מבוא
קיימים מספר תהליכים של התססת מזונות. המאמר הזה נותן סקירה כללית ומתמקד באחד החשובים והקלים לביצוע: התססה של ירקות באמצעות חיידקים ממשפחת ה – Lactobacillaceae. זאת משפחה ענפה של בקטריות (חיידקים) היוצרים חומצה לקטית (ומטבוליטים שונים) בתהליכי התססה של סוכרים.
עובדות:
כל ירק מתחיל להירקב זמן קצר לאחר שנאסף מהגן. תהליכי הריקבון נעשים על ידי חיידקים, המפרקים אותו לרמה של חומרי הזנה לאדמה. אבות אבותינו הבינו שאחת הדרכים למנוע תהליכי ריקבון הוא המלחה.
אבות אבותינו הבינו שבהצבת ירק בתמיסת מי מלח בטווח ריכוזים מסוים ובטווח טמפרטורות מסויים , ניתן לעכב תהליכי ריקבון ולאפשר קיום תהליכים (ביו-כימיים) שיכולים לשמר ואף להשביח את הירק.
היסטוריה:
בכל התרבויות ובכל הדורות נהוג להתסיס מזון, משלוש סיבות עיקריות:
1. הארכת חיי מדף (במצב של העדר אפשרויות קירור).
2. יצירת מזון המטיב עם האדם (אלפי שנים לפני שהמדע גילה את החיידקים)
3. יצירת מזונות המעשירים את התפריט ואת הטעמים (מלפפון חמוץ, גבינות כחולות…)
מושגים:
כבישה: תהליך של שימור או הארכת חיי מדך של ירקות בנוכחות פאזה נוזלית. מתחלק ל:
התססה: תהליך ביו-כימי בנוכחות תמיסת מי מלח, עם מינימום חשיפה לאוויר.
החמצה: תהליך דיפוזיוני בנוכחות תמיסת חומץ .
במאמר זה נתבונן על התססת מזון ממספר נקודות מבט:
התססה מנקודת מבט ביולוגית וביו-כימית
רקע:
החל משנת 2007, מתקיים פרוייקט בין לאומי המתמקד בחקירת עולם היצורים המיקרוסקופיים הסובבים אותנו וחיים בתוכנו. חיידקים, וירוסים פטריות ועוד.
חלק גדול מהמאמץ המחקרי מתמקד במיקרוביום האנושי. (אוכלוסיות המיקרואורגניזמים הנמצאים בגוף האדם). בעיקר בחיידקים.
המחקר המדעי מוכיח את התפקידם החיוניים של חיידקים (מכל הסוגים) באינספור תהליכים מטבוליים, ביצירת מערכת החיסונית איתנה (ביכולתה להגן על הגוף מפני מחוללי מחלות) ועוד.
חלק גדול מהמאמץ המחקרי הזה מוקדש לחיידקים לקטיים, על כן, אנחנו מתרכזים כאן בתחום ההתססה הלקטית.
התססה לקטית:
קיימים אינספור תהליכי התססה בטבע. מרביתם יניבו מוצר בעל טעם חמוץ, ובעל ערכים פרה-ביוטיים עליהם נרחיב בהמשך. אולם, מי שמחפש את הצד הבריאותי של עולם ההתססה יבחר לעסוק בהתססה לקטית, בהם אין מגע עם חמצן מתחילת התהליך ועד להעברת המוצר המוגמר לצנצנות קטנות.
חיידקים ממשפחת ה – Lactobacillaceae .
במשפחה זאת נחקרו ואופיינו (עד מרץ 2020) מעל ל-260 סוגים (Genus) , לכל אחד מהם יש עשרות עד אלפים של מינים (Species).
משפחה ענפה זאת זוכה להמון תשומת לב מחקרית כי ככל הנראה, היא המשפחה היחידה בקרב משפחות הבקטריות הלקטיות אשר אינן כוללות חיידקים פטוגניים (נכון ל-2020).
החיידקים במשפחה זאת מתחלקים בין שתי משפחות משנה:
1. חיידקים הומולקטיים או homofermentative, אשר יוצרים התססה הומולקטית, בה הם הופכים סוכר ל: חומצה לקטית + ATP (Adenosine triphosphate)
The homofermentative lactobacilli Lactobacillus, Holzapfelia, Amylolactobacillus, Bombilactobacillus, Companilactobacillus, Lapidilactobacillus, Agrilactobacillus, Schleiferilactobacillus, Loigolactobacillus, Lacticaseibacillus, Latilactobacillus, Dellaglioa, Liquorilactobacillus, Ligilactobacillus, Lactiplantibacillus; and more
2. חיידקים אטרולקטיים או heterofermentative, אשר יוצרים התססה הטרולקטית, בה הם הופכים סוכר ל: חומצה לקטית + co2 + אתנול (ומעט ATP)
the heterofermentative lactobacilli Furfurilactobacillus, Paucilactobacillus, Limosilactobacillus, Fructilactobacillus, Acetilactobacillus, Apilactobacillus, Levilactobacillus, Secundilactobacillus, Lentilactobacillus and more.(המקור: ויקיפדיה) המחקר העדכני מלמד אותנו את הפעילות המועילה של חיידקים אלה לגוף ולנפש שלנו, ומביא להתפתחות תעשייה ענפי של מוצרים פרוביוטיים.
