تربية النحل، نحلة

النحل (وإنزيماته) أكثر كفاءة بكثير من العلماء

نحل العسل كيميائيون. باستخدام الإنزيمات والتجفيف، يستطيع هؤلاء العلماء في العالم الطبيعي تغيير السكر في الرحيق إلى طعام ذي قوة مفرطة. يتألف هذا العسل الضئيل من 181 مكونًا على الأقل. مذاقه الفريد هو نتيجة للعمليات الكيميائية المعقدة، وهذا هو السبب في أن بدائل السكر لا يمكن مقارنتها به. لا يمكن أن تُحاكيالمعرفة الكيميائية الطبيعة. في العام الماضي وحده، أنتج النحل في الولايات المتحدة 158 مليون رطل من العسل. هذا كثير من الكيمياء.

يتكون العسل في الغالب من سكّري الجلوكوز والفركتوز، هذا ما يصفه العلماء بمحلول مفرط التشبع. عندما يحرك السكر في كوب من الماء، يتم ترك بعض السكر عادة في القاع. ذلك لأن الماء (المذيب) سيحل كمية معينة فقط. ولكن، إذا تم تسخين الماء، يمكن حل المزيد من السكر. ونتيجة لذلك، يمكن أن تزيد الحرارة أو الإنزيمات أو العوامل الكيميائية الأخرى في فرط التشبع من كمية المادة الذائبة. هذا المحلول يميل إلى التبلور بسهولة. يعتبر كل من الشراب، القطر الـfudge والعسل محاليلاً مفرطة التشبع. بسبب فرط التشبع والمحتوى المائي المنخفض (15-18٪) ، يكون العسل لزجًا. وهذا يعني أنه سميك إلى حد ما في الاتساق وأحيانًا يكون صلبًا. مكوناته الرئيسية هي الكربوهيدرات (السكريات) ولكنها تحتوي أيضا على الفيتامينات، المعادن، الأحماض الأمينية، الإنزيمات، الأحماض العضوية، حبوب اللقاح (الطلع)، العطور ومركبات النكهة.

كل العسل يبدأ بالرحيق. في حين أن العسل لزج ويحتوي على نسبة منخفضة من الماء، فإن الرحيق يحتوي على 80٪ من الماء. إنه محلول رقيق جدًا عديم اللون ولا يكاد يكون حلوًا مثل العسل. إنه أيضًا مختلف كيميائيًا. من خلال استخدام الإنزيمات، يستطيع النحل تحويل السكر المعقد في الرحيق إلى سكريات أكثر بساطة. هذا هو السبب في هضم العسل بسهولة أكثر من سكر المائدة العادي. السكريات (الجلوكوز والفركتوز) هي أبسط من السكروز (سكر المائدة).

تسمى أحيانا السكريات "الكربوهيدرات الحلوة". (الكربوهيدرات هي واحدة من الفئات الرئيسية الثلاثة من الأطعمة، جنبا إلى جنب مع البروتينات والدهون). بعض السكريات مثل الجلوكوز والفركتوز بسيطة، في حين أن البعض الآخر مثل السكروز (سكر المائدة) أكثر تعقيدا. السلاح السري لنحل العسل هو قدرته على تغيير هذه السكريات المعقدة الموجودة في رحيق الأزهار إلى سكريات بسيطة. تسمى هذه العملية بالتحلل المائي. من أجل تغيير السكروز (سكر المائدة) إلى الجلوكوز والفركتوز، يجب إضافة الحرارة أو الأحماض أو الإنزيمات. إنها عملية معقدة في المختبر. ولكن عندما يتعلق الأمر بكيمياء العسل، فإن النحل (وإنزيماته) أكثر كفاءة بكثير من العلماء.

لأن 95 إلى 99.9 ٪ من المواد الصلبة في العسل هي السكريات، ومن أجل فهم العسل، فمن الضروري أن نفهم السكر. قصب السكر النقي هو تقريبا كل السكروز. يطلق عليه "ديساكهارايد" ويتشكل عندما يتم ضم اثنين من السكريات البسيطة. لهذا السبب يطلق عليه أحيانًا "السكر المزدوج". السكر الموجود في الرحيق مصنوع من السكريات البسيطة الجلوكوز والفركتوز. تسمى هذه السكريات البسيطة السكريات الأحادية، والتي تعني "سكر واحد". على الرغم من أن الفركتوز والجلوكوز لهما نفس الصيغة الكيميائية (C6H12O6)، إلا أنهما نوعان من السكريات المختلفة. ذلك لأن ذراتهم مرتبة بشكل مختلف. هذا الاختلاف في الترتيب الذري، يجعل طعم الفركتوز أكثر حلاوة من الجلوكوز. العسل هو أيضا أحلى قليلاً من سكر المائدة، لأن العسل يحتوي على المزيد من الفركتوز. نحل العسل لا يجمع فقط الرحيق، بل يغير الرحيق كيميائياً. إنه تنتج إنزيم يسمى إنفيرتاز في الغدد اللعابية الخاصة به. الإنزيمات هي مركبات عضوية تسرع تفاعل كيميائي حيوي. هذه الانزيمات لا يتم استخدامها في التفاعل، لذلك يمكن استخدامها مرارا وتكرارا.

