معلومة

لماذا ينتج ثاني أكسيد الكربون في تخمير الكحول وليس في تخمير حمض اللاكتيك؟

لماذا ينتج ثاني أكسيد الكربون في تخمير الكحول وليس في تخمير حمض اللاكتيك؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

من وجهة نظري ، يحدث تخمير الكحول في إنتاج الخميرة واللاكتات في البشر.

يحدث هذان المساران فقط عندما يكون هناك نقص في الأكسجين ، لأن الأجزاء الأخرى من التمثيل الغذائي (دورة TCA ، ETC) لا يمكن أن تحدث كما تحدث في الميتوكوندريا ، الأمر الذي يتطلب O2.

بالنسبة لتخمير الكحول ، هناك إنتاج لثاني أكسيد الكربون بينما لا ينتج تخمير حمض اللاكتيك ثاني أكسيد الكربون. كو2 ينتج عندما يكون هناك أكسدة لجزيء كربون واحد. لذا فإن سؤالي الرئيسي هو: بما أن هناك نقص في O2كيف تنتج الخميرة أول أكسيد الكربون2 بينما البشر لا؟

أيضا ، كيف NAD+ إعادة التدوير طوال الوقت عندما يحدث تحلل السكر؟

شكرا!!!


يحتاج تحلل السكر إلى إمداد ثابت من NAD+ أن يحدث - هذا هو المحرك للأكسدة اللاهوائية للاكتات والإيثانول ، على الرغم من أن هذا أقل ملاءمة بكثير من الأكسدة الكاملة. ولكن بدون الأكسجين ، لا توجد طريقة أخرى للحفاظ على نشاط تحلل السكر لبعض إمدادات الطاقة على الأقل.

يقع الاختلاف في الإنزيمات المتاحة لتحويل البيروفات. هذا هو اللاكتات ديهيدروجينيز في البشر (والثدييات الأخرى) و Pyruvate decarboxylase في الخميرة. الأول يحفز التفاعل من البيروفات إلى اللاكتات ، والثاني من البيروفات إلى الأسيتالديهيد وثاني أكسيد الكربون2، يتم تحويل الأسيتالديهيد لاحقًا إلى إيثانول. فقط الخطوة الثانية تنتج NAD+.

انظر إلى الرسم التوضيحي (من هنا) لمزيد من الفهم:

شركة CO2 المنتج في هذا التفاعل لا يحدث بسبب الأكسدة ، ولكن يتم تحريره من نزع الكربوكسيل من البيروفات. انظر إلى الرسم التوضيحي أدناه (من هنا):

في إنتاج اللاكتات ، لا يحدث نزع الكربوكسيل مما يسمح برد الفعل الارتجاعي من اللاكتات إلى البيروفات بمجرد وجود كمية كافية من الأكسجين مرة أخرى.


التكنولوجيا الحيوية الصناعية ومنتجات السلع

الملخص

تم استخدام تخمير ABE ، الذي بدأ في بداية القرن العشرين ، لإنتاج الأسيتون أو البوتانول لإنتاج المطاط الصناعي الاصطناعي والورنيش لصناعة الهواتف المحمولة وكذلك تصنيع الكوردايت خلال الحرب العالمية الأولى والثانية. ومع ذلك ، في النصف الأخير من القرن العشرين ، انخفض تخمر ABE وفقد قدرته التنافسية الاقتصادية مع التطور السريع لصناعة البتروكيماويات. في الوقت الحاضر ، أدى التوق إلى الوقود الحيوي المتجدد إلى إثارة الاهتمام العلمي والتجاري بالتخمير الميكروبي ABE لإنتاج البوتانول الحيوي من المواد الأولية المتجددة. اكتسب البوتانول ، باعتباره وقودًا حيويًا متقدمًا ، اهتمامًا كبيرًا نظرًا لفوائده البيئية وخصائصه المتفوقة على الإيثانول ، مثل محتوى الطاقة العالي ، وانخفاض امتصاص الماء ، وقدرة أفضل على المزج مع البنزين ، والاستخدام المباشر في محركات الاحتراق التقليدية دون تعديل. ومع ذلك ، فإن تكلفة إنتاج البوتانول عبر تخمير ABE بواسطة المطثية مثل المطثية acetobutylicum و كلوستريديوم بيجرينكي غير قادر على المنافسة اقتصاديًا ، مما أعاق تطبيقه الصناعي بسبب السمية السيئة للبوتانول وتكلفة الركائز المرتفعة نسبيًا. كتسلسل الجينوم لاثنين من البكتيريا النموذجية المذيبات C. acetobutylicum ATCC 824 و C. beijerinckii تم إصدار NCIMB 8052 ، تتيح التحليلات المنهجية باستخدام تقنيات omics اكتساب رؤية جديدة في فسيولوجيا المطثيات والآليات التنظيمية. مع تطورات أدوات التلاعب الجيني وتقنيات استعادة المنتج ، فإن أداء الإجهاد وعملية المصب يؤثران بشكل كبير على اقتصاديات تخمير ABE. تقدم هذه المقالة المعرفة الأساسية حول تخمير ABE وتلخص التقدم الحالي.


مناقشة وشرح أمبير

تم دعم الفرضية في أن جميع أشكال السكر تنتج الطاقة وأن الجلوكوز هو الأكثر كفاءة.

يمكن أن يرتبط ثاني أكسيد الكربون الناتج ارتباطًا مباشرًا بالطاقة المنتجة من خلال التخمير لأن ثاني أكسيد الكربون هو منتج ثانوي لتخمير الإيثانول (Cellular ، 54). التحكم الذي لا يحتوي على سكر لم ينتج أي طاقة لأن مصدر السكر مطلوب لحدوث تحلل السكر والتخمير.

كان للجلوكوز أكبر معدل لإنتاج الطاقة لأن معدل إنتاجه لثاني أكسيد الكربون كان الأكبر. كان للسكروز ثاني أعلى معدل إنتاج بينما كان للفركتوز أقل معدل من بين السكريات الثلاثة. كان معدل إنتاج الجلوكوز للطاقة أكثر من ثلاثة أضعاف معدل إنتاج الفركتوز.

تم استخدام الجلوكوز مباشرة في دورة تحلل السكر ولم يتطلب أي طاقة إضافية لتحويله إلى شكل قابل للاستخدام (فريمان ، 154). وهذا يدعم سبب كون الجلوكوز هو الأكثر كفاءة.

يتطلب السكروز إنزيمًا ومدخلًا للطاقة لتحطيمه إلى جلوكوز وفركتوز من أجل معالجته في تحلل السكر (فريمان ، 189). لا يمكن أيضًا استخدام الفركتوز على الفور في سلسلة تحلل السكر ولكن كان لا بد من تغييره ليدخل السلسلة كأحد المواد الوسيطة (بيرج ، 2002).

هذه العمليات المطلوبة لتحويل السكريات غير الجلوكوز إلى شكل قابل للاستخدام قللت من كفاءتها عند مقارنتها بالجلوكوز. كان أكبر مصدر للخطأ في التجربة هو وقت بدء التخمير. تمت إضافة الخميرة إلى محلول الفركتوز جيدًا بعد أن بدأت محاليل خميرة الجلوكوز والفركتوز في التخمير.

يستغرق التخمير وقتًا للوصول إلى أقصى معدل لإنتاج الطاقة ، لذا فإن الفجوة الزمنية تركت الجلوكوز والسكروز متقدمًا عن الفركتوز في عملية التخمير (بيرج ، 2002). وبالتالي فإن البيانات المتعلقة بمعدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون كانت منحرفة لأن بدء التخمير لم يكن خاضعًا للرقابة.

يبدو الجلوكوز والسكروز أكثر كفاءة من الفركتوز بسبب هذا الخطأ. إذا تم تكرار هذه التجربة ، فسيتم توخي مزيد من الحذر لضمان بدء التخمير في نفس الوقت. سيتم قياس قياسات السكريات بالمولارية المتساوية وليس بنسبة مئوية في محلول بحيث تكون جزيئات السكر متساوية في جميع الاختبارات.

قد تشمل تجارب المتابعة الأخرى اختبار أنواع أخرى من الخمائر لمعرفة كيفية تأثر معدلات التخمير. يمكن أن تؤثر نتائج هذه التجارب على السكريات الأكثر فعالية في تخمير الكحول. هذا يمكن أن يحدد أنواع السكر التي يجب أن تستخدمها لإنتاج الكحول الأكثر كفاءة.

ساعدنا في إصلاح ابتسامته بمقالاتك القديمة ، فهذا يستغرق ثوانٍ!

-نحن نبحث عن مقالات ومختبرات ومهام سابقة حصلت عليها!

المنشورات ذات الصلة

على مدى السنوات القليلة الماضية ، كانت قضية التسمم بأول أكسيد الكربون (CO) في المنزل و hellip

3 أنواع من الإنتاج التلفزيوني المباشر المباشر على الشريط الإنتاج التلفزيوني المباشر الإنتاج التلفزيوني المباشر هو & hellip

جميع الكائنات الحية الموجودة على الأرض هي أشكال حياة قائمة على الكربون ، والكربون هو العنصر الأساسي والهائل

تم استخدام مصطلح النظام البيئي لأول مرة بواسطة Tansley (1935) للإشارة إلى جميع المكونات و hellip

المشكلة: الخمائر تخضع للتنفس الخلوي الهوائية إذا كان هناك أكسجين كافٍ وتطلق ثاني أكسيد الكربون والهيليب

المؤلف: وليام أندرسون (فريق التحرير مساعد العمل المدرسي)

مدرس وكاتب مستقل. مدرس علوم وعشاق المقالات. آخر مراجعة للمادة: 2020 | مؤسسة سانت روزماري © 2010-2021 | المشاع الإبداعي 4.0


علم مخلل الملفوف: التخمير البكتيري ، لذيذ!

