This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
കിണ്വനം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
കിണ്വനം
Fermentation
ബാക്‌റ്റീരിയ, ഫംഗസ്‌, യീസ്റ്റ്‌ തുടങ്ങിയ സൂക്ഷ്‌മാണുക്കള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനത്താല്‍ ഓക്‌സിജന്റെ അസാന്നിധ്യത്തില്‍ കാര്‍ബണിക പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ലഘുയൗഗികങ്ങളായി മാറുന്ന രാസപരിവര്‍ത്തനം. യീസ്റ്റ്‌ ഉപയോഗിച്ച്‌ പഞ്ചസാരയെ ഈഥൈല്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ ആക്കി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയെ വിശേഷിപ്പിക്കാനാണ്‌ സാധാരണഗതിയില്‍ "കിണ്വനം' എന്ന വാക്ക്‌ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നത്‌. കിണ്വനം എന്ന വാക്കിന്റെ അര്‍ഥം "പുളിക്കല്‍ ' എന്നാണ്‌. ഇംഗ്ലീഷില്‍ ഇതിനുള്ള തത്തുല്യപദമായ "ഫെര്‍മെന്റേഷന്‍' ലാറ്റിന്‍ ഭാഷയിലെ "ഫെര്‍വിയര്‍' (fervere, തിളയ്‌ക്കുക) എന്ന പദത്തില്‍ നിന്നാണ്‌ ഉദ്‌ഭവിച്ചത്‌.
ചരിത്രാതീകാലം മുതല്‌ക്കുതന്നെ ഭക്ഷ്യപദാര്‍ഥങ്ങളുടെയും മദ്യങ്ങളുടെയും മറ്റും നിര്‍മാണത്തില്‍ കിണ്വനം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിരുന്നു. പാല്‍ പുളിച്ച്‌ തൈരാകുന്നതും നീലയമരിയിലുള്ള ഇന്‍ഡിക്കന്‍ എന്ന പദാര്‍ഥം നീലച്ചായമായ ഇന്‍ഡിഗോ ആയി മാറുന്നതും ആല്‍ മണ്ടു വിത്തുകളിലുള്ള അമിഗ്‌ഡലിന്‍ ബെന്‍സാല്‍ ഡിഹൈഡ്‌ ആയി മാറുന്നതും മറ്റും കിണ്വനത്താലാണ്‌. ബിയര്‍, വൈന്‍, ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍, ജീവകങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയവയുടെ വ്യാവസായിക നിര്‍മാണത്തിലും ക്രമേണ ഈ പ്രക്രിയ ഉപയോഗപ്പെടുത്താന്‍ തുടങ്ങി. കിണ്വന പ്രക്രിയയെ മൗലികമായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ഒട്ടധികം വ്യവസായങ്ങള്‍ ഇന്നു നിലവിലുണ്ട്‌. ഒരു അസംസ്‌കൃതപദാര്‍ഥത്തെ ചില നിശ്ചിത അണുജീവികളുടെ നിയന്ത്രിത പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി ഉത്‌പന്നങ്ങളായി മാറ്റപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയാണ്‌ വ്യാവസായിക കിണ്വനം (industrial fermentation).
കിണ്വനപ്രക്രിയകള്‍ മദ്യനിര്‍മാണത്തിലും മറ്റും നൂറ്റാണ്ടുകള്‍ക്കുമുമ്പ്‌ ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിരുന്നെങ്കിലും കിണ്വനം എന്താണെന്നും അത്‌ എങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്നുവെന്നും മനസ്സിലാക്കിയത്‌ പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യഘട്ടത്തില്‍ മാത്രമാണ്‌. പുളിക്കുകയും നുരയുകയും ചെയ്യുന്ന എല്ലാ പ്രക്രിയകളും ആദ്യകാലത്ത്‌ കിണ്വനപ്രക്രിയകളായി കണക്കാക്കിയിരുന്നു. ഏതാണ്ട്‌ 1857 വരെ രസതന്ത്രജ്ഞന്മാരും ജീവശാസ്‌ത്രജ്ഞന്മാരും തങ്ങളുടേതായ വ്യാഖ്യാനങ്ങള്‍ കിണ്വനത്തിനു നല്‌കിപ്പോന്നു. ഇതിനിടയ്‌ക്ക്‌ ബര്‍സീലിയസ്‌ ഉത്‌പ്രരകബലം എന്ന ഒരു പുതിയ ആശയം അവതരിപ്പിക്കുകയും ഹൈഡ്രജന്‍ പെറോക്‌സൈഡ്‌ പ്ലാറ്റിനത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ വിഘടിക്കുന്നതുപോലെയാണ്‌ കിണ്വനപ്രക്രിയകളെന്നു സമര്‍ഥിക്കുകയുണ്ടായി. മറ്റൊരു ശാസ്‌ത്രജ്ഞനായ ലീബിഗ്‌ കിണ്വന ദ്രാവകത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ അടങ്ങിയ പദാര്‍ഥങ്ങളെ ഓക്‌സിജന്‍ വിഘടിക്കുകമൂലമാണ്‌ കിണ്വനം നടക്കുന്നതെന്നു പ്രസ്‌താവിച്ചു. ലവോസിയെ കുറെക്കൂടി