بعد أن يتم جمع الرحيق من قبل النحل، يضاف الإنفرتاز. يساعد هذا الإنزيم على تغيير السكروز إلى أجزاء متساوية من الجلوكوز والفركتوز. إنها بداية العسل. الانزيمات الأخرى تساعد أيضا على تكوين طعم العسل بشكل أفضل. الأميليز هو إنزيم يساعد على تكسير الأميلوز إلى الجلوكوز. الجلوكوز أسهل للهضم وهذا ما يجعل العسل أحلى. يقوم إنزيم آخر، وهو غلوكوز أوكسيديز glucose oxidase، بتفتيت الجلوكوز واستقرار درجة الحموضة للعسل. الكاتاليز Catalase يحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى الماء والأكسجين. هذا يحافظ على محتوى بيروكسيد الهيدروجين منخفض. (على الرغم من أن بعض الناس يعتقدون أن بيروكسيد الهيدروجين في العسل هو ما يساعد في الحفاظ عليه، لكنه ربما هذا يرجع إلى درجة الحموضة المنخفضة والمحتوى المائي المنخفض).

مثل أي كيميائي جيد، يتبع النحل بروتوكول من أجل صنع العسل. يرسم النحل في الرحيق من خلال خرطومهم (لسان يشبه القش) ثم يضيف الإنفيرتاز بينما هو يحمل الرحيق. يبدأ هذا الانقلاب بتفتيت السكروز إلى جلوكوز وفركتوز في معدة العسل (المحصول). ثم يقوم النحل الجاني بنقل الرحيق إلى نحل المنزل، حيث يتم إضافة المزيد من الإنزيمات، يستمر هذا في كل مرة تلتقط فيه نحلة أخرى الرحيق. يتقيأ النحل في المنزل ويعيد شرب الرحيق خلال فترة 20 دقيقة، مما يؤدي إلى تكسير السكريات. عندما يصبح الرحيق محتوياً على حوالي 20٪ من الماء، يتم وضعه في قرص الشمع، حيث يقوم النحل بتهويته لتسريع عملية التبخر وتكثيف العسل. يتوقف النحل عندما يصبح تركيز الماء بين 17-18٪ وينقله إلى موقع تخزينه. وهكذا، من خلال استخدام التبخير والإنزيمات، يتم تشكيل محلول فوق التشبع.

مثل أي محلول مفرط التشبع، يميل العسل إلى التبلور. يحدث التبلور عندما يتم تقسيم سلاسل طويلة من الجلوكوز (السكريات) في العسل. تبدأ جزيئات الجلوكوز في الالتصاق ببعضها البعض عادة على ذرة من الغبار أو حبوب اللقاح. هذه البلورات من ثم تسقط في قاع الجرة. تكمن المشكلة في التبلور في أنه عندما يتم فصل الجلوكوز عن العسل، يحتوي السائل المتبقي على نسبة مئوية أعلى من الماء. والآن مع ما يكفي من الماء والسكر تؤدي الخميرة هذه بالعسل إلى التخمر. لهذا السبب العسل المتبلور قد يفسد بسرعة أكبر من العسل غير المتبلور.

درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على التبلور. من الأفضل تخزين العسل فوق 50 درجة فهرنهايت. كما توصل الباحثون إلى أن إزالة العسل من المشط ومعالجته مع المستخلصات والمضخات، من المرجح أن يتبلور العسل المتبقي في المشط بسبب الجسيمات الدقيقة التي يحدث إدخالها لبدء البلورات. العوامل الأخرى التي تسهم في التبلور هي الغبار، فقاعات الهواء، وحبوب اللقاح في العسل. التبلور ليس سيئًا دائمًا. العسل المدهون (القابل للدهن) يعتمد على بلورة محكومة. في حين أن البلورة الطبيعية تخلق بلورات محببة، فإن البلورة المتحكم فيها تخلق منتجًا ناعمًا ودسمًا.

يمكن أن يسبب تسخين العسل تغيرات كيميائية أيضًا. في بعض الأحيان، يظلم العسل بسبب عملية تعرف باسم تفاعل ميلارد Maillard Reaction. لأن العسل قليل الحمضية مع درجة حموضة حوالي أربعة، يمكن أن يحدث اللون البني في بعض الأحيان مع مرور الوقت. هذا لأن الأحماض الأمينية في العسل تبدأ في التفاعل مع السكريات. يحدث التحول لكراميل، الذي يحدث فيه تحمير السكر، عندما يبدأ التسخين في تكسير الروابط الجزيئية في العسل. عندما يتم كسر هذه الروابط ثم إعادة تشكيلها، يكون السكر-الكراميل Caramelization هو النتيجة.

