אכן – כאשר ממסים עמילן במים קרים (או בנוזל אחר, כמו חלב או מרק) ואז מחממים את התמיסה – ברגע שמגיעים לטמפרטורה מסויימת כאילו מתרחש פתאום איזה קסם, והתמיסה 'מתעבה' במהירות – כלומר הופכת למאוד סמיכה (ככה מיצרים דייסת קורנפלור, או את המשקה 'סחלב'). זאת התנהגות לא נפוצה, כי בדרך-כלל כאשר מחממים תמיסות ונוזלים הם הופכים דלילים יותר, לא סמיכים יותר. כאשר מקררים את התמיסה חזרה, המצב לא חוזר לקדמותו אלא מתקשה עוד יותר והופך למעיין ג'לי (ככה מיצרים 'מלבי', פודינגים וכדומה).


מלבי. תמונה מויקיפדיה, מקור: Wikimania 2011 Pre-Conference

כדי להבין מה מתרחש – ולמה זה מתרחש, יש לרדת לרמה המולקולרית של החומר: מבחינה כימית, עמילן הוא פולימר – כלומר מולקולה ענקית הבנוייה הרבה (פולי) יחידות (מר) שמחוברות אחת לשנייה בשרשרת ענקית. ספציפית העמילן הוא בעצם תערובת של שני פולימרים מאוד דומים, האחד – הפולימר 'עמילוז' – שבנוי (בממוצע) מ-300 עד 3,000 מולקולות של הסוכר 'גלוקוז' המחוברות אחת לשנייה בשרשרת ארוכה. העמילוז מהווה 25% מהעמילן.

מבנה מולקולרי של הסוכר 'גלוקוז' – הקווים מציינים קשרים כימיים מ- ואל אטומי פחמן

 והפולימר 'עמילופקטין' – שבנוי (בממוצע) מ-2,000 עד 200,000 מולקולות של הסוכר 'גלוקוז' – כאשר הפעם כל מולקולת גלוקוז יכולה להיות קשורה גם ל-3 מולקולות אחרות, מה שיוצר מבנה מסועף מאוד כמו ענפים של עץ. כיוון שהיחידה הבסיסית בשני הפולימרים היא סוכר, הם שייכים למשפחת ה'רב-סוכרים' או 'רב-פחמימות'. עמילופקטין מהווה כ- 75% מהעמילן.

מבנה עמילופקטין – משמאל רואים איך מולקולות הגלוקוז מחוברות ביניהן, מימין – תיאור סכמטי של המבנה המסועף של החומר.

כאשר מנסים להמיס עמילן במים קרים – מה שמתקבל זה תוצר נוזלי בצבע לבנבן עכור, שמהווה 'תרחיף' או סוספנסיה – כלומר חלקיקים של מוצק (עמילן) שמפוזרים בתוך הנוזל (מים) (בדומה לתחליב / אמולסיה, של נוזל בנוזל) – אבל לא נוצרת תמיסה, כלומר אין פיזור ברמה המולקולרית בין העמילן למים, העמילן נשאר בצורה גבישית – כגרגירים קטנטנים בתוך המים. אם נמתין מספיק זמן נראה שגרגירי העמילן הכבדים שוקעים חזרה בתחתית הכלי, וכדי ליצור תרחיף יש לחזור ולערבב אותם עם המים.וזה בגלל שהקשרים בין המולקולות שמרכיבות את העמילן הם קשרים מאוד מאוד חזקים (בין אטומי המימן H  לחמצן Oקשרי מימן) – שמצמידים את המולקולות בחוזקה אחת לשנייה.

כאשר מחממים את המערכת – מולקולות המים והעמילן מתחילות לנוע יותר מהר (אנרגיה רבה יותר) – עד שהן מאפשרות לגרגיר העמילן 'להפתח', למולקולות השרשראתיות הרבות שלו להתפזר בתוך המים (להתמוסס). והתוצאה היא מין דייסה סמיכה שנוצרת עקב התנגדות המולקולות הארוכות, תמיסה סמיכה אופיינית לכל המסה של פולימר – מהסיבה הנ"ל.

אנימציה הממחישה את תהליך ההסמכה שמתרחש כאשר מחממים תערובת עמילן ומים. האנימציה יוצרה על ידי אתר דוידסון און-ליין.