മെച്ചപ്പെട്ട ഒരു വിശദീകരണം നല്‌കി. കാര്‍ബണ്‍, ഹൈഡ്രജന്‍, ഓക്‌സിജന്‍ എന്നിവയാണ്‌ കാര്‍ബണികപദാര്‍ഥങ്ങളിലെ ഘടകങ്ങള്‍ എന്നു സ്ഥാപിച്ചുകൊണ്ട്‌ പഞ്ചസാരയുടെ ഭാരത്തിനു തുല്യമാണ്‌ കിണ്വനത്തിലുണ്ടാകുന്ന കാര്‍ബണ്‍ ഡൈഓക്‌സൈഡ്‌, ആല്‍ ക്കഹോള്‍ എന്നിവയുടെ ആകെ ഭാരമെന്നു വിശദീകരിച്ചു. ദ്രവ്യസംരക്ഷണനിയമം ഇവിടെയും ബാധകമാണെന്ന്‌ അദ്ദേഹം തെളിയിച്ചു. ""പഞ്ചസാര രണ്ടു ഘടകങ്ങളായി വിഘടിക്കുന്നു; ഒരു ഭാഗം മറ്റതിനെ ഓക്‌സീകരിച്ച്‌ കാര്‍ബണ്‍ ഡൈഓക്‌സൈഡ്‌ ആക്കുന്നു; അതോടൊപ്പം സ്വയം ആല്‍ ക്കഹോളായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ലവോസിയെ കിണ്വനപ്രക്രിയയെ ഇങ്ങനെ വിശദീകരിച്ചു. ലവോസിയെയുടെ നിഗമനങ്ങളില്‍ പരിണാമാത്മകമായ വൈകല്യങ്ങള്‍ ഏറെ ഉണ്ടായിരുന്നെങ്കിലും 1810-ല്‍ ഗേ ലൂസാക്‌ (J.L. Gay Lussac) ഉരുത്തിരിച്ച നിഗമനങ്ങളോട്‌ പൊതുവേ യോജിപ്പ്‌ പ്രകടിപ്പിച്ചിരുന്നു. കിണ്വനത്തെ ഒരു സമീകരണത്തിലൂടെയാണ്‌ ഗേ ലൂസാക്‌ വിശദീകരിച്ചത്‌.
കിണ്വനമെന്നത്‌ ഒരു രാസപ്രവര്‍ത്തനമാണെന്ന്‌ ഇദ്ദേഹം വ്യക്തമാക്കുകയുണ്ടായി. യീസ്റ്റിനു ഒരു പദാര്‍ഥ സങ്കല്‌പം അക്കാലത്ത്‌ കല്‌പിച്ചിരുന്നില്ല. അതിന്‌ കിണ്വനത്തില്‍ രാസപരമായ ധര്‍മങ്ങളൊന്നും ഉള്ളതായി കണക്കാക്കിയിരുന്നുമില്ല. ഈ കണ്ടെത്തലുകളും വിശദീകരണങ്ങളും പൂര്‍ണമായും ശരിയായിരുന്നില്ല. ഈ രംഗത്തു കാര്യമായ ഒരു മാറ്റം ഉണ്ടായത്‌ 1857-ല്‍ ലൂയി പാസ്‌ചര്‍ കിണ്വനപ്രക്രിയയ്‌ക്ക്‌ പുതിയ ഒരു വിശദീകരണം നല്‌കിയതോടെയാണ്‌. അണുജീവികളാണ്‌ കിണ്വനത്തിനു കാരണമെന്നു ഇദ്ദേഹം സിദ്ധാന്തിച്ചു. വിവിധ കിണ്വനപ്രക്രിയകളില്‍ വിവിധതരം അണുജീവികളാണ്‌ (microbial species) പങ്കെടുക്കുന്നതെന്നു ഇദ്ദേഹം പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഗ്ലൂക്കോസിനെ ആല്‍ ക്കഹോളാക്കി മാറ്റുന്ന കിണ്വനപ്രക്രിയയ്‌ക്കു കാരണമാകുന്ന സൂക്ഷ്‌മജീവികള്‍ ഓക്‌സിജന്റെ അഭാവത്തില്‍ ജീവിക്കുന്നവയാണെന്ന്‌ ഇദ്ദേഹം വ്യക്തമാക്കി. കിണ്വനത്തിന്‌ "വായുവില്ലാത്ത ജീവിതം' എന്നൊരു നിര്‍വചനവും ഇദ്ദേഹം നല്‌കി.
സൂക്ഷ്‌മാണുജീവികളെപ്പോലെത്തന്നെ അവ നിര്‍മിക്കുന്ന ചില പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്കും കിണ്വനം നടത്താനാവുമെന്ന്‌ പിന്നീട്‌ മനസ്സിലായി. 1897-ല്‍ ബുക്‌നര്‍ എന്ന ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്‍ തികച്ചും യാദൃശ്ചികമായി ഇത്തരമൊരു കണ്ടെത്തല്‍ നടത്തി. കിണ്വനസഹായികളായ യീസ്റ്റുകളുടെ കോശങ്ങള്‍ നല്ലവണ്ണം പൊടിച്ച്‌ അവയുടെ ചാറ്‌ ഇദ്ദേഹം വേര്‍തിരിച്ചെടുത്തു. കേടുവരാതിരിക്കാന്‍ അല്‌പം പഞ്ചസാരയും ചേര്‍ത്ത്‌ ഇദ്ദേഹം മാറ്റിവച്ചു. പിന്നീട്‌ നോക്കിയപ്പോള്‍ പഞ്ചസാര മുഴുവന്‍ കിണ്വനത്തിന്‌ വിധേയമായതായി കണ്ടു. പിന്നീട്‌ ഇദ്ദേഹം യീസ്റ്റ്‌ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന സൈമേസ്‌ എന്ന പദാര്‍ഥംകൊണ്ട്‌ കിണ്വനം ഫലപ്രദമായി നടത്തുകയും ചെയ്‌തു. കോശരഹിത കിണ്വനം (Cell-free fermentation) എന്ന പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്ന ഈ പ്രക്രിയ കണ്ടെത്തിയതിന്‌ 1907-ലെ രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനം ബുക്‌നര്‍ക്ക്‌ ലഭിച്ചു. യീസ്റ്റ്‌ കോശങ്ങളിലെ രാസവസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ ഗ്ലൂക്കോസ്‌, മാനോസ്‌, ഫ്രക്‌ടോസ്‌, സൂക്രാസ്‌, മാള്‍ട്ടോസ്‌ തുടങ്ങിയ പഞ്ചസാരകളെ കിണ്വനം ചെയ്യാന്‍ കഴിയുമെന്ന്‌ ഏറെ താമസിയായെ മനസ്സിലായി.