في الأسبوع الماضي احتاج زوجي إلى بعض البرطمانات لأغراض الطهي. تبيع Tesco الجرار في مكان ما حول و 3 جنيه لكل منهما. ومع ذلك ، فإنهم يبيعون أيضًا الجرار الكبيرة المليئة بمخلل الملفوف مقابل جنيه واحد لكل منها.

في الأسبوع الماضي احتاج زوجي إلى بعض البرطمانات لأغراض الطهي. تيسكو تبيع الجرار في مكان ما حول 3 لكل منهما. ومع ذلك ، يبيعون أيضًا جرارًا كبيرة مليئة بمخلل الملفوف مقابل 1 لكل منها. مما يعني أنه في نهاية الأسبوع الماضي كان لدينا الكثير من مخلل الملفوف لمحاولة الوصول إليه.

أنا & # 8217m لست من أشد المعجبين بمخلل الملفوف ، وهو أمر مؤسف لأن معظم الطعم يأتي من عمل البكتيريا. ليس فقط بكتيريا واحدة ، ولكن مجموعة كاملة من الأنواع المختلفة تشارك في عملية التخمير. لا تحتاج البكتيريا إلى أن تضاف إلى مخلل الملفوف ، لأنها تعيش بشكل طبيعي على أوراق الملفوف. كل ما هو مطلوب لبدء العملية هو تقطيع الملفوف والملح.

تتضمن المرحلة الأولى من تخمير مخلل الملفوف البكتيريا اللاهوائية ، ولهذا السبب يجب تعبئة الملفوف المقطّع والملح في حاوية محكمة الإغلاق. في هذه المرحلة ، البيئة المحيطة ليست حمضية ، فقط ملفوف. البكتيريا في الغالب ليوكونوستوك الأنواع ، تنتج ثاني أكسيد الكربون (لتحل محل آخر بقايا الأكسجين في الجرة) وحمض اللبنيك ، وهو منتج ثانوي طبيعي للتنفس اللاهوائي. في نهاية المطاف ، تصبح الظروف داخل الجرة حمضية جدًا بحيث لا تستطيع هذه البكتيريا البقاء على قيد الحياة وتموت ، ويتم استبدالها ببكتيريا يمكنها التعامل بشكل أفضل مع الحالة الحمضية.س مثل اكتوباكيللوس محيط.

ال اكتوباكيللوس تخمر المزيد من السكريات المتبقية في الملفوف باستخدام التنفس اللاهوائي. ينتج عن هذا المزيد من حمض اللاكتيك ، حتى يصل مخلل الملفوف إلى درجة حموضة تبلغ حوالي 3. يتم تثبيط هذه البكتيريا بتركيزات عالية من الملح (لذلك تحتوي معظم مخلل الملفوف على حوالي 2-3٪ ملح) ودرجات حرارة منخفضة ، ولهذا السبب يجب ترك برطمانات التخمير عند درجة حرارة الغرفة بدلاً من الثلاجة. عند درجة الحموضة 3 فإن lاكتوباكيللوس توقف عن التخمير ويمكن تخزين مخلل الملفوف لحين الحاجة.

تساعد كل هذه البكتيريا في تكوين طعم حمضي منعش ، ولكن هناك طرقًا يمكن أن يؤدي إلى حدوث خطأ في نمو الميكروبات. فرط نمو اكتوباكيللوس، على سبيل المثال ، إذا تم تخزين البرطمان في درجة حرارة عالية جدًا أثناء التخمير ، يمكن أن يتسبب في تكوين الكرنب لتكوين تناسق خاطئ. وبالمثل ، إذا أصبح مخلل الملفوف حامضًا جدًا في وقت مبكر جدًا ، فإن اكتوباكيللوس شارك في العمل مبكرًا مما أدى إلى الحصول على مخلل مخلل ناعم. على الرغم من أن مخلل الملفوف النهائي حمضي جدًا بحيث لا يمكن لمسببات الأمراض أن تعيش فيه ، إلا أن الأبواغ الفطرية قد تستقر على السطح وتنتشر ، مما يفسد الطعام.

على الرغم من أن مخلل الملفوف هو كلمة ألمانية ، يُعتقد أن الطبق نشأ في الصين مع الكرنب المخمر في نبيذ الأرز أو محلول ملحي. انتشر هذا إلى أوروبا عن طريق غزاة Ghengis Khan & # 8217s حيث تم تجفيف الملفوف بالملح. نظرًا لأن مخلل الملفوف يحتفظ به لفترات طويلة ، وهو مصدر لفيتامين سي ، فقد كان يفضله البحارة الهولنديون ، الذين أخذوه معهم عندما سافروا إلى أمريكا. سافر الكابتن كوك أيضًا إلى أستراليا ، حيث يحتوي مخلل الملفوف على مجموعة من الفيتامينات والمعادن التي يصعب الحصول عليها عند السفر لفترات طويلة في البحر.

نظرًا لوجود البكتيريا اللازمة لتخمير مخلل الملفوف على أوراق الملفوف ، فإنه يعد طبقًا سهلًا وصحيًا جدًا للإنتاج. كل ما تحتاجه هو الملفوف! من خلال استغلال عمل البكتيريا ، يمكن استخدام المكونات البسيطة مثل الملفوف والمياه المالحة لإنتاج طبق صحي يمكن تخزينه لفترة طويلة عندما بدأت الفواكه والخضروات النيئة في التلف.

الآراء المعبر عنها هي آراء المؤلف (المؤلفين) وليست بالضرورة آراء Scientific American.

عن المؤلفين)

عالم الكيمياء الحيوية مع حب علم الأحياء الدقيقة ، يستمتع مختبر الجرذ باستكشاف البكتيريا والقراءة عنها والكتابة عنها. بعد أن تمكنت أخيرًا من إبعاد نفسها عن الجامعة ، تعمل الآن في شركة صغيرة في كامبريدج حيث تحول البيانات إلى كلمات يمكن التحكم فيها ورسوم بيانية رائعة.


نشأ هذا البحث بسبب مشكلة في فئة علم الأحياء ، والتي تم رفعها إلى S. cerevisiae (الخميرة) مع ركيزة من الكربوهيدرات مثل المالتوز بهدف تخمير ثنائي السكاريد ، مما يؤدي إلى إنتاج الكحول. في هذا الوقت ، تم طرح سؤال مفاده أنه إذا كان بإمكان خميرة المالتوز فقط الحصول على الطاقة اللازمة للبقاء على قيد الحياة. ولهذا السبب ، كان يُعتقد أن التجربة تجعل الناس على اتصال مع الخميرة بالكربوهيدرات الأخرى.

كما سبق ذكره في المقدمة ، في التخمير الكحولي ينتج ثاني أكسيد الكربون2 والإيثانول. بالنظر إلى ذلك ، في التصميم التجريبي ، يتم استخدام ما مجموعه أربع ركائز: الجلوكوز والمالتوز والسكروز والفركتوز بهدف إظهار أي من هذه الركائز تقوم الخميرة بتحويل طاقة أكثر كفاءة وتنتج المزيد من ثاني أكسيد الكربون. لما سبق تم استخدامه كمعامل ، إصدار كو2معتبرة أنه يتناسب مع كمية الركيزة التي تستقلبها الخميرة.

المتغير المستقل: نوع السكر.

المتغير التابع: كمية ثاني أكسيد الكربون2 أنتجت في 20 دقيقة.


شرح المعمل: إنتاج ثاني أكسيد الكربون بواسطة الخميرة تحت درجات حرارة مختلفة

تخضع الخميرة للتنفس الخلوي الهوائية إذا كان هناك كمية كافية من الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون كمنتج نفايات. تتمتع الخمائر ، مثل أي خلايا أخرى ، بدرجة حرارة مثالية تعمل فيها بكفاءة أكبر ، بما في ذلك عملية التنفس الخلوي. تهدف هذه التجربة إلى اكتشاف العلاقة بين درجة الحرارة وإنتاجية ثاني أكسيد الكربون للخمائر لاكتشاف درجة الحرارة المثلى لتنفيذ الخمائر لتنفس الخلايا الهوائية.

يُفترض أن الخمائر تقوم بتنفس الخلايا الهوائية بكفاءة عالية في درجات الحرارة المرتفعة لأن درجة الحرارة المرتفعة من المرجح أن تنشط العملية بمعدل أعلى. تكون الخلايا أكثر نشاطًا في درجات الحرارة المرتفعة ولكن ضمن نطاق تحملها للحرارة ، إذا تجاوزت درجة الحرارة 40 درجة ، فإن الخمائر ، جنبًا إلى جنب مع إنزيماتها ، سوف تموت أو تتحول إلى طبيعتها حتى تتوقف عن العمل. على العكس من ذلك ، لن تنشط درجة الحرارة المنخفضة الخمائر لتعمل لأن الخمائر لا تتكيف مع البيئة الباردة.

