תושבי אמריקה הילידיים האמינו שבתוך כל גרגיר תירס מתגורר שדון קטן. כל עוד מניחים לו הוא ישן בשלווה, אך כשזורקים את הגרעין לאש המדורה, סביבת המגורים שלו מתחממת והוא מתפוצץ החוצה ובורח אל האוויר. כיום, מנקודת מבט מדעית יותר, ברור לנו שאין שדונים בתוך הפופקורן שלנו – אבל מה באמת קורה שם?
התירס הוא הגידול החקלאי הנצרך ביותר בעולם, עם ביקוש שיא של כ-1.3 מיליארד טונות בשנה, שאף עולה על קצב הייצור העולמי. עם כל החיבה של בני האדם לאכילת תירס, למעלה מ-60 אחוזים מיבול התירס בעולם מנותבים לתעשיית המזון לבעלי חיים. למעלה מ-40 אחוזים מהיבול בארצות הברית לבדה מוסבים לייצור דלקים ביולוגיים כמו אתנול, אך בשאר העולם תפוצת השימוש הזה נמוכה בהרבה. רק חלק קטן מאוד מהיבול, כעשרה אחוזים בלבד, משמש בפועל למאכל אדם, לרוב בצורתו המעובדת כעמילן, סירופ ממתיק או אלכוהול.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
האור האדום שחודר לגוף
ירוק מסוכן
הגֵן שמציע חיים סוערים, פוריים… וקצרים
ומה לגבי פופקורן? "כלכלת הפופקורן" היא תעשיית ענק: שווי השוק העולמי של הפופקורן (כחטיף) מוערך כיום ביותר משבעה מיליארד דולר בשנה, והוא צפוי כמעט להכפיל את עצמו ולחצות את רף ה-13 מיליארד דולר עד שנת 2033, בעיקר בזכות המעבר הגלובלי לצריכת חטיפי בריאות ומוצרי גורמה מוכנים מראש.
7 צפייה בגלריה
התירס הוא הגידול החקלאי הנצרך ביותר בעולם. צמח התירס בשדה
(צילום: Vitaliy Kyrychuk/Shutterstock)
קולומבוס והמחלה המסתורית
התירס (Zea mays) הוא גידול שבוית לפני כ-9,000 שנה במרכז אמריקה. עבור תושבי האזור הוא היה בסיס הקיום. כשהגיעו כריסטופר קולומבוס והספרדים לאמריקה, הם התלהבו מהיבול השופע ומיהרו להביא את זרעי התירס לאירופה. התירס הפך במהירות מזון בסיסי עבור אוכלוסיות עניות באירופה, אך יחד איתו החלה להתפשט מחלה איומה בשם "פלגרה" (Pellagra), שגרמה לדלקות עור, שלשול, דמנציה ומוות.
מה השתבש במעבר של התירס מעבר לים, ולמה הוא גרם פתאום לתחלואה חמורה כל כך? האירופאים ייבאו את הזרעים, אך לא שמרו על דרך ההכנה המסורתית של ילידי אמריקה. אלה נהגו להשרות ולבשל את התירס תוך חימום במים שהוסף להם אפר מדורות בתהליך מסורתי בשם ניקסטמליזציה (Nixtamalization), שמערב את השורש ניקסטלי (nixtli), שמשמעותו בשפת הנאוואטל סיד או אפר, וטמארי (tamari) – בצק תירס. יחד הם מתארים שיטת הטיפול העתיקה בגרגירי התירס, שנמצאת בשימוש מאז המאה החמישית לספירה. האירופאים, שראו בכך אקט פרימיטיבי ומלוכלך, פשוט טחנו את התירס הגולמי לקמח.
7 צפייה בגלריה
יש זני תירס עם גרגירים צבעוניים הודות לנוכחותם של פיגמנטים בשם אנתוציאנינים בקליפה הדקה. קלחי תירס עם גרעינים צבעוניים
(צילום: Angela N. Perryman/Shutterstock)
מדוע החימום עם האפר היה קריטי כל כך? רק במאה ה-20 התגלתה התשובה המדעית: גרעין התירס אומנם עשיר מאוד בניאצין, הקרוי גם ויטמין B3, אך הוויטמין הזה "כלוא" בתוך הגרעין. הוא קשור בקשרים כימיים להמיצלולוז – רב-סוכר שהוא חלק מרכזי מדופן התא של תאי צמחים, ולכן מערכת העיכול האנושית פשוט אינה מסוגלת לפרק ולספוג אותו כפי שהוא. כאן נכנסת לתמונה הכימיה של הבישול הילידי: אפר מדורות הוא חומר בסיסי מאוד מבחינה כימית. החימום והבישול של הגרעינים בסביבה הבסיסית הזו פירקו את הקשרים הכימיים החזקים ושחררו את הוויטמין לחופשי, כך שהגוף יוכל לעכל אותו. האירופאים, שזלזלו בשיטת הבישול הזו ואכלו רק את התירס הגולמי, בלי לשחרר את הוויטמינים הכלואים בו, סבלו מחסר תזונתי קטלני ושילמו על כך מחיר כבד.
לא כל תירס נולד לקפוץ
מבחינה בוטנית קיימים מספר זנים של תירס, והוא מופיע בטבע עם גרעינים בשלל צבעים מרהיבים – אדום עז, כחול כהה וסגול – הודות לנוכחותם של פיגמנטים בשם אנתוציאנינים (Anthocyanins). אך ה"ענן" של הפופקורן נותר תמיד לבן, כיוון שהפיגמנטים נמצאים רק בקליפה הדקה, ולא בתוך הגרעין עצמו. התירס שאנו אוכלים כשימורים, מבושל או צלוי הוא בדרך כלל תירס מתוק, ואילו תירס המשמש להאבסת בעלי חיים או לייצור קמח הוא תירס שדה. אף אחד מאלה לא יתפוצץ ויהפוך לפופקורן.
