سكوبي

تُعرف مزرعة السكوبي ( SCOBY )، وهي مزرعة تخمير تكافلية تُستخدم في الطهي، بأنها مزرعة ( بادئة ) تتكون من بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) وبكتيريا حمض الخليك (AAB) والخميرة، وتتكون أثناء تحضير الأطعمة والمشروبات الحامضة مثل الكومبوتشا . ^{[ 1 ]} يخضع كل من البيرة والنبيذ للتخمير باستخدام الخميرة، ولكن عادةً ما يُنظر إلى مكونات بكتيريا حمض اللاكتيك وبكتيريا حمض الخليك، الموجودة حصريًا في السكوبي ، على أنها مصدر للتلف وليست إضافة مرغوبة. ^{[ 2 ] [ 3 ]} تدخل كل من بكتيريا حمض اللاكتيك وبكتيريا حمض الخليك إلى سطح الشعير والمالت في تخمير البيرة ، وإلى العنب في تخمير النبيذ ؛ حيث تعمل بكتيريا حمض اللاكتيك على خفض درجة حموضة البيرة أو النبيذ، بينما تقوم بكتيريا حمض الخليك بأخذ الإيثانول الناتج من الخميرة وأكسدته إلى خل ، مما ينتج عنه طعم ورائحة حامضة. ^{[ 2 ] [ 3 ]} كما أن بكتيريا حمض الخليك مسؤولة أيضًا عن تكوين السكوبي السليلوزي. ^{[ 1 ]}

يشير مصطلح SCOBY بدقة إلى مزرعة البكتيريا والخميرة المعلقة في وسط التخمير، ولكنه يُستخدم أيضًا بشكل شائع للإشارة إلى الغشاء الحيوي الهلامي أو الحصيرة الميكروبية الموجودة عائمة على سطح السائل في الوعاء. تُعرف هذه الحصيرة السليلوزية البكتيرية باسم الغشاء الرقيق ، وهي تتكون من مصفوفة سليلوزية كثيفة تحتوي على مزارع بكتيرية وخميرة. ^{[ 4 ]} يمكن استخدام أغشية SCOBY الرقيقة، مثل غيرها من بادئات التخمير، لمواصلة عملية التخمير في وعاء جديد وإنتاج المنتج المطلوب. ^{[ 4 ]} يتم ذلك عن طريق إضافة جزء من المزرعة السابقة إلى وسط جديد غير مُخمر. عادةً، يُضاف كل من الغشاء الرقيق وجزء من السائل المُخمر سابقًا، حيث يوفر ذلك كمية أكبر من الميكروبات، ويساهم في خفض درجة حموضة الخليط بسرعة، وهو أمر ضروري لسلامة الغذاء. ^{[ 5 ] [ 6 ]} يمكن أن تختلف الكثافة الميكروبية اختلافًا كبيرًا داخل الغشاء الحيوي بسبب ظروف التخمر، مما يؤدي إلى اختلافات محتملة في المنتج النهائي. ^{[ 4 ]}

تُستخدم أنواع مختلفة من البكتيريا والخميرة بناءً على المنتج المطلوب من فطر السكوبي. تشمل هذه المزارع عادةً أنواعًا هوائية سالبة الغرام من بكتيريا حمض الأسكوربيك مثل أسيتوباكتر ، وجلوكونوباكتر ، وكوماجاتايباكتر، وبكتيريا هوائية موجبة الغرام من بكتيريا حمض اللاكتيك مثل لاكتوباسيلس، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الخمائر مثل ساكاروميسيس وزيغوساكاروميسيس . [ 1 ] [ 2 ] ^{تُفحص السلالات مسبقًا للتأكد من قدرتها} على البقاء في ظل ظروف متوافقة، وزيادة إنتاجية المنتج المطلوب، وعدم قدرتها على المنافسة؛ وبمجرد اختيارها، تُعدّل ظروف الزراعة المختلفة لتحقيق النمو الأمثل والإنتاجية. ^{[ 7 ]}

