زنبورها یک شیمیدان هستند
زنبورها یک شیمی دان هستند، نام این مقاله از وبلاگ عسل رایحه است که نقش برجسته زنبورها را در تولید عسل بررسی می‌کند.
در واقع اگر بخواهیم به گروهی از شیمیدان‌ها اشاره کنیم می‌توانیم نام زنبور‌های عسل را ببریم. این حشرات دانشمند‌هایی هستند که در دنیای طبیعی با استفاده از آنزیم‌ها و کم آبی، قادرند قند موجود در شهد را به یک ماده غذایی فوق اشباع تبدیل کنند. پس این شاهکار کوچکی نیست، زیرا عسل از حداقل ۱۸۱ جزء تشکیل شده است. طعم منحصر به فرد آن نتیجه فرآیند‌های شیمیایی پیچیده است، به همین دلیل است که جایگزین‌های شربت قندی قابل مقایسه نیستند. آن‌ها نمی‌توانند دانش شیمیایی مادر طبیعت را تقلید کنند.
محتوای عسل
عسل بیشتر از قند‌های گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است. این همان چیزی است که دانشمندان آن را محلول فوق اشباع مینامند. وقتی شکر داخل یک لیوان آب هم‌زده می‌شود، معمولاً مقداری شکر در ته آن باقی می‌ماند. به این دلیل که آب (حلال) فقط مقدار مشخصی را حل می‌کند. اما، اگر آب گرم شود، می‌توان قند بیشتری را حل کرد. در نتیجه، در حالت فوق اشباع، گرما، آنزیم‌ها یا سایر عوامل شیمیایی می‌توانند مقدار مواد محلول را افزایش دهند. این محلول‌ها به راحتی متبلور می‌شوند. شربت و عسل همگی به عنوان محلول‌های فوق اشباع در نظر گرفته می‌شوند. عسل به دلیل فوق اشباع بودن و محتوای آب کم (۱۵ تا ۱۸ درصد) چسبناک است. این بدان معناست که قوام نسبتاً غلیظی دارد و گاهی اوقات جامد است. ترکیبات اصلی آن کربوهیدرات‌ها (قندها) است، اما حاوی ویتأمین‌ها، مواد معدنی، اسید‌های آمینه، آنزیم‌ها، اسید‌های آلی و گرده نیز است.
شهد
تمام عسل‌ها با شهد شروع می‌شوند. در حالی که عسل چسبناک است و محتوای آب کمی دارد، شهد حدود ۸۰ درصد آب و یک محلول بسیار رقیق است، بی‌رنگ و تقریباً به شیرینی عسل نیست. از نظر شیمیایی نیز متفاوت است. از طریق استفاده از آنزیم‌ها، زنبورها قادرند قند پیچیده موجود در شهد را به قند‌های ساده‌تری تبدیل کنند. به همین دلیل است که عسل راحت‌تر از شکر معمولی هضم می‌شود. قند‌های آن (گلوکز و فروکتوز) ساده‌تر از ساکارز (قند سفره) است.
قندها را گاهی “کربوهیدرات‌های شیرین” مینامند. (کربوهیدرات‌ها یکی از سه دسته اصلی غذا‌ها به همراه پروتئین‌ها و چربی‌ها هستند. ) برخی از قندها مانند گلوکز و فروکتوز ساده هستند، در حالی که برخی دیگر مانند ساکارز (قند سفره) پیچیده‌تر هستند. سلاح مخفی زنبور عسل توانایی آن در تبدیل قند‌های پیچیده موجود در شهد گل به قند‌های ساده است. این فرآیند هیدرولیز نامیده می‌شود. برای تبدیل ساکارز (قند سفره) به گلوکز و فروکتوز، گرما، اسید‌ها یا آنزیم‌ها باید اضافه شود. این یک فرآیند پیچیده در آزمایشگاه است. اما وقتی صحبت از شیمی عسل می‌شود، زنبورها (و آنزیم‌های آن‌ها) بسیار کارآمدتر از دانشمندان هستند.
