التخمر – مسارا حمض اللاكتيك والإيثانول

ماذا تعرض

يتيح التخمر للكائنات الحية الدقيقة أن تحرر الطاقة من السكر دون أكسجين. تحوّل بكتيريا حمض اللاكتيك الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك الذي يخفض قيمة pH إلى أقل من 4.5 ويثبط الميكروبات المسببة للفساد، وهذا أساس صنع الزبادي والمخلل الملفوف. وتحوّل الخميرة الجلوكوز إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون، لكنها في وجود الأكسجين تتحول إلى التنفس الهوائي فتنمو أسرع ولا تكاد تنتج إيثانول. تتابع المحاكاة مزرعة دفعية: تتكاثر الخلايا أسرع قرب درجة الحرارة المثلى لها، والناتج الذي تراكمه، حمضًا كان أو إيثانول، يثبطها هي نفسها في النهاية، فقد يتوقف التخمر مع بقاء بعض السكر.

طريقة الاستخدام

اختر «السلالة»، واضبط «درجة الحرارة» و«السكر»، وراقب منحنيات كثافة الخلايا والسكر المتبقي والناتج وقيمة pH على مدى الساعات. ثم فعّل «الغطاء مفتوح (يوجد O₂)» واضغط «بدء دفعة جديدة» لتقارن النتيجة. جرّب درجات حرارة بعيدة عن الدرجة المثلى وتراكيز سكر مرتفعة جدًا لتجد الظروف التي تعطي أكبر كمية من الناتج.

المعاملات القابلة للتغيير

• سلالة الكائن الدقيق بكتيريا حمض اللاكتيك (مخلل الملفوف، الزبادي), الخميرة (النبيذ، الخبز)
• درجة حرارة الحضن 5–50 °C
• تركيز السكر الابتدائي 10–200 g/L
• يوجد أكسجين (الغطاء مفتوح)

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يجب إحكام إغلاق وعاء المخلل الملفوف مع إبقاء الخضار مغمورة تحت السائل؟
2. مع 200 g/L من السكر، هل تستهلك الخميرة السكر كله؟ وما الذي يوقف التخمر؟
3. كيف يغيّر فتح الغطاء كمية الإيثانول وعدد خلايا الخميرة؟