علم الأحياء الدقيقة الصناعي
تطبيق صناعة المواد الغذائية > التخمير

التخمير هو تفاعل حيث يمكن تحويل السكر إلى غاز أو كحول أو أحماض. يحدث التخمر اللاهوائي مما يعني أن الكائنات الحية الدقيقة التي تمر من خلال التخمير يمكن أن تعمل دون وجود الأكسجين. تستخدم الخمائر والبكتيريا بشكل شائع لإنتاج منتجات متعددة على نطاق واسع. شرب الكحول منتج تنتجه الخميرة والبكتيريا. يُعرف الكحول الذي يمكن استهلاكه أيضًا باسم الإيثانول ويستخدم الإيثانول لتشغيل السيارات كمصدر للوقود. ينتج شرب الكحول من السكريات الطبيعية مثل الجلوكوز. ينتج ثاني أكسيد الكربون كمنتج جانبي في هذا التفاعل ويمكن استخدامه لصنع الخبز، ويمكن استخدامه أيضًا في كربونات المشروبات. نبيذ التخمير: المشروبات الكحولية مثل الجعة والنبيذ يتم تخميرها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة عندما لا يوجد أكسجين.
في هذه العملية بمجرد وجود ما يكفي من الكحول وثاني أكسيد الكربون في الوسائط تبدأ الخميرة في الموت بسبب أن البيئة تصبح سامة بالنسبة لها. هناك العديد من سلالات الخميرة والبكتيريا التي يمكنها تحمل كميات مختلفة من الكحول في بيئتها قبل أن تصبح سامة، وبالتالي يمكن للمرء الحصول على مستويات مختلفة من الكحول في البيرة والنبيذ فقط عن طريق اختيار سلالة جرثومية مختلفة. يمكن لمعظم الخميرة أن تتحمل ما بين 10 و 15 في المائة من الكحول، ولكن هناك بعض السلالات التي يمكنها تحمل ما يصل إلى 21 في المائة من الكحول. يمكن أيضًا تصنيع منتجات الألبان مثل الجبن والزبادي من خلال التخمير باستخدام الميكروبات. تم إنتاج الجبن كطريقة للحفاظ على العناصر الغذائية التي يتم الحصول عليها من الحليب، من خلال التخمير وبالتالي إطالة العمر الافتراضي للمنتج. تستخدم الميكروبات لتحويل سكر اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك عن طريق التخمير. البكتيريا المستخدمة في هذا التخمر وعادة ما تكون من عائلات البلازميد (Lactococci) وهي البكتريا المكونة أو العقديات. في بعض الأحيان يتم إضافة هذه الميكروبات قبل أو بعد خطوة التحميض اللازمة لإنتاج الجبن. كما أن هذه الميكروبات مسؤولة عن النكهات المختلفة للجبن لأنها تحتوي على إنزيمات تكسر سكريات الحليب والدهون إلى كتل بناء متعددة. قد يتم إدخال بعض الميكروبات الأخرى مثل العفن عن قصد أثناء أو قبل تعتيق الجبن لإضفاء نكهة مختلفة عليه.
يبدأ إنتاج الزبادي من بسترة الحليب حيث يتم تقليل الميكروبات غير المرغوب فيها أو التخلص منها. بمجرد أن يتم تعقيم الحليب يصبح الحليب جاهزًا للمعالجة لتقليل محتوى الدهون والسائل، وبالتالي فإن ما يتبقى هو محتوى صلب في الغالب. يمكن القيام بذلك عن طريق تجفيف الحليب بحيث يتبخر السائل أو بإضافة الحليب المركز. زيادة المحتوى الصلب للحليب يزيد أيضًا من القيمة الغذائية لأن العناصر الغذائية تكون أكثر تركيزًا. بعد الانتهاء من هذه الخطوة يصبح الحليب جاهزًا للتخمير حيث يتم تلقيح الحليب بالبكتيريا في عبوات صحية من الفولاذ المقاوم للصدأ ثم يتم مراقبته بعناية لإنتاج حمض اللاكتيك ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة.
يمكن إنتاج الإنزيمات من خلال التخمير إما عن طريق التخمير المغمور و / أو التخمير في الحالة الصلبة. يُشار إلى التخمير المغمور عندما تكون الكائنات الحية الدقيقة على اتصال مع الوسائط. في هذه العملية يكون الاتصال بالأكسجين ضروريًا. يمكن للمفاعلات الحيوية / المخمرات المستخدمة للقيام بهذا الإنتاج الضخم للمنتج تخزين ما يصل إلى 500 متر مكعب في الحجم. التخمر في الحالة الصلبة أقل شيوعًا من التخمير المغمور، ولكن له فوائد عديدة. هناك حاجة أقل لأن تكون البيئة معقمة نظرًا لوجود كمية أقل من المياه، كما أن هناك ثباتًا وتركيزًا أعلى للمنتج النهائي. يتم تصنيع الأنسولين من خلال عملية التخمير واستخدام الإشريكية القولونية المؤتلفة أو الخميرة من أجل صنع الأنسولين البشري الذي يسمى أيضًا هومولين .