الحرارة يمكن أن تؤثر أيضا على العسل وعلى شراب الذرة عالي الفركتوز. عندما يتم تسخين الفركتوز، يمكن أن يتشكل HMF (hydroxymethylfurfural) في بعض الأحيان. HMF هي مميتة للنحل. يمكن أن يتكون HMF عند درجات حرارة منخفضة نسبياً (110-115 فهرنهايت). إذا كان عسل النحل يُطعَم شراب الذرة عالي الفركتوز الذي تم تخزينه أو نقله في ظروف حارة، فقد يقتلها.

الحرارة والبلورة يمكن أن تؤثر أيضا على لون العسل. ستؤدي البلورات الموجودة في العسل إلى ظهور لونها أفتح. هذا هو السبب في أن العسل المدهون أخف في اللون. في الطبيعة، عادةً ما يكون لون العسل ناتجًا عن نوع رحيق الأزهار الذي اشتق منه العسل. وبالتالي، فإن العسل الذي يتم جمعه في الخريف سيختلف عادةً في اللون عن العسل الذي يتم جمعه في الربيع. هذا لأن الزهور مختلفة في زمن الإزهار. تصنف وزارة الزراعة الأمريكية العسل في سبع فئات ألوان: مائي أبيض، أبيض إضافي، أبيض، كهرماني فاتح إضافي، كهرماني فاتح ، كهرماني وكهرماني داكن. الألوان الفاتحة للعسل غالباً ما يكون لها نكهة أخف من العسل الأشقر.

العسل هو hydroscopic. هذا يعني أنه يجمع الرطوبة. إذا تم تركه غير مغطى، فسيبدأ العسل بجمع الرطوبة من الجو. هذه الرطوبة الإضافية في العسل تسمح للخميرة ببدء عملية التخمير. عادةً، يحتوي العسل على محتوى قليل من الرطوبة يساعد في الحفاظ عليه. ومع ذلك، إذا ترتفع نسبة الرطوبة فيه إلى 25٪، فإنها ستبدأ في التخمر. هذا هو السبب في أن جمع العسل المغطى (المختوم) من خلية النحل هي فكرة جيدة فهو يحتوي على نسبة أقل من الرطوبة وأقل احتمالا للتخمر.

يتم إنتاج العسل في كل ولاية من الولايات المتحدة. وتشير تقديرات وزارة الزراعة الأمريكية إلى وجود أكثر من 266 مليون خلية في الولايات المتحدة، حيث يبلغ متوسط إنتاجالخلية 59 رطلاً من العسل.أكثر ما ما يجعل هذه الأرقام يلفت الانتباه هو أن العسل ليس من صنع الإنسان. انها تسترشد فقط من قبل الرجل. الكيميائيون الحقيقيون في إنتاج العسل هم النحل. وقد أسفرت قدرتها على البحث عن وتحويل الرحيق إلى العسل في المئات من أنواع الأزهار المختلفة من العسل. هذه بعض الحقائق الحلوة.

المراجع References
Carbohydrates and the Sweetness of Honey. The National Honey Board. (1995).
1- Honey: A Reference Guide to Nature’s Sweetener. National Honey Board. Firestone, CO. (2005).
2- Janini, Thomas E. Chemistry of Honey. The Ohio State University College of Food, Agricultural, and Environmental Sciences. (2014). 3- Kappico, Jenifer T., Asuka Suzuki, and Nobuko Hongu. Is Honey the Same as Sugar? The University of Arizona: College of Agriculture and Life Science Cooperative Extension. AZ1577 (2012). 4- Manyi-Loh, Christy E., Roland N. Ndip, and Anna M. Clarke. Volatile Compounds in Honey: A Review on Their Involvement in Aroma, Botanical Origin Determination and Potential Biomedical Activities. Journal of Internal Molecular Science (2011); 12 (12): 9514-9532. 5- Sammut, Dave. The Tale in the Sting. Chemistry in Australia (2015): 18-21. 6- Viuda-Martos, Manuel, et al. Aroma Profile and Physical-Chemical Properties of Artisanal Honey from Tabasco, Mexico. International Journal of Food Science & Technology 45.6 (2010): 1111-1118. 7- Sharla Riddle is a retired educator and freelance author. She has been named a Huddleston Scholar, Tandy Scholar and RadioShack Science Chair. Her previous articles have appeared in Bee Culture, Teaching Today and Gifted Child Today magazines.