فصل سوم: آشنایی پایه ای با میکروب ها و سلول های میکروبی: مبانی زیست شناسی سلولی میکروارگانیسم ها در صنعت غذا

مقدمه
پیش از پرداختن به سازوکارهای تبدیل مواد اولیه به فرآورده های خوراکی تخمیری، آشنایی با مفاهیم پایه ای زیست شناسی سلولی میکروب ها ضروری است (Madigan et al., 2018). درک اندازه، ساختار و طبقه بندی این موجودات به تبیین نقش آن ها در فرایندهای میکروبی کمک می کند.

تعریف میکروب
تعریف واحد و قطعی برای «میکروب» وجود ندارد؛ در گذشته این واژه به جاندارانی اطلاق می شد که با چشم غیرمسلح دیده نمی شوند و شامل باکتری ها، آرکی ها و بسیاری از یوکاریوت های میکروسکوپی بود (Tortora et al., 2021). مطالعات اخیر نشان داده برخی باکتری ها مانند Thiomargarita namibiensis ابعادی قابل مشاهده با چشم دارند و برخی جانوران بسیار کوچک تنها با میکروسکوپ دیده می شوند، که مرز میکروب بودن را مبهم تر ساخته است (Cavalier-Smith, 2017).

میکروب ها در صنایع غذایی
در حوزه غذاهای میکروبی، تمرکز بر سه گروه اصلی است:
– باکتری ها
– مخمرها
– قارچ های میکروسکوپی
هرچند این گونه ها در شرایط رشد می توانند به توده های قابل رؤیت تبدیل شوند، تک سلول های آن ها به طور معمول در مقیاس میکروسکوپی باقی می مانند و نقش کلیدی در تخمیر، طعم دهی و پایداری محصولات غذایی ایفا می کنند.

واحد اندازه گیری رایج برای ابعاد سلول های میکروبی میکرومتر (µm) است؛ هر میکرون برابر یک میلیونیوم متر می باشد. برای مقایسه، قطر متوسط یک سلول مخمر حدود ۵ میکرون و طول یک باکتری میله ای حدود ۱ میکرون است، یعنی تنها یک دهم تا یک صدم قطر یک تار مو.

ویژگی های ساختاری باکتری
– غشا و دیواره: غشای پلاسمایی نیمه تراوا مرز درونی را تعریف می کند و دیواره ی سلولی نقش حفاظتی و مقاومت در برابر تورم را ایفا می نماید.
– لایه های اضافی: در برخی گونه ها، غشای بیرونی یا کپسول به ایمنی و مقاومت کمک می کنند.
– اندامک های سطحی: تاژک ها برای حرکت و پیلی ها برای چسبیدن و تبادل ژنتیک دیده می شوند.
– ماده ی ژنتیکی: DNA عمدتاً به صورت یک کروموزوم حلقوی قرار دارد که اطلاعات زیستی را رمزگذاری می کند.

جمعیت و توان تکثیر
علیرغم کوچک بودن، میکروب ها می توانند در جمعیت های بسیار عظیم تکثیر یابند؛ در یک میلی لیتر محیط کشت ممکن است تا حدود ۱۰ میلیارد سلول باکتریایی وجود داشته باشد که همین تراکم، عامل تأثیرگذاری عملکردی آن هاست.

مقایسه با یوکاریوت ها
سلول های مخمر یوکاریوتی دارای هسته و غشاهای درون سلولی متعدد هستند؛ میتوکندری ها، به عنوان تولیدکنندگان انرژی، بازمانده همزیستیِ باکتریایی تکاملی به شمار می آیند که شکل گیری یوکاریوت ها را ممکن ساخت.

نویسنده و مترجم: ام البنین هنرمند