ഗ്ലൂക്കോസ്‌ ലായനിയില്‍ യീസ്റ്റ്‌ ചേര്‍ത്താല്‍ ഉടനെ കിണ്വനം ആരംഭിക്കും; പെട്ടെന്ന്‌ അവസാനിക്കുകയും ചെയ്യും. അല്‌പം ഫോസ്‌ഫോറിക്‌ അമ്ലം ചേര്‍ത്താല്‍ വേഗത വര്‍ധിക്കും; വീണ്ടും നിലയ്‌ക്കും. ഓരോ പ്രാവശ്യം അമ്ലം ചേര്‍ക്കുമ്പോഴും ഈ പ്രക്രിയ ആവര്‍ത്തിക്കും. ലായനിയില്‍ ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ സ്വതന്ത്രമായി അവശേഷിക്കാത്തപ്പോഴാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തനം മന്ദീഭവിക്കുന്നതെന്ന്‌ 1905-ല്‍ സര്‍ എ. ഹാര്‍ഡന്‍, ഡബ്ല്യു.ജെ. യങ്‌ എന്നിവര്‍ മനസ്സിലാക്കി. പഞ്ചസാരയും ഫോസ്‌ഫേറ്റും തമ്മില്‍ സംയോജിച്ചുണ്ടാകുന്ന ഫ്രക്‌ടോസ്‌ ഡൈഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ എന്നൊരു ലവണം (ഹാര്‍ഡന്‍-യങ്ങ്‌ എസ്റ്റര്‍) വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാനും അവര്‍ക്കു കഴിഞ്ഞു. യീസ്റ്റുകളുടെ കിണ്വനശേഷി എന്‍സൈമുകളെ മാത്രമല്ല, കോ-എന്‍സൈമുകളെക്കൂടി (എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനത്തെ ഉത്‌പ്രരിപ്പിക്കുന്ന ലഘു പദാര്‍ഥങ്ങള്‍) ആശ്രയിച്ചിരിക്കുമെന്നും അവര്‍ കണ്ടെത്തി.
ആധുനിക സിദ്ധാന്തം. 1939 ആയപ്പോഴേക്കും ആല്‍ ക്കഹോള്‍ രൂപീകരണ കിണ്വനത്തിന്റെയും ഗ്ലൈക്കോളിസിസിന്റെയും വിവിധ ഘട്ടങ്ങളെപ്പറ്റി വ്യക്തമായ ധാരണ ലഭിക്കുകയുണ്ടായി. പഞ്ചസാരയുടെ തന്മാത്ര വിഘടിക്കുമ്പോള്‍ ഏതാണ്ട്‌ ഒരു ഡസനോളം ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ അതു കടന്നുപോകുന്നു. ഓരോ ഘട്ടത്തിലും തനതായ എന്‍സൈമുകളും പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഓക്‌സീകരണ-നിരോക്‌സീകരണ പ്രക്രിയകളും നിരവധി ഘട്ടങ്ങളില്‍ നടക്കുന്നു. ഈ പശ്ചാത്തലത്തില്‍ , ഓക്‌സീകരിക്കാവുന്ന പദാര്‍ഥമായും (oxidisable substrate) ഓക്‌സീകാരകമായും (oxidising agent) കോര്‍ബണിക പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്കു പ്രവര്‍ത്തിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഊര്‍ജോത്‌പാദക പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ കിണ്വനം എന്നു നിര്‍വചിക്കുകയുണ്ടായി. അകാര്‍ബണിക പദാര്‍ഥങ്ങളെ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ സ്വീകാരികളായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ഓക്‌സിജന്റെ അസാന്നിധ്യത്തിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ അവായവ ശ്വസനമെന്നും (anaerobic respirations) ഓെക്‌സിജന്‍ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ സ്വീകാരികളായി വര്‍ത്തിക്കുന്ന പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ ശ്വസനമെന്നും പറയുന്നു.