  • متغير مستقل: درجات حرارة 10٪ من محلول الجلوكوز حيث توضع الخمائر لتقوم بتنفس الخلايا الهوائية (6 درجات مئوية ودرجة حرارة الغرفة و 30 درجة مئوية هي درجات الحرارة التي تم فحصها ، على الرغم من ملاحظة انخفاض درجة حرارة الغرفة الفعلية في المختبر)
  • المتغير التابع: التغيير في CO2 التركيز بعد وضع الخمائر في محلول الجلوكوز بمرور الوقت عند درجات حرارة مختلفة (تم تسجيل تركيز ثاني أكسيد الكربون في 3 دقائق بفاصل 30 ثانية)
  • الثوابت / المتغيرات الخاضعة للرقابة: تركيز محلول الجلوكوز (10٪) ، كتلة محلول الجلوكوز المستخدم في كل تجربة (50 جم من الماء و 5 جم من الجلوكوز) ، كتلة الخمائر المستخدمة في كل تجربة (250 مجم) ، معدل تقليب المحلول على لوح التحريك (500 دورة في الدقيقة) ، وقت تسجيل تركيز ثاني أكسيد الكربون بعد وضع الخميرة (30 ثانية ، 1 دقيقة ، 90 ثانية ، دقيقتان ، 150 ثانية ، 3 دقائق) ، المواد الكيميائية المستخدمة (محلول جلوكوز 10٪ ) ، جهاز ومعدات (أنابيب اختبار ، أكواب سعة 100 مل ، أسطوانات مدرجة سعة 50 مل مع درجة عدم تيقن من ± 0.1 مل ، قوارير Erlenmeyer 250 مل ، توازن في غرام بدقة حتى منزلتين عشريتين ، لوح تسخين يحتوي أيضًا على لوحة محرك مغناطيسي و شريط التحريك المغناطيسي ، نطاق مقياس الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم اليقين من ± 0.01 درجة مئوية ، CO2 جهاز استشعار يتصل بجهاز Xplorer GLX ، ورفوف أنبوب الاختبار ، ومؤقت دقيق حتى 0.01 ثانية ، وملعقة واحدة ، وحمام جليدي واحد يتكون من دورق سعة 50 مل ومكعبات ثلج ، وثلاجة واحدة)
  • الخميرة 1.5 جرام
  • الجلوكوز 30 جم
  • 500 مل ماء مقطر
  • 4 أكواب 100 مل ، عدم اليقين ± 5 مل
  • تراوحت درجة حرارة 1 من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم التيقن من ± 0.01 درجة مئوية
  • 12 أنبوب اختبار
  • 1 رف أنبوب اختبار يتسع لـ 12 أنبوب اختبار
  • 1 50 مل أسطوانة متدرجة بدرجة شك ± 0.1 مل
  • 6 250 مل من قوارير Erlenmeyer ، لا يتعلق الأمر بعدم اليقين لأنها لا تستخدم لقياس الأحجام
  • 1 ميزان دقيق بالجرام لأقرب منزلتين عشريتين
  • 1 ملعقة
  • 1 صفيحة ساخنة تحتوي أيضًا على لوحة تحريك مغناطيسية
  • 1 قضيب تحريك مغناطيسي
  • 1 مستشعر ثاني أكسيد الكربون مشحون بالبطارية الممتلئة بسدادة تربط القارورة
  • 1 ماكينة GLX ببطارية كاملة
  • مؤقت واحد بدقة 0.01 ثانية
  • 1 حمام جليدي ، بما في ذلك دورق بحجم 50 مل و 6 مكعبات ثلج بطول جانبي يبلغ حوالي 1 سم
  • 1 ثلاجة مع حجرة ثلاجة يتم تبريدها بدرجة حرارة أعلى من 0 درجة مئوية ، من 0 إلى 4 درجات مئوية تقريبًا

تحضير محلول الجلوكوز 6 درجة مئوية:

  1. دورق سعة 100 مل مليء بالماء المقطر
  2. يتم وضع 6 مكعبات ثلج بطول جانبي يبلغ حوالي 1 سم في الدورق سعة 100 مل بالماء المقطر
  3. يتم وضع الدورق سعة 100 مل جانبًا في حجرة الثلاجة مع درجة حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 4 درجات مئوية ولكن أعلى من 0 درجة مئوية حتى لا يتجمد الماء في الثلاجة طوال الليل
  4. في اليوم الثاني ، يتم وزن 5 جرام من الجلوكوز على ميزان دقيق لأقرب منزلتين عشريتين
  5. يتم وضع 5 جم من الجلوكوز في أنبوب اختبار ويوضع على رف أنبوب الاختبار
  6. وبالمثل ، يتم قياس 0.25 جرام من الخمائر بواسطة ميزان دقيق يصل إلى منزلتين عشريتين ويتم نقلهما إلى أنبوب اختبار ، يتم وضعه على رف أنبوب الاختبار
  7. يتم إخراج الدورق سعة 100 مل المخزن في الثلاجة وصبه في أسطوانة مدرجة سعة 50 مل مع درجة عدم يقين تبلغ ± 0.1 مل لقياس 50 مل من الماء المثلج ، وستبقى مكعبات الثلج في الدورق
  8. يُسكب 50 مل من الماء المثلج في دورق Erlenmeyer سعة 250 مل
  9. يتم وضع دورق Erlenmeyer على صفيحة ساخنة والتي تعمل أيضًا كلوحة تحريك مغناطيسية ويتم وضع قضيب تحريك مغناطيسي في الدورق
  10. يُسكب 5 جرام من الجلوكوز الذي تم قياسه بالفعل في أنبوب الاختبار في الماء
  11. لوحة التحريك في وضع التشغيل ، مع التحريك بمعدل 500 دورة في الدقيقة
  12. يتم إيقاف تشغيل لوحة التحريك بمجرد إذابة الجلوكوز تمامًا
  13. يتم إدخال مقياس حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم اليقين من ± 0.01 درجة مئوية في محلول الجلوكوز ، في هذه المرحلة ، يتم تسخين الماء المثلج ، لا يمكن متابعة الإجراء حتى تصل درجة حرارة المحلول إلى 6 درجة مئوية
  14. مستشعر ثاني أكسيد الكربون متصل بجهاز GLX الذي يعرض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء
  15. يتم تضمين مستشعر ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتم توصيله بسدادة ترتبط برقبة القارورة لمنع تدفق الهواء ، في القارورة
  16. سيتم عرض تركيز ثاني أكسيد الكربون على آلة GLX ويُشار إليه على أنه تركيز ثاني أكسيد الكربون الأصلي في القارورة
  17. يتم سحب مستشعر ثاني أكسيد الكربون ويتم سكب الخمائر الموجودة في أنبوب الاختبار في القارورة ، ويتم إعادة مستشعر ثاني أكسيد الكربون إلى القارورة ، ويتم تشغيل لوحة التحريك المغناطيسي بمعدل ثورة يبلغ 500 دورة في الدقيقة ، ويتم إيقاف تشغيل ساعة الإيقاف ، كل هذا يجب أن يتم ذلك بدون فترات
  18. شركة CO2 يتم تسجيل التركيز في القارورة كل 30 ثانية لمدة 3 دقائق بحيث يتم تسجيل 6 أرقام
  19. يتم تكرار الإجراء أعلاه مرتين أخريين

تحضير محلول الجلوكوز في درجة حرارة الغرفة:

  1. دورق سعة 100 مل مليء بالماء المقطر
  2. يتم وضع الدورق في المختبر طوال الليل
  3. في اليوم الثاني ، يتم وزن 5 جرام من الجلوكوز على ميزان دقيق لأقرب منزلتين عشريتين
  4. يتم وضع 5 جم من الجلوكوز في أنبوب اختبار ويوضع على رف أنبوب الاختبار
  5. يتم وزن 25 جرامًا من الخميرة بميزان دقيق لأقرب منزلتين عشريتين
  6. يتم نقل 25 جم من الخميرة إلى أنبوب اختبار وتوضع على رف أنبوب الاختبار
  7. يُسكب الماء المقطر في الدورق سعة 100 مل في أسطوانة مدرجة سعة 50 مل مع درجة عدم يقين تبلغ ± 1 مل لقياس 50 مل من الماء عند درجة حرارة الغرفة
  8. يُسكب 50 مل من الماء في دورق مخروطي سعة 250 مل
  9. يتم وضع دورق Erlenmeyer على صفيحة ساخنة والتي تعمل أيضًا كلوحة تحريك مغناطيسية ويتم وضع قضيب تحريك مغناطيسي في الدورق
  10. يُسكب 5 جرامات من الجلوكوز الذي تم قياسه بالفعل في أنبوب الاختبار في الماء
  11. لوحة التحريك في وضع التشغيل ، مع التحريك بمعدل 500 دورة في الدقيقة
  12. يتم إيقاف تشغيل لوحة التحريك بمجرد إذابة الجلوكوز تمامًا
  13. يتم إدخال مقياس حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم التيقن من ± 0.01 درجة مئوية في محلول الجلوكوز ، ويجب أن تكون درجة الحرارة المقاسة هي درجة حرارة الغرفة ويلاحظ لمزيد من الفحص
  14. تتكرر الخطوات من 14 إلى 19 في تحضير محلول الجلوكوز 6 درجات مئوية من القسم الأخير