כאשר מקררים חזרה את התמיסה – כיוון שגרגירי העמילן כבר 'נשברו' והמולקולות התערבבו במים, כל מה שקורה זה קיפאון של המערכת – מולקולות העמילן עוצרות במקומם, ומולקולות המים שהתפזרו ביניהן פשוט נלכדות במקום, עקב קשרי מימן ביניהן לבין מולקולות העמילוז והעמילופקטין – והתוצאה היא מבנה דמוי ג'ל, ששומר על צורתו גם ללא כלי - כמו במאלבי. התהליך מהווה דוגמה ל'תהליך בלתי רוורסבילי' (בלתי הפיך) ביחס לחימום: מתחילים עם משהו אחד, מחממים, וכאשר מקררים חזרה את המערכת היא לא חוזרת למצב הראשוני בו התחילה.
דרך-אגב, גם בג'לי שמכינים מג'לטין הסיפור דומה, רק ששם לא מתמוסס רב-סוכר, אלא חלבון – שגם הוא בעצם פולימר.
בנוסף – לעמילן יש תכונות יוצאות דופן נוספות, כאשר נמצא בריכוז גבוה הוא מתנהג כמוצק וכנוזל בו זמנית (הקליקו לניסוי בנושא)
וכמובן שאי אפשר לסיים את ההסבר, בלי לקשר למתכון של מאלבי  smiley (של השף חיים כהן)
 

ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

32 תגובות

  • יהודה

    סמיכות של מלבי

    בהכנת מלבי לאחר יום מקסימום יומיים נוצרת הפרדה של המים מהעמילן, איזה חומר טבעי ניתן להוסיף על מנת להאריך את חיי המדף ושלא נראה היפרדות מהירה

  • יהודה

    סמיכות של מלבי

    מספר הטלפון שלי 0524747546

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    ביתי או תעשייתי

    אם זה להכנה בייתית הכי טוב להכין את המלבי קרוב לשעת ההגשה, לא כדאי להכין מזון בייתי ללא חומרים משמרים, פתוח לאוויר ליותר מיום.

    אם זה להכנה מסחרית - אז ראה תשובתי לתגובה קודמת, זאת שאלה לטכנולוג מזון...

    בברכה

    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • יוסי סוסונה

    אבי בוקר טוב

    אבי בוקר טוב
    תודה על ההסבר .
    אני מנהל חברת קייטרינג בקיבוץ סעד ואנחנו מחפשים פיתרון לבעיית העמילן בתהליך ייצור הפתיתים.
    הייתי מעוניין לקבל ממך עיצה בנושא בתשלום.
    האם אפשרי ??
    תודה רבה
    יוסי 0523968784

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    טכנולוג מזון

    בוקר טוב יוסי

    נראה לי שאני אינני הכתובת - הכשרתי היא בתחום מדעי הכימיה, אבל אני עוסק בחינוך מדעי (לתלמידים ולקהל רחב), ולא נראה לי שאני הכתובת המתאימה לשאלה שלך.

    נסו לפנות למהנדס מזון / טכנולוג מזון - שזה נראה לי בדיוק תחום המומחיות שלו, ובטח יוכלו לסייע יותר ממני.

    בברכה

    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • גנית

    אבי שלום

    אבי שלום
    למה רק בגרגיר התירס בחימום נוצר "הפיצוץ" הפופקורן ולא בקינטיות אחרות, האם זה בגלל הקליפה או בהרכב העמילן שבכל קטינה שונה?
    תודה רבה
    גנית

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    מתקיים

    שלום גנית

    התהליך כן מתקיים גם בגרגירים אחרים - למשל באורז, ככה מכינים אורז תפוח:

    https://www.youtube.com/watch?v=q7S3yDCDTkM

    רק שתשימי לב שאת האורז צריך לבשל קודם ולייבש, כלומר באורז כמות המים ההתחלתית קטנה יותר. אני מניח שכל קטנייה עשירה בעמילן שתכניסי לשמן תראה תהליך דומה, המידה המדוייקת של ההתפיחה תלוייה בכמות העמילן (התירס והאורז עשירים מאוד) ובכמות המים שבגרגיר, ובכמות החלבון שבגרגיר (חומוס עשיר יותר בחלבון שיפריע לתהליך כי גם סופג מים).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • גנית

    שלום

    שלום
    למה רק בגרגר התירס נוצר מעמילן המוקצף ולא בשאר הקינטיות

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא הבנתי

    לא הבנתי את השאלה, מה זה 'נוצר מעמילן המוקצף'? איזה מוקצף?