അധികം ഓക്‌സീകരിക്കാത്തതും അധികം നിരോക്‌സീകരിക്കാത്തതും ആയ ഏതു കാര്‍ബണിക പദാര്‍ഥത്തെയും കിണ്വനം ചെയ്യാം. ഒരേസമയം ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ദാതാവായും ഇലക്‌ട്രാണ്‍ സ്വീകാരിയായും വര്‍ത്തിക്കാന്‍ ഈ യൗഗികത്തിനു കഴിയണം. ചില കിണ്വനപ്രക്രിയകളില്‍ നിരവധി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലൂടെ യൗഗികം നിമ്‌നീകരിക്കപ്പെടുകയും അങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന മാധ്യമിക ഉത്‌പന്നങ്ങള്‍ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ സ്വീകാരികളായി വര്‍ത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മറ്റു ചിലവയില്‍ പദാര്‍ഥത്തിലെ (substrate) ഒരു തന്മാത്ര ഓക്‌സീകരിക്കപ്പെടുകയും ആവാം. അതുമല്ലെങ്കില്‍ ഒരു യുഗ്മിത (coupled) ഓക്‌സീകരണ-നിരോക്‌സീകരണ പ്രവര്‍ത്തനത്തിനുശേഷം രണ്ടു വ്യത്യസ്‌ത കാര്‍ബണിക യൗഗികങ്ങള്‍ നിമ്‌നീകരിക്കപ്പെടാം (degrade). ഈ കിണ്വനങ്ങള്‍ സെല്ലുകളുടെ വളര്‍ച്ചയ്‌ക്കാവശ്യമായ ഊര്‍ജത്തെ സൃഷ്‌ടിക്കാതെ, അനുകൂലമായ സാഹചര്യങ്ങളില്‍ പല തരത്തിലുള്ള കിണ്വനപ്രക്രിയകള്‍ (ഓക്‌സീകരണം, നിരോക്‌സീകരണം, വിഘടനം) നടത്താനും പല സൂക്ഷ്‌മജീവികള്‍ക്കും കഴിവുണ്ട്‌.
കിണ്വനത്തിന്റെ സൈദ്ധാന്തികവും പ്രായോഗികവുമായ വശങ്ങളെപ്പറ്റിയുള്ള ഗവേഷണം മൂന്നു പ്രശ്‌നങ്ങളെ കേന്ദ്രമാക്കിയാണ്‌ നടന്നുവരുന്നത്‌:
(1) എന്‍സൈമുകളെയും അവയുടെ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെയും വിവിധ ജീവികളില്‍ വച്ചു പഠിക്കുക;
(2) ഓരോ എന്‍സൈമിനെയും വിശദമായി പഠിക്കുകയും അതുവഴി തന്മാത്രീയ ബലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഉത്‌പ്രരണത്തെ പഠിക്കുകയും;
(3) ജൈവകോശങ്ങളില്‍ വച്ച്‌ എന്‍സൈമുകളെയും അവയുടെ പ്രത്യേകതകളെയും നിരീക്ഷിക്കുക.
കിണ്വനവിധേയമാക്കാവുന്ന നിരവധി പദാര്‍ഥങ്ങളുടെയും കിണ്വനത്തിനുശേഷിയുള്ള നിരവധി സൂക്ഷ്‌മജീവികളുടെയും കണ്ടെത്തല്‍ കിണ്വനപ്രക്രിയയെ പരമാവധി ചൂഷണം ചെയ്യാന്‍ മനുഷ്യനെ സഹായിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. വ്യാവസായികോത്‌പന്നരംഗത്തും (ഈഥൈല്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍, ബ്യൂട്ടൈല്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍, അസറ്റോണ്‍, 2, 3-ബ്യൂട്ടിലിന്‍ ഗ്ലൈക്കോള്‍) ഭക്ഷ്യവസ്‌തുക്കളുടെ നിര്‍മാണസംരക്ഷണരംഗത്തും (ലാക്‌ട്രിക്‌ അമ്ലം, സിട്രിക്‌ അമ്ലം, ഗ്ലൂട്ടാമിക്‌ അമ്ലം...) വൈദ്യശാസ്‌ത്രരംഗത്തും (ജീവകങ്ങള്‍) കിണ്വനപ്രക്രിയകള്‍ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഉപകരണങ്ങളും അസംസ്‌കൃതപദാര്‍ഥങ്ങളും മാത്രമേ മിക്കപ്പോഴും കിണ്വനപ്രക്രിയകള്‍ക്ക്‌ ആവശ്യമായി വരുന്നുള്ളൂ; ഉത്‌പന്നങ്ങളാകട്ടെ ഏറ്റവും മൂല്യം ഉള്ളവയും. കിണ്വനപ്രക്രിയകളെ ആസ്‌പദമാക്കിയുള്ള വ്യവസായങ്ങളുടെ പ്രാധാന്യവും ഇതുതന്നെ.
ആല്‍ ക്കഹോള്‍ കിണ്വനം. കിണ്വനത്തിന്റെ വ്യാവസായിക മൂല്യത്തിന്റെ മുന്‍പന്തിയില്‍ നില്‌ക്കുന്നതും കിണ്വനത്തിന്റെ സൈദ്ധാന്തികവശത്തെ ഉദാഹരിക്കാന്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന കാര്‍ബോഹൈഡ്രറ്റ്‌ കിണ്വനത്തെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതുമായ ഒരു പ്രക്രിയ എന്ന നിലയില്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ കിണ്വനത്തിന്‌ വമ്പിച്ച പ്രാധാന്യമുണ്ട്‌.