بالنسبة لخميرة الكومبوتشا (SCOBY)، تتمثل الخطوة الأولى في تخمير السكريات، مثل الجلوكوز، الموجودة في الشاي الأسود أو الأخضر، بواسطة الخميرة لإنتاج الإيثانول وثاني أكسيد الكربون. ^{[ 8 ]} تشير التقارير إلى أن خميرة الزيجوساكاروميسيس تُستخدم في 84.1% من عمليات تخمير خميرة الكومبوتشا نظرًا لثباتها العالي في الظروف الغنية بالسكريات والملوحة ، بينما تُستخدم خميرة السكاروميسيس بشكل أساسي لكفاءتها في التخمير ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية ومحتوى الكحول المرتفع. ^{[ 1 ]} يمكن أيضًا إضافة أنواع مختلفة من الخميرة إما كوسيلة تكميلية لإضفاء نكهات وروائح متنوعة أو لضمان اكتمال التفاعل من خلال استغلال بيئات مختلفة. ^{[ 1 ]} على الرغم من اختلاف هذه البيئات من خميرة لأخرى، إلا أن بعض ظروف التخمير تظل ثابتة. تشمل هذه الظروف، على سبيل المثال لا الحصر، تركيزًا عاليًا للمادة المتفاعلة، ومستويات كافية من الأكسجين، ودرجات حرارة تتراوح بين 20 و30 درجة مئوية (68-86 درجة فهرنهايت) ، ودرجة حموضة تتراوح بين 4 و4.5. ^{[ 9 ]}  

تتمثل الخطوة الثانية في تكوين سكوبي (SCOBY) في إدخال أنواع مختلفة من البكتيريا إلى المزرعة السائلة لتحويل الإيثانول الناتج عن التخمر إلى أحماض عضوية مثل حمض اللاكتيك أو حمض الخليك. تُعرف هاتان العمليتان بتخمر حمض اللاكتيك واستقلاب الإيثانول على التوالي. ^{[ 8 ]} يُعد السليلوز أحد النواتج الثانوية المحتملة لهذا التفاعل، والذي يُشكل أساس الغشاء الحيوي لسكوبي. ^{[ 4 ]} وكما هو الحال مع الخمائر، يؤثر نوع البكتيريا المُختار وظروف الاستزراع بشكل مباشر على خصائص منتج الكومبوتشا السائل، بالإضافة إلى تركيب وشكل غشاء سكوبي. في حين أن هناك العديد من الأنواع التي تمتلك الآليات اللازمة لتكوين السليلوز، مثل أسيتوباكتر وكوماغاتايباكتر ، تُعد غلوكوناسيوباكتر من أكثر الأنواع استخدامًا، إذ تتواجد في 86-99% من المزارع السائلة والأغشية الحيوية . ^{[ 1 ]} تتشابه ظروف الاستزراع اللازمة لهذه البكتيريا مع ظروف استزراع الخمائر، ولكنها تتطلب كمية أكبر من الأكسجين نظرًا لطبيعتها الهوائية في أكسدة الإيثانول لتكوين الأحماض العضوية. ^{[ 10 ]}

بمجرد استقرار الظروف الداخلية للزراعة المشتركة، يُترك المزيج التكافلي ليتخمر. وقد أشارت بعض الدراسات إلى أن مدة التخمر المثلى هي 10 أيام، ولكن يمكن تعديل هذه المدة لتغيير محتوى المنتج؛ إذ ترتبط فترات التخمر الأطول بمستويات أعلى من الأحماض العضوية والأحماض الأمينية الأخرى، مما قد يُفسر النكهة الحامضة الخفيفة في بعض أنواع الكومبوتشا. ^{[ 10 ]} على الرغم من وجود ضوابط، إلا أن الأنواع المكونة للمزارع المختلطة قد تُحدث تغييرات أيضية من تحضير لآخر مع أدنى تغيير في ظروف الزراعة المشتركة، مما قد يُؤثر على خصائص المنتج مثل تركيز السكر، لذا فإن المراقبة الدقيقة ضرورية عند التشغيل المستمر أو إعادة استخدام بادئ الزراعة . ^{[ 1 ]}

