מדע בצלחת

האגודה האמריקאית לכימיה (American Chemical Society, ACS) מקיימת בכל יום חמישי, 21:00 שעון ישראל, וובינר בנושאים המגוונים והמרתקים מעולם הכימיה.

השבוע יתמקד הוובינר בכימיה של התפתחות הטעמים ביין במהלך היישון.

פרטים נוספים והרשמה פה. ההרשמה חינם, יש מקום ל-1000 נרשמים. חברי האגודה יכולים להאזין להקלטות גם לאחר השידור החי.

מתאן

אחד האתגרים עמם מנסים מדענים להתמודד כבר עשרות שנים הוא כיצד לצמצם את כמות גז המתאן שפולטים עדרי הבקר הרבים בעולם. מתאן, CH₄, הוא אחד מגזי החממה המשפיעים ביותר על ההתחממות הגלובאלית. למרות שכמותו באטמוספירה קטנה בהרבה מזו של פחמן דו-חמצני, יש לו יכולת גבוהה בהרבה ללכידת חום, פי-28 מזו של פחמן דו-חמצני. מצד שני, אורך-החיים שלו קצר יותר, ולכן משערים שלירידה בכמותו צפויה להיות השפעה גדולה על האקלים.

מקורו של רוב המתאן מעשה ידי אדם הוא בחקלאות. עיקרו נפלט משדות האורז ומעדרים של בעלי חיים מעלי-גירה, כמו פרות, כבשים ועזים. מביניהם, הפליטה המשמעותית היא מפרות. פרה במשק חלב מייצרת כ- 200-500 ליטר מתאן ליום, ולפי נתוני משרד החקלאות האמריקאי, יש היום בעולם כמיליארד פרות, רובן בהודו, ברזיל וסין.

העשבים, וצמחים אחרים שהפרה אוכלת, עשירים בתאית, סיבים קשים לעיכול, וגם דלים בנוטריאנטים. במערכת העיכול שלה, שבנויה מארבע קיבות, המזון עובר בשלב ראשון תסיסה ומפורק לרכיבים שגוף הפרה יכול לספוג. בגוף האדם, לעומת זאת, המזון קודם מתעכל בקיבה ולאחר מכן עובר תסיסה במעיים. בתהליכי התסיסה בפרות משתתפים חייקטים שונים, ביניהם חיידקים אנאירוביים, פטריות, וארכיאונים מייצרי מתאן. יצורים אלה צורכים את הסיבים ושאר החלקים הלא מתעכלים מהמזון ומייצרים חומצות כמו אצטאט, פרופיונאט ובוטיראט, שנספגות ומתעכלות על-ידי הפרה, וכן את הגז מימן, אותו הם הופכים למתאן. את המתאן משחררות הפרות מגופן בגיהוק. פעולת הגיהוק דורשת מהפרה מאמץ רב – כ-12% מהאנרגיה שקיבלה מהמזון מתבזבז על פעולה זו במקום להיות מופנה לבניית הגוף, מה שמצריך את הפרה לאכול כמויות אדירות של מזון.

סיעור המוחות המדעי הוביל במהלך השנים למגוון של הצעות לפתרון הבעיה, חלקן ישימות יותר וחלקן פחות. אפשר לחלק את רובן לשתי גישות עיקריות, אחת מתמקדת בתזונת הפרות והשניה בגנטיקה שלהן. להמשיך לקרוא ←

לרגל חגיגות 100 שנה לאוניברסיטת Wageningen ההולנדית, יעבירו סטודנטים באוניברסיטה קורס על מדע הבירה.

הקורס ניתן במסגרת הקורסים באינטרנט של ארגון edX, וייפתח ב- 24.4.18. ההרשמה חינם, ואפשר לשדרג לתעודה בתשלום.

הרשמה ופרטים נוספים פה.

אסתי שאלה: מהו החומר שגורם לפרוסות הקישוא להידבק זו לזו וגם לצלחת או למשטח העבודה?

החומר הדביק שמופרש כאשר חותכים קישוא הוא חלק ממנגנון ההגנה העצמית שלו. כאשר הפרי נפצע, הוא מייצר גלד, שיאטום את הפצע. ללא ההגנה הזו, כל מכה, שריטה, או נשיכת בעל-חיים היתה עלולה להוביל לזיהום מחיידקים ופטריות. החומר הזה אופייני לכל משפחת הדלועים, ומופרש, ברמות שונות, גם בדלעת או במלפפונים. כמותו גדולה יותר בפירות בוסר, על-מנת להרחיק מזיקים, ויורדת עם ההבשלה, כדי לאפשר לבעלי-חיים לאכול את הפרי ולהפיץ את הזרעים. לפעמים רואים מעין כדורים שקופים או כתומים של החומר, שהתקשה קרוב לעוקץ, אם הקישוא נפגע בזמן הקטיף.