قند عسل
از آنجایی که ۹۵ تا ۹۹. ۹ درصد از مواد جامد موجود در عسل را قند تشکیل می‌دهند، برای درک عسل، شناخت قند ضروری است. شکر نیشکر خالص تقریباً تمام ساکارز است و دی ساکارید نامیده می‌شود و از اتصال دو قند ساده تشکیل می‌شود. به همین دلیل است که گاهی اوقات به آن “قند مضاعف” می‌گویند. ساکارز که در شهد یافت می‌شود از قند‌های ساده گلوکز و فروکتوز ساخته شده است. این قند‌های ساده مونوساکارید نامیده می‌شوند که به معنای “یک قند” است. اگرچه فروکتوز و گلوکز فرمول شیمیایی یکسانی دارند C6H12O6اما آن‌ها دو قند متفاوت هستند. این به این دلیل است که اتم‌های آن‌ها به طور متفاوتی مرتب شده‌اند. این تفاوت در آرایش اتمی، طعم فروکتوز را بسیار شیرین‌تر از گلوکز می‌کند. عسل همچنین کمی شیرین‌تر از شکر است، زیرا عسل حاوی فروکتوز بیشتری است.
تغییر شیمیایی شهد توسط زنبور عسل
زنبور‌های عسل فقط شهد را جمع نمی‌کنند، بلکه شهد را به صورت شیمیایی تغییر می‌دهند. آن‌ها در غدد بزاقی خود آنزیمی به نام اینورتاز تولید می‌کنند. آنزیم‌ها ترکیبات آلی هستند که یک واکنش بیوشیمیایی را سرعت می‌بخشند. این آنزیم‌ها در واکنش مصرف نمی‌شوند، بنابراین می‌توان بار‌ها و بار‌ها از آن‌ها استفاده کرد. پس از جمع‌آوری شهد توسط زنبور عسل، اینورتاز اضافه می‌شود. این آنزیم به تغییر ساکارز به گلوکز و فروکتوز کمک می‌کند. این آغاز عسل است. آنزیم‌های دیگر نیز به طعم بهتر عسل کمک می‌کنند. آمیلاز آنزیمی است که به تجزیه آمیلوز به گلوکز کمک می‌کند. گلوکز راحت‌تر هضم می‌شود و این چیزی است که عسل را شیرین‌تر می‌کند. آنزیم دیگر، گلوکز اکسیداز، سپس گلوکز را تجزیه کرده و PH عسل را تثبیت می‌کند. کاتالازپراکسید هیدروژن را به آب و اکسیژن تبدیل می‌کند. این باعث می‌شود محتوای پراکسید هیدروژن پایین نگه داشته شود.اگرچه برخی از مردم بر این باورند که پراکسید هیدروژن موجود در عسل به حفظ آن کمک می‌کند، اما احتمالاً بیشتر به دلیل pH کمی اسیدی و محتوای کم آب آن است.
مانند هر شیمیدان خوب، زنبورها از پروتکلی برای تولید عسل پیروی می‌کنند. زنبور‌های علوفه جو از طریق پروبوسیس (زبان نی مانند) شهد می‌کشند. سپس در حالی که شهد را حمل می‌کنند، اینورتاز اضافه می‌کنند. این اینورتاز شروع به تجزیه ساکارز به گلوکز و فروکتوز در معده عسل (محصول) می‌کند. سپس جویندگان شهد را به زنبور‌های خانگی منتقل می‌کنند و در آنجا آنزیم‌های بیشتری اضافه می‌شود. این فرآیند افزودن آنزیم هر بار که زنبور دیگری شهد را می‌گیرد ادامه می‌یابد. زنبور‌های خانگی در مدت ۲۰ دقیقه شهد را دوباره می‌نوشند و قندها را بیشتر می‌شکنند. هنگامی که شهد حدود ۲۰ درصد آب باشد، روی لانه زنبور عسل رسوب می‌کند، جایی که زنبورها آن را باد می‌زنند تا فرآیند تبخیر را تسریع کند و عسل را بیشتر متراکم کند. زنبورها زمانی که غلظت آب بین ۱۷-۱۸ درصد باشد متوقف می‌شوند و آن را به محل نگهداری خود منتقل می‌کنند. بدین ترتیب،
مانند هر محلول فوق اشباع، عسل تمایل به کریستال شدن دارد.