يُنتج عن تكوّن غشاء السليلوز على سطح المرق منتجٌ ذو خصائص فريدة يجدها كلٌّ من البكتيريا والمستهلكين مفيدة. عند تلقيح المزرعة، تبدأ بكتيريا مثل أسيتوباكتر على الفور بسحب جزيئات الجلوكوز معًا خارج الخلية وربطها عبر روابط β(1-4) لتشكيل تراكيب طويلة ورفيعة تمتد من أغشيتها الخلوية تُسمى اللييفات . ^{[ 1 ]} يُظهر السليلوز النانوي المُكوِّن لهذه اللييفات قوةً وثباتًا كبيرين مع السماح في الوقت نفسه بالتفاعلات المحبة للماء والتوافق الحيوي، مما يجعله موردًا قيّمًا للمزرعة. ^{[ 11 ]} تربط مجموعة متنوعة من روابط الترابط بين الجزيئات وداخلها العديد من اللييفات معًا لتكوين التراكيب النهائية الأكبر حجمًا والمعروفة باسم اللييفات الدقيقة؛ ونظرًا لسلامة اللييفات الدقيقة والطبيعة الخطية المنظمة لروابط السليلوز، يُمكن أيضًا الإشارة إلى الغشاء الحيوي الناتج باسم المصفوفة أو الحصيرة. ^{[ 11 ]} يُعد هذا الغشاء الحيوي آلية دفاع طبيعية للزراعة المشتركة، ويمكنه تحمل الظروف القاسية كدرجات الحرارة العالية والأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 11 ]} تُعتبر خاصيتان إضافيتان لسليلوز النانو الليفي - نقاوته العالية وبلوريته - هدفًا رئيسيًا في البحوث الطبية الحيوية لتكوين سقالات نسيجية متوافقة حيويًا، ومكونات قلبية وعائية كالأوعية الدموية، وطعوم العظام، وبدائل الأنسجة الضامة. ^{[ 12 ]} كما يمكن استخلاص ألياف السليلوز النانوية عن طريق التحلل المائي الحمضي واستخدامها في صناعات تغليف الأغذية والملابس ومعالجة مياه الصرف الصحي. ^{[ 1 ] [ 11 ]}

يعتمد سُمك طبقة الكومبوتشا (SCOBY) على جميع ظروف التخمير، ولكن أشارت إحدى الدراسات إلى أن متوسط ​​سُمكها يتراوح بين 2 و5 مليمترات. ^{[ 13 ]} يمكن تقسيم طبقة الكومبوتشا لبدء عدة مزارع أو تجفيفها لإنتاج طعام شبيه باللحم المقدد. يبيع بعض البائعين طبقات مجففة كبديل مستقر للتخزين المؤقت للبادئ الطازج، ولكن قد يتسبب التجفيف الحراري في تلف المزرعة. ^{[ 14 ]} بمجرد إزالة الطبقة، تبدأ المزرعة في تكوين طبقة جديدة تُعرف بشكل غير رسمي باسم "طبقة الكومبوتشا الصغيرة". يمكن تكرار هذه العملية عدة مرات لعدة أشهر متتالية. ^{[ 15 ]}

بالإضافة إلى مشروب الكومبوتشا، هناك مجموعة متنوعة من الأطعمة والمشروبات الأخرى التي تتطلب "مزرعة تكافلية" مماثلة في إنتاجها، مثل:

• بيرة الزنجبيل
• جون ، مشروب مشابه للكومبوتشا
• الكفير
• خبز العجين المخمر ، الذي يستخدم بادئات تعتمد على الخمائر البرية
• تيبكوس
• الخل ، الذي يتطلب إنتاجه وجود " أم الخل".
• لامبيك

تستخدم جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا ومكتبة ولاية كوينزلاند فطر الكومبوتشا لإنتاج نسيج حيوي قابل للاستخدام، والذي يعتبر نوعًا من الجلد النباتي . ^{[ 16 ]}

قام فريق دولي صغير من مهندسي المواد والحاسوب من المملكة المتحدة وإيطاليا واليونان باختبار إمكانية استخدام فطر الكومبوتشا لإنتاج لوحات الدوائر الإلكترونية . ^{[ 17 ]}

• بكتيريا حمض الخليك
• بكتيريا حمض اللاكتيك

• برنامج بعنوان "إحياء التخمير" على قناة بي بي سي نيوز .
• مقال ن. باديلا "افعلها بنفسك" في صحيفة هارفارد كريمسون .

• قائمة مزعومة لخميرة وبكتيريا الكومبوتشا، في "Cultures for Health".