במהלך קילוף וחיתוך קישואים, החומר הזה, שמטרתו להתקשות ולאטום את פני הקישוא הפצוע, מתקשה גם על עור הידיים, ולא פשוט להיפטר ממנו. בדרך-כלל מקרצפים את הידיים בספוג הכלים, במים חמים, ויש כאלה שמשתמשים בנייר דבק, כמו מאסקינג טייפ. לחילופין, אפשר להימנע מהתופעה על-ידי שימוש בכפפות. להמשיך לקרוא ←

פירות הסתיו מעטרים את שולחנות החג והסוכות בצבעים חזקים ועליזים, שהם גם צבעי השלכת. רימון אדום ותפוחים אדומים, צהובים וירוקים משתלבים בעונה זו עם הצבעים של עלי העצים שמסביב, הירוקים לצד אלה המאדימים ומצהיבים. ואכן, הפיגמנטים (צבענים), שצובעים את הפירות, הם גם אלה שאחראים לצבעי העלים המתחלפים. צבענים אלה משתייכים לשלוש משפחות כימיות מרכזיות: הכלורופיל הירוק, הקרוטנואידים הצהובים-כתומים-אדומים, והאנתוציאנינים האדומים-כחולים-סגולים.

מושג ירוק

כלורופיל

רוב עלי הצמחים הם ירוקים, הודות לפיגמנט כלורופיל. לכלורופיל תפקיד מרכזי בפוטוסינתזה, תהליך המתרחש בעלים, שבו הצמח קולט את אנרגית השמש ובעזרתה הופך פחמן דו-חמצני ומים לחמצן וסוכר. במהלך הקיץ, מים וחומרי מזון שונים מובלים מהשורשים, דרך הענפים, אל העלים, והסוכר שנוצר בעלים בתהליך הפוטוסינתזה זורם מהם לחלקי הצמח האחרים. מן הסוכר מפיק הצמח אנרגיה, שמקיימת אותו ומשמשת לגדילתו.

מולקולת הכלורופיל איננה יציבה והיא מתפרקת בחשיפה לאור חזק. לשם ייצורו מחדש, הצמח זקוק לאור ולחום. לכן, במהלך הקיץ, הכלורופיל נוצר ומתפרק ללא הרף.

בסתיו, הימים המתקצרים (פחות אור) והלילות המתקררים (פחות חום) מעוררים שינויים בצמחים. אחד השינויים הוא יצירת רקמת ניתוק בבסיסה של פטוטרת העלה, אשר חוסמת את זרימת המים וחומרי-המזון אל העלה וממנו. ייצור הכלורופיל הולך ודועך וכלורופיל חדש לא נוצר. כתוצאה מכך, הצבע הירוק של העלים דוהה עד שהוא נעלם. היעדרו של הכלורופיל בעלים חושפת לעינינו פיגמנטים אחרים שנמצאים בהם אולם צבעו הירוק העז של הכלורופיל הסתיר אותם.

כלורופיל נותן את הצבע הירוק גם לפירות, ירקות ועלים ירוקים שאנו אוכלים, כמו חסה, מלפפון, ועשבי תיבול. להמשיך לקרוא ←

מנחם שאל: איך עובד קרופוק, קרקר אינדונזי יבש, שמתנפח כאשר מטגנים אותו בשמן?

קרופוק הוא מאכל שנפוץ בדרום-מזרח אסיה, בעיקר באינדונזיה (ממנה הגיע להולנד), מלזיה, תאילנד, וייטנאם וסין. חטיף דומה מתפוחי-אדמה, הצ'יפס המתנפח, נמכר בארץ, בשווקים שונים. זהו מאכל שעובר טרנספורמציה מופלאה, מקרקר יבש וקשיח במרקם "פלסטיק" לא-אכיל, לחטיף פריך, אוורירי, קצפי, בעל צורה מתפתלת, שאי-אפשר להפסיק לאכול.

קרופוק עשוי משני רכיבים עיקריים: רכיב עמילני, בדרך-כלל עמילן טפיוקה, ורכיב חלבוני, בדרך-כלל שרימפס או דגים. יש גם קרופוק צבעוניים, עשויים מדלעת או ירקות אחרים. בנוסף למעט תבלינים, מכיל הקרקר גם רכיב סודי, אשר הוא האחראי לשינוי המופלא שמתרחש ברגע שמטילים את הקרופוק היבש לסיר שמן מבעבע. רכיב זה הוא מים. להמשיך לקרוא ←

הצד השני של מטבע הסופגניות והלביבות הטעימות הוא ריחות הטיגון שממלאים את הבתים הסגורים בערבים הקרים, נספגים בבגדים, רהיטים וקירות, וקשה להפטר מהם. הדבר בעייתי אף יותר בעמדות הטיגון התעשייתיות שפועלות במסעדות ובמאפיות כל השנה, לטיגון צ'יפס למשל, ומתוגברות לקראת החג.

