الهضمي للإنسان.

شاهد أيضًا: تلوث البيئة البحرية وأنواعها

كيف تحدث عملية التخمير

• عملية التخمير تحدث عن طريق الميكروبات وهي الكائنات الحية الدقيقة المتمثلة في البكتيريا والعفن والخمير، ومثال على ذلك الفطريات أو العفن الذي تنتج البنسلين عند خلط السكر والأملاح المعدنية.
• ومثال آخر أن الخميرة تحلل السكر الذي ينتج عن الحبوب المنقوعة في الماء تحلله إلى غاز الكحول الإيثيلي وغاز ثاني أكسيد الكربون وذلك في حال إنتاج البيرة.

تنتج الطاقة من عملية التخمير دون استخدام

• الطاقة التي تنتج من عملية التخمير دون الاستخدام هي “الأكسجين” وفي حال غياب الأكسجين يتم استخلاص الطاقة من الكربوهيدرات وفي هذه الحالة تعتبر عملية التخمير عملية تخمير لا هوائية حيث أنها أنتجت الطاقة في غياب الأكسجين لكي تقوم بتكسير الجلوكوز، وهذا الطريق تعتمد عليه الكثير من الكائنات الحية والخلايا.
• حيث أن عملية التخمير الطريق الوحيد لها هو تحلل السكر حتى يتم إنتاج الطاقة، وفي أغلب الحالات تتم عملية التخمير هذه في غياب الأكسجين، وفي حال وجود الأكسجين خلايا الخميرة في عملية التخمير أنها تعتمد على الفسفرة التأكسدية.
• مثال على عملية التخمير في حال ندرة الأكسجين، عملية التخمير التي تحدث في عضلات الثدييات، وذلك عند ممارسة النشاطات المكثفة، وهذا يحدث عند وجود كمية أكسجين محدودة جدًا وبالتالي ينتج حمض اللاكتيك.

كيميائية التخمير

• المنتجات الخاصة بالتخمير تحتوي على طاقة كيميائية.
• وتعتبر منتجات نفايات ولا يمكن أن يتم استخدامها بعد ذلك بدون وجود الأكسجين.
• نتيجة لذلك ينتج أدينوسين ثلاثي الفوسفاتز
• وعملية التخمير تكون أقل من الفسفرة التأكسدية، في حين يتأكسد البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون.

تابع معنا: القانون التجاري واسباب وجوده

أنواع عملية التخمير

• تتعدد أنواع عملية التخمير منها عمليات التخمير الطبيعية أو عمليات التخمير الصناعية.
  • وعملية التخمير هي العملية التي في نشاط الكائنات الحية الدقيقة تسبب تغير مرغوب يكون في الأطعمة والمشروبات.
• وهذه العملية يتم من حيث زيادة النكهة أو يتم من حيث الحفاظ على المواد الغذائية.

أو حتى تتم عملية التخمير لتوفير فوائد صحية وعمليات التخمير منها ثلاثة أنواع من التخمير التي يستخدمها الإنسان وهم ما يلي:

تخمير حمض اللاكتيك

• عملية تخمر حمض اللاكتيك هي من أبسط صور التخمير وهي عبارة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال.
  • والاختزال يكون في ظروف لا هوائية وذلك عكس عملية الأكسدة التي تحدث في وجود الاكسجين.
  • ويحدث تخمير حمض اللاكتيك بواسطة سلالات الخميرة والبكتريا التي تحول النشويات أو السكريات إلى حمض اللاكتيك.
• وفي هذه النوعية من عملية التخمير لا يتطلب أي حرارة، وتتلخص عملية التخمير لحمض اللاكتيك باستخدام الجلوكوز.
  • ويتحول جزء واحد من الجلوكوز، في عملية تخمير اللبن، إلى جزيء من حمض اللاكتيك.
  • وجزيء واحد من الإيثانول، وجزيء من ثاني اكسيد الكربون وتتم هذا طبقًا إلى المعادلة التالية.