  • אנונימי

    תהליך יצירת פופקורן

    למה העמילן שבתוך גרגר התירס הופך מג'ל לקצף לבן שזה הפופקורן? איך תהליך זה קורה מבחינה כימית?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    כמו שכתבתי בתגובה לשאלה קודמת

    כל גרגר תירס משמש כמו סיר לחץ קטן. כאשר מחממים את הגרגרים המים שבהם (תמיד יש קצת) הופכים לקיטור - שגורם לעמילן שבתירס להפוך לפאזה נוזלית - כלואה בלחץ בתוך הגרגר ביחד עם הקיטור. בסופו של דבר, הקליפה לא עומדת בלחץ הקיטור - והגרגר מתפוצץ - העמילן שהיה נוזלי מתפשט החוצה ומתקרר ונוצר לנו קצף של עמילן - פופקורן.
    תחשוב מה זה קצף של סבון, נגיד בקצף גילוח- זה מי סבון שיש בהן בועות קטנות של אוויר. אז בפופקורן ברגע שהגרעין מתבקע כל הקיטור שהמיס העמילן פורץ החוצה, מתפשט - והוא זה שמקציף את העמילן שהיה בפאזה נוזלית. כמו קצף גילוח שהגז שהיה דחוס במיכל מקציף את הקצף כשהוא יוצא מהמיכל ומתפשט.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אנונימי

    מה קורה לעמילן ולמים בגרגר

    מה קורה לעמילן ולמים בגרגר תירס מיובש? (פופקורן)
    המים קשורים לעמילן בגרגיר כשמייבשים אותו, ובעת החימום המים הופכים לאדים נפרדים מהעמילן והוא בוקע החוצה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    בערך

    התהליך שמתרחש בפופקורן הוא כזה:
    כל גרגר תירס משמש כמו סיר לחץ קטן. כאשר מחממים את הגרגרים המים שבהם (תמיד יש קצת) הופכים לקיטור - שגורם לעמילן שבתירס להפוך לפאזה נוזלית - כלואה בלחץ בתוך הגרגר ביחד עם הקיטור. בסופו של דבר, הקליפה לא עומדת בלחץ הקיטור - והגרגר מתפוצץ - העמילן שהיה נוזלי מתפשט החוצה ומתקרר ונוצר לנו קצף של עמילן - פופקורן.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אנונימי

    שאלה נוספת

    האם יש הבדל בתהליך אם ממסים את העמילן בפרקציה שומנית (שמנת/קרם קוקוס)?
    האם עדיף לבצע חימום הדרגתי של התרחיף עם החלב? או למצוא טמפרטורת מיזוג איכותית בה התהליך קורה בבת אחת?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    על פניו

    שלום לאנונימי
    על פניו - לא אמור להיות הבדל. כי העמילן ממילא לא מתמוסס בכלל בשומן. מבחינתו - מה שחשוב זה רק החלק של המים גם בתוך השמנת. אז אני הייתי אומר שגם כאן עדיף להתחיל להכין תרחיף בנוזל קר ולחמם בהדרגה. אבל אולי יש משהו שלא חשבתי עליו - ולכן לדעתי יותר כדאי ש-או שתעשה בעצמך כמה ניסיונות ותראה מה הכי עדיף, או שתתייעץ עם קונדיטור בעל ניסיון.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • בת חן

    באיזו טמפרטורה זה קורה?

    במקום שאני אעמוד על הסיר עם אש קטנה ואבחש ואבח חצי שעה... :)

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    מתרחש

    היי בת חן
    זה תלוי בעמילן. לפי הספרות העמילן מתחיל להפוך לג'ל סביב 85 מעלות - אם כי מניסיוני זה מתרחש בעיקר סביב נקודת הרתיחה של מים - סביב מאה מעלות.
    בהצלחה
    אבי

  • אלי

    מה התהליך העובר על עמילן

    האם תמיסת העמילן ומים שממנו מכינים מלבי לאחר חימום וקירור הופך לעמילן עמיד

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    מה זה עמילן עמיד?

    היי אלי
    למה אתה מתכוון בביטוי 'עמילן עמיד'? אני לא מבין בדיוק למה הכוונה.
    כמו 'חלב עמיד'?

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • סתיו

    עמילן

    זה בגלל הטמפרטורה הזגוגית?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    מה?

    מה?

