مخمر چیست؟ – انواع مخمر و کاربردهای آن – به زبان ساده
مخمر چیست؟
تاریخچه مخمر
مخمر کجا یافت می شود؟
مخمر چگونه تولید مثل می کند؟
مخمر معمولاً در هنگام جوانه زدن رشد میکند، جوانه کوچکی که به سلول دختری تبدیل خواهد شد، روی سلول والد (مادر) تشکیل شده و با ادامه رشد بزرگ میشود. با رشد سلول دختری، DNA سلول مادر تکثیر شده و سپس تفکیک میشود. بعد از آن هسته تقسیم شده و به سلول دختری مهاجرت میکند.
انواع مخمر کدام‌ها هستند؟
همانطور که گفته شد، مخمرها قارچ‌هایی هستند که به صورت تک‌سلولی رشد میکنند و سلولهای دختری را از طریق جوانه زدن یا شکافت دوتایی تولید میکنند. آنها با اکثر قارچ‌ها که به صورت هیف‌های رشته‌ای رشد میکنند متفاوت هستند. اما این تمایز اساسی نیست، زیرا برخی از این قارچ‌ها بسته به شرایط محیطی می‌توانند بین یک مرحله زندگی مانند مخمر و یک مرحله تولید هیف تناوب برقرار کنند.
ساکارومیسز سرویزیه
«ساکارومیسز سرویزیه» (Saccharomyces cerevisiae) مخمری است که از طریق جوانه‌زنی تکثیر شده و برای تهیه نان استفاده میشود، جایی که دیاکسیدکربن حاصل از رشد در خمیر، باعث بالا آمدن و پف کردن نان خواهد شد. از این خانواده مخمرها، برای تولید مشروبات الکلی نیز استفاده میشود. در تصویری که با میکروسکوپ فاز کنتراست گرفته شده است، سلول‌ها در مراحل مختلف جوانه زدن مشاهده میشوند. جوانه‌ها در ابتدا کوچک هستند، اما به تدریج بزرگ میشوند و در نهایت با تشکیل سپتوم (دیواره عرضی) از سلول مادر جدا خواهند شد. ساکارومیسز سرویزیه عضوی از گروه قارچ آسکومیست‌ها است.
کریپتوکوکوس آلبیدیوس
کاندیدا آلبیکَنز
کاربرد مخمر چیست؟
مدتها است که مخمر ارگانیسم انتخابی برای تولید نان، انواع زیادی از محصولات صنعتی و نوشیدنیهای الکلی در نظر گرفته شده است. از مخمر به دلایل مختلفی از جمله سرعت رشد بالا و تولید زیست توده فراوان، سهولت دستکاری متابولیسم سلولی با استفاده از تکنیکهای ژنتیکی و سهولت جدا کردن و تخلیص زیست توده مخمر از سایر محصولات، بیش از سایر میکروارگانیسمهای صنعتی استفاده میشود. از طریق انتخاب سویهها و روشهای توسعه تلقیح، اکنون از مخمر در بسیاری از صنایع مختلف از جمله تولید عصاره مالت، کشاورزی (خوراک دام) و غیره استفاده میشود که در ادامه به آنها پرداختهایم.
کاربرد مخمر در نانوایی
ساکارومایسز سرویزیه که به عنوان مخمر نانوایی یا به عبارت دیگر خمیرمایه شناخته میشود، رایج‌ترین گونه مخمر در نان و مایه‌های ترش است. از قرن نوزدهم میلادی که مخمرِ فشرده شده از سویه بهبود یافته معرفی شد، تولید مقیاس گسترده نان را تسهیل کرد و از آن زمان مخمرِ نان در تولید انواع نان و کیک‌ها استفاده میشود.
- قندهای طبیعی موجود در آرد (شامل گلوکز، ساکارز، فروکتوز و مالتوز)
- قندهای اضافه شده توسط نانوا
- مالتوز آزاد شده از تجزیه نشاسته
وقتی مساعدترین محیط برای رشد مخمر فراهم شود، تخمیر مخمر باعث تولید گازها و تشکیل یک ماتریس گلوتن میشود که حداکثر احتباس گاز و پف کردن نان را فراهم میکند که منجر به تولید یک نان لطیف خواهد شد. حباب‌های گاز موجود در خمیر با دیاکسیدکربن اشباع شده و در طی فرایند تخمیر در حال رشد هستند که این منجر به گسترش خمیر و نازک شدن لایه خمیر میشود. ظرفیت نگهداری گاز خمیر، مشخصه مهمی است که کیفیت نان و مناسب بودن مخمر مورد استفاده را تعیین میکند.
انواع مخمر نانوایی
مخمر در حال حاضر به طور گسترده‌ای به انواع مختلفی از جمله مخمر کیک، مخمر مرطوب، تازه یا فشرده، مخمرِ خشکِ فعال و مخمر فوری (یا سریع رشد) نیز شناخته شده و در دسترس است. در ابتدای استفاده از تمام مخمرهای نان یک حالت خامه‌ای ایجاد میشود که به نوعی مخمر مایع است. مخمرهای نانوایی حالت‌های مختلفی دارند که شامل موارد زیر هستند:
- مخمر کیک یا مخمر تازه: مخمر تازه به صورت فشرده یا قالبی فروخته میشود. این نوع مخمر بسیار فاسد‌شدنی است، بنابراین باید در یخچال نگهداری و طی چند هفته پس از خرید استفاده شود. هنگام استفاده از مخمر تازه، قبل از افزودن به دستورالعمل، آن را در آب ولرم حل میکنند. قبل از هر بار استفاده از مخمر تازه، لازم است که از نظر کارایی آزمایش شود. برای اثبات آن، مخمر را در آب گرم حل نموده و یک پیمانه شکر به آن اضافه کنید. اگر طی 5 تا 10 دقیقه مایه شروع به کف کردن نکند، دیگر فعال نیست. مخمرِ کیک باید تا تاریخ انقضای آن یعنی حدود 8 هفته پس از باز کردن بسته‌بندی استفاده شود.
