فهم التخمر اللبني
التخمر اللبني (بالإنجليزية: Lactic Acid Fermentation) هو نوع من التنفس اللاهوائي الذي يحدث في غياب الأكسجين، ويهدف إلى إنتاج الطاقة على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). يشتمل هذا الفعل على تحلل جزيء الجلوكوز (C6H12O6) إلى جزيئين من البيروفات (pyruvate)، مما ينتج عنه تحرير جزيئين من ATP واثنين من ثنائي نوكليوتيد الأدينين وأميد النيكوتين (NADH).
على سبيل المثال، يحدث هذا النوع من التخمر في خلايا العضلات خلال القيام بنشاط بدني شاق، وكذلك في بعض أنواع البكتيريا.
مراحل التخمر اللبني
تنقسم عملية التخمر اللبني إلى مرحلتين رئيسيتين، هما:
- تحليل الجلوكوز
تبدأ هذه العملية بتحطيم سكر الجلوكوز (C6H12O6) الذي يحتوي على 6 ذرات كربون، حيث يتم تكوين جزيئين من البيروفات (pyruvate) الذي يتكون من 3 ذرات كربون لكل جزيء. خلال هذه المرحلة، يتم اختزال مركبين من (NAD+) إلى (NADH)، والتي تُستخدم لاحقًا في الخطوة التالية، بينما يتم أيضاً فسفرة (ADP) لإطلاق جزيئين من ATP كمصادر للطاقة.
- التخمر
في هذه المرحلة، يتم اختزال البيروفات (pyruvate) إلى حمض اللبنيك (بالإنجليزية: Lactic Acid) ذو الثلاث ذرات كربون (CH3CHOHCOOH). يحتاج هذا الاختزال إلى طاقة، مما يؤدي إلى تحويل جزيئين من (NADH) إلى (NAD+).
تطبيقات التخمر اللبني
على الرغم من التقدم التكنولوجي الحديث الذي يسهم في حفظ الطعام، لا يزال التخمر اللبني يُستخدم في العديد من التطبيقات الخاصة بحفظ الأغذية. فيما يلي أبرز هذه التطبيقات:
- حفظ الأسماك من خلال إنتاج الأحماض العضوية وزيادة مدة تخزين اللحوم عبر عملية التخمير.
- تعتبر الخضراوات الحمضية المخمرة مصدراً مهماً للمعادن والفيتامينات، مثل: اللفت، وشرائح الطماطم الخضراء، والقرنبيط، والخيار، والزيتون.
- الفطائر والخبز المخمر بالأحماض تُعتبر غذاءً رئيسيًا في بعض المناطق الإفريقية والآسيوية والأوروبية.
- تنتج المعكرونة الحمضية عن التخمير البكتيري وتستخدم بشكل شائع في جنوب الهند وسيريلانكا.
- تستعين بعض أنواع البكتيريا في القطاعات الغذائية لصناعة الألبان والأجبان والحليب، بالإضافة إلى إنتاج عصير التفاح.
التخمر اللبني في العضلات
تقوم خلايا العضلات بإجراء عملية التخمر اللبني تحت ظروف محددة، عندما تكون مستويات الأكسجين منخفضة. فعلى سبيل المثال، عندما يواجه الشخص ضغطًا بدنيًا شديدًا يجعل من الصعب على الجسم توفير الأكسجين اللازم للخلايا لاستمرار التنفس الخلوي، تلجأ العضلات إلى التخمر اللبني لإنتاج كمية صغيرة من ATP.
على الرغم من ذلك، يتم بعد فترة قصيرة نقل حمض اللاكتيك الناتج من العضلات عبر الدم إلى الكبد، حيث يتحول مجددًا إلى البيروفات ويعالج بشكل طبيعي خلال تفاعلات التنفس الخلوي في وجود الأكسجين.