الخميرة هي أي نوع من الفطريات التي تنمو في المقام الأول في شكل وحيد الخلية وتتكاثر عن طريق التبرعم أو الانشطار . الخمائر كائنات حية دقيقة حقيقية النواة نشأت منذ مئات الملايين من السنين، ويُعرف منها حاليًا ما لا يقل عن 1500 نوع . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] وهي تُشكل حوالي 1% من جميع أنواع الفطريات الموصوفة. [ 4 ]
لا تُشكّل الخمائر مجموعة تصنيفية أو تطورية واحدة . يُستخدم مصطلح "الخميرة" غالبًا كمرادف لـ Saccharomyces cerevisiae ، [ 11 ] ولكن التنوع التطوري للخمائر يتجلى في تصنيفها ضمن شعبتين منفصلتين : Ascomycota و Basidiomycota . تُصنّف الخمائر المتبرعمة، أو "الخمائر الحقيقية"، ضمن رتبة Saccharomycetales ، [ 12 ] في شعبة Ascomycota.
في عام 1857، أثبت عالم الأحياء الدقيقة الفرنسي لويس باستور أنه من خلال ضخ الأكسجين في مرق الخميرة، يمكن زيادة نمو الخلايا ، ولكن التخمر يثبط - وهي ملاحظة عُرفت لاحقًا باسم " تأثير باستور ". في بحثه " مذكرة حول التخمر الكحولي "، أثبت باستور أن التخمر الكحولي يتم بواسطة الخمائر الحية وليس بواسطة عامل حفاز كيميائي. [ 14 ] [ 20 ]
بحلول أواخر القرن الثامن عشر، تم تحديد سلالتين من الخميرة المستخدمة في صناعة الجعة: خميرة الخباز ( Saccharomyces cerevisiae ) (خميرة التخمير العلوي) وخميرة الجعة الباستورية ( S. pastorianus ) (خميرة التخمير السفلي). بدأ الهولنديون ببيع خميرة الخباز تجاريًا لصناعة الخبز منذ عام ١٧٨٠؛ بينما بدأ الألمان، حوالي عام ١٨٠٠، بإنتاج خميرة الخباز على شكل كريمة. وفي عام ١٨٢٥، طُوّرت طريقة لإزالة السائل حتى يتسنى تحضير الخميرة على شكل قوالب صلبة. [ ٢١ ] وتحسّن الإنتاج الصناعي لقوالب الخميرة مع إدخال مكبس الترشيح عام ١٨٦٧. وفي عام ١٨٧٢، طوّر البارون ماكس دي سبرينغر عملية تصنيع لإنتاج الخميرة المحببة من دبس الشمندر ، [ ٢٢ ] [ ٢٣ ] [ ٢٤ ] وهي تقنية استُخدمت حتى الحرب العالمية الأولى. [ 25 ] في الولايات المتحدة، كانت الخمائر المحمولة جواً التي تحدث بشكل طبيعي تُستخدم بشكل حصري تقريباً حتى تم تسويق الخميرة التجارية في المعرض المئوي عام 1876 في فيلادلفيا، حيث عرض تشارلز إل. فليشمان المنتج وطريقة استخدامه، بالإضافة إلى تقديم الخبز المخبوز الناتج. [ 26 ]
حرر اختراع الثلاجة الميكانيكية ( التي سُجلت براءة اختراعها لأول مرة في خمسينيات القرن التاسع عشر في أوروبا) صانعي الجعة والنبيذ من القيود الموسمية لأول مرة، وسمح لهم بالخروج من الأقبية وغيرها من البيئات الترابية. بالنسبة لجون مولسون ، الذي كان يكسب رزقه في مونتريال قبل اختراع الثلاجة، كان موسم التخمير يمتد من سبتمبر إلى مايو. وكانت القيود الموسمية نفسها تحكم فن التقطير سابقًا. [ 27 ]
تختلف الخمائر فيما يتعلق بنطاق درجة الحرارة الأمثل لنموها. فعلى سبيل المثال، ينمو طحلب Leucosporidium frigidum في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -2 و20 درجة مئوية (28 إلى 68 درجة فهرنهايت) ، بينما ينمو طحلب Saccharomyces telluris في نطاق درجات حرارة يتراوح بين 5 و35 درجة مئوية (41 إلى 95 درجة فهرنهايت) ، وينمو طحلب Candida slooffi في نطاق درجات حرارة يتراوح بين 28 و45 درجة مئوية (82 إلى 113 درجة فهرنهايت) . [ 29 ] ويمكن للخلايا أن تتحمل التجميد في ظروف معينة، إلا أن حيويتها تتناقص مع مرور الوقت.
بشكل عام، تُزرع الخمائر في المختبر على أوساط نمو صلبة أو في مرق سائل . تشمل الأوساط الشائعة المستخدمة لزراعة الخمائر: أجار دكستروز البطاطس أو مرق دكستروز البطاطس ، وأجار مغذي من مختبرات والرشتاين ، وأجار ببتون دكستروز الخميرة ، وأجار أو مرق الخميرة والعفن. غالبًا ما يستخدم هواة تخمير البيرة المنزلية الذين يزرعون الخميرة مستخلص الشعير المجفف والأجار كوسط نمو صلب. يُضاف أحيانًا مبيد الفطريات سيكلوهيكسيميد إلى أوساط نمو الخميرة لتثبيط نمو خميرة السكاروميسيس واختيار أنواع الخميرة البرية/المحلية، مما يُغير عملية نمو الخميرة.