- مخمرِ خشک فعال: قبل از افزودن به سایر مواد، این نوع مخمر برای فعال سازی نیاز به حل شدن در مایع گرم دارد، برخلاف مخمر فوری که مستقیماً به مواد دستورالعمل اضافه میشود. مخمر خشک فعال نباید در معرض مایعات داغ‌تر از 43 درجه سانتیگراد قرار گیرد در غیر این صورت باعث از بین رفتن مخمر خواهد شد. این نوع مخمر پس از باز شدن بسته‌بندی بهتر است در یخچال نگهداری شود.
- مخمرِ فوری: مخمرِ فوری که یک نوع مخمر خشک است، این نوع مخمر بسیار مقاوم بوده و تا زمان تاریخ انقضای آن در قفسه‌ها قابل نگهداری است. به مخمر فوری مخمر سریع یا مخمرِ دستگاه نان نیز گفته میشود، مخمرِ فوری فعال‌ترین فرم موجود در بازار است. این مخمر قبل از افزودن به دستورالعمل نیازی به حل شدن در مایع ندارد و اغلب فقط به یک بازه کوتاه ۲ تا ۵ دقیقه‌ای برای بالاآمدن نیاز دارد.
- مخمر مایع: این محبوب‌ترین شکل مخمر در اوایل قرن نوزدهم، قبل از اختراع مخمر فشرده یا کیک بود. مخمرِ مایع اساساً شبیه به مایه‌ترش یا مایه نان بوده و شامل دوغابی از مخمرهای زنده، آرد (یا سایر کربوهیدرات‌ها) و آب است. تا زمانی که کربوهیدرات تازه به طور منظم به آن اضافه شود، موجودات زنده به زندگی ادامه داده و تکثیر میشوند.
چگونه مخمر را فعال کنیم؟
در ابتدا مشخص کنید که چه نوع مخمری موجود دارید، اگر مخمرِ فوری داشته باشید، نیازی به فعال سازی مخمر نیست. فقط آن را با مواد خشک خود مخلوط کنید. سپس لازم است که مقدار مناسب مخمر را تعیین کنید. دستور العمل خود را چک کنید و میزان مخمر خشک مورد نیاز را اندازه بگیرید. یک ظرف را با مقداری آب گرم پر کنید، دمای آب باید بین 37 تا 43 درجه سانتیگراد باشد.
اگر آب خیلی سرد باشد، مخمر بیدار نمی‌شود، اگر خیلی گرم باشد، خطر از بین رفتن مخمر وجود دارد. اطمینان حاصل کنید که مقدار آب مصرفی بیشتر از مقدار درخواست شده در دستورالعمل نباشد. یک پیمانه (قاشق چای‌خوری) شکر داخل آب بریزید و هم بزنید تا حل شود. با این کار مقدار کمی غذا برای مخمر فراهم میشود تا آنها را ترغیب به شروع سوخت و ساز سلولی کند. اگر قند و شکر در دسترس ندارید، یک قطره ملاس به خوبی عمل میکند، یک پیمانه کوچک آرد نیز کار خواهد کرد.
مخمر را در آب قند بریزید، آنقدر هم بزنید تا دیگر نتوانید گرانول‌های مخمرِ خشک را تشخیص دهید. ظرف را با حوله بپوشانید، زیرا مخمرها ترجیح می‌دهند در تاریکی عمل کنند. اجازه دهید 1 تا 10 دقیقه بماند، این فرآیند به اصطلاح، عمل آمدن مخمر نامیده میشود، و بدان معنی است که شما اجازه می‌دهید مخمر، متابولیزه کردن قند را شروع کرده و تکثیر شود. یک یا دو دقیقه برای نگه داشتن کافی است، اما اگر واقعاً می‌خواهید از زنده و سالم بودن مخمرِ خود اطمینان حاصل کنید، 10 دقیقه صبر کنید و سپس مخمر را بررسی کنید. اگر آب کمی کف کردن و حباب در قسمت بالای آن تشکیل شد، مخمرِ شما سالم و مفید است. در این مرحله می‌توانید با خیال راحت محلول مخمر را به مواد خشک خود اضافه کنید.
کاربرد مخمر در صنایع غذایی و نوشیدنی
مخمرِ ساکارومیسز سرویزیه به دلیل استفاده گسترده در تخمیر مواد غذایی و آشامیدنی که از اهمیت تجاری بالایی برخوردار هستند، جزء اساسی تمدن بشری بوده است. در صنعت اروپا سالانه 1 میلیون تن مخمر تولید میشود که حدود 30 درصد آن به سایر نقاط جهان صادر میشود. از مخمر در تولید انواع نوشیدنیهای الکلی در نقاط مختلف دنیا استفاده میشود، تخمیر در این صنایع می‌تواند با استفاده از فلور میکروبی یا با اضافه کردن مخمر خالص صورت گیرد. میوه‌هایی مانند انگور که از آنها در تولید مشروبات الکلی استفاده میشود دارای فلور میکروبی و مقادیری مخمر هستند. علاوه بر ساکارومیسز سرویزیه مخمرهای دیگری مانند کاندیدا، پیچیا و برخی گونههای دیگر در صنایع غذایی و آشامیدنی کاربرد دارند.
غلظت‌هایی از الکل که در صنایع غذایی و نوشیدنی‌ها به دست می‌آیند به سویه استفاده شده بستگی دارند. در این صنایع استالدئید آخرین پیش‌ماده در مسیر بی‌هوازی قبل از اتانول است، استالدئید در غلظت‌های پایین عطر میوه‌ای خوشایندی به محصولات تولیدی می‌بخشد اما وقتی بیش از حد باشد عطر و طعم‌های گیاهی ایجاد میکند، بنابراین مقادیر آن بر حسب صنعت مورد نیاز و محصول نهایی کم و زیاد میشود. مطالعات نشان داده که حفظ تنوع زیستی میکروبی منجر به بهبود کیفیت محصولات و در نتیجه سود اقتصادی بالاتر برای تولید‌کنندگان صنایع غذایی میشود. تحقیقات بر روی پیدا کردن سویه‌های بهتر مخمر و سویه‌های بومی مناسب‌تر برای استفاده در صنعت غذایی همچنان ادامه دارند.
