مخمر چیست؟ انواع مخمر ها میکروارگانیسم های یوکاریوتی، تک سلولی هستند که به عنوان قارچ طبقه بندی می شوند. یوکاریوت ها ارگانیسم هایی هستند که سلول های آنها دارای هسته محصور در یک پاکت هسته ای است. اولین مخمر صدها میلیون سال پیش ایجاد شده است و در حال حاضر حداقل 1500 گونه شناخته شده است. تخمین زده می شود که 1٪ از کل گونه های قارچی توصیف شده را تشکیل دهند.
مخمرها موجودات تک سلولی هستند که از اجداد چند سلولی تکامل یافته اند ، بعضی از گونه ها توانایی ایجاد ویژگی های چند سلولی را با تشکیل رشته هایی از سلول های جوانه دار متصل به نام pseudohyphae یا هیف های کاذب دارند. اندازه مخمرها بسته به گونه و محیط بسیار متفاوت است ، به طور معمول قطر 3-4 میکرومتر اندازه گیری می شود ، اگرچه اندازه برخی از مخمرها می تواند تا 40 میکرومتر رشد کند.
کلمه “مخمر” از کلمه انگلیسی gist ، gyst و از ریشه هندو اروپایی yes- به معنی “جوش” ، “کف” یا “حباب” آمده است. میکروب های مخمر احتمالاً یکی از اولین موجودات اهلی هستند. باستان شناسان در حال حفر در ویرانه های مصر سنگ های آسیاب اولیه و اتاق های پخت نان که در تهیه آن از مخمر استفاده شده و همچنین نقاشی های نانوایی ها و کارخانه های آبجو سازی 4000 ساله را پیدا کردند.
تغذیه و رشد
مخمرها به دلیل اینکه از ترکیبات آلی به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند ، به نور آفتاب برای رشد نیاز ندارند. کربن بیشتر از قندهای هگزوز مانند گلوکز و فروکتوز یا دی ساکاریدها مانند ساکارز و مالتوز بدست می آید. برخی از گونه ها می توانند قندهای پنتوز مانند ریبوز ، الکل و اسیدهای آلی را متابولیزه کنند. گونه های مخمر یا برای تنفس سلولی هوازی به اکسیژن (هوازهای اجباری) احتیاج دارند یا بی هوازی هستند ، اما از روش های هوازی تولید انرژی (بی هوازی های غیر عادی) نیز برخوردارند. برخلاف باکتری ها ، هیچ گونه مخمر شناخته شده فقط به صورت بی هوازی رشد نمی کند (بی هوازی های اجباری). بیشتر مخمرها در یک محیط pH خنثی یا کمی اسیدی رشد می کنند.
مخمرها کجا یافت می شوند؟
مخمرها در محیط زیست بسیار رایج هستند و اغلب از مواد غنی از شکر جدا می شوند. به عنوان مثال می توان به مخمرهای موجود در پوست میوه ها و انواع توت ها (مانند انگور ، سیب یا هلو) و ترشحات از گیاهان (مانند شیره گیاهان یا کاکتوس ها) اشاره کرد. برخی از مخمرها در ارتباط با خاک و حشرات یافت می شوند. عملکرد اکولوژیکی و تنوع زیستی مخمرها در مقایسه با سایر میکروارگانیسم ها نسبتاً ناشناخته است. مخمرهایی از جمله Candida albicans ، Rhodotorula rubra ، Torulopsis و Trichosporon cutaneum ، به عنوان بخشی از فلور پوست در بین انگشتان پا زندگی می کنند. مخمرها همچنین در فلور روده پستانداران و برخی حشرات وجود دارد و حتی محیط های اعماق دریا میزبان مجموعه ای از مخمرها هستند.
مخمر چگونه تولید مثل می کند؟
مخمرها ، مانند همه قارچ ها ، ممکن است دارای چرخه های تولید مثل جنسی و غیر جنسی باشند. متداول ترین روش رشد رویشی در مخمر ، تولید مثل غیرجنسی با جوانه زدن است ، که در آن یک جوانه کوچک (همچنین به عنوان سلول مخلوط یا دختر شناخته می شود) بر روی سلول اصلی ایجاد می شود. هسته سلول پدر و مادر به یک هسته دختر تقسیم شده و به سلول دختر مهاجرت می کند.
جوانه سپس رشد می کند تا زمانی که از سلول اصلی جدا شود و سلول جدیدی تشکیل دهد. سلول دختر تولید شده در طی مراحل جوانه زدن به طور کلی کوچکتر از سلول مادر است. برخی از مخمرها ، از جمله Schizosaccharomyces pombe ، به جای جوانه زدن با شکافت تولید مثل می شوند و در نتیجه دو سلول دختر با اندازه یکسان ایجاد می کنند.