تحضير محلول جلوكوز 30 درجة مئوية

  1. يقاس 50 مل من الماء المقطر باستخدام أسطوانة مدرجة سعة 50 مل مع عدم التيقن من ± 0.1 مل
  2. يُنقل 50 ماء مقطرًا إلى دورق Erlenmeyer سعة 250 مل
  3. يتم وزن 5 جرام من الجلوكوز على ميزان دقيق لأقرب منزلتين عشريتين
  4. يتم وضع 5 جم من الجلوكوز في أنبوب اختبار ويوضع على رف أنبوب الاختبار
  5. يتم قياس 25 جرام من الخمائر بميزان دقيق لأقرب منزلتين عشريتين
  6. توضع الخمائر في أنبوب اختبار وتوضع على رف أنبوب الاختبار
  7. يُسكب 5 جرام من الجلوكوز الذي تم قياسه بالفعل في أنبوب الاختبار في الماء الموجود في القارورة
  8. يتم وضع الدورق أعلى صفيحة ساخنة تعمل أيضًا على لوحة تحريك مغناطيسية ، والتي يتم ضبطها على 30 درجة ويتم تشغيلها بالتقليب بمعدل 500 دورة في الدقيقة
  9. يتم إيقاف تشغيل لوحة التحريك بمجرد إذابة الجلوكوز تمامًا
  10. يتم إدخال مقياس حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم التيقن من ± 0.01 درجة مئوية في محلول الجلوكوز لمراقبة التغير في درجة الحرارة
  11. بمجرد أن تصل درجة الحرارة إلى 30 درجة مئوية ، يتم إخراج مقياس الحرارة وإيقاف تشغيل الصفيحة الساخنة
  12. تتكرر الخطوات من 14 إلى 19 في تحضير محلول الجلوكوز 6 درجات مئوية من القسم الأخير الثاني

طرق التحكم في المتغيرات:

المتغيرات المستقلة هي درجات حرارة 10٪ من محلول الجلوكوز حيث توضع الخمائر لتقوم بتنفس الخلايا الهوائية. هي 6 درجات مئوية ودرجة حرارة الغرفة و 30 درجة مئوية على التوالي.

يتم شرح طرق كيفية التعامل مع المتغيرات المستقلة في الإجراء. باختصار ، يحتاج محلول الجلوكوز 6 درجات مئوية إلى ماء مقطر مخزن في حمام جليدي ووضعه في حجرة الثلاجة في الثلاجة. لاحظ أنه لا يمكن وضعها في حجرة المجمد ، وإلا فسيتم تجميد الماء المقطر لذلك لا يمكن استخدامه. بين عشية وضحاها ، ستكون درجة الحرارة قريبة من درجة حرارة حجرة الثلاجة ، والتي يجب أن تتراوح بين 0 إلى 4 درجات مئوية.

سيتم إخراج الماء في اليوم الثاني وتقاس درجة حرارته بميزان حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم التيقن من ± 0.01 درجة مئوية. من المرجح أن ترتفع درجة الحرارة أثناء العملية ، لذلك بمجرد أن تصل درجة الحرارة إلى 6 درجات مئوية ، يمكن تنفيذ بقية الإجراء. يتطلب محلول الجلوكوز في درجة حرارة الغرفة إعدادًا مشابهًا لمحلول 6 درجات مئوية. يملأ الماء المقطر الدورق سعة 100 مل ويوضع في المختبر طوال الليل ليطلب الماء في درجة حرارة الغرفة.

ومع ذلك ، يجب ملاحظة درجة الحرارة الدقيقة للتحليل الكمي. يتطلب محلول الجلوكوز عند 30 درجة مئوية طبقًا ساخنًا. يتم تسخين الماء المقطر على الصفيحة الساخنة عند 30 درجة مئوية ويتم إدخال مقياس حرارة في القارورة مع الماء المقطر لمراقبة التغير في درجة الحرارة. بمجرد أن تصل درجة الحرارة إلى 30 درجة مئوية ، يتم إيقاف تشغيل اللوح الساخن ويجب تنفيذ بقية الإجراء على الفور حتى لا يبرد الماء أو محلول الجلوكوز.

المتغير التابع هو التغيير في ثاني أكسيد الكربون2 التركيز بعد وضع الخمائر في محلول الجلوكوز بمرور الوقت عند درجات حرارة مختلفة. يمكن للمرء أن يسجل أول أكسيد الكربون2 تركيز محلول الجلوكوز قبل وضع الخمائر للحصول على تركيز مخزون ثاني أكسيد الكربون2 في القارورة. ثم ، CO2 يتم تسجيل التركيز في القارورة كل 30 ثانية بعد وضع الخميرة لمدة 3 دقائق ، لذلك بعد 30 ثانية ، 1 دقيقة ، 90 ثانية ، 2 دقيقة ، 150 ثانية ، و 3 دقائق CO2 يتم تسجيل التركيز. قد يحتاج المرء إلى جهاز توقيت لهذا الغرض.

قد يرغب المجرب في تسجيل البيانات ورسمها في رسم بياني لثاني أكسيد الكربون2 التركيز في القارورة مع مرور الوقت. مع الرسم البياني ، يمكن للمرء أن يطرح أول أكسيد الكربون2 التركيز من أول أكسيد الكربون­2 تركيز ثاني أكسيد الكربون2 التركيز عند 30 ثانية من أول أكسيد الكربون2 التركيز في 1 دقيقة وهكذا دواليك الحصول على الفرق من ثاني أكسيد الكربون2 التركيز بين كل فاصل زمني لرصد المعدل الإجمالي للتغيير في ثاني أكسيد الكربون2 التركيز عند درجات حرارة مختلفة حيث تقوم الخمائر بتنفس الخلايا الهوائية.

أحد المتغيرات الخاضعة للرقابة هو تركيز محلول الجلوكوز ، والذي يتم الاحتفاظ به عند 10٪ عن طريق قياس 5 جرامات من الجلوكوز مع ميزان وزن دقيق لمنزلتين عشريتين ثم يُسكب الجلوكوز في ماء مقطر سعة 50 مل يقاس بأسطوانة مدرجة سعة 50 مل مع عدم التيقن من ± 0.1 مل ، مختلطة بواسطة لوحة التحريك المغناطيسي والقضيب. يتم تنفيذ هذه العملية في درجات الحرارة الثلاثة.

ثابت آخر هو كتلة محلول الجلوكوز المستخدم في كل تجربة. على غرار السابق ، يتم قياس 50 جم من الماء المقطر بواسطة أسطوانة مدرجة 50 مل و 5 جم من الجلوكوز يتم وزنها بواسطة ميزان. سيتم خلطها باستخدام لوحة تحريك مغناطيسية وقضيب تحريك مغناطيسي يوضع في دورق إرلنماير الذي يحتوي على الماء المقطر والجلوكوز.

لاحظ أنه يمكن تخزين الجلوكوز في أنبوب اختبار ووضعه جانبًا وعند سكبه في الدورق المحتوي على الماء المقطر ، يتم طرق أنبوب الاختبار برفق للتأكد من أن الجلوكوز لن يلتصق بالسطح الداخلي لأنبوب الاختبار ، لذلك معظم إن لم يكن كله 5 جم من الجلوكوز ستدخل في القارورة.

كتلة الخمائر المستخدمة في كل تجربة - 250 مجم - هي متغير آخر خاضع للرقابة. مثل الجلوكوز ، يتم قياس الخمائر أيضًا بميزان وزن دقيق لمنزلتين عشريتين بالجرام. يمكن أن يكون وزن الخمائر ونقلها إلى أنبوب اختبار أمرًا صعبًا ، حيث يلزم تركيز إضافي.

معدل تقليب المحلول على لوح التحريك هو 500 دورة في الدقيقة. يجب تحويل المؤشر إلى 500 دورة في الدقيقة مع وضع الشريط المغناطيسي داخل المحلول ومع الخمائر ، إذا لم يتم عرض عدد الدورات في الدقيقة ، يتم تبديل معدل الدوران إلى متوسط ​​بدلاً من ذلك.

ثابت آخر هو وقت تسجيل ثاني أكسيد الكربون التركيز بعد وضع الخميرة. الوقت 30 ثانية ، 1 دقيقة ، 90 ثانية ، دقيقتان ، 150 ثانية ، 3 دقائق. مطلوب ساعة توقيت أو مؤقت ودقيق أيضًا حتى 0.01 ثانية. في هذه الفترات 30 ثانية ، CO2 يتم عرض التركيز على آلة GLX المتصلة بـ CO2 المستشعر ، يتم تشغيل الرقم من خلال النظر إلى الرقم المعروض في جزء في المليون.

المواد الكيميائية المستخدمة ، أي محلول الجلوكوز 10 ٪ ، هي متغير آخر خاضع للرقابة.

تذكر أنه تم فحص الجلوكوز فقط ، وليس السكريات الأخرى ، في هذه التجربة. الأجهزة والمعدات المستخدمة هي ثوابت أيضًا. وهي عبارة عن 12 أنبوب اختبار ، أكواب سعة 100 مل ، أسطوانات مدرجة سعة 50 مل مع درجة عدم تيقن من ± 0.1 مل ، و 250 مل من قوارير Erlenmeyer ، وتوازن بالجرام بدقة حتى منزلتين عشريتين ، وصفيحة ساخنة تحتوي أيضًا على لوحة تحريك مغناطيسية وقضيب تحريك مغناطيسي ، مقياس الحرارة يتراوح من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مع عدم اليقين من ± 0.01 درجة مئوية ، CO2 جهاز استشعار يتصل بجهاز Xplorer GLX ، ورفوف أنبوب الاختبار ، ومؤقت دقيق حتى 0.01 ثانية ، وملعقة واحدة ، وحمام جليدي واحد يتكون من دورق سعة 50 مل ومكعبات ثلج ، وثلاجة واحدة.