انواع مخمر در صنایع غذایی و نوشیدنی
مخمرِ غذایی و عصاره مخمر، هم به عنوان طعم‌دهنده و هم برای تقویت سلامتی در دستور العمل‌های تولیدات غذایی استفاده میشوند. عصاره مخمر، از نظر فنی نوعی مخمرِ تغذیه‌ای است و به روشی کاملاً متفاوت استفاده میشود. بنابراین می‌توان با آنها به عنوان دو محصول جداگانه برخورد کرد. در رابطه با هر کدام توضیحات کامل‌تری در ادامه ارائه شده است.
- مخمرِ غذایی: یک نوع غیرفعال شده مخمر است که معمولاً در دستورهای تغذیه‌ای گیاه‌خواران استفاده میشود و همانطور که از نام آن پیداست حاوی مواد مغذی و مفید بوده و منبع خوبی از مواد معدنی و ویتامین‌های گروه B و سلنیوم است. مخمرِ مغذی یا غذایی به صورت پوسته پوسته، گرانول یا پودر فروخته میشود و عطر و طعم آن مانند پنیر است. این ماده اغلب به عنوان چاشنی یا مکمل غذاها استفاده میشود. این واقعیت که این نوع مخمر غیرفعال شده است، به این معنی است که مصرف مقادیر زیاد آن مشکلی ندارد.
- عصاره مخمر: این محصول مخمرِ غذایی غلیظ اغلب به صورت خمیر است. عصاره‌های مخمر به دلیل داشتن طعم تند و اومامی (طعمی شبیه گوشت) مورد پسند قرار می‌گیرند. آنها کاربردهای بسیار متنوعی داشته و در سراسر جهان طرفداران زیادی دارند.
- مخمرهای نوشیدنی‌ها: دو نوع عمده مخمر وجود دارد، مخمرهای تخمیرکننده در بالای ظرف محیط کشت و مخمر تخمیر کننده در قسمت پایین ظرف محیط کشت. مخمرهای بالایی مانند ساکارومیسز سرویزیه هنگام تخمیر به بالای ظرف محیط کشت مهاجرت کرده و از آنها در تولید محصولاتی دارای الکلِ زیاد استفاده میشود. در مقابل مخمرهایی مانند «ساکارومیسز پاستوریانوس» (S. pastorianus) در پایین ظرف محیط کشت رشد کرده و الکل کمتری تولید میکنند. یک سلول مخمر می‌تواند تقریباً برابر وزن خودش، گلوکز را در یک ساعت تخمیر کند.
کاربرد مخمر در شکلات سازی
لوبیاهای گیاه گرمسیری کاکائو (با نام لاتین Theobroma cacao) مواد اولیه اساسی برای تولید شکلات هستند. با این حال، دانه‌های کاکائوی خام قابل خوردن نبوده، تلخ و قابض هستند، علاوه بر این عطر و طعم آنها مانند شکلات نیست، بنابراین برای کاهش سطح پلی‌فنول‌ها و آلکالوئیدها که باعث تلخی و مزه گس آنها میشود و همچنین برای ایجاد عطر و طعم خوبِ کاکائو و شکلات، تحت فرایند تخمیر قرار می‌گیرند.
برای این منظور، پس از باز شدن غلاف‌های کاکائو، دانه‌های آن تحت تیمار اسیدی (با غلظت بالای اسید‌سیتریک) قرار گرفته و سپس تفاله غنی از شکر کاکائو (حاوی ۱۰ تا ۱۵ درصد قند) در معرض فلور میکروبی و تخمیر خود به خودی قرار می‌گیرند. تخمیر در این اکوسیستم میکروبی که شامل مخمرهایی است که به همراه آنها باکتری‌های اسیدلاکتیک (LAB) و باکتری‌های اسیداستیک (AAB) قرار دارند، یک تخمیر پیچیده و پویا است. در ابتدایِ فرایند تخمیرِ شکلات، مخمر تحت شرایط بی‌هوازی و pH پایین (۳ الی ۴) تخمیر قندهای تفاله و همچنین متابولیت‌ها را انجام میدهد که کیفیت محصولات نهایی را تعیین میکنند.
علاوه بر این، مخمرها از طریق عملکرد آنزیم‌های پکتینولیتیک، به تدریج تفاله‌های چسبناک کاکائو (حاوی 1.5 درصد پکتین) را تخریب کرده و به هوا اجازه نفوذ به داخل تفاله را می‌دهند. همچنین آنها اسید‌سیتریک را نیز متابولیزه میکنند و باعث افزایش pH میشوند که شرایط مطلوب رشد باکتری‌هایی اسیدلاکتیک و اسیداستیک است. طبق نتایج آزمایشگاهی و تجربی، فعالیت مخمر از اهمیت بالایی برای تولید شکلات با کیفیت بالا برخوردار است. در مطالعات مشاهده شده است که، بدون مخمرها تولید اتانول، الکل‌ها و استرهای خوش‌عطر در طول تخمیر کاهش یافته و در نتیجه شکلاتِ تولیدی، در مقایسه با زمانی که مخمرها در تخمیر وجود داشتند از کیفیت پایین‌تری برخوردار بوده است.