تولید مثل میتوز مخمر ها
مخمرها با میتوز به طور غیر جنسی تولید مثل می شوند و بسیاری از آنها این کار را با تقسیم نامتقارن انجام می دهند که به جوانه زدن معروف است. با عادت رشد تک سلولی خود ، مخمرها را می توان با کپک هایی که رشد می کنند ، تضاد داد. گونه های قارچی که می توانند هر دو شکل داشته باشند (بسته به دما یا شرایط دیگر) قارچ های دو ریخت نامیده می شوند. قارچ های دو ریخت قارچ هایی هستند که می توانند به صورت کپک و مخمر وجود داشته باشند. این امر معمولاً با تغییر دما ایجاد می شود به عنوان قارچ های حرارتی نامتعارف توصیف می شوند.
تولید مثل میوز مخمرها
به طور کلی ، در شرایط تنش زیاد مانند کمبود مواد مغذی ، سلولهای هاپلوئید می میرند. در همان شرایط ، سلولهای دیپلوئید می توانند دچار اسپور ، وارد تولید مثل جنسی (میوز) و تولید اسپورهای هاپلوئید متنوعی شوند ، که می توانند به جفت شدن (مزدوج) ادامه داده و دیپلوئید را اصلاح کنند.
دمای لازم برای رشد انواع مخمر
مخمرها با توجه به دامنه دمایی که در آن بهترین رشد را دارند ، متفاوت هستند. به عنوان مثال ، Leucosporidium frigidum در دمای 2- تا 20 درجه سانتیگراد (28 تا 68 درجه فارنهایت) ، ساکارومایسس تلوریس در 5 تا 35 درجه سانتیگراد (41 تا 95 درجه فارنهایت) و کاندیدا اسلوففی در 28 تا 45 درجه سانتیگراد (82 تا 113) رشد می کند درجه فارنهایت). سلول ها در شرایط خاص می توانند در برابر یخ زدگی زنده بمانند ، و زنده ماندن با گذشت زمان کاهش می یابد.
تخمیر
گونه مخمر Saccharomyces cerevisiae در فرآیندی معروف به تخمیر ، کربوهیدرات ها را به دی اکسید کربن و الکل ها تبدیل می کند. محصولات این واکنش برای هزاران سال در پخت و تولید مشروبات الکلی مورد استفاده قرار گرفته است.
cerevisiae همچنین یک ارگانیسم مدل مهم در تحقیقات زیست شناسی سلول های مدرن است ، و یکی از میکروارگانیسم های یوکاریوتی کاملاً مورد مطالعه است. محققان برای درک زیست شناسی سلول یوکاریوتی و در نهایت زیست شناسی انسان ، آنرا کشتند. گونه های دیگر مخمرها ، مانند Candida albicans ، عوامل بیماری زای فرصت طلب هستند و می توانند باعث ایجاد عفونت در انسان شوند. مخمرها اخیراً برای تولید برق در سلولهای سوختی میکروبی و تولید اتانول برای صنعت سوخت های زیستی استفاده شده است.
بیشتر بخوانید: افزودنی های غذایی مجاز
انواع مخمرها کدام هستند؟
انواع مخمرها با توجه به نوع رشد و تولید مثل، محل زندگی و اثری که دارند به دسته های زیر تقسیم می شود:
- ساکارومیسز سرویزیه
- کریپتو کوکوس آلبیدیوس
- کاندیدا آلبیکنز
ساکارومیسز سرویزیه
Sachharomyces cerevisiae نوعی مخمر است که از طریق جوانه زنی تولید مثل و تکثیر می کند و جهت تهیه و تولید نان مورد استفاده قرار می گیرد. دی اکسید کربن تولید شده از تولید مثل این ماده موجب ور آمدن و پف کردن خمیر می شود. این مخمر همچنین تولید نوشیدنی های الکی کاربرد دارد.
کریپتو کوکوس آلبیدیوس
Cryptococcus albidus نوع دیگری از انواع مخمرهاست که از طریق جوانه زنی تولید مثل و تکثیر می کند. این گونه بیشتر در سطح برگ ها وجود دارد. مهم ترین نوع آن از دید انسان ها نوع نئوفورمیس ها است که حاوی پاتوژن بسیار زیاد و قابل توجهی بوده و در بیماران دارای مشکل نقص ایمنی موجب بیماری کریپتوکوکوزیس می شود. در این موجود کپسولی وجود دارد که نقش بسزایی در ایجاد بیماری و سرایت آن به افراد دیگر دارد چرا که از شناسایی و حذف آن توسط گلبول های سفید جلوگیری می کند. همچنین این سویه از مخمرها می تواند موجب آلودگی ریه شود و مشکلات تنفسی را ایجاد کند.