يُعدّ ظهور خميرة بيضاء خيطية، تُعرف باسم خميرة الكام ، من نواتج عملية التخمير اللبني (أو التخليل) لبعض الخضراوات. وعادةً ما يكون ذلك نتيجةً لتعرضها للهواء. ورغم أنها غير ضارة، إلا أنها قد تُكسب الخضراوات المخللة نكهةً غير مرغوبة، ويجب إزالتها بانتظام أثناء عملية التخمير. [ 30 ]
علم البيئة
تُعدّ الخمائر شائعة جدًا في البيئة، وغالبًا ما تُعزل من المواد الغنية بالسكريات. ومن الأمثلة على ذلك الخمائر الموجودة طبيعيًا على قشور الفواكه والتوت (مثل العنب والتفاح والخوخ )، وإفرازات النباتات (مثل عصارة النباتات أو الصبار). وتوجد بعض الخمائر مرتبطة بالتربة والحشرات. [31] [32] وقد ثبت أن الخمائر الموجودة في التربة وعلى قشور الفواكه والتوت تُهيمن على التعاقب الفطري أثناء تعفن الفاكهة. [33] ولا تزال الوظيفة البيئية والتنوع البيولوجي للخمائر غير معروفين نسبيًا مقارنةً بالكائنات الحية الدقيقة الأخرى . [ 34 ] وقد وُجدت خمائر ، بما في ذلك المبيضات البيضاء ، والرودوتورولا الحمراء ، والتورولوبسيس ، والتريكوسبورون الجلدي ، تعيش بين أصابع أقدام الإنسان كجزء من فلورا الجلد الطبيعية . [ 35 ] توجد الخمائر أيضاً في البكتيريا المعوية للثدييات وبعض الحشرات [ 36 ] وحتى بيئات أعماق البحار تضم مجموعة متنوعة من الخمائر. [ 37 ] [ 38 ]
تُنتج بعض سلالات أنواع معينة من الخمائر بروتينات تُسمى سموم الخميرة القاتلة، والتي تُمكّنها من القضاء على السلالات المنافسة. (انظر المقال الرئيسي حول الخميرة القاتلة ). قد يُسبب هذا مشاكل في صناعة النبيذ، ولكن يُمكن أيضًا استغلاله لصالح استخدام السلالات المُنتجة لهذه السموم في صناعة النبيذ. كما قد يكون لسموم الخميرة القاتلة تطبيقات طبية في علاج عدوى الخميرة (انظر قسم "الخمائر الممرضة" أدناه). [ 43 ]
تُعرَّف الخمائر البحرية بأنها الخمائر المعزولة من البيئات البحرية، وتنمو بشكل أفضل في وسط مُحضَّر باستخدام مياه البحر مقارنةً بالمياه العذبة. [ 44 ] عُزلت أولى الخمائر البحرية على يد برنارد فيشر عام 1894 من المحيط الأطلسي ، ووُصفت بأنها من جنسي Torula و Mycoderma . [ 45 ] بعد هذا الاكتشاف، عُزلت أنواع أخرى من الخمائر البحرية من مختلف أنحاء العالم ومن مصادر متنوعة، بما في ذلك مياه البحر والأعشاب البحرية والأسماك البحرية والثدييات. [ 46 ] من بين هذه العزلات، نشأت بعض الخمائر البحرية من بيئات برية (مصنفة كخمائر بحرية اختيارية)، والتي انتقلت إلى البيئات البحرية وبقيت فيها. أما الخمائر البحرية الأخرى، فقد صُنفت كخمائر بحرية إجبارية أو محلية، وهي محصورة في البيئات البحرية. [ 45 ] مع ذلك، لم يُعثر على أدلة كافية تُفسر ضرورة وجود مياه البحر للخمائر البحرية الإجبارية. [ 44 ] أفادت التقارير أن الخمائر البحرية قادرة على إنتاج العديد من المواد الفعالة بيولوجيًا، مثل الأحماض الأمينية، والجلوكانات، والجلوتاثيون، والسموم، والإنزيمات، والفيتيز، والفيتامينات، والتي لها تطبيقات محتملة في الصناعات الغذائية والصيدلانية والتجميلية والكيميائية، فضلًا عن استخدامها في الاستزراع البحري وحماية البيئة. [ 44 ] وقد استُخدمت الخمائر البحرية بنجاح لإنتاج الإيثانول الحيوي باستخدام أوساط تعتمد على مياه البحر، مما قد يقلل من البصمة المائية للإيثانول الحيوي. [ 47 ]
التكاثر
دورة حياة خلية الخميرة:
براعم
اقتران
بوغ
قد تمتلك الخمائر، كغيرها من الفطريات، دورات تكاثر لا جنسية وجنسية . أكثر طرق النمو الخضري شيوعًا في الخمائر هي التكاثر اللاجنسي عن طريق التبرعم ، [ 48 ] حيث تتكون برعمة صغيرة (تُعرف أيضًا باسم الحويصلة أو الخلية البنت) على الخلية الأم. تنقسم نواة الخلية الأم، مُنتجةً نواة بنت تنتقل إلى داخل الخلية البنت. ثم تستمر البرعمة في النمو حتى تنفصل عن الخلية الأم، مُشكلةً خلية جديدة. [ 49 ] عادةً ما تكون الخلية البنت الناتجة عن عملية التبرعم أصغر حجمًا من الخلية الأم. تتكاثر بعض الخمائر، بما في ذلك خميرة الانشطار (Schizosaccharomyces pombe )، عن طريق الانشطار بدلًا من التبرعم، [ 48 ] مُنتجةً بذلك خليتين بنتين متطابقتين في الحجم.
