كشف سر رائحة الخبز والعجين المخمر والتي تسببها كائنات نافعة
مصر:إيهاب محمد زايد
التخمر هو علم من ثمار حضارة مصر القديمة
ماذا يوجد في العجين المخمر الخاص بك؟ الصور المجهرية تكشف عن مجتمع شكله الزمن
العجين المخمر هو أقدم أنواع الخبز المخمر في التاريخ المسجل، وقد تناوله الناس منذ آلاف السنين. مكونات صنع العجين المخمر بسيطة للغاية – الدقيق والماء.
يؤدي خلطها إلى إنتاج ثقافة حية حيث تقوم الخميرة والبكتيريا بتخمير السكريات الموجودة في الدقيق، مما يؤدي إلى إنتاج منتجات ثانوية تعطي العجين المخمر طعمه ورائحته المميزة. وهي أيضًا ما تجعله يرتفع في غياب عوامل التخمير الأخرى.
يقع حاليًا في الغرب الأوسط، حيث أعمل في جامعة ولاية أوهايو، والتعاون مع الباحثين لتوصيف العينات في مجموعة واسعة من المجالات التي تتراوح من علوم الأغذية إلى علوم المواد.
كجزء من إحدى دورات الفحص المجهري التي أقوم بتدريسها في الجامعة، قررت أن ألقي نظرة فاحصة على المجتمع الميكروبي في العجين المخمر الخاص بعائلتي باستخدام المجهر الذي أستخدمه في أبحاثي اليومية.
المجهر الإلكتروني الماسح
يعد المجهر الإلكتروني الماسح، أو SEM، أداة قوية يمكنها تصوير سطح العينات بمقياس النانومتر. للمقارنة، يبلغ حجم شعرة الإنسان ما بين 10 إلى 150 ميكرومترًا، ويمكن للـ SEM مراقبة ميزات أصغر بـ 10000 مرة.
وبما أن SEM يستخدم الإلكترونات بدلاً من الضوء للتصوير، فهناك قيود على ما يمكن تصويره في المجهر. يجب أن تكون العينات موصلة للكهرباء وقادرة على تحمل الضغوط المنخفضة جدًا في الفراغ. البيئات ذات الضغط المنخفض غير مناسبة بشكل عام للميكروبات، لأن هذه الظروف ستتسبب في تبخر الماء الموجود في الخلايا، مما يؤدي إلى تشويه بنيتها.
لإعداد عينات لتحليل SEM، يستخدم الباحثون طريقة تسمى تجفيف النقطة الحرجة والتي تجفف العينة بعناية لتقليل القطع الأثرية غير المرغوب فيها والحفاظ على التفاصيل الدقيقة. يتم بعد ذلك تغليف العينة بطبقة رقيقة من معدن الإيريديوم لجعلها موصلة.
استكشاف بداية العجين المخمر
بما أن العجين المخمر يتم تصنيعه من الخميرة البرية والبكتيريا الموجودة في الدقيق، فإنه يخلق بيئة مواتية لنمو العديد من أنواع الميكروبات. يمكن أن يكون هناك أكثر من 20 نوعًا مختلفًا من الخميرة و50 نوعًا مختلفًا من البكتيريا في العجين المخمر. الأقوى يصبح النوع السائد.
يمكنك ملاحظة التعقيد الميكروبي للعجين المخمر بصريًا من خلال تصوير المكونات المختلفة التي تختلف في الحجم والشكل، بما في ذلك الخميرة والبكتيريا. ومع ذلك، فإن الفهم الكامل لكل التنوع الموجود في البادئ سيتطلب تسلسلًا جينيًا كاملاً.
المكون الرئيسي الذي يعطي الملمس البادئ هو حبيبات النشا من الدقيق. يمكن التعرف على هذه الحبيبات، الملونة باللون الأخضر في الصورة، على أنها هياكل كروية كبيرة نسبيًا يبلغ قطرها حوالي 8 ميكرومتر.
الخميرة هي التي تؤدي إلى البادئ، باللون الأحمر. عندما تنمو الخميرة، فإنها تخمر السكريات من حبيبات النشا وتطلق فقاعات ثاني أكسيد الكربون والكحول كمنتجات ثانوية تجعل العجين يرتفع. يتراوح حجم الخميرة بشكل عام من 2 إلى 10 ميكرومتر وتكون مستديرة إلى مستطيلة الشكل. يوجد نوعان متميزان من الخميرة في هذه الصورة، أحدهما مستدير تقريبًا في أسفل اليسار، والآخر ممدود في أعلى اليمين.
تقوم البكتيريا، ذات اللون الأزرق، باستقلاب السكريات وإطلاق منتجات ثانوية مثل حمض اللاكتيك وحمض الأسيتيك. تعمل هذه المنتجات الثانوية كمواد حافظة وهي التي تعطي البادئ رائحته وطعمه الحامض المميز. في هذه الصورة، تمتلك البكتيريا أشكالًا تشبه الحبوب ويبلغ حجمها حوالي 2 ميكرومتر.
الآن، في المرة القادمة التي تتناول فيها خبز العجين المخمر أو فطائر الوافل – جربها، فهي لذيذة! – يمكنك تصور المجموعة الغنية من الكائنات الحية الدقيقة التي تمنح كل قطعة نكهتها المميزة. المحادثة
الصورة:صورة مجهرية للبكتيريا على شكل قضيب، والخميرة المستطيلة والكروية، وحبوب النشا الكروية يحتوي كل مقبلات من العجين المخمر على مزيج فريد من الميكروبات. (دانيال فيغت / CC BY-SA) قرص معدني مستدير على منصة محاطة بجهاز أسطواني كبير
يمكن للمجاهر الإلكترونية الماسحة تصوير العينات على المستوى النانوي. (دانيال فيغت / CC BY-SA)
صورة مجهرية للبكتيريا على شكل قضيب، والخميرة المستطيلة والكروية، وحبوب النشا الكروية
تُظهر صورة المجهر الإلكتروني الماسح ذات الألوان الزائفة لبادئ العجين المخمر حبيبات النشا (الأخضر)، والخميرة (الأحمر)، والبكتيريا (الأزرق). (دانيال فيغت / CC BY-SA)
المصدر
دانييل فيجيت، مهندس مشارك باحث أول، جامعة ولاية أوهايو