انواع مختلف مخمرها از تخمیر دانه‌های کاکائو جدا و شناسایی شدهاند که ساکارومیسز سرویزیه از معروف‌ترین آنها به شمار می‌رود. از جمله ویژگی‌های این مخمرِ ارزشمند که آن را برای استفاده در صنعت تولید شکلات مناسب کرده است می‌توان به فعالیت پکتینولیتیکی، سرعت رشد بالا (حتی در افزایش اندک pH) و سازگاری بهتر با شرایط تنش‌های غلظت بالای اتانول و دمای بالا اشاره کرد.
کاربرد مخمر در تولید بیواتانول
تاریخچه استفاده از اتانول به عنوان سوخت زیستی به سال 1826 بر می‌گردد، زمانی که مخترع آمریکایی ساموئل موری یک موتور احتراق داخلی برای یک قایق طراحی کرد که سوخت آن مخلوطی از اتانول و تربانتین (مایعی که از تقطیر صمغ درخت کاج به دست می‌آید) بود. پس از آن افراد بسیار دیگری از مخلوط اتانول و این مواد به عنوان سوخت موتور خود استفاده کردند اما با این حال قیمت بالای اتانول نسبت به بنزین مانع از استفاده رایج آن شد.
اما با گذر زمان و با توجه به تجدیدناپذیر بودن منابع نفتی و آلودگی‌های ناشی از آنها برای محیط زیست، محققان بر آن شدند تا روی سوخت‌های جایگزین مانند بیواتانول (اتانول زیستی) پژوهش‌های بسیاری انجام دهند. اتانول به عنوان یک سوخت زیستی تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست، امروزه در سراسر جهان بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از بیواتانول می‌توان به تنهایی استفاده کرد یا آن را با بنزین مخلوط کرد، همچنین چندین مزیت دیگر نسبت به سوخت‌های نفتی با عدد اکتان بالا (108) دارد که شامل اشتعال گسترده‌تر، سرعت شعله‌وری بالاتر و افزایش گرمای تبخیر میشوند. علاوه بر این‌ها بیواتانول، سمی نیست، آلاینده‌های کمتری در هوا تولید میکند و به راحتی تجدیدپذیر است.
بیواتانول از تخمیر قندهایی که از منابع مختلفی منشأ می‌گیرند قابل تولید هستند و تولید مصنوعی این ماده به دلیل هزینه بالای آن ممنوع است. در درجه اول، سوبستراهای مورد استفاده برای تخمیر قند، شامل گیاهان غنی از ساکارز در محصولات غذایی مانند نیشکر، چغندر قند و انواع میوه‌ها و نشاسته (ذرت، برنج، گندم و غیره) هستند. اتانول زیستی تولید شده از تخمیر محصولات غذایی، سوخت زیستی نسل اول نامیده میشود.
با توجه به اینکه این محصولات نیازهای تغذیه‌ای انسان و حیوانات را برآورده میکنند، بحث در مورد استفاده از آنها به عنوان بسترهای تخمیر برای تولید اتانول وجود داشته است. بنابراین، تولید سوخت زیستی نسل دوم توسعه یافت که در آن، سوبستراهای غیر خوراکی و زیست توده لیگنوسلولزی (چوب، کاه و مواد زائد کارخانه‌های تولید آبمیوه) تجزیه و از آنها در تخمیر استفاده میشوند. کشورهای مختلف از روش‌ها و ترکیبات مختلفی برای تولید بیواتانول استفاده میکنند که در این میان آمریکا با استفاده از تفاله‌های ذرت بیشترین آمار تولید را داشته و بیش از ۸۵ درصد از بیواتانول سراسر جهان را با استفاده از مخمرها تولید میکند.
تخمیر الکلی تقریباً همیشه توسط ساکارومیسز سرویزیه صورت گرفته است. بنابراین در تولید اتانول صنعتی نیز در میان انواع مختلف میکروارگانیسم‌ها، این مخمرِ با ارزش با تخمیر قند، اتانول را سنتز میکنند. این مخمر، تحت شرایط هوازی با استفاده از فرایند گلیکولیز قندها را شکسته و آنها را برای تبدیل به الکل (چرخه پیروویک اسید) آماده میکند. در مرحله بعدی محصول واکنش به استالدئید و کربن‌دی‌اکسید تبدیل شده و سپس با استفاده از آنزیم الکل دهیدروژناز محصول الکل تولید میشود.
واکنش‌های مرحله پایانی که منجر به تولید اتانول میشوند بسیار مهم بوده و پایه اصلی صنایع تخمیر هستند. علاوه بر ساکارومیسز سرویزیه از مخمرهای دیگری مانند Kluyveromyces marxianus و Dekkera bruxellensis و سویه‌ای از مخمرِ پیچیا (Pichia) به نام Scheffersomyces stipitis در تولید اتانول زیستی استفاده میشود. علاوه بر بیواتانول، الکل‌های بالاتر مانند پروپانول و بوتانول توسط سویه‌های دستکاری شده ساکارومیسز سرویزیه تولید میشوند. پروپانول به دلیل عدد اکتان بالا برای مصرف سوخت موتور مناسب بوده و بوتانول هم به دلیل رطوبت و خورندگی کمتر و چگالی انرژی بالاتر می‌توان به جای اتانول با سوخت‌ها ترکیب شود.
مخمرِ ساکارومیسز سرویزیه بدون شک بهترین میکروارگانیسم مورد مطالعه و یکی از پرکاربردترین یوکاریوت‌ها در طیف گسترده‌ای از فرآیندهای صنعتی، مانند تولید مواد غذایی، الکل‌ها و بیواتانول است. با وجود سازگاری کارآمد سویه‌های مختلف ساکارومیسز سرویزیه که در این فرآیند‌ها استفاده میشود، هنوز پتانسیل زیادی برای بهینه‌سازی انواع سویه‌های آن وجود دارد.