זן התירס היחיד שיכול לעבור את התהליך הזה, היחיד שנועד לכך, הוא תירס הפופקורן (Zea mays Everta). הייחוד שלו טמון באנטומיה: החלק החיצוני הוא קליפה חזקה ואטומה לחלוטין ללחות. תחתיה שוכן האנדוספרם, שמכיל עמילן במבנה קשיח וצפוף מאוד, יחד עם שיעור נוזלים קריטי של כ-14 אחוזים.
7 צפייה בגלריה
זן התירס היחיד שיכול לעבור את התהליך הזה ולהתפוצץ לחטיף הטעים, הוא תירס הפופקורן. תירס בגרגירים ובצורת פופקורן
(צילום: Nancy Ayumi Kunihiro/Shutterstock)
התרמודינמיקה של סיר לחץ מיניאטורי
כאשר מחממים את הגרעין, אותם נוזלים מתחילים להתאדות ולהפוך לקיטור. כיוון שהקליפה אטומה, הקיטור אינו יכול לברוח, והלחץ בתוך הגרעין נוסק. תחת החום והלחץ, גרגירי העמילן הלכודים בתוך האנדוספרם סופגים מים, מתנפחים ומאבדים את המבנה הגבישי והקשיח שלהם עד שהם הופכים למעין ג’ל רך וצמיגי בתהליך הקרוי ג'לטיניזציה.
כדי להבין את תהליך יצירת העיסה, כדאי לבחון את המבנה המולקולרי של העמילן בגרעינים. במצבו הטבעי ולפני החימום, העמילן בגרעין מורכב משני סוגים שונים של רב-סוכרים המסודרים יחד בצברים קשיחים: רובו המכריע של העמילן הוא עמילופקטין, והחלק הנותר הוא עמילוז. צברים אלה מכילים אזורים בעלי מבנה גבישי צפוף ומסודר. כאשר הגרעין נחשף לתנאי הקיצון של החום, יחד עם הלחות הכלואה בתוכו, אותם אזורים גבישיים ניתכים, מתרופפים ומתמזגים עם המים ליצירת אותה עיסה אלסטית.
7 צפייה בגלריה
כשמגיעים לכ-180 מעלות צלזיוס, הלחץ הפנימי מגיע לכתשע אטמוספרות. אז הקליפה נפרצת, הלחץ צונח בפתאומיות, הקיטור מתפשט במהירות אדירה ומנפח את ג'ל העמילן. פופקורן בסיר
(צילום: Viniciosferreira/Shutterstock)
כשהחומר מגיע לחום של כ-180 מעלות צלזיוס, הלחץ הפנימי מגיע לכתשע אטמוספרות. בתנאים האלה הקליפה נפרצת, מתרחשת ירידת לחץ דרסטית ופתאומית, הקיטור מתפשט במהירות אדירה ומנפח את ג'ל העמילן. כשהעמילן התפוח בא במגע עם האוויר הפתוח, הוא מתקרר ומתמצק בשבריר שנייה, ונועל בתוכו את המבנה האוורירי.
בתחתיתו של כל סיר פופקורן נשארים גרעינים עקשניים – המכונים בחיבה Old Maids או רווקות זקנות – שלא עוברים את התהליך הזה. ההסבר טמון בשני כשלים: כשל מבני או משק הלחות. כשל מבני נובע מסדק מיקרוסקופי בקליפה המאפשר לקיטור לדלוף בהדרגה. הלחץ בגרעין לעולם לא יגיע לתשע אטמוספרות, והגרעין פשוט ייקלה באיטיות. משק לחות לא מתאים גם הוא עשוי למנוע את ההתפוצצות הרצויה. אם הגרעין התייבש ולחותו ירדה מתחת ל-11 אחוזים, אין בו מספיק מים כדי לייצר את הלחץ הדרוש. מנגד, לחות גבוהה מדי, מעל 15 אחוזים, תרכך את הקליפה ותקרע אותה מוקדם מדי.
שיטות הכנה: שמן מול מיקרוגל
בסיר הקלאסי, השמן מתפקד כמוליך חום מצוין. הוא עוטף את הגרעינים ומבטיח התחממות מהירה שמונעת שריפה של הקליפה בצד אחד לפני שהלחץ נבנה בפנים.
לעומת זאת, הכנת פופקורן במיקרוגל היא יותר מאתגרת מבחינה הנדסית: גלי מיקרו מתקשים להרתיח את המים הכלואים בגרעינים מהר מספיק. הפתרון נמצא בתחתית השקית: מדבקה מתכתית כהה בשם סוספטור (susceptor). שכבה דקיקה זו בולעת את קרינת המיקרוגל, מתלהטת מיד לכ-200 מעלות צלזיוס, ופועלת כמחבת זעירה המקרינה חום עוצמתי אל הגרעינים וגורמת להם להתפוצץ באחידות.
אז בפעם הבאה שתשמעו את קולות פצפוץ הפופקורן בוקעים מהסיר (או מהמיקרוגל), תוכלו לזכור שהדרך אליהם כללה שדונים ישנים, שיטות בישול ילידיות, לחץ, קליפות אטומות ומולקולות עמילן מנופחות.
קסניה ז'ורבל, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