الكربنة في البيرة الحامضة

حضرت مؤخرًا أحد أحداث البيرة الحامضة السنوية المفضلة لدي ، كانتيلون زوانزي داي. يوم زوانزي ، الذي يقام كل خريف ، هو يوم للاحتفال بلحم الخنزير البلجيكي التقليدي ومنتجات مصنع كانتيلون للجعة. في كل عام ، تُصدر Cantillon بيرة فريدة مختلفة للحدث يتم استغلالها في نفس الوقت في جميع المواقع في جميع أنحاء العالم. كما فعلنا على مدار السنوات العديدة الماضية ، سافرت أنا وشريكي إلى أقرب موقع يستضيف الحدث ، مقهى Monk & # 8217s في فيلادلفيا ، وقضينا يومًا رائعًا في الاستمتاع بمطبخهم على الطراز البلجيكي وتشكيلة رائعة من دودة كانتيلون وغيرها من الحامض الرائع بيرة. كان Cantillon Rosé de Gambrinus أحد أنواع البيرة التي شربتها في المسودة ، والتي أتيحت لي الفرصة للاستمتاع بها في كل من الإصدارات المسودة والمعبأة في زجاجات عدة مرات على مر السنين. في كل من المسودة والزجاجة ، لاحظت أن المستويات المختلفة من الكربنة يمكن أن تغير بشكل كبير الطريقة التي أرى بها هذه الجعة وأستمتع بها. دفعتني هذه الأفكار إلى مناقشة مستويات الكربنة في البيرة الحامضة من وجهة نظر صانع الجعة & # 8217s ومن وجهة نظر المستهلك & # 8217.

الأساسيات & # 8211 ما هو الكربنة؟

ثاني أكسيد الكربون ، وهو جزيء بسيط يتكون من ذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين ، هو نتيجة ثانوية طبيعية لعدد كبير من التفاعلات الكيميائية التي تكسر مركبات الكربون الأكثر تعقيدًا. في حالة إنتاج البيرة الحامضة ، فإن مركبات الكربون هذه هي السكريات البسيطة الموجودة في نقيع الشعير والتفاعلات الكيميائية هي تخمير إنتاج الكحول لأنواع الخميرة مثل السكريات و بريتانوميسيس وكذلك بعض سلالات البكتيريا (غير المتجانسة) اكتوباكيللوس.

لعشاق الكيمياء الجادين ..

بالنسبة لمثل هذا الجزيء البسيط نسبيًا ، يمكن أن تكون كيمياء ثاني أكسيد الكربون معقدة للغاية. ومع ذلك ، بالنسبة لمناقشتنا ، سنركز فقط على جزء واحد مهم من هذه الكيمياء: عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء ، يمكن لجزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون أن يتحد مع جزيء واحد من الماء لإنتاج حمض الكربونيك. إن تكوين حمض الكربونيك هو السبب في أن ثاني أكسيد الكربون يفعل أكثر من مجرد صنعه للبيرة. يقلل حمض الكربونيك من درجة حموضة البيرة # 8217s ويحمل معها تأثيرات النكهة التي تحملها الأحماض الأخرى في البيرة أيضًا. ضع في اعتبارك أن الكربنة لن تغير درجة حموضة البيرة بدرجة كافية لجعلها حامضة. ومع ذلك ، يمكن للكربنة أن تبرز الجعة الموجودة في الحنك.

فيما يتعلق بتأثيرات النكهة على البيرة ، يتم إنشاء كل ثاني أكسيد الكربون بالتساوي. هذا صحيح بغض النظر عما إذا كانت الكربنة يتم إنشاؤها بشكل طبيعي من خلال التخمير أو إضافتها إلى الجعة في أوعية مضغوطة. ومع ذلك ، فإن عملية تكييف الزجاجة أو البرميل يمكن أن تنتج تغيرات طفيفة ولكنها ملحوظة في النكهة بسبب التأثيرات التي يتعرض لها كلاهما السكريات و بريتانوميسيس عند التخمير تحت الضغط. ضع في اعتبارك أن هذه التأثيرات خفية وتعتمد على الإجهاد. عادة ، عندما نلاحظ اختلافًا في الشخصية بين البيرة الحامضة أو المزرعة التي كانت مشروطة بالزجاجة مقابل الغازات المكربنة بالقوة ، فإن الاختلاف يرجع ببساطة إلى ارتفاع مستوى الكربنة في النسخة المكربنة بالزجاجة.

مستويات الكربنة وتأثيراتها

لكل نمط بيرة كلاسيكي ، سيكون هناك نطاق عام من مستويات الكربنة التي تعتبر مناسبة لهذا النمط. هذه المستويات ، مقاسة بأحجام ثاني أكسيد الكربون2، تم تطويره عضوياً لكل نمط بناءً على ما هو أفضل مذاق لتلك البيرة وكذلك على طرق التخمير والتقديم التي تطورت تاريخيًا. على سبيل المثال ، يتم تقديم العديد من أنواع البيرة البريطانية تقليديًا من براميل خشبية (وعاء ضغط منخفض) ، وهذه بدورها تميل إلى أن تكون أقل الأساليب الكربونية ، وتتراوح من 0.75 إلى 1.5 حجمًا من ثاني أكسيد الكربون.2. في الطرف الآخر من الطيف ، والأكثر أهمية لإفساد عشاق البيرة ، لم يكن البلجيكي Gueuze موجودًا كأسلوب حتى القوارير الزجاجية قادرة على الاحتفاظ بمستويات الشمبانيا من ثاني أكسيد الكربون2 أصبحت متاحة بشكل متواضع. Gueuze ، بحكم التعريف ، هو أسلوب مكيف الزجاجة ، وبالتالي أصبح يتم تقديمه بشكل شائع عند ضغوط أعلى كانت هذه الحاويات الجديدة قادرة على الاحتفاظ بها ، من 3.0 إلى 4.5 أحجام من ثاني أكسيد الكربون2.

هذا يطرح السؤال التالي: بغض النظر عن التقاليد التاريخية ، هل سيكون المذاق البريطاني المعتدل جيدًا في الكربونات العالية ومذاق Gueuze جيدًا عند انخفاض الكربونات؟ الجواب: حسنا & # 8230 يعتمد. على الرغم من حقيقة أن الكثير منا يعتبر & # 8220 طعمًا جيدًا & # 8221 شخصيًا ، فهناك سمات لأي بيرة يمكن جعلها أكثر أو أقل تأثيرًا من خلال مستويات الكربنة المرتفعة أو المنخفضة. تميل مستويات الكربنة المنخفضة إلى التأكيد على النكهات الحلوة في البيرة. كما أنها تميل إلى إنتاج لمسة نهائية أكثر نعومة وكريمة. تميل المستويات الأعلى من الكربنة إلى التقليل من أهمية حلاوة الشعير مع تعزيز كل من الشعور بالمرارة و / أو الحموضة في البيرة. كما أنهم يخرجون المزيد من المركبات العطرية من البيرة (تعزيز الرائحة) ويميلون إلى ترك الشعور النهائي بالجفاف وأكثر هشاشة. في حالة البيرة البريطانية الخفيفة ، وهي بيرة منخفضة الكحول مع نكهات الشعير الغنية وطابع التحميص اللطيف ، يمكن للكربنة الزائدة أن تترك الجعة رقيقة على الحنك ، مع حلاوة أقل وجودة محمصة أكثر قابلية. من ناحية أخرى ، يمكن أن يتذوق Gueuze قليل الكربونات طعمًا أكثر حلاوة مما هو مقصود ، بينما يبدو باهتًا في قسم الروائح.

Additionally for Gueuze and other traditional lambics, I feel that lower levels of carbonation can accentuate the perception of their acetic acid and ethyl acetate components. These chemicals are present to at least some degree in all traditional lambics, but can be perceived as off-flavors if their levels are too high or if other elements of the beer are left unable to balance them. When properly balanced by lactic, malic, and carbonic acids, acetic acid will give a sour beer a round, complex, salivation producing acidity. If unbalanced, acetic acid can taste like vinegar, be harsh, or even burning in the throat. Ethyl acetate at low levels will smell like pears and provide a sharpening edge to a beer, while at higher levels this chemical will smell solventy, like nail polish remover. Traditional lambic brewers and blenders have the skill to optimize the levels of both of these components in their Gueuze and fruit lambics. Therefore, the level of carbonation and equivalently carbonic acid in the finished product can tip the scales in one direction or the other when it comes to perceiving these chemicals.

Carbonation from a Brewer’s Perspective

As a brewer, I want to provide my drinking audience with a beer that has at least enough carbonation to showcase its flavors and aromas in the best possible way. For my palate, this means erring slightly on the high side of the carbonation spectrum for the individual styles of sour beer that I produce.