C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

تخمير الإيثانول

• تخمير الإيثانول يعرف بتحلل السكر، وهي العملية التي يتم فيها تحويل النشا والسكر إلى جزيئات الكحول وثاني أكسيد الكربون.
  • وهو يستخدم في صناعة الخبز والنبيذ، في حال إنتاج الكحول ينتج غاز ثاني أكسيد الكربون للغلاف الجوي المحيط.
  • ومن الممكن أن يستخدم في كربنة المشروبات الآخرى.
  • وفي حال أن البكتين يكون تركيز عالي في عملية التخمير ينتج من ذلك كميات صغير من كحول الميثان.
• وفي المعادلة التالية نوضح عملية تخمير الجلوكوز، وهي من خلالها يتحول جزء من الجلوكوز إلى جزئين من كحول الإيثان، وجزئين من ثاني أكسيد الكربون.
• C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 CH₃COCOO− + 2 ATP + 2 NADH + 2 H₂O + 2H
• وفي هذه العملية يتم تكسير جزيء الجلوكوز الواحد إلى جزئيين من حمض البيروفيك، وهذه العملية هي التحلل السكري.

تخمير حمض الخليك

• التخمير لحمض الخليك يتم عن طريق تحويل النشويات والسكريات الموجودة في الحبوب والفاكهة المخمرة إلى الخل والتوابل ذات المذاق الحامض، ومن أمثلة هذا النوع عملية خل التفاح.

التنفس الهوائي

• البيروفات تتأكسد التي تنتج من عملية التحلل السكري تمامًا، في حال التنفس الهوائي.
  • والتي تنتج أدينوسين ثلاثي الفوسفات.
• وأيضًا تنتج ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك، وهذا خلال دورة حمض الستريك.
  • وهذا خلال الفسفرة التأكسدية ولكن هذا لا يحدث إلا في وجود الأكسجين.
  • وهذا الأكسجين في هذه الحالة يكون سام للكائنات الحية الغير هوائية.

قد يهمك: نظام المرافعات الشرعية ولائحته التنفيذية

انتاج غاز الهيدروجين في عملية التخمير

غاز الهيدروجين ينتج في العديد من عمليات التخمير منها:

• تخمر الحمض المختلط.
• وتخمر حمض بوتريك.
• تخمر الغليوكسيلات.
• وتخمر البيوتانول.

وهذا يكون كطريقة حتى يتم إنتاج “NAD” من “NADH” وتقول الإلكترونات بالتنقل إلى الفيريدوكسين.

وهي تتأكسد بواسطة الهيدروجيناز الذي ينتج جزيء الهيدروجين، وفي هذه الحالة يتم استخدام الهيدروجين كواسطة حتى يولد الميثان، وهي تحافظ على أن يكون غاز الهيدروجين في صورة منخفضة حتى تسمح بإنتاج مركب غني بالطاقة.

ما هي الجذور التي يعود إليها كلمة التخمير

• كلمة التخمير في اللغة الانجليزية “fermentation” والتي اشتقت من الفعل اللاتيني “fervere” الذي يعني أن تغلي.
• وهذا المعتقد ساد لأنه استخدم لأول مرة خلال القرن الرابع عشر في علوم الكيمياء.
• وهذا كان قائم على احساس واسع النطاق، ولكن هذا لم يستخدم حتى قرابة 1600.

التاريخ لعملية التخمير

• الطبيعة الحية لعملية التخمير ظهر منذ عام 1937 ميلادي، حيث توصل كل من العالم كاغنيارد دي لاتور وايت سوان وإف كوتزنج.
  • توصل كل منهم إلى أن عملية التخمير هي كائن حي أنتجته عملية التبرعم.
  • وترجع جذور كلمة الخميرة إلى الكلمة اللاتينية التي تعني الغليان.
  • وقد يكون ذلك لان الخبز والبيرة كانوا من الأطعمة الأساسية في بلاد أوروبا.
• واستخدم مصطلح الخميرة باللغة الانجليزية لأول مرة في أواخر الأربعينات خلال القرن التاسع عشر.
  • ولكن قد انتشر بشكل عام في السبعينات من نفس القرن وهو التاسع عشر.

هكذا في النهاية لا بد أن تعلم أنه في عملية التخمير التي تنتج طاقة دون استخدامها تعتمد على تخمير المنتجات النهائية لعملية التخمير وذلك في وجود المواد العضوية، وكانت السكريات هي الأكثر شيوعًا وأشهر الأمثلة على عملية التخمير هي الإيثانول وحمض اللاكتيك والهيدروجين.