فرآیند تخمیر هزاران سال است که برای نگهداری غذا و تولید الکل توسط بشر استفاده می شود تخمیر یک فرآیند تبدیلی است که در آن مولکول مواد آلی توسط میکروارگانیسم های مختلف شکسته شده و به مولکول های دیگر تبدیل می شود. تبدیل قند به الکل توسط مخمر نمونه ای از فرآیند تخمیر است دانشمندان دریافته اند که اثربخشی عصاره های تخمیر شده گیاهان بیشتر از اثربخشی عصاره های تخمیر نشده گیاهان است پروتیین های گیاهی که در اثر فرآیند تخمیر به دست می آیند اندازه مولکولی کمتر و و نفوذ بیشتری به اعماق پوست اثربخشی بیشتری دارند.
به گزارش مرکز روابط عمومی و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، تخمیر پدیده‌ای است ناشی از مجموعه فعالیتهای زیستی که در آن ترکیبات آلی دارای مولکولهای بزرگ به ترکیبات دارای مولکولهای کوچکتر و ساده‌تر شکسته و تجزیه (کاتابولیسم) شده و از فرآیند آن علاوه بر ایجاد ترکیبات آلی ساده‌تر، گازکربنیک و انرژی نیز آزاد می‌شود، به بیان دیگر تخمیر تجزیه ناقص بعضی از متابولیتها (ترکیبات آلی) به ترکیبات ساده‌تر همراه با انرژی توسط عامل تخمیری است.
پاستور اولین کسی است که نقش مخمرهای الکلی را نشان داد. بهترین مثال مخمرها ، مخمرهای خمیرترش یا مخمر نانوایی است. اگر این مخمرها در محیط کشت گلوکز و در حضور اکسیژن کافی قرار گیرند، به شدت تقسیم شده ، اکسیژن جذب کرده ، دی‌اکسیدکربن آزاد می‌سازند. بیشترین سرعت واکنشهای ناشی از تنفس و شدت اکسیداسیون گلوکز این مخمرها که از گروه آسکومیست هستند هنگامی است که تنفس هوازی دارند اگر این مخمرها در داخل یک ظرف در بسته کشت داده شوند پس از مصرف اکسیژن محدود و معین داخل ظرف و آزاد ساختن گازکربنیک دیگر قادر به تنفس عادی نبوده ، شروع به تخمیر باقی مانده مواد می‌کنند. آغاز تخمیر ایجاد اکسیدکربن همراه با الکل اتیلیک است و بوی الکل اتیلیک در این هنگام وقوع عمل تخمیر را در محیط کشت معلوم می‌کند.
تخمیر همیشه با تشکیل الکل همراه نیست، در تخمیر ترکیبات دیگری مانند گلیسیرول نیز بوجود می‌آیند. پیدایش ترکیبات فرعی غیر از الکل در پدیده تخمیر و حضور این ترکیبات در محیط عمل از نظر ادامه تغییر اهمیت فراوان دارد. رشد مخمرها در شرایط تخمیری (تنفس بی‌هوازی) بسیار کند است، در شرایط تخمیر انرژی آزاد شده از مقدار معینی مواد قندی مانند یک گرم گلوکز محلول ، درحدود 21 بار کمتر از حالت تنفس عادی (هوازی است) انرژی حاصل از پدیده تخمیر بیشتر به صورت حرارت تلف می‌شود.
محیط در حال تخمیر نسبت به محیطی که در آن تنفس عادی صورت می‌گیرد بسیار گرم‌تر است. تخمیر الکلی تحت اثر مجموعه در همی‌ از آنزیم‌های درون سلولی به نام (زیماز) صورت می‌گیرد. مجموعه آنزیمی هنگامی که مخمرهای آن زنده باشند بیشترین اثر تخمیری را دارند. بازده تخمیری آنزیمها در خارج از سلول بسیار ضعیف‌تر از آنزیم‌های داخل سلول زنده است. بین اثر طبیعی آنزیم‌ها ، نیروی زیستی و ساختار سلولی مخمرها بستگی‌هایی وجود دارد و به اصطلاح تخمیر پدیده‌ای درون سلولی است و آنزیم‌های استخراج شده از مخمرها در خارج از سلول بخش مهمی از قدرت تخمیری خود را از دست می‌دهند.

