Language
Country/Area
No result found
الاكتشاف الأسطوري للويس باستور: لماذا تتخمر البيرة والنبيذ بشكل مختلف؟
في مجال الكيمياء الحيوية، تشير نظرية التخمير إلى الدراسة التاريخية لعمليات التخمير الطبيعية، وخاصة التخمرات الكحولية وحامض اللبنيك. كان لويس باستور مساهمًا مهمًا، حيث قام بصياغة نظرية لعملية التخمير تعتمد فقط على الكائنات الحية الدقيقة، كما أرست نتائجه التجريبية الأساس لعلم التخمير. لم يؤثر اكتشاف باستور على نظرية التخمر فحسب، بل عزز أيضًا تطور نظرية الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض، مما جعل نظرية التوالد التلقائي شيئًا من الماضي. قبل أبحاث باستير، على الرغم من أن البشر كانوا يستخدمون تكنولوجيا التخمير منذ آلاف السنين، إلا أن العمليات البيولوجية والكيميائية الأساسية لم تكن مفهومة بالكامل.
نظرة عامة على التخمير
التخمر هو عملية استقلابية لاهوائية تحول السكريات إلى أحماض أو غازات أو كحولات، خاصة في بيئة محرومة من الأكسجين. تستخدم الخميرة والعديد من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى عادة التخمر لإجراء التنفس اللاهوائي الضروري. حتى جسم الإنسان يتعرض للتخمر أثناء ممارسة التمارين الرياضية لفترة طويلة، على سبيل المثال، أثناء الجري في الماراثون، يتراكم حمض اللاكتيك في العضلات. على الرغم من أن التخمر ينتج كمية أقل من ATP مقارنة بالتنفس الهوائي، إلا أنه يفعل ذلك بمعدل أسرع بكثير.
تم استخدام التخمير بشكل واعي من قبل البشر منذ عام 5000 قبل الميلاد. وتم العثور على بقايا ميكروبية مشابهة لعملية صناعة النبيذ في الجرار المحفورة في جبال زاغروس في إيران.
خلفية تاريخية
قبل بحث باستير، كانت هناك بعض المفاهيم المتنافسة الأولية حول التخمير. يعتقد جوستوس فون ليبج، العالم الذي كان له تأثير كبير على نظرية التخمير، أن التخمير كان في المقام الأول عملية تحلل ناتجة عن تعرض الخميرة للهواء والماء. في المقابل، يعتقد تشارلز كانيارد دي لا تور ومنظر الخلية تيودور شوان أن التخمر الكحولي يعتمد على العمليات البيولوجية في خميرة Saccharomyces cerevisiae.
لاحظ باستور بعض الخصائص غير العادية، مثل قدرة كحول الأميل، وهو منتج ثانوي لحمض اللاكتيك والتخمر الكحولي، على "تدوير مستوى الضوء المستقطب" و"الترتيبات الذرية غير المتماثلة". وكانت هذه الخصائص مميزة للمركبات العضوية، لكنها أصبحت عقبات أمام أبحاثه.
لاحظ باستور الكائنات الحية الدقيقة المسؤولة عن التخمر الكحولي من خلال المجهر في عام 1856 عندما كان أستاذا للعلوم في جامعة ليل. تقول الأسطورة أن طلاب الكيمياء في باستور طلبوا منه المساعدة في التغلب على إخفاقاته في صناعة النبيذ. أثناء إجراء تجارب في مصنع النبيذ، لاحظ أن رغوة الخميرة أصبحت أطول عند إنتاج حمض اللاكتيك، في حين أنها كانت أكثر استدارة وامتلاءً عند إنتاج الكحول. ومن بين الملاحظات المختلفة، قام بفحص جزيئات على كروم العنب كشفت عن وجود خلايا حية والتي، عند نقعها في عصير العنب، تسبب عملية تخمير كحولية نشطة. قدمت هذه الملاحظات فرضية أولية لتجاربه المستقبلية.
نظرية باستور للجيل التلقائي
في ستينيات وسبعينيات القرن التاسع عشر، انتقد باستور نظرية بوشيه وأجرى تجاربه الخاصة. تضمنت تجربته الأولى غلي ماء الخميرة والسكر في جهاز محكم الغلق، ووجد أن التغذية بالهواء المعقم بدرجة حرارة عالية أبقت الخليط دون تغيير، في حين كشف إدخال الغبار الجوي عن وجود الكائنات الحية الدقيقة ومظهر العفن. وقد دفعه ذلك إلى استنتاج أن الغبار الموجود في الهواء يحمل كائنات دقيقة كانت مسؤولة عن "التكوين التلقائي" الذي لاحظه.
أكدت تجارب باستور أن نمو البكتيريا في المحاليل الغذائية كان مدعومًا بعملية بيولوجية، مما يتحدى نظرية التولد التلقائي.
التطبيق الحالي
اليوم، تلعب عملية التخمير دورًا مهمًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات في الحياة اليومية، بما في ذلك الأدوية وإنتاج المشروبات والمواد الغذائية. وفي الوقت الحالي، تشارك العديد من الشركات مثل شركة جينينكور العالمية في إنتاج الإنزيمات في عملية التخمير، حيث تتجاوز إيراداتها السنوية 400 مليون دولار. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا تصنيع العديد من الأدوية، مثل المضادات الحيوية، من خلال عملية التخمير. على سبيل المثال، يمكن تحضير الأدوية الستيرويدية عن طريق تخمير الديوسجينين، وهو ستيرويد نباتي، باستخدام الإنزيمات التي يوفرها نبات الريزوبوس الأسود.
تستخدم الخميرة على نطاق واسع في إنتاج المشروبات الكحولية المختلفة. ومن أمثلة المشروبات الكحولية المقطرة، بما في ذلك لغو كلاسيكي، والأطعمة مثل الزبادي، أيضًا منتجات التخمير، وهو تخمير يحتوي على بكتيريا حمض اللاكتيك Lactobacillus bulgaricus وStreptococcus thermophilus. . ألبان.
مع تقدم العلوم، أتاحت لنا أبحاث باستير فهمًا للآليات الميكروبية المختلفة وراء تخمير البيرة والنبيذ. ومع ذلك، لا يزال البشر يعرفون القليل جدًا عن القدرات المحتملة لهذه الخمائر والكائنات الحية الدقيقة التقنيات القديمة؟