تُعدّ خميرة الانشطار أحادية الصيغة الصبغية، Schizosaccharomyces pombe ، كائنًا دقيقًا جنسيًا اختياريًا، إذ يمكنها التكاثر عند نقص المغذيات. [ 3 ] [ 51 ] ويؤدي تعريض S. pombe لبيروكسيد الهيدروجين، وهو عامل يُسبب الإجهاد التأكسدي المؤدي إلى تلف الحمض النووي التأكسدي، إلى تحفيز قوي للتكاثر وتكوين الأبواغ الانقسامية. [ 52 ] تتكاثر خميرة التبرعم ، Saccharomyces cerevisiae ، عن طريق الانقسام المتساوي كخلايا ثنائية الصيغة الصبغية عندما تكون المغذيات وفيرة، ولكن عند نقصها، تخضع هذه الخميرة للانقسام الاختزالي لتكوين أبواغ أحادية الصيغة الصبغية. [ 53 ] وقد تتكاثر الخلايا أحادية الصيغة الصبغية لا جنسيًا عن طريق الانقسام المتساوي. وقدّم كاتز إيزوف وآخرون [ 54 ] أدلةً على أن التكاثر الاستنساخي والتلقيح الذاتي (في شكل تزاوج داخل الرباعية) هما السائدان في تجمعات S. cerevisiae الطبيعية. في الطبيعة، غالبًا ما يحدث تزاوج الخلايا أحادية المجموعة الكروموسومية لتكوين خلايا ثنائية المجموعة الكروموسومية بين أفراد من نفس السلالة، بينما يُعد التزاوج الخارجي نادرًا. [ 55 ] وقد أظهر تحليل أصول سلالات الخميرة الطبيعية (S. cerevisiae) أن التزاوج الخارجي يحدث مرة واحدة فقط كل 50,000 انقسام خلوي تقريبًا. [ 55 ] تشير هذه الملاحظات إلى أن الفوائد المحتملة طويلة الأجل للتزاوج الخارجي (مثل توليد التنوع) من المرجح أن تكون غير كافية للحفاظ على الجنس بشكل عام من جيل إلى آخر. بل قد تكون فائدة قصيرة الأجل، مثل إصلاح إعادة التركيب أثناء الانقسام الاختزالي، [ 56 ] هي المفتاح للحفاظ على الجنس في الخميرة (S. cerevisiae) .
تُعرَّف المشروبات الكحولية بأنها مشروبات تحتوي على الإيثانول (C₂H₅OH ) . يُنتَج هذا الإيثانول في الغالب عن طريق التخمير ، وهو عملية استقلاب الكربوهيدرات بواسطة أنواع معينة من الخمائر في ظروف لاهوائية أو منخفضة الأكسجين. تستخدم مشروبات مثل الميد والنبيذ والبيرة والمشروبات الروحية المقطرة الخميرة في مرحلة ما من مراحل إنتاجها. المشروب المقطر هو مشروب يحتوي على الإيثانول الذي تم تنقيته بالتقطير . تُخمَّر المواد النباتية الغنية بالكربوهيدرات بواسطة الخميرة، مما ينتج عنه محلول مخفف من الإيثانول. تُحضَّر المشروبات الروحية مثل الويسكي والروم بتقطير هذه المحاليل المخففة من الإيثانول. تتجمع مكونات أخرى غير الإيثانول في المكثف، بما في ذلك الماء والإسترات والكحولات الأخرى، والتي تُضفي (بالإضافة إلى النكهة التي يوفرها خشب البلوط الذي قد يُعتَّق فيه) نكهة مميزة للمشروب .
جعة
حلقة الخميرة التي استخدمها صانعو الجعة في المزارع السويدية في القرن التاسع عشر لحفظ الخميرة بين جلسات التخميرفقاعات ثاني أكسيد الكربون تتشكل أثناء عملية تخمير البيرة [ 9 ]
يمكن تصنيف خمائر التخمير إلى نوعين: "الخمائر العلوية" و"الخمائر السفلية". [ 60 ] سُميت الخمائر العلوية بهذا الاسم لأنها تُكوّن رغوة على سطح نقيع الشعير أثناء التخمير. ومن أمثلة الخمائر العلوية خميرة Saccharomyces cerevisiae ، والتي تُسمى أحيانًا "خميرة البيرة". [ 61 ] تُستخدم الخمائر السفلية عادةً لإنتاج أنواع البيرة المخمرة على البارد (لاغر) ، مع أنها قادرة أيضًا على إنتاج أنواع البيرة المخمرة على الساخن (أيل) . وتتخمر هذه الخمائر جيدًا في درجات الحرارة المنخفضة. ومن أمثلة الخمائر السفلية خميرة Saccharomyces pastorianus ، والتي كانت تُعرف سابقًا باسم S. carlsbergensis .
قبل عقود، أعاد علماء التصنيف تصنيف S. carlsbergensis (uvarum) كعضو في S. cerevisiae ، مشيرين إلى أن الاختلاف الوحيد بينهما هو اختلاف أيضي. تفرز سلالات الخميرة من نوع Saccharomyces، التي تنضج في درجات حرارة منخفضة، إنزيمًا يُسمى ميليبياز، مما يسمح لها بتحليل الميليبيوز ، وهو سكر ثنائي ، إلى سكريات أحادية أكثر قابلية للتخمر . أما التمييز بين الحصاد العلوي والسفلي والتخمر البارد والدافئ، فهو في الغالب تعميمات يستخدمها غير المتخصصين للتواصل مع عامة الناس. [ 62 ]
تُعدّ خميرة البيرة S. cerevisiae ، وهي أكثر أنواع الخميرة شيوعًا في صناعة البيرة، من نفس فصيلة خميرة الخبز الشائعة. [ 63 ] كما تتميز خميرة البيرة بغناها بالمعادن الأساسية وفيتامينات ب (باستثناء فيتامين ب 12 )، وهي ميزة تُستغل في المنتجات الغذائية المصنوعة من الخميرة المتبقية ( المنتجات الثانوية ) من عملية التخمير. [ 64 ] ومع ذلك، تنتمي خميرة الخبز وخميرة البيرة عادةً إلى سلالات مختلفة، تُزرع لتعزيز خصائص مختلفة: فسلالات خميرة الخبز أكثر نشاطًا، حيث تُكربن العجين في أقصر وقت ممكن؛ أما سلالات خميرة البيرة فتعمل ببطء أكبر ولكنها تميل إلى إنتاج نكهات غير مرغوب فيها أقل وتتحمل تركيزات أعلى من الكحول (تصل في بعض السلالات إلى 22%).