مخمر چیست؟
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود و قادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند.
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود و قادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند. مخمر شرایط اسیدی را برای تخمیر ترجیح می دهد و پ- هاشن بین ۴ الی ۶ برای فعالیت آن ایده آل است. در خارج از محدوده مذکور ، فعالیت مخمر به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . مواد نگهدارنده مانند ترکیبات بازدارنده رشد کپک به قدرت مخمر برای تولید گاز آسیب وارد مینماید . درجه حرارت صحیح برای نگهداری مخمر و حفظ فعالیت آن بسیار حائز اهمیت است.
درجه حرارت های خیلی سرد یعنی صفر درجه سانتیگراد و یا کمتر لزوماً مخمر را نمی کشد . در حقیقت مخمر میتواند منجمد شود و زنده بماند اما انجماد غیر صحیح میتواند سلولهای مخمر را تخمیر نماید که در این صورت توانائی تخمیر را از دست میدهد.مخمر برای فعالیت و تخمیر به محیط گرم نیاز دارد بنابراین درجه حرارت خمیر می بایست کنترل شود. درجه حرارت مناسب برای فعالیت مخمر بین ۲۷-۲۴ درجه سانتیگراد است که در اینصورت حداکثر گاز را در مرحله تخمیر نهائی تولید می‌کند. در شرایت مرطوب تخمیر نهائی که رطوبت نسبی هوا ۸۵ در صد است درجه حرارت مطلوب ۳۷ درجه سانتیگراد است و تخمیر در بیشترین سرعت انجام می گیرد. درجه حرارت بالاتر از ۴۲ درجه سانتیگراد باعث میشود از فعالیت مخمر کم شودو در درجه حرارت بالاتر از ۵۰ درجه سانتیگراد کاملاً غیر فعال شود.

انواع مخمر
مخمر فشرده یا تر : مخمر فشرده یا تر از صاف کردن محلول خامه مانند مخمر بدست میاید. روغن نباتی و امولسیون کننده ممکنست برای کمک به اکسترودکردن و بسته بندی آن بصورت بلوک های ۵۰۰ تا یک هزار گمی مورد استفاده قرار گیرد.
رطوبت مخمر تر بین ۷۵-۷۰ در صد است . این نوع مخمر می بایست در طول مدت نگهداری و حمل و نقل در درجه حرارتهای بین ۱ تا ۵ درجه سانتیگراد نگهداشته شود. مشروط بر اینکه تهویه کافی برای خارج ساختن گرمای ناشی از تنفس مخمر وجود داشته باشد و درجه حرارت خنک حفظ گردد . مخمر فشرده میتواند در چنین شرایطی تا سه هفته بدون هیچگونه اتلاف مهمی در قدرت تخمیر نگهداری شود.
مخمر خشک: مخمر خشک در دو شکل معمولی و فوری تولید می‌شود. این نوع مخمر از گونه های خاصی انتخاب و ساخته می‌شود تا درجه حرارتهای نسبتا بالای خشک کردن را تحمل کند. رطوبت مخمر خشک بین ۳تا۸ در صد است . مخمر خشک در تهیه خمیر ابتدا می بایست قبل از افزودن به دیگر مواد اولیه فعال شود. برای این منظور مخمر با بخشی از آب مورد استفاده در تهیه خمیر، کمی شکر و آرد مخلوط می‌شود و قبل از افزودن به خمیر بمدت ۱۵ دقیقه رها می‌شود بازاء هر ماه نگهداری حدود ۷% از فعالیت خود را از دست میدهد. مخمر خشک فوری بر خلاف مخمر خشک مغمولی نیازی به آماده سازی و فعال شدن نداشته و میتواند مستقیما یعنی بصورت پودر به خمیر اضافه شود.
مخمر مایع: این مخمر یک محلول رقیق سلولهای مخمر در آب است بگونه ای که ۷.۱ لیتر آن معادل یک کیلوگرم مخمر فشرده یا مرطوب است، حمل آن به واحدهای نانوائی بوسیله تانکرهای مجهز به سیستم خنک کننده صورت می گیرد. در طول حمل محلول مخمر دائما هم زده میشود و درجه حرارت آن در ۳ درجه سانتیگراد نگهداشته می‌شود بگونه ای که قدرت تولید گاز خود را بمدت چند روز حفظ کند. این مخمر برای واحدهای صنعتی بزرگ مناسب است.