کاربرد مخمر در پزشکی
از پودر عصاره مخمر در تهیه و تولید انواع محیط کشت‌های آزمایشگاهی استفاده میشود. علاوه بر این با توجه به اینکه ژنوم سلول مخمر با دقت رمزگشایی شده است در نتیجه آن را برای استفاده در مطالعات ژنتیکی کاربرد بسیاری دارد. دانشمندان در تلاش هستند تا درباره نحوه روشن و خاموش شدن (بیان) ژن‌های آن و پاسخ به سموم بیشتر بدانند. مخمر، همچنین برای تولید محصولات دارویی و مکمل‌های ویتامینی استفاده میشود.
در یک رویکرد، پس از کشف ژن مرتبط با بیماری انسانی، توالی آن ژن با توالی کل ژنوم مخمر مقایسه میشود تا شبیه‌ترین ژن مخمر را شناسایی شود. برای مطالعه اینکه آیا ژن‌های انسانی و مخمرها از نظر عملکردی با هم مرتبط هستند یا خیر، ژن انسانی را در یک سویه مخمر (که در آن ژن خودی از قبل با جهش غیر فعال شده است) انتقال داده، سپس ژن انسانی وارد شده به میزبان را وادار به بیان شدن میکنند. این به محققان اجازه میدهد تا تعیین کنند که آیا ژن انسانی قادر به زنده ماندن، رشد یا انجام عملکرد ژن مخمر است یا خیر، روشی که با نام آنالیز مکمل‌گیری عملکردی (Functional Complementation Analysis) شناخته میشود.
علاوه بر این‌ها مخمر در مطالعاتی با هدف شناسایی اهداف دارویی و نحوه اثر داروهای مختلف در حال تبدیل شدن به ارگانیسم انتخابی است. در این مطالعات که در شاخه ژنومیکس قابل بررسی است، تاثیر و نقش ژن‌های مختلف بر روی اثرات داروهای خاص به روشهای ویژه‌ای به کمک مخمر بررسی میشوند.
کاربرد مخمر در صنعت خوراک دام
مکمل غذایی مخمر، تأثیر مثبتی بر مصرف خوراک توسط دام دارد که خود منجر به رشد بهتر و سریع‌تر حیوان و افزایش بهره‌وری تولیدات دامی خواهد شد. ترکیب مخمر در رژیم غذایی نشخوارکنندگان همچنین بر میزان چربی شیر تأثیر مثبت دارد، تولید لاکتات را کاهش میدهد، جمعیت باکتریایی مطلوب شکمبه را را افزایش میدهد و از اسیدوز شکمبه جلوگیری میکند. همچنین مخمرها در صورت ترکیب با غذای حیوان، باعث افزایش تجزیه‌پذیری هِمی سلولز و تولید مواد مغذی و قابل هضم بیشتر و بهتری میشوند.
سلولهای مخمر متابولیت‌های مهم تخمیری و انواع مختلفی از مواد معدنی و آنزیم‌های مهم را تولید میکنند که این ویژگی‌ها آن را به مکمل غذایی بسیار مفیدی برای نشخوارکنندگان تبدیل میکند. از آنجا که اکثر سویه‌های مخمرِ پروبیوتیکِ قابل دسترس در بازار، منشا غربی یا اروپایی دارند، بنابراین نیاز شدیدی به کشف سویه‌های جدید مخمرِ پروبیوتیک بومی وجود دارد.
جمع‌بندی
آزمون سنجش یادگیری
۱. کدام ویژگی موجب میشود مخمرها ساختار سلولی پیچیده‌تری نسبت به باکتری‌ها داشته باشند؟
توانایی تشکیل اسپور مقاوم
وجود هسته و اندامک‌های یوکاریوتی
داشتن دیواره سلولی ضخیم‌تر
تحمل دمای بالا در محیط رشد
مخمرها به دلیل داشتن هسته و اندامک‌های یوکاریوتی مانند میتوکندری، ساختار سلولی پیچیده‌تری نسبت به باکتری‌ها دارند. «وجود هسته و اندامک‌های یوکاریوتی» ویژگی‌ای است که باکتری‌ها فاقد آن هستند و این تفاوت باعث تمایز چشمگیر در سطح پیچیدگی بین این دو گروه میشود. «داشتن دیواره سلولی ضخیم‌تر» و «توانایی تشکیل اسپور مقاوم» در برخی باکتری‌ها نیز دیده میشود و ویژگی‌های اختصاصی مخمر نیستند. «تحمل دمای بالا در محیط رشد» نیز مطرح نشده و از تفاوت‌های ساختاری اصلی به شمار نمی‌رود.
۲. سلول مخمر چگونه عمدتا تولید مثل میکند و این ویژگی چه فایده‌ای برای صنعت فراهم می‌آورد؟
اغلب با تقسیم دوتایی مانند باکتری‌ها رشد آسان در محیط‌های قلیایی فراهم میکند.
عمدتا از راه جوانه‌زنی و تقسیم غیرجنسی سرعت تکثیر و تولید زیست‌توده بالا دارد.
بیشتر از طریق جفت‌گیری سلولهای جنسی باعث تنوع سویهها میشود.
عمدتا با تشکیل اسپورهای مقاوم در شرایط نامطلوب مناسب پژوهش‌های ژنتیکی است.
رایج‌ترین روش تکثیر مخمرها «جوانه‌زنی و تقسیم غیرجنسی» است که عامل سرعت و حجم بالای تولید در صنایع نان و نوشیدنی محسوب میشود. این راه به سلول اجازه میدهد جمعیت زیاد و پایداری برای کاربرد صنعتی فراهم کند. روش‌هایی چون ایجاد اسپور یا جفت‌گیری سلولی بیشتر یا در شرایط خاص صورت می‌گیرند یا تنوع ژنتیکی ایجاد میکنند اما نقشی در افزایش سریع زیست‌توده صنعتی ندارند. تقسیم دوتایی نیز ویژگی باکتری‌هاست، نه مخمرها.
۳. انتخاب نوع مناسب مخمر (Yeast) برای تهیه نان چه نقشی در کیفیت نهایی محصول دارد؟
تنها برای سلامت خمیر موثر است و تاثیری بر بافت ندارد.