ديكيرا/بريتانوميسيس جنس من الخميرة معروف بدوره المهم في إنتاج بيرة " لامبيك " وأنواع البيرة الحامضة المميزة، بالإضافة إلى التخمير الثانوي لنوع معين من بيرة ترابيست البلجيكية . [ 65 ] وقد خضع تصنيف جنس بريتانوميسيس للنقاش منذ اكتشافه المبكر، وشهد العديد من عمليات إعادة التصنيف على مر السنين. استند التصنيف المبكر إلى عدد قليل من الأنواع التي تتكاثر لا جنسيًا (الطور اللاجنسي) من خلال التبرعم متعدد الأقطاب. [ 66 ] بعد ذلك بوقت قصير، لوحظ تكوين الأبواغ الزقية، وتم إدخال جنس ديكيرا ، الذي يتكاثر جنسيًا (الطور التكاثري)، كجزء من التصنيف. [ 67 ] يشمل التصنيف الحالي خمسة أنواع ضمن جنس ديكيرا/بريتانوميسيس . هذه هي الأشكال اللاجنسية لفطر Brettanomyces bruxellensis ، وBrettanomyces anomalus ، وBrettanomyces custersianus ، و Brettanomyces naardenensis ، و Brettanomyces nanus ، بينما توجد الأشكال الجنسية للنوعين الأولين، وهما Dekkera bruxellensis و Dekkera anomala . [ 68 ] يُعد التمييز بين Dekkera و Brettanomyces محل جدل، حيث استشهد أولوفس وآخرون (2008) بدراسة لوريرو ومالفيتو-فيريرا من عام 2006 عندما أكدا أن تقنيات الكشف الجزيئي الحالية عن الحمض النووي لم تكشف عن أي اختلاف بين حالتي الشكل اللاجنسي والشكل الجنسي. على مدى العقد الماضي، شهدت أنواع Brettanomyces استخدامًا متزايدًا في قطاع صناعة البيرة الحرفية، حيث أنتجت بعض مصانع الجعة أنواعًا من البيرة تم تخميرها بشكل أساسي باستخدام مزارع نقية من أنواع Brettanomyces . وقد حدث هذا نتيجةً للتجربة، نظرًا لقلة المعلومات المتوفرة حول قدرات التخمير في المزارع النقية والمركبات العطرية التي تنتجها السلالات المختلفة. وقد خضعت أنواع بكتيريا ديكيرا / بريتانوميسيس للعديد من الدراسات على مدار القرن الماضي، مع أن معظم الأبحاث الحديثة ركزت على تعزيز المعرفة في صناعة النبيذ. وركزت الأبحاث الحديثة على ثماني سلالات من بكتيريا بريتانوميسيس المتوفرة في صناعة الجعة على عمليات التخمير الخاصة بكل سلالة، وحددت المركبات الرئيسية المنتجة أثناء التخمير اللاهوائي في المزارع النقية في نقيع الشعير. [ 69 ]
تُستخدم الخميرة في صناعة النبيذ ، حيث تُحوّل السكريات الموجودة ( الجلوكوز والفركتوز ) في عصير العنب ( العصير المُخمّر ) إلى إيثانول. وتوجد الخميرة عادةً على قشور العنب. يُمكن إجراء التخمير باستخدام هذه الخميرة البرية الداخلية، [ 70 ] ولكن هذه العملية تُعطي نتائج غير متوقعة، تعتمد على أنواع الخميرة الموجودة. لهذا السبب، تُضاف عادةً مزرعة خميرة نقية إلى العصير المُخمّر؛ حيث تُسيطر هذه الخميرة بسرعة على عملية التخمير. ويتم كبح الخمائر البرية، مما يضمن تخميرًا موثوقًا به وقابلًا للتنبؤ. [ 71 ]
معظم أنواع الخميرة المضافة للنبيذ هي سلالات من خميرة الخباز (Saccharomyces cerevisiae) ، مع العلم أن ليس كل سلالات هذا النوع مناسبة. [ 71 ] تتميز سلالات خميرة الخباز المختلفة بخصائص فسيولوجية وتخميرية متباينة، لذا فإن اختيار سلالة الخميرة المناسبة يؤثر بشكل مباشر على النبيذ النهائي. [ 72 ] وقد أُجريت أبحاث مكثفة لتطوير سلالات جديدة من خميرة النبيذ تُنتج نكهات غير نمطية أو تزيد من تعقيد مذاق النبيذ. [ 73 ] [ 74 ]
قد يؤدي نمو بعض أنواع الخمائر، مثل الزيجوساكاروميسيس والبريتانوميسيس ، في النبيذ إلى عيوب فيه وتلفه لاحقًا. [ 75 ] ينتج البريتانوميسيس مجموعة من المستقلبات عند نموه في النبيذ، بعضها مركبات فينولية متطايرة . تُعرف هذه المركبات مجتمعةً باسم " خصائص البريتانوميسيس "، وغالبًا ما توصف بأنها ذات روائح " مطهرة " أو "شبيهة برائحة الإسطبل". يُعد البريتانوميسيس عاملًا رئيسيًا في عيوب النبيذ في صناعة النبيذ. [ 76 ]
تُستخدم الخميرة، وخاصةً خميرة الخباز (Saccharomyces cerevisiae )، في الخبز كعامل تخمير ، حيث تُحوّل السكريات القابلة للتخمر الموجودة في العجين إلى ثاني أكسيد الكربون . يؤدي ذلك إلى تمدد العجين أو ارتفاعه نتيجة تكوّن جيوب أو فقاعات غازية. عند خبز العجين، تموت الخميرة وتتماسك جيوب الهواء، مما يُكسب المنتج المخبوز قوامًا ناعمًا وإسفنجيًا. يُسرّع استخدام البطاطس أو ماء سلق البطاطس أو البيض أو السكر في عجين الخبز من نمو الخميرة. معظم أنواع الخميرة المستخدمة في الخبز هي من نفس الأنواع الشائعة في التخمر الكحولي. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم خميرة Saccharomyces exiguus (المعروفة أيضًا باسم Saccharomyces minor )، وهي خميرة برية توجد على النباتات والفواكه والحبوب، أحيانًا في الخبز. في صناعة الخبز، تتنفس الخميرة في البداية هوائيًا، منتجةً ثاني أكسيد الكربون والماء. عندما ينضب الأكسجين، يبدأ التخمر ، منتجًا الإيثانول كمنتج ثانوي؛ إلا أنه يتبخر أثناء الخبز. [ 78 ]
كتلة من الخميرة الطازجة المضغوطة
لا يُعرف متى استُخدمت الخميرة لأول مرة في خبز الخبز. تعود أولى السجلات التي تُشير إلى هذا الاستخدام إلى مصر القديمة . [ ٨ ] يُرجّح الباحثون أن خليطًا من دقيق القمح والماء تُرك لفترة أطول من المعتاد في يوم دافئ، وأن الخمائر الموجودة في الشوائب الطبيعية للدقيق تسببت في تخميره قبل الخبز. وكان الخبز الناتج أخف وزنًا وألذ طعمًا من الكعك المسطح الصلب المعتاد.