പഞ്ചസാര പുളിപ്പിച്ച്‌ ചാരായം ഉണ്ടാക്കുന്ന രീതി അതിപുരാതനകാലം മുതല്‌ക്കുതന്നെ മനുഷ്യന്‌ അറിയാമായിരുന്നു. രസതന്ത്രത്തില്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ എന്ന പദം ഹൈഡ്രാക്‌സില്‍ (OH) ഗ്രൂപ്പുള്ള ഒരുപറ്റം യൗഗികങ്ങളെ കുറിക്കാനാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. എന്നാല്‍ പ്രത്യേക വിശേഷണങ്ങളില്ലാതെ "ആല്‍ ക്കഹോള്‍' എന്നുമാത്രം പറയുമ്പോള്‍ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ആല്‍ ക്കഹോളായ ഈഥൈല്‍ ആല്‍ ക്കഹോളിനെയാണ്‌ (C2H5 OH) ആ പദം അര്‍ഥമാക്കുക. സൈമേസ്‌ എന്ന എന്‍സൈം ചില പ്രത്യേക പഞ്ചസാരകളില്‍ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം നടത്തുന്നതുമൂലമാണ്‌ ആല്‍ക്കഹോള്‍ രൂപംകൊള്ളുന്നത്‌. ഈ പഞ്ചസാരകളില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ടത്‌ ഗ്ലൂക്കോസാണ്‌. എന്‍സൈം ഗ്ലൂക്കോസിനെ ആല്‍ ക്കഹോളാക്കി മാറ്റി കാര്‍ബണ്‍ ഡൈഓക്‌സൈഡിനെ പുറത്തുവിടുന്നു.
എല്ലാ പഞ്ചസാരകളെയും സൈമേസ്‌ ആല്‍ ക്കഹോളാക്കി മാറ്റില്ല (ഉദാ. സൂക്രാസ്‌, മാള്‍ട്ടോസ്‌). പക്ഷേ ഈവക പഞ്ചസാരകളുടെ ലായനികളിലും യീസ്റ്റ്‌ ചേര്‍ത്താല്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ കിട്ടും. കാരണം യീസ്റ്റ്‌ മൂന്നുതരം എന്‍സൈമുകളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്‌; സൈമേസ്‌, ഇന്‍വെര്‍ട്ടേസ്‌, മാള്‍ട്ടേസ്‌. ഇന്‍വെര്‍ട്ടേസ്‌ സാധാരണ പഞ്ചസാരയെ വിഘടിപ്പിച്ച്‌ ഗ്ലൂക്കോസിന്റെയും ഫ്രക്‌ടോസിന്റെയും ഓരോ തന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടാക്കും. മാള്‍ട്ടേസ്‌, മാള്‍ട്ടോസ്‌ പഞ്ചസാരയെ വിഘടിപ്പിച്ച്‌ രണ്ടു ഗ്ലൂക്കോസ്‌ തന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടാക്കും. ഈ ഗ്ലൂക്കോസ്‌ തന്മാത്രകളെ ആദ്യം സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ സൈമേസ്‌ ആല്‍ക്കഹോളാക്കും.
ആല്‍ ക്കഹോള്‍ ഉണ്ടാക്കുവാന്‍ പഞ്ചസാരതന്നെ ഉപയോഗിക്കണമെന്ന്‌ നിര്‍ബന്ധമില്ല. പഞ്ചസാരയുടെയോ സ്റ്റാര്‍ച്ചിന്റെയോ രൂപത്തിലുള്ളതും വേഗം പഞ്ചസാരയാക്കി പരിവര്‍ത്തനപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയുന്നതുമായ ഏതു കാര്‍ബോഹൈഡ്രറ്റും ഇവിടെ ഉപയോഗിക്കാം. പഞ്ചസാരയുടെ ക്രിസ്റ്റലീകരണത്തിനുശേഷം ബാക്കിവരുന്ന മൊളാസസ്സില്‍ നിന്നാണ്‌ കൂടുതലും ആല്‍ ക്കഹോള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നത്‌. മൊളാസസ്സില്‍ ഏതാണ്ട്‌ 40 ശതമാനം പഞ്ചസാര ഉണ്ടായിരിക്കും. ഈ ദ്രാവകത്തില്‍ വേണ്ടത്ര വെള്ളമൊഴിച്ച്‌ പഞ്ചസാരയുടെ സാന്ദ്രത ഏതാണ്ട്‌ 8-10 ശതമാനം ആക്കുന്നു. അതിനുശേഷം വളരെ നേര്‍ത്ത സള്‍ഫ്യൂറിക്കമ്ലവും, അമോണിയം സള്‍ഫേറ്റ്‌, അമോണിയം ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ മുതലായ പദാര്‍ഥങ്ങളും ചേര്‍ക്കും (രണ്ടാമതു പറഞ്ഞവ യീസ്റ്റിന്റെ വളര്‍ച്ചയ്‌ക്കുവേണ്ട ഭക്ഷണമാണ്‌). അതിനുശേഷം യീസ്റ്റ്‌ ചേര്‍ത്ത്‌ ഏതാണ്ട്‌ 25ീ മുതല്‍ 35ീഇ വരെ താപനിലയില്‍ മൂന്ന്‌ ദിവസത്തോളം ഇളക്കം തട്ടാതെ സൂക്ഷിക്കും. ഈ മൂന്നുദിവസത്തിനുള്ളില്‍ കിണ്വനപ്രക്രിയ പൂര്‍ത്തിയാവും; ഏതാണ്ട്‌ 10 ശതമാനം ആല്‍ ക്കഹോള്‍ അടങ്ങിയ ഒരു ലായനി ലഭ്യമാവും. ഇതിനെ "വാഷ്‌' എന്നു പറയും. ഈ ലായനി ആംശികസ്വേദനം നടത്തി ശുദ്ധമായ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ നിര്‍മിക്കുന്നു. ഒരു കാലത്ത്‌ വ്യാവസായികാവശ്യത്തിനുള്ള മുഴുവന്‍ ആല്‍ ക്കഹോളും കിണ്വനപ്രക്രിയ വഴിയാണ്‌ ഉത്‌പാദിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. എന്നാല്‍ ഇന്ന്‌ എഥിലിന്‍ വാതകത്തിന്റെ ഹൈഡ്രഷനും മറ്റുചില കൃത്രിമമാര്‍ഗങ്ങളും ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നുണ്ട്‌. ഇവയൊന്നും തന്നെ കിണ്വനത്തോളം ലഘുവും നിരപായവും അല്ലെന്ന കാര്യം ശ്രദ്ധേയമാണ്‌. മദ്യം അടങ്ങിയ പാനീയങ്ങളില്‍ ആല്‍ക്കഹോളാണ്‌ പ്രധാനഘടകം. വിസ്‌കി, ബ്രാണ്ടി, ജിന്‍, വൈന്‍, ബിയര്‍, റം തുടങ്ങിയവയാണ്‌ പ്രധാന മദ്യങ്ങള്‍. മദ്യമെന്ന നിലയിലല്ലാതെയും മറ്റു പല ഉത്‌പന്നങ്ങള്‍ക്കുമുള്ള അസംസ്‌കൃത പദാര്‍ഥമെന്ന നിലയിലും ആല്‍ ക്കഹോളിന്‌ ഉപയോഗമുണ്ട്‌.