تولید مثل مخمرها
مخمرها معمولا با جوانه زدن تکثیر می‌یابند. در این پدیده ، جوانه بر سطح خارجی سلول مادر بوجود می‌آید و با دراز شدن آن ، هسته سلول مادر تقسیم گشته ، یکی از هسته‌های حاصل بدون جوانه زدن مهاجرت می‌کند. آنگاه مواد دیواره سلولی بین جوانه و سلول مادر بوجود آمده ، سرانجام جوانه از سلول مادر جدا می‌شود. یک سلول مخمر ممکن است با روش جوانه زدن تا 24 جوانه تولید کند.
در برخی موارد، سلولهای مخمر با شکاف برداشتن سلول مادر رشد می‌کنند. بدین معنی که سلول مادر دراز شده ، هسته آن تقسیم شده ، دو سلول بوجود می‌آید. افزایش تعداد سلولهای مخمری بر روی محیط سفت، کلونی شبیه باکتری‌ها بوجود می‌آورد.

رشد و فعالیت مخمرها
مخمرها قادر هستند به طریقه بی‌هوازی اختیاری ، رشد نمایند. بدین معنی که از اکسیژن یا ترکیبات آلی به عنوان پذیرنده نهایی الکترونها استفاده می‌کنند. در محیط واجد اکسیژن فراوان ، مخمرها مواد قندی را تخمیر کرده ، اتانول و دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند. این فرآیند اساس صنایع تهیه مشروبات الکلی و شیرینی پزی است.
برخی از گونه‌های ساکارومایسس مانند ساکارومایسس سروزیه را برای تهیه اتانول و دی‌اکسید کربن جهت ورآمدن خمیر نان بکار می‌برند.

جایگاه صنعت تخمیری در دنیا و ایران
صنعت تخمیری جزء صنایع پیشرفته ای است که در دنیا مورد توجه قرار گرفته است و بازار خوبی دارد، بر اساس گزارش های موجود اگر این صنعت رشد 6 تا 7 درصدی داشته باشد تا سال 1404، حدود 300 میلیارد دلار از سهم بازار دنیا را در دست خواهد گرفت که این، رقم قابل توجهی است.
در ایران نیز معاونت علمی ذیل ستاد توسعه زیست فناوری به صنعت تخمیری ورود کرده است و به گفته دبیر کارگروه صنایع تخمیری ستاد توسعه زیست فناوری اگر بخواهیم اهداف ستاد توسعه زیست فناوری را برآورده کنیم، باید سهم ایران در این صنعت را به 9 میلیارد دلار برسانیم.

باید سهم ایران در افق 1404 در صنعت تخمیری باید به 9 درصد برسد
عباس شجاع الساداتی، دبیر کارگروه صنایع تخمیری ستاد توسعه زیست فناوری معاونت علمی در این زمنیه گفت: در ایران نیز صنعت تخمیری رشد خوبی داشت تا اینکه به دلیل عدم حمایت از تولیدات داخلی چندسالی است کارخانجات صنایع تخمیری روزگار خوبی ندارند، اما ستاد توسعه زیست فناوری با حمایت هایی که از این صنعت کرده، قصد احیای این صنعت پویا را دارد.
وی افزود: برنامه‌ریزی کرده‌ایم و تحقیقات مختلفی در این زمینه انجام داده‌ایم تا هم وضعیت فعلی کشور در زمینه صنعت تخمیری را مشخص کنیم و هم اینکه بررسی کنیم برای بالا بردن سهم ایران از بازار جهانی این صنعت چه اقداماتی باید انجام دهیم.
شجاع‌الساداتی تصریح کرد: به طور مثال لازم است بررسی کنیم برای تحقق این برنامه، به تدوین چه مقرراتی نیاز داریم و یا اینکه سرمایه گذاری‌های خود را باید در چه حوزه‌ای انجام دهیم تا در نهایت به افزایش سهم ایران در بازار صنعت تخمیر برسیم.
وی، با تاکید بر اینکه صنعت تخمیری جزء صنایع با تکنولوژی بالا است، خاطرنشان کرد: رشد این صنعت نسبت به دیگر صنایع کمی مشکل‌تر است، زیرا صنایع با تکنولوژی بالا در کشور با دشواری بیشتری رشد می‌کنند، به همین دلیل قصد داریم با مطالعه دقیق بر روی صنایع دیگری که در کشور شکل گرفته است، دلایل شکست یا پیشرفت آنها را بررسی کنیم و از این تجربیات به خوبی بهره ببریم.
دبیر کارگروه صنایع تخمیری ستاد توسعه زیست فناوری معاونت علمی اظهار کرد: آسیب شناسی صنایع دیگر برای ما بسیار اهمیت دارد و سعی داریم تا آخر امسال یا سال آینده این آسیب شناسی را انجام دهیم، زیرا با این کار می‌توانیم اشتباهات گذشته برخی صنایع را تکرار نکنیم و در عوض از رموز موفقیت دیگر صنایع بهره بگیریم.
پایان پیام/23