الخميرة الجافة النشطة، وهي شكل حبيبي تُباع به الخميرة تجارياً
يوجد اليوم العديد من تجار التجزئة لخميرة الخباز؛ ومن أوائل التطورات في أمريكا الشمالية خميرة فليشمان ، التي ظهرت عام 1868. خلال الحرب العالمية الثانية، طورت فليشمان خميرة جافة نشطة محببة لا تتطلب التبريد، ولها مدة صلاحية أطول من الخميرة الطازجة، وتتخمر أسرع بمرتين. تُباع خميرة الخباز أيضًا على شكل خميرة طازجة مضغوطة على شكل "قرص" مربع. يفسد هذا الشكل بسرعة، لذا يجب استخدامه بعد وقت قصير من إنتاجه. يمكن استخدام محلول مخفف من الماء والسكر لتحديد ما إذا كانت الخميرة منتهية الصلاحية. [ 79 ] في هذا المحلول، تُكوّن الخميرة النشطة رغوة وفقاعات أثناء تخميرها للسكر إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون. تشير بعض الوصفات إلى هذه العملية باسم " اختبار الخميرة"، حيث "تُثبت" (تختبر) صلاحية الخميرة قبل إضافة المكونات الأخرى. عند استخدام بادئ العجين المخمر ، يُضاف الدقيق والماء بدلًا من السكر؛ ويُشار إلى هذه العملية باسم "اختبار العجينة الأولية" .
عند استخدام الخميرة في صنع الخبز، تُخلط مع الدقيق والملح والماء الدافئ أو الحليب. تُعجن العجينة حتى تصبح ناعمة، ثم تُترك لتختمر، أحيانًا حتى يتضاعف حجمها. بعد ذلك، تُشكّل العجينة على هيئة أرغفة. بعض أنواع العجين تُضغط لتفريغ الهواء بعد التخمير الأول وتُترك لتختمر مرة أخرى (وهذه العملية تُسمى تخمير العجين )، ثم تُخبز. يُعطي التخمير لفترة أطول نكهة أفضل، ولكن قد لا تُخمّر الخميرة الخبز في المراحل النهائية إذا تُركت لفترة طويلة جدًا في البداية. [ 80 ] [ 81 ]
استغلت صناعة التقنية الحيوية قدرة الخميرة على تحويل السكر إلى إيثانول لإنتاج وقود الإيثانول . تبدأ العملية بطحن مادة خام، مثل قصب السكر أو الذرة أو غيرها من الحبوب ، ثم إضافة حمض الكبريتيك المخفف أو إنزيمات ألفا أميليز الفطرية لتحليل النشويات إلى سكريات معقدة. بعد ذلك، يُضاف إنزيم غلوكو أميليز لتحليل السكريات المعقدة إلى سكريات بسيطة. ثم تُضاف الخميرة لتحويل السكريات البسيطة إلى إيثانول، والذي يُقطر بعد ذلك للحصول على إيثانول بنسبة نقاء تصل إلى 96%. [ 88 ]
تم تعديل خميرة السكاروميسيس وراثيًا لتخمير الزيلوز ، وهو أحد السكريات الرئيسية القابلة للتخمير الموجودة في الكتلة الحيوية السليلوزية ، مثل المخلفات الزراعية ونفايات الورق ورقائق الخشب. [ 89 ] [ 90 ] هذا التطور يعني إمكانية إنتاج الإيثانول بكفاءة من مواد أولية أقل تكلفة، مما يجعل وقود الإيثانول السليلوزي بديلاً أكثر تنافسية من حيث السعر لوقود البنزين. [ 91 ]
الخميرة والبكتيريا في الكومبوتشا عند تكبير 400 مرة
يمكن إنتاج عدد من المشروبات الغازية الحلوة بنفس طرق إنتاج البيرة، باستثناء أن عملية التخمير تتوقف في وقت مبكر، مما ينتج ثاني أكسيد الكربون، ولكن بكميات ضئيلة فقط من الكحول، تاركةً كمية كبيرة من السكر المتبقي في المشروب.
تُستخدم الخميرة كمكون في الأطعمة لإضفاء نكهة أومامي ، على غرار استخدام غلوتامات أحادي الصوديوم (MSG)، ومثل غلوتامات أحادي الصوديوم، غالبًا ما تحتوي الخميرة على حمض غلوتاميك حر . ومن الأمثلة على ذلك: [ 95 ]
مستخلص الخميرة ، يُصنع من محتويات خلايا الخميرة ويُستخدم كمضافات غذائية أو منكهات . الطريقة العامة لإنتاج مستخلص الخميرة لمنتجات غذائية مثل فيجيميت ومارميت على نطاق تجاري هي التحلل الذاتي الحراري ، أي إضافة الملح إلى معلق الخميرة، مما يجعل المحلول عالي التركيز، فيؤدي ذلك إلى انكماش الخلايا. هذا يُحفز التحلل الذاتي ، حيث تقوم إنزيمات الخميرة الهاضمة بتفكيك بروتيناتها إلى مركبات أبسط، وهي عملية تدمير ذاتي. ثم تُسخّن خلايا الخميرة المحتضرة لإكمال تحللها، وبعد ذلك تُزال الأغلفة (الخميرة ذات الجدران الخلوية السميكة التي تُعطي قوامًا رديئًا). تُستخدم مُستخلصات الخميرة المُتحللة ذاتيًا في فيجيميت وبرومايت (أستراليا)؛ ومارميت (المملكة المتحدة)؛ ومارميت (نيوزيلندا)؛ وفيتامين -آر (ألمانيا)؛ وسينوفيس ( سويسرا ).