کریستالیزاسیون
کریستالیزاسیون زمانی اتفاق می‌افتد که زنجیره‌های بلند گلوکز ( پلی ساکارید‌ها ) در عسل شکسته شود. مولکول‌های گلوکز معمولاً روی یک ذره گرد و غبار یا گرده شروع به چسبیدن به یکدیگر می‌کنند. سپس این کریستال‌های گلوکز به ته شیشه می‌افتند. مشکل کریستالیزاسیون این است که وقتی گلوکز از عسل جدا می‌شود، مایع باقی مانده حاوی درصد بیشتری آب است. مخمر، حالا با آب و شکر کافی باعث تخمیر عسل می‌شود. به همین دلیل است که عسلی که متبلور می‌شود ممکن است سریعتر از عسل غیرکریستالی تخمیر شود. دما می‌تواند بر کریستال شدن تأثیر بگذارد. عسل بهتر است در دمای بالای ۵۰ درجه نگهداری شود. محققان همچنین به این نتیجه رسیده‌اند که عسلی که از‌شانه برداشته شده و با استخراج‌کننده‌ها و پمپ‌ها پردازش می‌شود، به دلیل ذرات ریز وارد شده برای شروع کریستال‌ها، بیشتر از عسل باقی مانده در‌شانه، متبلور می‌شود. عوامل دیگری که در تبلور نقش دارند، گرد و غبار، حباب‌های هوا و گرده موجود در عسل است. کریستالیزاسیون همیشه بد نیست. عسل خامه شده (قابل پخش) به تبلور کنترل شده بستگی دارد. در حالی که کریستالیزاسیون طبیعی کریستال‌های دانه‌ای ایجاد می‌کند، کریستالیزاسیون کنترل شده محصولی صاف و خامه‌ای ایجاد می‌کند.
گرم کردن
گرم کردن عسل می‌تواند باعث تغییرات شیمیایی نیز شود. گاهی اوقات عسل به دلیل فرآیندی به نام واکنش میلارد تیره می‌شود. از آنجایی که عسل کمی اسیدی با pH حدود چهار است، گاهی اوقات قهوه‌ای شدن آن در طول زمان اتفاق می‌افتد. این به این دلیل است که اسید‌های آمینه موجود در عسل با قندها شروع به واکنش می‌کنند. کاراملی شدن، قهوه‌ای شدن شکر، زمانی ایجاد می‌شود که حرارت شروع به شکستن پیوند‌های مولکولی در عسل می‌کند. وقتی این پیوند‌ها شکسته می‌شوند و دوباره شکل می‌گیرند، شکر کاراملی شده نتیجه می‌شود. گرما همچنین می‌تواند بر عسل و شربت ذرت با فروکتوز بالا تأثیر بگذارد. هنگامی که فروکتوز گرم می‌شود، گاهی اوقات HMF ( هیدروکسی متیل فورفورال ) می‌تواند تشکیل شود. HMF برای زنبورها کشنده است. HMF می‌تواند در دما‌های نسبتاً پایین (۱۱۰-۱۱۵ درجه ) تشکیل شودو) اگر زنبور‌های عسل با شربت ذرت با فروکتوز بالا که در شرایط گرم نگهداری یا حمل شده است تغذیه شوند، ممکن است آن‌ها را بکشد.
گرما و تبلور نیز می‌تواند بر رنگ عسل تأثیر بگذارد. کریستال‌های موجود در عسل باعث می‌شود رنگ آن روشن‌تر به نظر برسد. به همین دلیل عسل خامه‌ای رنگ روشن‌تری دارد. در طبیعت، رنگ عسل معمولاً به دلیل نوع شهد گلی است که عسل از آن گرفته شده است. در نتیجه، عسل جمع‌آوری شده در پاییز معمولاً از نظر رنگ با عسل جمع‌آوری شده در بهار متفاوت است. این به این دلیل است که گل‌های مختلف شکوفه می‌دهند. USDA عسل را به هفت دسته رنگی طبقه‌بندی می‌کند که رنگ‌های روشن عسل اغلب طعم ملایم‌تری نسبت به عسل‌های تیره دارند.
رطوبت عسل
عسل هیدروسکوپی است. یعنی رطوبت را جمع می‌کند. اگر بدون پوشش باقی بماند، عسل شروع به جمع‌آوری رطوبت از جو می‌کند. این رطوبت اضافی در عسل به مخمر اجازه می‌دهد تا فرآیند تخمیر را آغاز کند. به طور معمول، عسل دارای رطوبت کمی است که به حفظ آن کمک می‌کند. با این حال، اگر میزان رطوبت آن به بالای ۲۵٪ برسد، شروع به تخمیر می‌کند. به همین دلیل است که جمع‌آوری عسل درپوش از کندو زنبور عسل‌ایده خوبی است. رطوبت کمتری دارد و احتمال تخمیر آن بسیار کمتر است.
جمع‌بندی
چیزی که شیمی عسل را برجسته می‌کند این است که عسل ساخته دست بشر نیست و فقط توسط انسان هدایت می‌شود. شیمیدان واقعی در تولید عسل زنبورها هستند. توانایی آن‌ها در جستجو و تبدیل شهد به عسل منجر به صد‌ها گونه مختلف عسل شده است.