കിണ്വനത്തിന്റെ രസതന്ത്രം. ഗ്ലൂക്കോസിനെ എഥനോള്‍ അഥവാ ഈഥൈല്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ ആക്കുന്ന കിണ്വനപ്രക്രിയ വിവിധ ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ നടക്കുന്നു. സംക്ഷിപ്‌തമായ ഈ ഘട്ടങ്ങളെ ഇങ്ങനെ രേഖപ്പെടുത്താം.
1. എ.ടി.പി. (ATP) യില്‍ നിന്ന് ഒരു ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഗ്രൂപ്പ്‌ ഗ്ലൂക്കോസിലേക്ക്‌ മാറ്റപ്പെടുന്നു. ഗ്ലൂക്കോസ്‌-6-ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു.
2. ഈ യൗഗികം പുന:ക്രമീകരണം നടന്ന്‌ ഫ്രക്‌ടോസ്‌-6-ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു.
3. ഫ്രക്‌ടോസ്‌-6-ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ അഠജ യുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ച്‌ ഫ്രക്‌ടോസ്‌-1, 6-ഡൈഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു.
4. ഈ യൗഗികത്തെ ആള്‍ഡോലേസ്‌ എന്ന എന്‍സൈം വിഘടിപ്പിച്ച്‌ ഒരു മോള്‍ ഡൈ ഹൈഡ്രാക്‌സി അസറ്റോണ്‍ ഫോസ്‌ഫേറ്റും ഒരു മോള്‍ ഉ-ഗ്ലിസറാല്‍ ഡിഹൈഡ്‌-3-ഫോസ്‌ഫേറ്റും ലഭ്യമാക്കുന്നു.
5. ട്രയോസ്‌ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഐസോമറേസ്‌ എന്ന എന്‍സൈം ഈ രണ്ടു ട്രയോഫോസ്‌ഫേറ്റുകളെയും അന്യോന്യം രൂപാന്തരണം ചെയ്യുന്നു.
6. ഗ്ലിസറാല്‍ ഡിഹൈഡ്‌-3-ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഓക്‌സീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ഉജച (ഡൈഫോസ്‌ഫോ പിരിഡിന്‍ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്‌) നിരോക്‌സീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ ഓക്‌സീകരണ, നിരോക്‌സീകരണ പ്രക്രിയയെ ഓര്‍ഥോഫോസ്‌ഫേറ്റിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ ഗ്ലിസറാല്‍ ഡിഹൈഡ്‌ ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഡീ ഹൈഡ്രാജനേസ്‌ എന്‍സൈം ഉത്‌പ്രരിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയില്‍ ഓര്‍ഥോഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ അപ്രത്യക്ഷമാവുന്നു; 1, 3-ഡൈഫോസ്‌ഫോഗ്ലിസറിക്‌ ആസിഡ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു.
7. മേല്‍ സൂചിപ്പിച്ച യൗഗികത്തിലെ ഒന്നാം കാര്‍ബണിനോടു ബന്ധിച്ചുള്ള ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഗ്രൂപ്പ്‌ അഉജ (അഡിനോസിന്‍ ഡൈഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌)യിലേക്കു മാറ്റുന്നു. 3-ഫോസ്‌ഫോ ഗ്ലിസറിക്‌ അമ്ലവും ഉണ്ടാകുന്നു.
8. ഫോസ്‌ഫോഗ്ലിസറോമ്യൂട്ടേസ്‌ എന്‍സൈം ഗ്ലിസറിക്‌ അമ്ലത്തിന്റെ മൂന്നാം സ്ഥാനത്തുള്ള ഫോസ്‌ഫേറ്റിനെ രണ്ടാം സ്ഥാനത്തേക്കു മാറ്റുന്നു.
9. 2-ഫോസ്‌ഫോഗ്ലിസറിക്കമ്ലത്തിനെ ഈനോലേസ്‌ നിര്‍ജലീകരിച്ച്‌ ഫോസ്‌ഫോ ഈനോള്‍ പൈറൂവിക്‌ അമ്ലം ഉണ്ടാകുന്നു (ഉന്നത ഊര്‍ജമുള്ള ഒരു ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഗ്രൂപ്പാണിത്‌).
10. ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഗ്രൂപ്പ്‌ അഉജയിലേക്കു മാറ്റപ്പെടുന്നു. പൈറൂവിക്‌ അമ്ലം, അഠജ എന്നിവ ഉണ്ടാകുന്നു. ഒരു മോള്‍ ഗ്ലൂക്കോസ്‌ 2 മോള്‍ പൈറൂവിക്‌ അമ്ലം ആകുന്ന പ്രക്രിയയില്‍ രണ്ടു മോള്‍ ഓര്‍ഥോ ഫോസ്‌ഫേറ്റ്‌ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.
ഇത്രയും പ്രക്രിയകള്‍ ആല്‍ ക്കഹോള്‍ കിണ്വനത്തിനും ഗ്ലൈക്കോളിസിസിനും സമമാണ്‌. ഈ പ്രക്രിയകള്‍ ചിത്രത്തില്‍ വിശദമാക്കിയിട്ടുണ്ട്‌.
11. പൈറൂവിക്‌ അമ്ലത്തിന്റെ ഡീ കാര്‍ബോക്‌സിലേഷനില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന അസറ്റാള്‍ഡിഹൈഡ്‌ ഉജചഒനെ വീണ്ടും ഓക്‌സീകരിക്കുന്നു.
ഇതേവരെ പരാമര്‍ശിച്ച എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെയും കൂടി ഇങ്ങനെ സംഗ്രഹിക്കാം.
ബാക്‌റ്റീരിയ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ആല്‍ ക്കഹോള്‍ കിണ്വനം അത്ര സാധാരണമല്ല.
ആല്‍ ക്കഹോള്‍ കിണ്വനം കൂടാതെ നൂറുകണക്കിന്‌ കിണ്വനപ്രക്രിയകളുണ്ട്‌. ചുരുക്കം ചിലവയെ മാത്രം സൂചിപ്പിക്കാം.
ബ്യൂട്ടിറിക്‌ കിണ്വനം. ഈ പ്രക്രിയയില്‍ ബ്യൂട്ടിറിക്‌ അമ്ലം ഉണ്ടാകുന്നു. അവായവ സൂക്ഷ്‌മജീവികളാണ്‌ മിക്കപ്പോഴും ഇത്തരം കിണ്വനം നടത്തുന്നത്‌.
ലാക്‌ടിക്‌ കിണ്വനം. ലാക്‌ടിക്‌ അമ്ലം ഉണ്ടാകുന്നു. ഭക്ഷ്യപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ കേടുകൂടാതെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിന്‌ ഉപകരിക്കുന്ന ഒരു കിണ്വനപ്രക്രിയയാണിത്‌. സ്‌ട്രപ്‌റ്റോകൊക്കസ്‌, ലാക്‌ടോബാസിലസ്‌, ലൂക്കണോസ്റ്റോക്ക്‌ തുടങ്ങിയവ ഈ പ്രകൃതത്തിലുള്ള കിണ്വനത്തിനു കാരണമാകുന്നു.
നിയന്ത്രിത ഓക്‌സീകരണ കിണ്വനം. ഈ പ്രക്രിയ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിരവധി വ്യാവസായിക ഉത്‌പന്നങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കുന്നു. പഞ്ചസാരയില്‍ നിന്ന് സിട്രിക്കമ്ലം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കാന്‍ സിട്രാമൈസസ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗ്ലൂക്കോസ്‌ പോലെയുള്ള ചില പഞ്ചസാരകളെ ചില ബാക്‌റ്റീരിയങ്ങള്‍ പൂര്‍ണമായും ഓക്‌സീകരിച്ച്‌ കാര്‍ബണ്‍ ഡൈഓക്‌സൈഡ്‌ ആക്കുന്നു. അമിനോ അമ്ല കിണ്വനം. മിക്ക അമിനോ അമ്ലങ്ങളും അവായവ ബാക്‌റ്റീരിയങ്ങളെ ഉപയോഗിച്ച്‌ കിണ്വനം ചെയ്യാം. ഹ്രസ്വശൃംഖലാ കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങള്‍ (അസെറ്റിക്‌, പ്രാപ്പിയോണിക്‌) CO2, H2, NH3 എന്നിവയാണ്‌ ഉത്‌പന്നങ്ങളായി ലഭിക്കുക.
ഉയര്‍ന്ന ജീവികളുടെ മാംസപേശികളില്‍ നടക്കുന്ന അവായവ ശ്വസനം (anaerobic respiration) കിണ്വനം എന്ന്‌ അറിയപ്പെടുന്നു. ലാക്‌ടിക്‌ അമ്ലം, കാര്‍ബണ്‍ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ്‌ എന്നിവയാണ്‌ ഇവിടത്തെ ഉത്‌പന്നങ്ങള്‍.