رقائق الخميرة الغذائية صفراء اللونالخميرة الغذائية ، وهي عبارة عن خلايا خميرة كاملة مجففة وغير نشطة، وعادةً ما تكون من نوع S. cerevisiae . تأتي عادةً على شكل رقائق صفراء أو مسحوق، ونكهتها المميزة التي تجمع بين طعم الجوز ونكهة أومامي تجعلها بديلاً نباتياً لمسحوق الجبن . [ 96 ] ومن استخداماتها الشائعة الأخرى إضافتها إلى الفشار. كما يمكن استخدامها في البطاطس المهروسة والمقلية، وكذلك في البيض المخفوق . تتوفر على شكل رقائق، أو مسحوق أصفر يشبه في قوامه دقيق الذرة . في أستراليا، تُباع أحياناً باسم "رقائق الخميرة المالحة". [ 97 ]
كلا نوعي أطعمة الخميرة المذكورين أعلاه غنيان بفيتامينات المجموعة ب (باستثناء فيتامين ب 12 ما لم يكن مدعماً)، [ 64 ] مما يجعلهما مكملاً غذائياً جذاباً للنباتيين. [ 96 ] وتوجد هذه الفيتامينات نفسها أيضاً في بعض منتجات الخميرة المخمرة المذكورة أعلاه، مثل الكفاس . [ 98 ] وتتميز الخميرة الغذائية على وجه الخصوص بانخفاض نسبة الدهون والصوديوم فيها بشكل طبيعي ، كما أنها مصدر للبروتين والفيتامينات، بالإضافة إلى المعادن والعوامل المساعدة الأخرى اللازمة للنمو. العديد من أنواع الخميرة الغذائية ومستخلص الخميرة، وإن لم تكن جميعها، مدعمة بفيتامين ب 12 ، الذي تنتجه البكتيريا بشكل منفصل . [ 99 ]
في عام ١٩٢٠، بدأت شركة فليشمان للخميرة بالترويج لكعكات الخميرة ضمن حملة "الخميرة من أجل الصحة". ركزت الشركة في البداية على الخميرة كمصدر للفيتامينات، ومفيدة للبشرة والهضم. لاحقًا، زعمت إعلاناتها نطاقًا أوسع بكثير من الفوائد الصحية، ما عرّضها لانتقادات من لجنة التجارة الفيدرالية باعتبارها مضللة . استمرت موضة كعكات الخميرة حتى أواخر الثلاثينيات. [ ١٠٠ ]
تُستخدم جدران خلايا الخميرة كمصدر للألياف الغذائية . وعلى وجه التحديد، يُسوّق جزء الغلوكان باسم " بيتا غلوكان الخميرة "، بينما يُعالَج جزء المانان ليصبح مانان أوليغوساكاريد (MOS). [ 101 ]
يستخدم هواة أحواض السمك الخميرة غالبًا لإنتاج ثاني أكسيد الكربون (CO2 ) لتغذية النباتات في الأحواض المزروعة . [ 106 ] يُعدّ تنظيم مستويات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الخميرة أكثر صعوبة من تلك الناتجة عن أنظمة ثاني أكسيد الكربون المضغوطة . ومع ذلك ، فإن انخفاض تكلفة الخميرة يجعلها بديلاً شائع الاستخدام. [ 106 ]
في 24 أبريل 1996، أُعلن أن خميرة S. cerevisiae هي أول كائن حقيقي النواة يُجرى تسلسل جينومه بالكامل ، والذي يتكون من 12 مليون زوج قاعدي ، وذلك ضمن مشروع الجينوم . [ 110 ] في ذلك الوقت، كانت هذه الخميرة أكثر الكائنات الحية تعقيدًا التي يُجرى تسلسل جينومها بالكامل، وقد استغرق إنجاز هذا العمل سبع سنوات بمشاركة أكثر من 100 مختبر. [ 111 ] أما ثاني أنواع الخميرة التي جرى تسلسل جينومها فكانت Schizosaccharomyces pombe ، والتي اكتمل تسلسلها في عام 2002. [ 112 ] [ 113 ] وكانت سادس جينوم حقيقي النواة يُجرى تسلسله، ويتكون من 13.8 مليون زوج قاعدي. وبحلول عام 2014، جرى تسلسل جينومات أكثر من 50 نوعًا من الخميرة ونُشرت نتائجها. [ 114 ]
صبغة غرام لفطر المبيضات البيضاء من مسحة مهبلية. يبلغ قطر الأبواغ الكلاميدية الصغيرة بيضاوية الشكل 2-4 ميكرومتر .صورة مجهرية لفطر المبيضات البيضاء تُظهر نمو الخيوط الفطرية وخصائص مورفولوجية أخرى
تقضي بعض أنواع الفطريات معظم دورة حياتها كعفن في التربة، ولكن عند دخولها جسم حيوان مضيف، تتحول إلى شكل الخميرة، مصحوبةً بظهور عوامل ضراوة تحولها إلى مسببات أمراض فعالة وخطيرة. تُعرف هذه الفطريات بالفطريات ثنائية الشكل ، وهي قادرة عادةً على التكاثر بالطريقة المعتادة للخميرة، بما في ذلك التبرعم. في هذه الكائنات، يُعد التحول إلى شكل الخميرة ضروريًا لإحداث المرض ؛ فإذا توقف هذا التحول لأي سبب، فإن شكل العفن لا يُسبب المرض. تُساعد الأشكال الكروية والمنفصلة للخميرة على انتشارها عبر مجرى الدم إلى أجهزة الجسم. [ 127 ] في بعض حالات العدوى التي تُسببها الفطريات ثنائية الشكل، مثل داء الفطريات الناشئة ، تكون أعراض الجهاز التنفسي غير شائعة، على الرغم من أن الفطر يدخل في البداية عبر الرئتين. [ 128 ]
معظم أنواع العفن ليست ثنائية الشكل، وعدد قليل جداً من الأنواع يسبب أمراضاً فطرية ثنائية الشكل لدى البشر. [ 129 ]
