การหมัก (ชีวเคมี)

สำหรับความหมายอื่นดูที่ การหมักดอง

การหมัก (Fermentation; มาจากภาษาละติน Fervere หมายถึง "เดือด") เป็นกระบวนทางชีวเคมีภายในเซลล์ เพื่อสร้างพลังงานจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ หรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ด้วยเอนไซม์ โดยมีสารอินทรีย์เป็นทั้งตัวให้และตัวรับอิเล็กตรอน  ซึ่งต่างจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจนที่ใช้ออกซิเจนที่เป็นสารอนินทรีย์เป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย ในครั้งแรกคำว่าการหมักใช้อธิบายลักษณะที่เกิดจากการทำงานของยีสต์ในน้ำผลไม้ เพราะยีสต์ย่อยสลายน้ำตาลในสภาวะที่ไร้ออกซิเจน จึงเกิดฟองแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ผุดขึ้นมาเหมือนน้ำเดือด เริ่มใช้ครั้งแรกเมื่อราวปลายคริสต์ศตวรรษที่ 14 ในหนังสือ alchemy แต่เริ่มใช้ในความหมายปัจจุบันเมื่อราวคริสต์ศตวรรษที่ 16

ประเภทของการหมัก 
มีหลายประเภท
 แบ่งตามผลผลิต
 ผลผลิตเป็นตัวเซลล์ (Microbial cell) เช่น การผลิตยีสต์เพื่อใช์ในอุตสาหกรรมขนมอบ (Bakers’ yeast) การผลิตเซลล์จุลินทรีย์เพื่อใช้เป็นอาหารมนุษย์และสัตว์ (Single cell protein, SCP)
 ผลผลิตเป็นเอนไซม์ (Microbial enzyme)ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น เอนไซม์อะไมเลส (Amylase) เอนไซม์ไลเปส (Lipase) เอนไซม์โปรตีเอส (Proteases) เป็นต้น
 ผลผลิตเป็นสารเมทาบอไลท์ (Microbial metabolite) อาจจะเป็นสารเมทาบอไลท์ปฐมภูมิ (Primary metabolite) เช่น เอทานอล บิวทานอล ไลชีน วิตามิน เป็นต้น จุลินทรีย์จะผลิตสารเหล่านี้ขึ้นในช่วง Log phase และสารเมทาบอไลท์ทุติยภูมิ (Secondary metabolite) ซึ่งเป็นผลผลิตจากกระบวนการเมตาบอลิซึมปฐมภูมิ ซึ่งพบในจุลินทรีย์บางชนิดในช่วง Stationary phase ของการเจริญ แต่มีความสำคัญเช่น ยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ชนิดอื่นได้ เป็นสารส่งเสริมการเจริญเติบโต (Growth promoter) หรือมีคุณสมบัติเป็นยารักษาโรค เป็นต้น
 เกิดการเปลี่ยนรูปของสารประกอบที่เติมลงไป (Transformation process) เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารประกอบให้อยู่ในรูปที่คล้ายกัน แต่มีราคาสูงขึ้นเช่น กระบวนการผลิตน้ำส้มสายชู (การเปลี่ยนเอทานอลไปเป็นกรดน้ำส้ม)การผลิตยาปฏิชีวนะ เป็นต้น
 แบ่งตามความต้องการอากาศหรือออกซิเจน
 Aerobic fermentation เป็นการหมักที่ต้องการอากาศ เช่น การหมักกรดซิตริก และกรดน้ำส้ม เป็นต้น
 Anaerobic fermentation เป็นการหมักที่ไม่ต้องการออกซิเจน เช่น การหมักอะซิโตนและบิวทานอล
 แบ่งตามสภาพการควบคุมการปนเปื้อนของเชื้อ
 Septic fermentation เป็นการหมักในสภาพเปิด ไม่จำเป็นต้องฆ่าเชื้อจุลินทรีย์
 Semi-septic fermentation เป็นการหมักในสภาพปิดเพื่อป้องกันการปนเปื้อนเชื้อจากภายนอก แต่ไม่จำเป็นต้องฆ่าเชื้อที่ปนเปื้อนมากับวัตถุดิบ
 Aseptic fermentation เป็นการหมักในสภาพปิดที่ปราศจากการปนเปื้อนเชื้อทั้งหมด
 แบ่งตามลักษณะหรือปริมาณน้ำในอาหารเลี้ยงเชื้อ
 การหมักบนอาหารแข็ง (Solid state fermentation)
 Submerge state fermentation เป็นการหมักที่ทำได้โดยการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในอาหารที่มีลักษณะเหลว
 แบ่งตามลักษณะของกระบวนการที่ใช้
 การหมักแบบไม่ต่อเนื่อง (Batch fermentation) ทำในระบบปิดที่มีสารอาหารเริ่มต้นปริมาณจำกัดเมื่อใส่จุลินทรีย์เพาะเลี้ยงลงไปในระบบแบบต่อเนื่องแล้วจะไม่มีการเติมสารใดๆ ลงไปอีก
 การหมักแบบต่อเนื่อง (Continuous fermentation) เป็นโดยมีการเติมอาหารใหม่และถ่ายอาหารเก่าออกจากระบบในอัตราเดียวกันตลอดเวลา
 Fed-batch fermentation เป็นการหมักที่มีการเติมสารอาหารบางอย่างเพิ่มลงไปในอาหารเลี้ยงเชื้อเป็นระยะๆ

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 
 Works of Louis Pasteur  Pasteur Brewing.
 The chemical logic behind fermentation and respiration 

วิทยาเห็ดรา
ชีวเคมี
การถนอมอาหาร
 
การผลิตเบียร์