When sampling base beers or testing out a blend, I am a big fan of using a simple set of tools that allow a brewer to quickly cool and carbonate a sample before tasting. This setup uses a plastic cap which screws onto most standard water or soda / pop bottles and connects to a ball lock gas fitting. With this low cost tool, we can taste small samples of a beer as they will taste when finished with carbonation. As mentioned earlier, carbonation can dramatically alter our perception of flavor and aroma when tasting a beer. Therefore I find it incredibly useful to be able to taste small carbonated samples without having to commit an entire batch to keg or bottle.

As a homebrewer who serves most of my beer on draft, hitting a desired carbonation level is a fairly straightforward process. When a blend is ready, I will transfer the beer to a keg and force carbonate it to the desired level. If bottling, I use counter pressure filling to ensure that every bottle I produce will have about the same carbonation level as the beer that I am tasting on draft. As a homebrewer, these processes are simple and effective, but have a few limitations. First, they are more expensive than bottle conditioning, requiring more equipment. Second, they may be difficult to scale up for professional breweries, as pressurized bottling or canning lines are very expensive and present unique sanitation challenges when working with Brettanomyces and bacteria. Third, the higher the desired carbonation level, the more challenging it is to dial-in handheld or automated counter-pressure bottle fillers. At CO2 volumes above 3.0, excessive foaming and associated low bottle fills and/or excessive wasting of product can easily occur.

At face value, bottle conditioning is a simpler overall process than force carbonation and allows a brewer to target higher levels of carbonation than are practical with other methods. Additionally, bottle conditioning requires less investment in equipment. Unfortunately, bottle conditioning can be less predictable and comes with its own unique set of challenges when dealing with mixed microbe fermentations. The bottle conditioning process for “clean” السكريات-only beers is relatively straightforward and is calculated from a few basic pieces of information including:

  • كمية ثاني أكسيد الكربون2 dissolved in a beer after fermentation.
  • The potential residual fermentability of the beer.
  • The desired volumes of CO2.

The inherent difficulty and potential unpredictability of bottle conditioning sour beers arises from three potential issues that need to be dealt with:

  • Long aging times can make our estimates of dissolved CO2 غير دقيق.
  • Unless a recipe has been brewed and aged several times using the same strains of microbes, it’s residual fermentability could be nearly impossible to guess. العديد من سلالات Brettanomyces can be hyperattenuative, continuing to slowly ferment the complex residual carbohydrates for months or even years after the primary fermentation is complete.
  • Aggressive strains of اكتوباكيللوس أو Pediococcus can convert some portion of simple priming sugar into lactic acid, a process which will not produce any additional carbon dioxide.

A certain amount of unpredictability will always exist when bottle conditioning sour beers. Luckily, these styles do taste great within a wide range of potential carbonation levels and there are some best practices that can help us hit those numbers:

  • When calculating the amount of residual CO2 in your beer, use the highest temperature that the beer reached during its aging period. If a beer was barrel aged, Michael Tonsmeire recommends halving the CO2 estimate. Check out his Priming Sugar Spreadsheet on The Mad Fermentationist Blog.
  • When bottling a beer with Brettanomyces, closely track the beer’s attenuation during its aging. I would recommend against bottling any beer with a specific gravity of 1.008 or less that has not had a stable attenuation for at least 3 months. If a beer has a specific gravity higher than 1.008, I would recommend observing a stable gravity for 6 months before bottling. The only time I would consider bottling younger is if you have brewed the exact beer previously and have a clear expectation of what the final gravity will be. Remember that this practice also applies to counter-pressure filled bottles. Unexpected rises in attenuation can lead to over-carbonation in these beers as well.
  • When bottling a mixed microbe beer, do not introduce new yeast or bacteria strains at the time of bottling. If adding fresh السكريات أو Brettanomyces, make sure to use strains that already exist within the beer. Select bottles that can tolerate higher than expected carbonation pressures. No brewer wants to release beers that gush when opened, but it is a far better accident than bottles that explode. If your beer does continue to attenuate after bottling, it will gain approximately 0.5 volumes of CO2 for every point of specific gravity lost. For example: If a beer is bottled at 1.008 SG, and it drops to1.000 SG, it will gain 4 unintended volumes of CO2 in addition to whatever carbonation was provided by priming sugar. Such unexpected attenuation would put the total carbonation of the beer to between 6-7 volumes. Champagne bottles are the only glass containers on the market that can handle these pressures without exploding.

Luckily, it’s rare for any beer which has had a stable gravity over several months to later ferment to 100% apparent attenuation after bottling. While it may be rare, it is however possible, and this has led many professional sour brewers to avoid bottling any beer with a final gravity higher than 1.008 (2 Plato).

For references on performing the actual calculations needed to bottle condition your beers, check out these resources:

Like any brewing process, repetition and experience with your recipes, strains, and fermentations will help take the guesswork out of proper carbonation. I personally err on the side of slighter higher carbonation levels because, as we will see, from a consumer’s standpoint, it’s relatively simple to remove a little extra carbonation from a beer but it is practically impossible for the drinker to add more CO2 to a flat beer.

Carbonation from a Consumer’s Perspective

As sour beer drinkers, we will encounter beers that range from completely still (intentionally or unintentionally uncarbonated) to those with such high carbonation levels that the beers may gush a little (or a lot) upon opening.

When I am trying a new sour beer for the first time, I always open the beer with the assumption that it may be slightly over-carbonated. Regardless of how a beer has been cellared, I prefer to put my sour beers upright into a refrigerator for at least a few days (but more frequently for several weeks) before opening them to allow for yeast and other sediment to settle to the bottom of the bottle and for any carbonation that may have been agitated out of solution by transport to stabilize. When I open a bottle, I like to do so with enough glasses to serve the beer ready to go. If a beer does begin to foam up once opened, having several glasses available can keep from losing beer to spillage that may have been perfectly delicious to drink. Unlike “clean” styles, which generally become very unappealing if they become over carbonated via hyperattenuative wild yeast strains, sour beers tend not to suffer a dramatic drop in flavor quality if they become over-carbonated.

This bottle of Oud Beersel’s Oude Kriek Vieille is an example of a beer that I may consider degassing.

Some sour beers may be purposefully carbonated to the higher end of the range for their styles. It is quite common to find Gueuzes, Fruit Lambics, and Farmhouse Ales with carbonation levels ranging from 3.5 to 4.5 volumes of CO2. While these beers may not gush upon opening, their very high levels of carbonation, in my opinion, can make it difficult to taste the wide variety of other more subtle characteristics in the beer. Beers such as this may benefit from the drinker actually allowing some of the carbonation to escape the beer before consumption. My rule of thumb in regards to this goes as follows:

  • If I pour a beer into my glass that seems to be very highly carbonated (creates a large volume of head with a moderately gentle pour and continues to bubble strongly), I will slowly take a sip of it into my mouth and hold it there.
  • Once in my mouth I will feel how the beer is reacting on my tongue. If the beer feels so spritzy / prickly in my mouth that I’m not actually able to taste much beyond the sensation of carbonation, then I may consider removing some of the extra CO2 from the beer. The best way that I can describe this sensation is to say that if feels like more gas bubbles are hitting your taste buds than actual liquid.
  • The easiest way to remove some extra CO2 from a beer is to pour it gently once or twice from one glass to another, this will release additional carbonation in the form of head with each pour.
  • A second way to degas a highly carbonated beer is to pour it into a decanter and allow it to rest and open up over a period of 10 to 20 minutes. This is very similar to a process used to open up certain varieties of wine and can be done using the same containers. Lambics from the brewery Drie Fonteinen are a classic example of beers that often benefit from some degassing. Their master blender Armand Debelder highly recommends it and I can attest that doing so does bring out a wide range of complex flavors in his blends that may be otherwise missed.

Drie Fonteinen’s Golden Doesjel is an example of a lambic beer served intentionally still.

On the other end of the spectrum exist a wide number of sour beers which are purposely bottled still or with very low carbonation. This is the norm for unblended Lambic and is also often the case for certain single barrel American sour releases. In my opinion, the best way to serve these beers is at the high end of cellar temperature, 55 to 60 F. To help drive aromatics, I will give these beers a vigorous pour and often drink them a little more slowly, allowing some oxygen to gradually mix into the beer. It is interesting to see how these still varietals will open up and change in character over the course of 30 to 60 minutes.

Ending Thoughts

From a brewer’s perspective, sour beers generally undergo complex fermentations with a variety of microorganisms. In some cases the exact organisms involved may be unknown. While we can make educated guesses which tend to become more accurate with experience brewing and fermenting a particular recipe, miscalculations do occur. In fact, they occur rather frequently. This fact leads to a wide variability between the carbonation levels of different sour beers, and even between different batches of the same sour beer. To compound the matter, safety and the prevention of exploding bottles is a very real concern on the minds of sour brewers who distribute their products. That being said, carbonation doesn’t have to be a total shot in the dark. The keys to success in hitting a desired carbonation level are patience, accuracy in measurements, and detailed note taking for future repeatability.

From a consumer’s perspective, we are sometimes disappointed by sour beers that may have a lower or higher amount of carbonation than expected. Fortunately, most sour beers have redeeming flavors at a wide range of carbonation levels. Additionally, there are methods that we as drinkers can use to maximize our enjoyment of these beers.

Hopefully this article has provided both an understanding of the complexities of carbon dioxide in relation to sour beers as well as some practical tips for both the brewers and consumers who love these styles. As always, I welcome your thoughts and questions on the topic!