كشفت دراسة هندية أجريت على سبعة أنواع من النحل وتسعة أنواع من النباتات عن وجود 45 نوعًا من الخميرة تنتمي إلى 16 جنسًا تستوطن رحيق الأزهار ومعدة النحل. وكانت معظمها من جنس المبيضات (Candida )؛ وكان النوع الأكثر شيوعًا في معدة نحل العسل هو ديكيرا إنترميديا (Dekkera intermedia )، بينما كان النوع الأكثر شيوعًا في استيطان رحيق الأزهار هو المبيضات بلانكاي (Candida blankii ). وعلى الرغم من أن الآلية غير مفهومة تمامًا، فقد وُجد أن نبات الأكاسيا الهندية (A. indica) يزهر بكثافة أكبر في وجود المبيضات بلانكاي . [ 39 ]
في مثال آخر، تساعد بكتيريا Spathaspora passalidarum ، الموجودة في الجهاز الهضمي لخنافس بيس ، على هضم الخلايا النباتية عن طريق تخمير الزيلوز . [ 134 ]
تُنتج العديد من الفواكه أنواعًا مختلفة من السكريات التي تجذب الخمائر، التي تُخمّر السكر وتحوّله إلى كحول. تجد الثدييات آكلة الفاكهة رائحة الكحول جذابة لأنها تدل على فاكهة ناضجة وغنية بالسكريات، ما يُوفر المزيد من العناصر الغذائية. وبدورها، تُساعد هذه الثدييات في نشر بذور الفاكهة وجراثيم الخميرة. [ 135 ] [ 136 ]
تربط الخميرة وخنفساء خلية النحل الصغيرة علاقة تكافلية. فبينما تنجذب خنفساء خلية النحل الصغيرة إلى الفيرومون الذي تفرزه نحلة العسل المضيفة، تستطيع الخميرة إنتاج فيرومون مشابه له نفس التأثير الجاذب على خنفساء خلية النحل الصغيرة. لذا، تُسهّل الخميرة انتشار خنفساء خلية النحل الصغيرة إذا احتوت خلية النحل على الخميرة. [ 137 ]
↑ بيشكور، يوري؛ كومبانيو، كونشيتا (2014). الآليات الجزيئية في استقلاب الكربون في الخميرة . سبرينغر. ص 98. ISBN978-3-642-55013-3. أما ثاني جينوم خميرة تم تسلسله بالكامل فقد جاء بعد 6 سنوات من خميرة الانشطار Schizosaccharomyces pombe ، التي انفصلت عن S. cerevisiae منذ أكثر من 300 مليون سنة على الأرجح.
↑ كورتزمان، سي بي، وبيشكور، جيه (2006). "التصنيف والتنوع الوراثي بين الخمائر". في: سونرهاجن، بي، وبيشكور، جيه (محرران). علم الجينوم المقارن: استخدام الفطريات كنماذج . مواضيع في علم الوراثة الحالي. المجلد 15. برلين: سبرينغر. الصفحات 29-46 . doi : 10.1007/b106654 . ISBN978-3-540-31480-6.
↑ كورتزمان، سي بي، وفيل، جيه دبليو (2005). غابور، بي، ودي لا روزا، سي إل (محرران). التنوع البيولوجي وعلم وظائف الأعضاء البيئية للخمائر . دليل الخميرة. برلين: سبرينغر. ص 11-30 . ISBN978-3-540-26100-1.
↑ "ما هي الخمائر؟" . مكتبة الخمائر الافتراضية . 13 سبتمبر 2009. مؤرشف من الأصل في 26 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه في 28 نوفمبر 2009 .
↑ "الملحق الأول" . جذور اللغات الهندية الأوروبية ( الطبعة الرابعة). قاموس التراث الأمريكي للغة الإنجليزية . 2000. مؤرشف من الأصل في 6 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 16 نوفمبر 2008 .
1 2 فيليبس ت. "كواكب في زجاجة: المزيد عن الخميرة" . ساينس@ناسا . مؤرشف من الأصل في 30 أبريل 2010. تم الاسترجاع في 3 أكتوبر 2016 .
^ سلافيكوفا إي، فادكيرتيوفا آر (2003). "تنوع الخمائر في التربة الزراعية". مجلة علم الأحياء الدقيقة الأساسية . 43 (5): 430-436 . دوى : 10.1002/jobm.200310277 . بميد 12964187 . S2CID 12030027 .
↑ كوتي إس إن، فيليب آر (2008). "الخمائر البحرية - مراجعة" (ملف PDF) . الخميرة . 25 (7): 465-483 . doi : 10.1002/yea.1599 . PMID 18615863. S2CID 26625932. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 5 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 28 أغسطس 2015 .
↑ بيردسل، جيه إيه، وويلز، سي (2003). ماكنتاير، آر جيه، وكليج، إم تي (محرران). الأصل التطوري لاستمرارية إعادة التركيب الجنسي: مراجعة للنماذج المعاصرة . سلسلة علم الأحياء التطوري >> علم الأحياء التطوري. المجلد 33. سبرينغر. الصفحات 27-137 . ISBN978-0-306-47261-9.
↑ باي، ف.ي.، تشاو، ج.هـ.، تاكاشيما، م.، جيا، ج.هـ.، بوكهاوت، ت.، ناكاس، ت. (2002). "إعادة تصنيف معقدات Sporobolomyces roseus و Sporidiobolus pararoseus ، مع وصف Sporobolomyces phaffii sp. nov". المجلة الدولية لعلم الأحياء الدقيقة المنهجي والتطوري . 52 (6): 2309-2314 . doi : 10.1099/00207713-52-6-2309 . PMID 12508902 .