פרו-ביוטיקה, פרה-ביוטיקה ושאר ירקות
פרו-ביוטיקה (Probiotics) הם חיידקים המטיבים עם האדם, מהסוג הנמצא במעיים ושאר הריריות של אנשים בריאים.
פרה-ביוטיקה (Prebiotics) הם מזונות עתירים סיבים תזונתיים ודלי סוכר, המעודדים את ההתפתחות התקינה של אותם חיידקי המעיים המטיבים עם האדם. חיידקים פרוביוטיים יוצרים מזונות פרה-ביוטיים.
פרוביוטיקה
על פי NIH:
The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics defines probiotics as “live microorganisms that, when administered in adequate amounts, confer a health benefit on the host” [1]. These microorganisms, which consist mainly of bacteria but also include yeasts, are naturally present in fermented foods, may be added to other food products, and are available as dietary supplements. However, not all foods and dietary supplements labeled as probiotics on the market have proven health benefits.
Probiotics should not be confused with prebiotics, which are typically complex carbohydrates (such as inulin and other fructo-oligosaccharides) that microorganisms in the gastrointestinal tract use as metabolic fuel [2]. Commercial products containing both prebiotic sugars and probiotic organisms are often called synbiotics. In addition, products containing dead microorganisms and those made by microorganisms (such as proteins, polysaccharides, nucleotides, and peptides) are, by definition, not probiotics.
איך יוצרים מזונות המשלבים פרוביוטיקה ופרה-ביוטיקה ?
בהתקיים תנאים מסויימים של העדר חמצן ושל ריכוז מלח, אפשר לכוון את התהליכים הביו-כימיים להתססה לקטית, הנעשית על ידי חיידקים לקטיים, הידועים מחקרית כמטיבים עם הריריות של מערכות השונות (עיכול, מערכת הרבייה, חלל הפה ועוד) .
כלומר, קיימת האפשרות לגדל אוכלסייה של חיידקים פרוביוטיים, שבתהליכי התסיסה שלהם יוצרים מזון פרה-ביוטי.הרעיון הבסיסי הוא ליצור תנאים ביו-כימיים, המעודדים התפתחות חיידקים המפרקים סוכרים פשוטים יותר, לחומצות אורגניות ומטבוליטים שונים.
מה נדרש כדי ליצור התססה לקטית – Lactic acid fermentation ?
בהתקיים תנאים מסויימים של העדר חמצן ושל ריכוז מלח, אפשר לכוון את התהליכים הביו-כימיים להתססה לקטית, הנעשית על ידי חיידקים לקטיים, הידועים מחקרית כמטיבים עם הריריות של מערכות השונות (עיכול, מערכת הרבייה, חלל הפה ועוד) .
כלומר, קיימת האפשרות לגדל אוכלסייה של חיידקים פרוביוטיים, שבתהליכי התסיסה שלהם יוצרים מזון פרה-ביוטי.הרעיון הבסיסי הוא ליצור תנאים ביו-כימיים, המעודדים התפתחות חיידקים המפרקים סוכרים פשוטים יותר, לחומצות אורגניות ומטבוליטים שונים.
1. מזון המכיל סוכרים, כמו כרוב, ירקות שורש ועוד.
2. כלי המאפשר יצירת תנאים של העדר חמצן במהלך כל תהליך ההתססה.
3. כל המאפשר פינוי גזי התססה ושמירה על לחץ אטמוספרי.
4. מלח בריכוז בטווחים מאפשרים התפתחות חיידקים לקטיים, שאינם מאפשרים התפתחות של חיידקים פטוגניים .
בתהליך ההתססה מתקיימים בו זמנית מספר תהליכים הקשורים זה בזה
1. תהליך ביו-כימי מאוד דינמי בו החומציות הולכת ועולה ככל שהתהליך מתקדם (רמת PH הולכת ויורדת).
2. תהליך ביולוגי מאוד דינמי, בו תמהיל החיידקים משתנה עם “השעון הביולוגי” ועם כל שינוי בלחץ, בטמפרטורה, ברמת החומציות ועוד.
3. תהליך תרמודינמי, המושפע משינויים בטמפרטורה, בלחץ, באור ועוד
כיצד יוצרים מצב של העדר חמצן בכלי ההתססה לפני תחילת תהליך ההתססה?