هتافات!
Matt “Dr. Lambic” Miller

Okay.. Technically its not “impossible” for the consumer to add their own carbonation.. but you’ve got to be a nutcase like your’s truly to bother doing so! Cheers Sour Fans!

Goodwin, Jay, and Scott Moskowitz. “The Sour Hour / Episode 4.” The Sour Hour. The Brewing Network. Concord, CA, 20 Nov. 2014. Radio. (Troy Casey of Casey Brewing & Blending discusses bottle conditioning)

Palmer, John J. How to Brew: Everything You Need to Know to Brew Beer Right the First Time. Boulder, CO: Brewers Publications, 2006. Print.

Steen, Jef Van Den. Geuze & Kriek: The Secret of Lambic. Tielt, Belgium: Lannoo, 2011. Print.

Tonsmeire, Michael. American Sour Beers: Innovative Techniques for Mixed Fermentations. Boulder, CO: Brewers Publications, 2014. Print.


What Are the Waste Products of Respiration?

In animals, such as humans, the waste products of aerobic respiration are water and carbon dioxide, and the waste product of anaerobic respiration is lactic acid. Aerobic respiration is a series of reactions that sees oxygen being consumed in order to release energy from glucose. Anaerobic respiration occurs when there is an oxygen debt in cells.

Aerobic respiration happens mostly within the mitochondria in eukaryotic cells and the energy found in these cells is in the form of adenosine triphosphate (ATP). Respiration is essentially a production process for ATP. During the process, glucose goes through glycolysis, which creates pyruvate and ATP. If there is oxygen available, this pyruvate is oxygenated, creating acetyl-CoA, and moved on to the mitochondrion where more ATP is produced and both water and carbon dioxide are given. Both the water and the carbon dioxide combine to make carbolic acid, which helps maintain the blood's pH levels.

If there is no oxygen available to the pyruvate after glycolysis, the pyruvate enters a process of fermentation. This is known as anaerobic respiration, and it is used when muscle cells have exhausted their oxygen supply. During aerobic respiration, up to 38 ATP can be produced however, in anaerobic respiration, only two are produced. When oxygen is available again, NAD+ in the cell forms with the hydrogen in lactic acid to form more ATP.


Why is carbon dioxide produced in alcohol fermentation but not in lactic acid fermentation? - مادة الاحياء

Have you ever wondered about how small germs are?
And what are germs anyway?
Are you always being told to wash your hands? هل تعرف لماذا؟

The tiny things you know of as germs are known as bacteria by scientists. They are very small and you can't see them. Many thousands could fit on a pin head. They are alive, in the same way that you are, or a dog is, or a
plant is. The study of these and other small living things or الكائنات الحية يسمى Microbiology.

What is a microbiology?

مجهري means very small and مادة الاحياء is the study of living things, so microbiology is the study of very small living things normally too small tobe seen with the naked eye.

نشاط Using Microscopes

What sort of small, living things do microbiologists study?

First we need to understand the تصنيف of all living organisms. We also need to understand the fundamental مميزات of different types of organisms. As outlined in the classification, microbiology includes the study of:

bacteria (or يوبكتيريا ) fungi (or Archaeobacteria )
protists العتيقة algae However, there are other organisms that are studied by microbiologists and these cannot be classified as living by the conventional definitions.

No. It is true that some microbes cause disease and others cause decay and damage to inanimate objects, but without microbes we would not be able to exist. Microbes are everywhere and the more we look the more we find, sometimes in the most unlikely of places.

Our body is infested with microorganisms and most of them are essential for our survival. They assist in food digestion in our digestive system, for instance.

Even microbes that cause decay are useful for they breakdown dead matter into simple chemicals, so the matter can be recycled and used by other - probably more complex - life forms. Without the decay process, the world would soon be covered in dead creatures and plants.

Microbes have different functions for different purposes and to occupy different niches in the biology of the planet. They have evolved when and where they had the opportunity, without any moral imperative. But as humans, we find that some are useful to us and others are dangerous to us. So we view them as either good or bad.

"حسن" microorganisms include those that are necessary to maintain our environment, in a way that will support our existence. Then there are our very own microorganisms that our body uses as part of its internal defense system, to fight infection from outside.

"سيء" microorganisms enter the body in a number of different ways, but most commonly by the respiratory and digestive system, or by damaged skin. They cause problems to the body because they destroy body tissue and release toxic substances. This upsets the normal running of the body, which has to divert energy to its internal defense system in order to fight the invader.

Microorganisms that cause disease include:

Firstly, it should be understood that all living things "work" in the same way at the most basic level. There are certain structures and functions that are common to all living organisms. Likewise all living things use similar chemical processes to work - this is known as organic chemistry. One chemical element above all others dominates organic chemistry - carbon. This has some unique properties that allow trillions of different chemicals to be made from a few chemical elements. An account of why carbon is the basis of life is shown here.

Lets us look at some of the key structural and chemical components of living organisms in general and microbes in particular.

الخلية
All living organisms are made from الخلايا . They are the basic unit from which living things are constructed and the smallest part of an animal or plant that can function independently. All cells have an outer coat or membrane that is resilient to the external environment. It is tough and resists damage to the cell, physically, chemically and biologically. It also provides a good internal environment with a boundary where life processes can be performed by the organic chemicals inside the cell. The boundary is important, too, because that stops the contents of the cell from being dispersed.

Prokaryote cells lack a nucleus, and consist of a cell membrane in which several distinct components function. Typically these are:

Chromosomes - A coiled strand of DNA
الريبوسومات - Factory-like elements of a cell, where messenger RNA is turned into proteins - building blocks and enzymes - the cell needs
السيتوبلازم - The general cell contents
Glycogen granules - to provide energy

Prokaryotes often also possess flagella, which help them move.

Eukaryote cells have additional internal components, notably a nucleus and mitochondria.


Chloroplast Mitochondria
© 1999 The Centre for Microscopy and Microanalysis

Enzymes are organic catalysts which speed-up an organism's chemical reactions, without changing themselves. Chemical reactions can often be speeded up by heating, but in the case of living organisms this can damage them. The enzyme, which is usually protein with a specific shape for each purpose, controls the chemical reactions in the cell and thus allows the organism to metabolize.

There are two groups of enzymes: intracellular and extracellular. The former exist inside cells, controlling the metabolic rate. The latter are produced by cells, but work outside of these. For instance, digestive enzymes are used by the body to break down food in the digestive system.

Enzymes speed up reactions, without being destroyed by the reaction itself. They will not work in high temperatures, or at the wrong pH balance. Each enzyme has a specific function, but it can work in either direction of the chemical reaction.

الحمض النووي , حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين, is a complex molecule containing instructions for all the functions of the cells of an organism, its "genetic information". It replicates itself by separating its two interwoven strands (the helix) like a zip fastener and attracting free nucleotides (simpler molecules of nucleic acid) in the same order as the original.

The DNA molecule is a double helix made of four types of nucleotide. These are aligned in a ladder formation, which is twisted like a screw. On opposite sides of the double helix are companion nucleotides. Adenine (أ) و Thymine (T) are always located opposite other, and so are جوانين (ز) و Cytosine (ج) . So, each strand of the double helix is a "mirror image" of the other. This is why A, T, G and C are the four letters associated with the genetic code.

DNA is the "master copy" for all the instructions for the cells of the organism.

The image shows the double helix structure of the DNA, which consists of two strands with the cross links at intervals joined be hydrogen bonds. There are ten crosslinks for every complete twist of the double strand. The lower image shows a section of the DNA helix, untwisted. It shows the main components of the strand: Sugars (pentagonal shapes), phosphates (spheres) and organic bases (A, C, G and T).

To replicate, the DNA unzips along the center of the rungs of the ladder. The exposed free ends can then form two new DNA strands by allowing "partner" molecules to link at the exposed rungs. A can only pair with T, and C with G.

RNA , حمض النووي الريبي, is a much smaller molecule than DNA, which copies the information and takes part in the process of protein synthesis in cells. It differs from DNA in that يوراسيل (U) يستبدل Thymine. Unlike DNA it can interact with other molecules, specifically ribosomes. The RNA copy of the DNA information is transcribed from the DNA template, this is known as transcription RNA, this is the copied message of the DNA.

مرنا , messenger RNA, is a further copy of the RNA transcript which has been spliced and modified. It carries the information from the DNA which specifies an amino acid sequence of proteins. In a eukaryote it then moves out of the nucleus into the cytoplasm, where it attaches to the ribosome. In a prokaryote, which does not have a nucleus wall, the next process takes place on-site. mRNA is the new message of instructions from the DNA.

الحمض الريبي النووي النقال , نقل الحمض النووي الريبي, is the adapter molecule which allows the mRNA nucleotide sequences to be translated into protein amino acid sequences. The tRNA anticodons link up to their corresponding codons of the mRNA, one at a time, as the mRNA moves through the ribosome. هذا هو ترجمة . tRNA is the receiver of the message.

rRNA , ribosomal RNA, occurs with proteins to make up the ribosome which provides the site for translation to occur. Ribosomes can be be located in clusters, or as free individuals, depending upon the final purpose of the altered proteins. Ribosomes are the "factories" that use the message to make essential chemicals for a cell to function.