കിണ്വനത്തിന്‌ ഏറ്റവും ഉപയുക്തമായ അസംസ്‌കൃത പദാര്‍ഥം ഏതെന്നും, ഏതുതരം സൂക്ഷ്‌മജീവികളാണ്‌ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമെന്നും അവ എളുപ്പത്തില്‍ ലഭ്യമാകുമോയെന്നും മറ്റുമുള്ള കാര്യങ്ങള്‍ പ്രത്യേക പരിഗണന അര്‍ഹിക്കുന്നു. അതേപോലെ കിണ്വനം നടത്തുന്ന സാഹചര്യത്തെപ്പറ്റി(അമ്ലത, വായുലഭ്യത, സാന്ദ്രത തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങള്‍)യും വ്യക്തമായ ധാരണ ആവശ്യമാണ്‌. എല്ലാ വ്യവസായ കിണ്വനപ്രക്രിയകളിലും ഒരേ തോതില്‍ ഉത്‌പന്നം ലഭിച്ചുവെന്നു വരില്ല. ഉദാ. ചില അസംസ്‌കൃത പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ നിന്ന് (ചില പഞ്ചസാരകള്‍) പരമാവധി ഉത്‌പന്നം ലഭിച്ചുവെന്നു വരാം. യീസ്റ്റ്‌ കിണ്വന ഉത്‌പന്നങ്ങളായ ആല്‍ ക്കഹോള്‍, ഗ്ലിസറോള്‍, കാര്‍ബണ്‍ ഡൈഓക്‌സൈഡ്‌ തുടങ്ങിയവയും ബാക്‌റ്റീരിയമൂലം കിണ്വനം നടന്ന്‌ ഉണ്ടാകുന്ന ലാക്‌ടിക്‌ അമ്ലം, അസെറ്റിക്‌ അമ്ലം തുടങ്ങിയവയും ഇത്തരം ലാഭകരമായ ഉത്‌പന്നങ്ങളില്‍ പ്പെടുന്നു. ബാക്‌റ്റീരിയല്‍ കിണ്വനത്തില്‍ ലഭിക്കുന്ന ശ്രദ്ധേയമായ മറ്റൊരു ഉത്‌പന്നമാണ്‌ ഡെക്‌സ്‌ട്രാന്‍. ഇതിന്റെ നിര്‍മാണത്തിന്‌ ഉപകരിക്കുന്ന ബാക്‌റ്റീരിയ പഞ്ചസാരനിര്‍മാണ വ്യവസായശാലകളില്‍ സൃഷ്‌ടിച്ചുവയ്‌ക്കുന്ന കുഴപ്പം ചില്ലറയല്ല. അമിനോ അമ്ലങ്ങളുടെ കിണ്വനമാണ്‌ വ്യാവസായിക പ്രാധാന്യമുള്ള മറ്റൊരു രംഗം. മറ്റു രാസമാര്‍ഗങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച്‌ കിണ്വന പ്രക്രിയകള്‍ക്കുള്ള മെച്ചം ധ്രുവണ ഘൂര്‍ണങ്ങളായ രണ്ട്‌ ഉത്‌പന്നങ്ങളില്‍ ഒന്നിനെ മാത്രം ലഭ്യമാക്കുന്നുവെന്നതാണ്‌. ഭക്ഷണപദാര്‍ഥമായ ഘ-ഗ്ലൂട്ടാമിക്‌ അമ്ലത്തെ കിണ്വനപ്രക്രിയ വഴി വേര്‍തിരിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്‌. ജന്തുക്കള്‍ക്ക്‌ നല്ലൊരു പോഷണപദാര്‍ഥമായ ഘ ലൈസീനും ഇപ്രകാരം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. ഒട്ടധികം ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍ കിണ്വനം വഴി നിര്‍മിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. ഇവയുടെ ഈ രീതിയിലുള്ള നിര്‍മാണത്തിലെ മുഖ്യപ്രശ്‌നം ഇവയില്‍ പലതും വളരെ കുറഞ്ഞ അളവില്‍ മാത്രം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതിനാല്‍ ശുദ്ധീകരിച്ചു ശേഖരിക്കാനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ടാണ്‌. ജീവകം ആ12, റിബോഫ്‌ളേവിന്‍ തുടങ്ങിയവ കിണ്വനപ്രക്രിയകള്‍വഴി സാരമായ അളവില്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്‌. ബേക്കേഴ്‌സ്‌ യീസ്റ്റിന്റെ (Baker's yeast) നിര്‍മാണത്തില്‍ സൂക്ഷ്‌മ ജീവി (കിണ്വനകാരി) തന്നെ ഉത്‌പന്നമാണ്‌. സൂക്ഷ്‌മജീവികളില്‍ നിന്നു ശേഖരിക്കുന്ന അസംസ്‌കൃത എന്‍സൈമുകളും വിലപ്പെട്ടവ തന്നെ. ചിലതരം ചോക്കലേറ്റുകളുടെ നിര്‍മാണത്തില്‍ പഞ്ചസാര ക്രിസ്റ്റലീകരിച്ചു പോകാതിരിക്കാന്‍വേണ്ടി യീസ്റ്റില്‍ നിന്നു ലഭിക്കുന്ന ഇന്‍വെര്‍ടേസ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. തുണിവ്യവസായത്തില്‍ ബാക്‌റ്റീരിയയില്‍ നിന്നും ഫംഗസുകളില്‍ നിന്നും ശേഖരിക്കാവുന്ന "അമിലേസുകള്‍' തുണിയില്‍ സ്റ്റാര്‍ച്ച്‌ പറ്റിപ്പിടിക്കാതിരിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. ഇത്തരത്തില്‍ വ്യാവസായിക പ്രാധാന്യമുള്ള പല പ്രക്രിയകളിലും കിണ്വനവും അതിന്റെ ശാസ്‌ത്രം ഉരുത്തിരിച്ച ആശയങ്ങളും സൃഷ്‌ടിപരമായ പങ്കു വഹിക്കുന്നു.
(ചുനക്കര ഗോപാലകൃഷ്‌ണന്‍)