פינוי אוויר בהתססה בשיטת ההתססה היבשה (המיץ של עצמו):
לצורך ההמחשה, אשתמש בתהליך ההתססה של כרוב בהתססה יבשה (המכונה לפעמים במיץ של עצמו), הנעשה בקדרת התססה. הדברים נכונים במרבית השיטות והכלים.
בשיטת זאת, דוחסים את המוצקים לתוך הכלי במטרה להדוף החוצה בועות אוויר כלואות בין חלקי הכרוב, על מנת להתחיל את התהליך במינימום נוכחות של חמצן.
בתחילת התהליך ההתססה הלקטית מתפתחים בעיקר חיידקים הטרולקטיים אשר מפרקים במהירות 2 מולקולות סוכר ויוצרים מולקולה אחת של חומצה לקטית וכן מולקולה אחת של co2. (ראה מאמר קודם בנושא)
הגז הזה (שהוא כבד מן האוויר) מפנה שאריות חמצן מהפאזה המוצקה של הכרוב וכן מהפאזה הנוזלית של הכרוב, ויוצר שכבת גז המתחילה להיבנות על פני הנוזל, באזור המעבר מהפאזה הנוזלית והפאזה הגזית. השכבה הזאת הולכת ומתעבה תוך הדיפת החמצן כלפי מעלה, אל מחוץ לקדרה.
בסיום הדיפת החמצן מתחילה היציאה של co2. זה מה שמבטיח תהליך ללא חמצן כבר בשעות הראשונות של ההתססה.
פינוי אוויר בהתססה בשיטת תמיסה של מי מלח:
בשיטת ההתססה במי מלח, מתקיים מנגנון מאוד דומה לזה המתקיים בשיטת המיץ של עצמו:
דוחסים את המוצקים, תוך השארת חללי אוויר בין המוצקים. מציבים שכבת הפרדה. מציבים סכר (נייד או קבוע). ממלאים בתמיסת מי מלח. סוגרים את המכסה. מסובבים את כלי ההתססה סביב הציר של עצמו, כשהצנצנת בזווית של כ 45% על מנת לאפשר את היציאה של בועות אוויר כלואות. פותחים את המכסה. מוסיפים עוד תמיסת מי מלח וסוגרים.
כיצד מפנים את גזי ההתססה בכלי ההתססה השונים?
בכלים רגילים (כל סוגי הצנצנות עם יכולת אטימה, כולל צנצנות ואקום):
אבות אבותינו לימדו אותנו לשחרר את לחץ הנוצר בכלי ההתססה, לפחות פעם אחת ביום, בימים הראשונים של ההתססה.
מלאכה כזאת מלווה על פי רוב באבדן נוזלים יקרים, ולא פעם גם בחדירת חמצן למערכת.
על כן, פתיחת המכסה צריכה להיעשות כך שתאפשר זרימה מאולצת ומאוד איטית וארוכה של גזים, ולא תאפשר כניסת חמצן לכלי. זה תהליך הזוקק עדינות רבה בשחרור המכסה, וסבלנות רבה בפינוי הגזים.
בקדרות התססה:
בקדרות התססה קיימת תעלת מים המאפשרת פינוי גזי ההתססה בדרך דומה למה שנעשה בכיור או באסלה. שיטה זאת , המכונה סיפון, ידועה מזה אלפי שנים. היא מאוד יעילה ובטוחה באם מבינים שמדובר בסיפון, ומבינים שייתכנו תנאים מסויימים, בהם תיתכן שיבת מים מהתעלה ואולי אפילו שאיבת אוויר.
נושא זה, שככל הנראה עבר לרבים מתחת לרדאר, נחקר על ידינו ביסודיות רבה.
תוצאות המחקרים מועלים במדריך המתאים.
בכלים יעודיים:
קיימים היום מגוון כלים יעודיים, המצוידים בהתקן המפנה את גזי ההתססה בצורה רציפה וללא מגע אדם. ההתקנים הנפוצים ביותר הם:
שסתום חד כווני (התקן מכאני, הנפתח לזרימת גזים מהכלי החוצה אך לא לכוון ההפוך).
פטמת סיליקון (הנפתחת מלחץ הגזים).
נשם (שתי מבחנות המחוברות אחת לשנייה. האחת מחוברת לכלי והשנייה לאוויר. הן פועלות על פי חוק הכלים השלובים).
בדומה לקדרות, גם כאן הגזים הנוצרים בהתססה יצאים החוצה בלי התערבות יד אדם. גם כאן נדרש ידע המאפשר עבודה נכונה עם כלים כאלה, כי לכל אחד מהם יש יתרונות וחסרונות.
סיכום: כאשר מבינים את המבנה של כלי ההתססה ואת המנגנונים המאפשרים פינוי בטוח של תוצרי ההתססה, אפשר לקיים תהליכי התססה ארוכים ללא תקלות של חדירת חמצן.