Chromosomes and Genes are very long thread-like structures in the nucleus of eukaryotic cells, that carry the hereditary information of the cell. They contain a long length of double-stranded DNA coiled up - the famous Double Helix , along with some RNA and special proteins. Bacteria or prokaryotic cells, only have one chromosome each, which is not in the nucleus.

Genes are units or factors of inheritance, each one being a length of DNA containing a particular instruction. For instance your eventual height is determined by a particular gene.

Comparison of relative efficiencies of different types of respiration:

Aerobic respiration:
ج 6 ح 12 0 6 + 6O 2 > 6H 2 O + 6CO 2 + 2880 kJ
sugar + oxygen > water + carbon dioxide + energy

Anaerobic respiration with ethanol formation (alcohol fermentation):
ج 6 ح 12 0 6 > 2CH 3 CH 20 H + 2CO 2 + 210 kJ
sugar > ethanol + carbon dioxide + energy

Anaerobic respiration with lactic acid formation (fermentation):
ج 6 ح 12 0 6 > 2CH 3 CH(OH)COOH + 150 kJ
sugar > lactic acid + energy

For more information use the on-line glossaries for Glycolysis, ATP, Krebs Cycle و دورة كالفين

Types of association between and among life forms:

Symbiotic - a relationship between two different species of organisms, living together in direct contact.

Mutualistic - a relationship between two symbionts that is of mutual benefit, eg lichen(which is not an individual organism but the symbiosis of cyanobacteria and a fungus).

Commensal - a symbiotic relationship which benefits the symbiont , but has no effect on the host , eg many of the bacteria living inside and on the surface of the human body.

رمي - absorbing nutrients from dead organic matter and decomposing it in the process, eg methanogens - an anaerobic sub-group of archaebacteria, used as decomposers for sewage treatment.

Host - participant which is exploited by the symbiont.
Symbiont - participant living in or on the host.

Microbes have many different ways of metabolizing - getting the energy they need to live, known as تغذية .

تغذية means the way an organism acquires two resources - energy and carbon - with which it synthesizes organic compounds for it to function, grow, and repair itself. If the species uses light as its energy source it is called a phototroph , if it uses energy from chemicals it is a chemotroph .

التغذية التلقائية are organisms that only require inorganic compounds such as carbon-dioxide for their source of carbon.

Heterotrophs are organisms which require at least one organic nutrient from organisms, or their by-products, as a carbon source for producing their own organic compounds.

Photoautotrophs are photosynthetic bacteria and cyanobacteria which build up carbon-dioxide and water into organic cell materials using energy from sunlight. One product of this process is starch, which is a storage or reserve form of carbon, which can be used when light conditions are too poor to satisfy the immediate needs of the organism. Photosynthetic bacteria have a substance called bacteriochlorophyll, live at the bottom of lakes and pools, and use the hydrogen from hydrogen-sulphide instead of from water, for the chemical process. (ال bacteriochlorophyll pigment absorbs light in the extreme UV and infra-red parts of the spectrum which is outside the range used by normal chlorophyll). نفسجي و green sulfur bacteria use light, carbon-dioxide and hydrogen-sulphide from anaerobic decay, to produce carbohydrate, sulfur and water. البكتيريا الزرقاء live in fresh water, seas, soil and lichen, and use a plant-like photosynthesis which releases oxygen as a by-product.
البكتيريا الزرقاء Lyngbia © 1997, Microbial Diversity

Photoheterotrophs use light, but obtain their carbon in organic form. Only certain types of prokaryotes can do this. The first life on Earth may have been of this type, using organic material such as amino acids not produced by biological activity.

Chemoautotrophs include many bacteria. They use special chemical processes instead of sunlight to produce organic material from inorganic. Usually compounds other than sugar are oxidized for the chemical process. Colorless sulfur bacteria which live in decaying organic matter where they are unable to use sunlight, oxidize the hydrogen-sulphide given off, to form water and sulfur. Iron bacteria, which live in streams that run over iron-rich rocks, oxidize the iron salts. Hydrogen bacteria can oxidize hydrogen with the formation of water. Nitrifying bacteria are important for enriching soil with nitrogen in a form that can be used by plants. (ارى nitrification و denitrification).

A saprophytic species of penicillium - mold on orange

Nitrification and de-nitrification: Most of the ammonia from decayed animal and plant proteins in the soil is used by bacteria such as nitrosomonasو nitrococcusas an energy source. This activity oxidizes ammonia to nitrite whereupon other bacteria, nitrobacter, oxidize the nitrite to nitrate in a process called nitrification . Nitrate released from this process can be assimilated by plants through their roots and converted to organic form such as amino acids and proteins. Animals, however, can only assimilate organic nitrogen by eating other animals or plants.

The Food Chain or Food Web: is the process by which biomass is recycled. This involves the movement or cycling of organic chemicals through the environment, ie the movement of carbon, nitrogen, oxygen and water, through plants, animals, fungi, bacteria, etc by respiration and metabolism. For the processes involved, see Cycling Chemicals and Rainforest Ecology


Nanobacteria filaments x35000
© 1999 The Centre for Microscopy and Microanalysis

How small are microbes?

Microbes are extremely small but how small? They are so small that we cannot normally see them. You could fit many thousands on this full stop .

Let us consider a typical bacterium. How big is it and what would it weigh?

It would be something like 0.003 mm long and it would weigh 0.000000000001 grams

Viruses are even smaller and recently nanobacteria a hundred times الأصغر than common bacteria, have been found. At the other end of the scale, giant bacteria are known. واحد، Epulopiscium fishelsoni is 0.06 mm long and 0.008 mm wide.

We use microscopes to see individual microorganisms, but it is possible to see colonies with the naked eye. Yeasts and molds are easy to see, as are the matted strands of algae. But in such instances you will be looking at thousands of individuals.


Growing Yeast: Sugar Fermentation

Yeast is most commonly used in the kitchen to make dough rise. Have you ever watched pizza crust or a loaf of bread swell in the oven? Yeast makes the dough expand. But what is yeast exactly and how does it work? Yeast strains are actually made up of living حقيقيات النوى microbes, meaning that they contain cells with nuclei. Being classified as الفطريات (the same kingdom as mushrooms), yeast is more closely related to you than plants! In this experiment we will be watching yeast come to life as it breaks down sugar, also known as السكروز, through a process called fermentation. Let&rsquos explore how this happens and why!

مشكلة

What is sugar&rsquos effect on yeast?

المواد

  • 3 Clear glass cups
  • 2 Teaspoons sugar
  • Water (warm and cold)
  • 3 Small dishes
  • علامة دائمة

إجراء

  1. Fill all three dishes with about 2 inches of cold water
  2. Place your clear glasses in each dish and label them 1, 2, and 3.
  3. In glass 1, mix one teaspoon of yeast, ¼ cup of warm water, and 2 teaspoons of sugar.
  4. In glass 2, mix one teaspoon of yeast with ¼ cup of warm water.
  5. In glass 3, place one teaspoon of yeast in the glass.
  6. Observe each cups reaction. Why do you think the reactions in each glass differed from one another? Try using more of your senses to evaluate your three glasses sight, touch, hearing and smell especially!

نتائج

The warm water and sugar in glass 1 caused foaming due to fermentation.

Fermentation is a chemical process of breaking down a particular substance by bacteria, microorganisms, or in this case, yeast. The yeast in glass 1 was activated by adding warm water and sugar. The foaming results from the yeast eating the sucrose. Did glass 1 smell different? Typically, the sugar fermentation process gives off heat and/or gas as a waste product. In this experiment glass 1 gave off carbon dioxide as its waste.

Yeast microbes react different in varying environments. Had you tried to mix yeast with sugar and cold water, you would not have had the same results. The environment matters, and if the water were too hot, it would kill the yeast microorganisms. The yeast alone does not react until sugar and warm water are added and mixed to create the fermentation process. To further investigate how carbon dioxide works in this process, you can mix yeast, warm water and sugar in a bottle while attaching a balloon to the open mouth. The balloon will expand as the gas from the yeast fermentation rises.

إخلاء المسؤولية واحتياطات السلامة

يوفر موقع Education.com أفكار مشروع معرض العلوم للأغراض الإعلامية فقط. لا تقدم Education.com أي ضمان أو إقرار فيما يتعلق بأفكار مشروع Science Fair وليست مسؤولة أو مسؤولة عن أي خسارة أو ضرر ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، ناتج عن استخدامك لهذه المعلومات. من خلال الوصول إلى Science Fair Project Ideas ، فإنك تتنازل وتتخلى عن أي مطالبات تنشأ عن موقع Education.com. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تغطية وصولك إلى موقع Education.com على الويب وأفكار مشروعات معرض العلوم من خلال سياسة الخصوصية وشروط استخدام الموقع الخاصة بـ Education.com ، والتي تتضمن قيودًا على مسؤولية موقع Education.com.

يُعطى التحذير بموجب هذا أنه ليست كل أفكار المشروع مناسبة لجميع الأفراد أو في جميع الظروف. يجب تنفيذ أي فكرة لمشروع علمي فقط في البيئات المناسبة وبإشراف من الوالدين أو أي إشراف آخر. قراءة واتباع احتياطات السلامة لجميع المواد المستخدمة في المشروع هي مسؤولية كل فرد. لمزيد من المعلومات ، راجع كتيب ولايتك لسلامة العلوم.


شاهد الفيديو: Fermentation شرح بالعربي (شهر فبراير 2023).