کاندیدا آلبیکنز
Candida albicans نوعی قارچ است که به دوشکل وجود دارد و می تواند در دمای 37 درجه سانتیگراد (دمای طبیعی بدن) رشد کند. این نوع مخمرها به طور طبیعی در غشای مخاطی موجودات زنده مانند انسان ها و جانداران خونگرم زندگی و رشد می کنند و آسیب خاصی به بدن میزبان خود وارد نمی کند. حدود 50 درصد از انسان ها این ماده را در بخش های مخاطی خود مانند دهان، روده و واژن و گاها پوست دارند. یکی از بیماری هایی که در نتیجه فعالیت این موجودات ایجاد می شود بیماری برفک دهان است. همچنین در افرادی که آنتی بیوتیک بسیاری مصرف می کنند این مخمر می تواند موجب بیماری شود.
کاربرد مخمر چیست؟
سال هاست که از مخمرها به منظور تهیه و تولید نان، بسیاری از محصولات و مواد صنعتی و همچنین نوشیدنی های الکلی استفاده می شود. این موجودات به دلیل داشتن ویژگی هایی مانند سرعت رشد بالا، قابلیت تولید زیست توده فراوان، در دسترس بودن بسیار و… بسیار مورد توجه هستند. در ادامه به برخی از مهم ترین کاربرد های آن می پردازیم:
کاربرد مخمر در نان
خمیر مایه یا مخمر، قند را به الکل، دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل میکند. در شرایط مساعد و حرارت کافی به سرعت تخمیر شده و شروع به فعالیت می کند.
انواع مخمر نان :
- مخمر یا خمیر مایه خشک متداول ترین و خالص ترین نوع مخمر است.
- خمیر مایه صنعتی ، خمیر مایه تر یا خمیرمایه فشرده این نوع مخمر تا سه ماه در فریزر قابل نگهداری است.
- مخمر مایع : این نوع مخمر محلول در اب است و نگهداری آن دشوار تر است و برای کاربرد در مقیاس بزرگ استفاده میشود.
کاربرد مخمر در نوشیدنی الکلی
تفاوت اصلی بین مخمر آبجو و مخمر نان در این است که برای تهیه دمش به مخمری احتیاج دارد که بتواند CO2 و الکل تولید کند در حالی که مخمر نان تمرکز بسیار بیشتری روی CO2 دارد.
مخمر آبجو بیشتر به دلیل نقش خود در تولید آبجو و شراب شناخته شده است. طبق مرکز پزشکی دانشگاه روچستر ، مخمر آبجو در طی فرآیند دم آوری آبجو جمع می شود. اما همچنین یک مکمل غذایی است که بسیاری از افراد از آن برای درمان بیماری های مختلف مانند کاهش قند خون در افراد دیابتی و کمک به بهبود علائم دستگاه گوارش در افراد مبتلا به سندرم روده تحریک پذیر استفاده می کنند.
کاربرد مخمر در شکلات سازی
همانطور که می دانید برای تولید شکلات از دانه های گیاه کاکائو استفاده می شود که این دانه ها به صورت خام و تلخ هستند. همچنین عطر و طعم آن ها مانند شکلات نیست و به همین دلیل نیاز به پخته شدن و انجام فرآیند تخمیر دارند. برای این کار ابتدا دانه های کاکائو را تحت فرآیند اسیدی شدن به کمک اسید سیتریک قرار می دهند و در ادامه تفاله های آن که سرشار از شکر کاکائو هستند تحت تخمیر خود به خودی قرار می گیرند. در این فرآیند تخمیر توسط مخمرتحت شرایط بی هوازی و pH اسیدی انجام گرفته و نوع متابولیت ها کفیت محصول نهایی را تعیین می کنند. از مهم ترین مخمرهایی که در شکلات سازی استفاده می شود مخمر ساکارومیسز سرویزیه است. این مخمر دارای فعالیت و سرعت رشد بالایی بوده و سازگاری خوبی با شرایط مختلف مانند غلظت بالای اتانول و دمای بالا دارد.
کاربرد مخمر در پزشکی
از پودر مخمر در بسیاری از محیط های آزمایشگاهی، مطالعات ژنتیکی، تولید داروها و ویتامین ها و…. استفاده می شود. از آنجاییکه شباهت بسیاری میان ژنوم انسان و مخمر ها وجود دارد از این موجودات به منظور مطالعه سلول های بنیادی و بسیاری از ژن های بیماری زا استفاده می شود.
جمع بندی
مخمر ها میکروارگانیسم های یوکاریوتی و تک سلولی هستند که در دسته قارچ ها قرار دارند. از طرق تقسیم سلولی تکثیر و تولید مثل می کنند و انواع مختلفی دارند. سه دسته مهم آن ها شامل ساکارومیسز سرویزیه، کریپتو کوکوس آلبیدیوس و کاندیدا آلبیکنز است. کاربردهای مختلفی در صنایع غذایی مانند پخت نان، تولید نوشیدنی ها، شکلات سازی، پزشکی و… دارند.
بیشتر بخوانید: فواید و مضرات مواد غذایی نگهدارنده