تنها رنگ نان را تغییر میدهد و بر طعم اثر ندارد.
صرفا سرعت آماده شدن خمیر را افزایش میدهد.
باعث کنترل دقیق حجم، طعم و عطر نان میشود.
انتخاب دقیق نوع مخمر (Yeast) تاثیر تعیین‌کننده‌ای بر ظاهر، بافت و عطر نان دارد؛ چون مخمر از طریق تخمیر قندها باعث تولید دیاکسیدکربن و اتانول شده و کیفیت حجم، طعم و عطر نهایی محصول را شکل میدهد. گزینه‌هایی مانند تاثیر تنها بر رنگ یا سرعت آماده شدن خمیر یا صرفا سلامت خمیر، کاربرد کلی و اصلی مخمر را در کیفیت نان نادیده می‌گیرند، در حالی که مهم‌ترین نقش عملکرد صحیح و انتخاب درست مخمر اثر مستقیم بر ویژگی‌های کلیدی نان مانند بافت و عطر است.
۴. مخمر نانوایی و مخمر نوشیدنی‌سازی چه تفاوت مهمی از لحاظ فرآیند تخمیر و ویژگی محصول نهایی دارند؟
مخمر نانوایی تخمیر را سریع‌تر انجام داده و طعم نان را تغییر میدهد.
مخمر نوشیدنی‌سازی در سطح محیط رشد میکند و الکل بیشتری می‌سازد.
مخمر نانوایی معمولا در دمای پایین‌تری فعالیت میکند و اتانول تولید نمی‌کند.
مخمر نوشیدنی‌سازی فقط عصاره مخمر را مصرف میکند و دیاکسیدکربن آزاد نمی‌کند.
مخمر نوشیدنی‌سازی از نوع بالایی (top-fermenting) معمولا در سطح محیط رشد میکند و میزان بیشتری الکل (اتانول) در فرآیند تخمیر تولید میکند، که در تهیه نوشیدنیهای الکلی اهمیت دارد. در حالی که مخمر نانوایی عمدتا در ساختار و طعم نان اثرگذار است و نوع غالب آن در خمیر کار میکند، نه در سطح. عبارت «الکل بیشتری می‌سازد» تنها برای مخمر نوشیدنی‌سازی مصداق دارد و سایر گزینه‌ها نارسا یا اشتباه‌اند: مخمر نانوایی می‌تواند در دمای متعادل هم فعال شود و مقدار کمی اتانول هم می‌سازد؛ مخمر نوشیدنی‌سازی تنها عصاره مخمر مصرف نمی‌کند و دیاکسیدکربن هم آزاد میکند؛ سرعت فرآیند هم مقطع تمایز اصلی این دو گروه تلقی نمی‌شود.
۵. ساکارومیسز سرویزیه در صنایع غذایی و دامپروری معمولا چه نقشی ایفا میکند؟
افزایش سرعت رشد گیاهان در کشاورزی
کاهش سطح استالدئید در آب میوه
بهبود طعم شکلات و کاهش قند آن
مکمل خوراک دام و تخمیر محصولات نانی
«مکمل خوراک دام و تخمیر محصولات نانی» نقش اصلی ساکارومیسز سرویزیه (Saccharomyces cerevisiae) است؛ این مخمر هم در تهیه نان به‌عنوان عامل تخمیر، بافت و طعم و هم به‌عنوان مکمل غذایی دام برای بهبود هضم و رشد نشخوارکنندگان استفاده میشود. مواردی مثل «بهبود طعم شکلات» به مخمر در شکلات‌سازی مربوط است اما کاربرد ویژه ساکارومیسز سرویزیه نیست. «افزایش رشد گیاهان» و «کاهش استالدئید در آب میوه» از وظایف این مخمر به شمار نمی‌رود.
۶. در هنگام فعال‌سازی مخمر خشک، اگر آب مورد استفاده خیلی سرد یا خیلی داغ باشد، چه اثری بر مخمر گذاشته میشود و نشانه سلامت آن چیست؟
آب داغ سرعت رشد را بیشتر میکند و کف کمتر میشود.
آب خیلی سرد مخمر را فعال‌تر میکند و کف ایجاد نمی‌شود.
آب خیلی داغ باعث از بین رفتن مخمر شده و ایجاد کف نشانه سلامت آن است.
آب سرد فقط طعم خمیر را تغییر میدهد و کف نشانه سلامت نیست.
استفاده از آب خیلی داغ در فعال‌سازی مخمر خشک باعث از بین رفتن سلولهای آن میشود و آب خیلی سرد نیز فعال شدن مخمر را مختل میکند. نشانه سلامت و فعال بودن مخمر ایجاد کف روی سطح مخلوط است. متن به وضوح تاکید میکند که کف کردن مخلوط نشانه مناسب بودن عملکرد مخمر است، در حالی که آب با دمای نامناسب عملکرد صحیح را مختل میکند. گزینه‌هایی که کف را بی‌ارتباط به سلامت دانسته یا اثر دما را برعکس بیان کردند، اشتباه‌اند.
۷. در کدام زمینه صنعتی، مخمر به دلیل ژنوم رمزگشایی شده و قابلیت جایگذاری ژن‌های انسانی، مدل ژنتیکی ارزشمندی محسوب میشود؟
افزودن به خوراک دام
ساخت انواع نان و شیرینی
تولید بیواتانول برای سوخت
مطالعات ژنتیکی و دارویی
مطالعات ژنتیکی و دارویی از مخمر بهره می‌برند زیرا این موجود به دلیل داشتن ژنوم رمزگشایی شده و قابلیت جایگذاری ژن انسانی، مدل ایده‌آلی برای بررسی عملکرد ژن‌ها و بیماری‌های انسانی است. برای مثال، جایگذاری ژن انسان در مخمر امکان مطالعه بیماری‌هایی مثل آلزایمر را فراهم میکند. عباراتی مانند «تولید بیواتانول برای سوخت»، «ساخت انواع نان و شیرینی» و «افزودن به خوراک دام» به نقش‌های صنعتی و تغذیه‌ای مخمر مربوطند و ویژگی مدل ژنتیکی را ندارند.