↑ لمزيد من المعلومات حول الاختلافات التصنيفية، انظر: Dowhanick TM (1999). "الخميرة - السلالات وتقنيات التعامل معها". في McCabe JT (محرر). The Practical Brewer . جمعية خبراء التخمير في الأمريكتين.
1 2 "خميرة البيرة" . المركز الطبي بجامعة ميريلاند. مؤرشف من الأصل في 2 يوليو 2017.
↑ فاندرهاجن ب، نيفن هـ، كوجن س، فيرتريبين كيه جيه، ديرديلينكس س، فيراخترت هـ (2003). "النكهة الحيوية وإعادة تخمير البيرة". علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية . 62 ( 2-3 ): 140-150 . doi : 10.1007/s00253-003-1340-5 . PMID 12759790. S2CID 12944068 .
^ كاسترز إم تي جيه (1940). Onderzoekingen على هيت gistgeslacht Brettanomyces(أطروحة دكتوراه) (باللغة الهولندية). دلفت، هولندا: جامعة دلفت .
^ فان دير والت، جي بي (1984). "ديكيرا فان دير والت"في: كريجر-فان راي، ن. ج. و. (محرر). الخمائر: دراسة تصنيفية ( الطبعة الثالثة). أمستردام: إلسيفير ساينس . الصفحات 146-150 . doi : 10.1016/C2009-0-00558-3 . ISBN978-0-444-80421-1.
↑ أولوفس أ، بريتوريوس آي إس، دو تويت إم (2008). "أهمية بريتانوميسيس وديكيرا في صناعة النبيذ: مراجعة موجزة" (ملف PDF) . المجلة الجنوب أفريقية لعلم الخمور وزراعة الكروم . 29 (2): 128-144 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 31 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 15 يناير 2012 .
↑ ياكوبسون، سي إم (2010). خصائص التخمير في المزارع النقية لأنواع خميرة بريتانوميسيس واستخدامها في صناعة التخمير (رسالة ماجستير). المركز الدولي للتخمير والتقطير، جامعة هيريوت وات. مؤرشف من الأصل في 8 فبراير 2011.
↑ روس جيه بي (سبتمبر 1997). "الخروج عن المألوف: الخميرة البرية في صناعة النبيذ" . مجلة النبيذ والكروم . مؤرشف من الأصل في 5 مايو 2005. تم الاطلاع عليه في 15 يناير 2012 .
↑ جون (24 أغسطس 2023). "هل تنتهي صلاحية الخميرة؟ [ الخميرة الجافة النشطة مقابل الخميرة الفورية ] " . مؤرشف من الأصل في 11 نوفمبر 2024. تم الاطلاع عليه في 24 نوفمبر 2025 .
^ بايلر، إي جيه؛ جورتون، لوس أنجلوس (2008). علوم وتكنولوجيا الخبز . كانساس سيتي، MO: حانة سوسلاند. ص. 447. ردمك978-0-9820239-1-4.
↑ "إنتاج وقود الإيثانول: أبحاث بيولوجيا الأنظمة لبرنامج العلوم الجينومية" . برنامج العلوم الجينومية . مكتب العلوم بوزارة الطاقة الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 3 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه في 28 نوفمبر 2009 .
1 2 بيدرسن أو، أندرسن تي، كريستنسن سي (2007). " ثاني أكسيد الكربون في أحواض السمك المزروعة" (ملف PDF) . مجلة البستاني المائي . 20 (3): 24-33 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 24 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2016 .
↑ هيناهان، س. (24 أبريل 1996). "التسلسل الكامل للحمض النووي للخميرة" . تحديثات العلوم . الوصول إلى التميز. مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2012. تم الاسترجاع في 15 يناير 2012 .
↑ رينرت ب (1 مارس 2002). " Schizosaccharomyces pombe : تسلسل جينوم الخميرة الثاني" . شبكة أخبار الجينوم . مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2008. تم الاسترجاع في 15 يناير 2012 .
↑ ديكون ج. "عالم الميكروبات: الخمائر والفطريات الشبيهة بالخميرة" . معهد بيولوجيا الخلية والجزيئية . مؤرشف من الأصل في 25 سبتمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 18 سبتمبر 2008 .
↑ هيرلي ر، دي لوفوا ج، مولهال أ (1987). "الخميرة كمسببات للأمراض لدى الإنسان والحيوان". في روز أ.هـ، هاريسون ج.س (محرران). الخمائر. المجلد 1: بيولوجيا الخمائر ( الطبعة الثانية). نيويورك، نيويورك: أكاديميك برس . الصفحات 207-281 .
1 2 كورتزمان، سي بي (2006). "طرق الكشف عن خمائر التلف وتحديدها وحصرها". في بلاكبيرن، سي دي دبليو (محرر). الكائنات الدقيقة المسببة لتلف الأغذية . كامبريدج، إنجلترا: وودهيد للنشر . ص 28-54 . ISBN978-1-85573-966-6.
↑ فليت، جي إتش، وبرافايلونغ، دبليو (2001). "الخمائر". في: موير، سي جيه (محرر). فساد الأطعمة المصنعة: الأسباب والتشخيص . مجموعة علم الأحياء الدقيقة للأغذية التابعة للمعهد الأسترالي لعلوم وتكنولوجيا الأغذية (AIFST). الصفحات 383-397 . ISBN978-0-9578907-0-1.
أليكسوبولوس سي جيه، ميمز سي دبليو، بلاكويل إم (1996). مدخل إلى علم الفطريات . نيويورك: وايلي. ISBN978-0-471-52229-4.
كيرك، بي إم، كانون، بي إف، مينتر، دي دبليو، ستالبرز، جيه إيه (2008). قاموس الفطريات ( الطبعة العاشرة). والينغفورد، المملكة المتحدة: سي إيه بي إنترناشونال. رقم ISBN978-0-85199-826-8.