כדי לסלק כמה שיותר מריחות הטיגון, מקובל להשתמש בקולטי אדים אשר שואבים את האדים, השומן ומולקולות הריח שנפלטים ממשטחי הבישול, מעבירים אותם דרך מסננים ומפרקים את מולקולות השומן והריח. אחד האתגרים בקולטים כאלה הוא לתפוס ולעבד את כל האדים, לכן צריך קולט גדול עם זרימת אוויר גדולה. בקולטי האדים שבעמדות הטיגון התעשייתיות, הגדולות, דרך מקובלת לפירוק החומרים באוויר השמנוני היא באמצעות תגובות כימיות, שבין השאר יוצרות אוזון. האוזון מחמצן את מולקולות השומן והריח ומחטא את המערכת מחיידקים. מצד שני, ריכוזים גבוהים שלו פוגעים במערכת הנשימה, ולכן במקביל יש לסלק אותו מהמערכת.

כעת נראה שישנו פתרון אחר, מהיר ויעיל, לסילוק ריחות הטיגון, הודות לפיתוח של סוכנות החלל האירופאית וניצולה לשימוש אזרחי בעזרת יצרן גרמני של עמדות טיגון תעשייתיות, בלומשן (Blümchen). השיטה החדשה פועלת בעזרת פלזמה קרה. פלזמה היא בדרך-כלל גז לוהט, טעון באלקטרונים, אבל אפשר לייצר גם פלזמה קרה בטמפרטורת החדר. פלזמה קרה הוכחה כבעלת פעילות אנטי בקטריאלית וגם נגד פטריות, וירוסים ונבגים. בטוח לגעת בה, ולכן היא מושכת ליישומים שונים. להמשיך לקרוא ←

על חומצות שומן רוויות ולא רוויות, שומן טרנס והידרוגנציה

קשה לדמיין מטבח פעיל ללא שמן זית או קנולה, חמאה או מרגרינה. שמנים ושומנים מאפשרים לנו לבשל מזון בטמפרטורת גבוהות בהרבה מטמפרטורת הרתיחה של מים, והם מאפשרים למזון המבושל לפתח מגוון טעמים חדשים ומורכבים, הן הודות לטמפרטורה הגבוהה שמגבירה את תגובות מאיאר והקרמליזציה, והן הודות לעובדה שחומרי ריח רבים, שנותנים טעם, מסיסים בשומנים ולא במים. כמו-כן, השומנים מעשירים את המרקם של מאפים רבים ונותנים להם גם פריכות וגם עסיסיות.

שמנים ושומנים שייכים למשפחת הליפידים – חומרים שאינם מתערבבים עם מים. הם מרכיבים מרכזיים של תאי ורקמות הצמחים ובעלי-החיים, ולכולם אותו מבנה כימי, של טריגליצרידים: שלד בן שלושה אטומי פחמן (גליצרול), אליו קשורות שלוש חומצות שומן. [ראו הרחבה ב"בישול דגים ואומגה-3"].

כפי שהוזכר ב"בישול דגים ואומגה-3", חומצת שומן היא חומצה בעלת שרשרת ארוכה של אטומי פחמן, בת 4-35 פחמנים, ובדרך-כלל 14-20. כל סוג שמן מורכב מתערובת של מספר חומצות שומן שונות, שיכולות ליצור טריגליצרידים שונים, לעתים כמה עשרות. הרכב הטריגליצרידים קובע את תכונות השומן.

ציור 1. טריגליצריד.

חומצת-שומן רוויה, חד-לא-רוויה, רב-לא-רוויה.

חומצת השומן יכולה להיות רוויה או לא-רוויה, בהתאם לסוג הקשרים הכימיים בין אטומי הפחמן בשרשרת, המכונים "קשרים יחידים" או "קשרים כפולים" (ראו ציור 1). השרשראות הרוויות, שרשראות בהן כל הקשרים בין הפחמנים הם קשרים יחידים, הן ישרות ויכולות להיארז בצפיפות ובאופן מסודר זו לצד זו, ולכן ככל שהשומן מכיל יותר שרשראות רוויות, ארוזות בצפיפות, השומן יהיה מוצק בטמפרטורת החדר.

שרשראות לא-רוויות, שבהן ישנם קשרים כפולים, הן מכופפות, והכיפופים מפריעים לאריזה צפופה ומסודרת שלהן זו לצד זו. ככל שיש יותר חומצות- שומן לא רוויות בשומן, הוא יטה להיות נוזלי בטמפרטורת החדר.

זאת הסיבה ששומנים עשירים בחומצות-שומן רוויות, כמו שומן בעלי-חיים, חמאת קקאו, שמן דקלים ושמן קוקוס, הם מוצקים בטמפרטורת החדר, ושמנים שעשירים בחומצות-שומן לא-רוויות, כמו רוב השמנים הצמחיים, שמן דגים ושמן לווייתנים, הם נוזליים בטמפרטורת החדר. להמשיך לקרוא ←