۸. برای افزایش کارایی مخمر در تولید بیواتانول، چه ویژگی سلولی یا سویه‌ای بیشترین تاثیر را دارد؟
داشتن توانایی تحمل غلظت بالای اتانول در سویه مخمر
استفاده از مخمر بدون کپسول پلی‌ساکاریدی
سرعت تقسیم سلولی بیشتر نسبت به باکتری‌ها
فعالیت بیشتر آنزیم‌های تخمیرکننده نشاسته در سلول مخمر
ویژگی «داشتن توانایی تحمل غلظت بالای اتانول در سویه مخمر» مهم‌ترین عامل افزایش بهره‌وری در تولید بیواتانول است، زیرا در طول فرایند تولید، تجمع الکل ممکن است بسیاری از مخمرها را غیرفعال کند و سویه‌هایی مثل Saccharomyces cerevisiae که به اتانول مقاوم‌اند، کارایی صنعتی بالاتری دارند. «فعالیت بیشتر آنزیم‌های تخمیرکننده نشاسته» درست نیست، چون عمده ماده اولیه بیواتانول قندهای ساده است نه نشاسته و خود مخمرها به طور طبیعی در این فرایند کافی‌اند. «سرعت تقسیم سلولی بیشتر نسبت به باکتری‌ها» کافی نیست و تضمینی برای تحمل اتانول یا افزایش بهره‌وری ندارد. «استفاده از مخمر بدون کپسول پلی‌ساکاریدی» مربوط به پاتوژنیسیته برخی گونه‌هاست و تاثیری در تولید بیواتانول ندارد.
۹. در صنعت نوشیدنی، چه تفاوت اصلی میان مخمرهای بالایی و مخمرهای پایینی وجود دارد و این تفاوت چه اثری بر نوشیدنی تولیدشده دارد؟
هر دو نوع مخمر سطح الکل مشابهی دارند اما رنگ نوشیدنی را متفاوت میکنند.
مخمرهای پایینی در سطح فعالیت میکنند و عطر قوی‌تری ایجاد میکنند.
مخمرهای بالایی در سطح محیط کشت فعالیت میکنند و الکل بیشتری تولید میکنند.
مخمرهای پایینی قند کمتری مصرف میکنند و زمان تخمیر کوتاه‌تری دارند.
مخمرهای بالایی در سطح محیط کشت رشد و فعالیت کرده و باعث تولید نوشیدنی‌هایی با میزان الکل بیشتر میشوند. این ویژگی باعث تفاوت ساختاری بین محصولات آنها و مخمرهای پایینی میشود. «مخمرهای پایینی» عمدتا در کف محیط رشد کرده و نوشیدنی‌هایی با الکل کمتر تولید میکنند؛ پس ادعای تولید عطر قوی‌تر توسط آنها نادرست است. فرض مشابه بودن سطح الکل بین دو گروه بر خلاف توضیح داده شده در متن است. همچنین ادعای مصرف قند کمتر و زمان تخمیر کوتاه‌تر برای مخمرهای پایینی، بر اساس اطلاعات ارائه شده صحیح نیست.
۱۰. مخمر ساکارومیسز سرویزیه (Saccharomyces cerevisiae) به عنوان پروبیوتیک چه تاثیری بر خوراک دام دارد؟
تنها به بهبود طعم خوراک دام کمک میکند.
تنها موجب کاهش دمای بدن دام‌ها میشود.
باعث افزایش میزان و کیفیت شیر تولیدی میشود.
صرفا سطح اکسیژن محیط دامداری را کاهش میدهد.
نقش مخمر ساکارومیسز سرویزیه به عنوان پروبیوتیک در خوراک دام موجب افزایش میزان و کیفیت شیر تولیدی، رشد بهتر، بهبود هضم و سلامت نشخوارکنندگان میشود. این تاثیرات حاصل کاهش اکسیژن شکمبه، تقویت باکتری‌های مفید و تجزیه بهتر سلولز است. «بهبود طعم خوراک» تنها اثر مخمر نیست و سایر ویژگی‌ها دارد. «کاهش دمای بدن» ارتباطی با کاربرد پروبیوتیکی مخمر ندارد. همچنین تاثیر ساکارومیسز سرویزیه فقط بر کاهش اکسیژن محیط دامداری خلاصه نمی‌شود، بلکه به افزایش بهره‌وری تغذیه نیز منجر می‌گردد.
مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید
با سلام اطلاعات هم خوب هم علی بود نحوه ی استفاده از اطلاعات در زندگی روزمره به زبان ساده و گویا می تواند در پیشرفت و توسعه عموم جامعه اثر گذار باشد. به قولی بعضاً نحوه ی انتقال مطلب از خود مطلب مهمتر است با تشکر
سلام وعرض ادب و تعظیم به دانش شما،بنده خواستم راجع به تولید آمینو اسید ها از طریق تخمیر گلوکز ونشاسته،راهنمایی کسب کنم.ایا با ساختن یک بیوراکتور امکان این عمل هست؟اجر هست چه نوعی از مخمر و در چه شرایطی امکان دارد
سلام
اطلاعات خیلی کامل و عالی بود خیلی ممنون
سلام
آیا از مخمر هم می توان در رشد درختان و باردهی آنها استفاده کرد ؟
اگر جواب مثبت است، چه نوع مخمری بهتر است ؟
با سلام و درود
مقاله شما بسیار عالی، مفید و کاربردی می باشد.
من می خواهم بروی تاثیر مواد بازیافتی و فاضلاب شرکت های تولید کننده مایه خمیر بروی آب زیرزمینی تحقیق کنم، میشه در این مورد اگر راهنمایی یا مطلبی دارید برای بنده در پاسخ این نظر لطفا اعلام بفرمائید.
با سپاس و تشکر فراوان
خیلی مفید بود ممنون
سلام وقت بخیر .
بیماری های که ناشی از مخمر در مواد غذای ایجاد میشود کدام اند ؟
آیا امکان دارد هم زمان با تهیه مخمر مایع خانگی، قارچهای کپک هم در آن رشد کنند و محلول به دست آمده را آلوده کنند؟
با سلام ، لطفا در مورد نژاد های مختلف مخمر نان توضیحاتی فرمایید.
من در کتابی خواندم ، برای تولید صنعتی حشرات صنعتی مانند سوسک زرد آرد یا میلورم از ۵ تا ۱۰ درصد مخمر نژاد ۱ و مخمر نژاد ۳ استفاده شود. منظور از نژاد مخمر چه بوده؟؟
با تشکر فراوان و امتنان
با سلام؛
برای پرورش میلورم می‌توانید از مخمر جو (Brewer’s yeast) یا مخمر غذایی (Nutritional yeast) استفاده کنید.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس
درود.من از دوسداران گربه ها هستم..چند مورد دیدم که با انتی بیوتیک گربه هارو میان عفونت هاشونو درمان کنن ولی همزمان فلور های داخل روده گربه ها هم از بین میرن صد در صد… دیدم ک گربه ای ک برای یک عفونت ب دامپزشکی رفته و اونحا با انتی بیوتیک درمانش شرو شده و طی ده روز گربه طفلی از بین رفته ..ب حالتی دچار شده روزهای اخر ک اب هم نمیتونسته بخوره انقدر ضعیف شده… پزشکای ما چرا انقدر اطلاعاتشون پایینه این چه نظام پزشکیه که یک دامپزشک نمیدونه که انتی بیوتیک میکزوبهای حیاتی جاندار و نابود میکنه و بلد نیست همزمان با تجویز انتی بیوتیک پروبیوتیک هم تجویز کنه تا جاندار تعادل باکتریاییه زوده هاش حفظ بشه… وقتی هم بهشون میگی این چیزهارو جبهه میگیرن و … حالا من سوالم اینه برای گربه های بیمار ک تو حین بیماری هم تمایل ب غذاخوردن ندارن اکثرن… چجوری و از چه نوع پروبیوتیکی ب عنوان دارو ب غذاشون اضافه کنیم ایا میشه پروبیوتیک و بصورت محلول مایع بدسم بخورن یا بریزیم تو حلقشون… ایا اسید معده اون پروبیوتیک و از بین نمیبره..؟؟! اساتید چه پیشنهادی دارن دراین باره.. درود بر شما، لطفن بمن دراین باره کمک کنید برای درمان گربه های بیمار ب این اطلاعات نیاز دارم
سلام، وقت شما بخیر؛
در رابطه با مصرف آنتی‌بیوتیک برای عفونت‌ها و در کل هر دارویی که دارای عوارض جانبی است باید گفت که هدف اول از درمان، از بین بردن عفونت خطرناکی است که در بدن جاندار وجود دارد و در این مرحله نمی‌توان به موارد دیگری از جمله از بین رفتن میکروارگانیسمهای مفید بدن موجود زنده فکر کرد زیرا ممکن است عفونت خارجی کل بدن جاندار را درگیر و باعث مرگ شوند، پس در این مرحله هدف نجات جان موجود زنده است با لاین دارویی مناسب. اما در رابطه با سوال دوم شما که همزمان با تجویز آنتی‌بیوتیک از پروبیوتیک‌ها هم استفاده کرد باید گفت عملا تاثیر چندانی نخواهد داشت چون جاندار (گربه، سگ یا هر موجود زنده دیگری) وقتی دارد آنتی‌بیوتیک دریافت میکند عملا سایر میکروارگانیسمهای بدن یا ورودی با مکمل با این آنتی‌بیوتیک از بین خواهند رفت. شما به عنوان صاحب گربه یا دوست‌داران آنها می‌توانید بعد از اتمام دوره درمان برای تقویت بدن حیوان خانگی خود و کوتاه کردن دوره نقاهت به داروخانه‌های دام مراجعه کرده و با مشورت دامپزشکان از محصولاتی که به صورت پروبیوتیک یا پری‌بیوتیک در حال حاضر موجود و مورد تایید وزارت بهداشت است به عنوان مکمل و تقویت‌کننده آنها کمک بگیرید.
از همراهی شما با فرادرس خرسندیم.
سلام
ببخشید مخمر کلا چه موادی رو تخمیر می کنه؟ اگر مخمر را در محیط دارای روغن قرار بدیم میتونه روغن رو تخمیر کنه؟
سلام، وقت شما بخیر؛
تنفس بی‌هوازی (تخمیر) شامل تجزیه کربوهیدرات‌ها در غیاب اکسیژن است. در مخمرها، تخمیر منجر به تولید اتانول و دی اکسید کربن میشود که می‌تواند در فرآوری مواد غذایی استفاده شود مثلا در نان، دی اکسید کربن باعث ور آمدن خمیر میشود و اتانول در حین پخت تبخیر میشود. در محیطی که روغن وجود دارد با توجه به پایین بودن چگالیِ روغن، روغن‌ها معمولا در سطح قرار می‌گیرند و با مواد مایع دیگر ترکیب نمی‌شوند در چنین شرایطی و در صورتی که مواد و لایه‌های زیرین حاوی کربوهیدرات‌ها مانند انواع قندها و نشاسته باشند امکان تخمیر وجود دارد اما در صورتی که منظور شما تخمیر شدن مواد روغنی است باید گفت خیر روغن قابل تخمیر نیست و فرایند تخمیر به تجزیه و مصرف بی‌هوازی کربوهیدرات‌ها گفته میشود.
از اینکه با فرادرس همراه هستید بسیار خرسندیم.