  • דור

    שלום,

    שלום,
    לפי מה שהבנתי מקריאה ברחבי האינטרנט, לעמילן קשה להתמוסס בגלל העמילוז, תקנו אותי אם אני טועה. אם אני לא טועה, למה העמילוז לא מתמוסס במים?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא פשוט

    היי דור
    זה דווקא לא כל כך פשוט. יש בנושא המסיסות טעות נפוצה שנבעה בגלל טעות ניסויית. בעמילן שני סוגי העמילן (עמילוז הלא המסועף ועמילופקטין המסועף) נמצאים יחד, לעיתים עטופים במעטפת של חלבון או צלולוזה, ואז - כאשר נטבלים במים חמים, המעטפת מתנפחת והעמילוז הישר והארוך מצליח להזדחל טוב יותר ולצאת מהמעטפת מהר יותר - ולעיתים נראה שהוא מסיס יותר. במצב טהור, מולקולות לא מסועפות מסדרות טוב יותר וצפוף יותר זו על גבי זו, ולכן במצב טהור דווקא קשה יותר להמיס את העמילוז.
    לקריאה נוספת על המסיסות של השניים, ועל הטעויות שנמצאות (גם בספרי לימוד) ראה כאן:
    https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed052p729

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • דור

    תודה רבה!! עזרת מאוד :)

  • עמנואל

    שאלה: ואיפה נכנס כאן עניין העמילן העמיד, זה שמתעכל ע"י החיידקים

    ואיפה נכנס כאן עניין העמילן העמיד, זה שמתעכל ע"י החיידקים הטובים שלנו ומהווה מזון פרהביוטי מצויין?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    עמילן עמיד

    "עמילן עמיד" (resistant starch) זהו כינוי לעמילנים שמסיבות שונות לא מתפרקים על ידי מערכת העיכול האנושית, אבל כן מצליחים להתפרק על ידי חיידקים במעי הגס, ולכן מהווים מזון עבורם (ולכן הם מזון פרה-ביוטי). צריך לזכור שבכל מקרה קשה למערכת העיכול האנושית לפרק עמילנים, והבישול הוא למעשה מה שמסייע לה בכך. בניסוי מפורסם (של רייצ'ל נ' קַרמוֹדי) נתנו לשתי קבוצות עכברים לאכול בטטות טריות ובטטות מבושלות, כעבור 4 ימים הקבוצה שאכלה בטטות מבושלות עלתה במשקל, וזו שאכלה טריות – ירדה – כי גם הגוף שלהם לא הצליח לפרק את העמילן שבהן.
    (להרחבה ראה כתבה ביינטיפיק אמריקן: http://www.sciam.co.il/%D7%9B%D7%9C-%D7%9E%D7%94-%D7%A9%D7%90%D7%AA%D7%9...
    ) כך שמבחינות מסויימות – כל עמילן לא מבושל יכול להיחשב ל"עמיד", התהליך שתואר בכתבה עובר על עמילנים בבישול, 'פותח' את השרשראות שלהם - והופך אותם לנגישים לעיכול.
    ובכל זאת יש עמילנים שמסיבות שונות - כמו מעטפת גרעין מגנה, צורת גביש צפופה, גיבוש עם חומרים מגנים אחרים ועוד, לא נגישים למערכת העיכול האנושית אפילו אחרי בישול, והם נחשבים ממש לעמילנים עמידים.
    להרחבה נוספת ראה גם כתבה על הנושא באתר (המצויין!) 'מדע בצלחת' שעוסק במדע מאחורי הבישול והאוכל:
    https://scienceinmyplate.com/2013/11/30/%D7%A2%D7%9C-%D7%A7%D7%A6%D7%94-...
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • נעמי

    טעות באחוז העמילוז

    העמילוז מהווה 20%-25% מהעמילן ולא 75% כמו שכתוב
    מקור: http://en.wikipedia.org/wiki/Starch

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    אכן אכן

    אני רואה שהתבלבלתי בין אחוז שני הפולימרים. תודה, תוקן.

  • עדי

    האם יש עמילן שקוף שאני יוכל להעמלין בגד

    האם יש עמילן שקוף שאני יוכל להעמלין בגד

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    עמילן

    שלום עדי
    נסה/י לראות בחנות כלבו במחלקת חומרי הכביסה או בחנויות לחומרי בניין יש עדיין 'עמילן לכביסה'.
    אם את/ה מכירה מישהו בארה"ב- שם זה מוצר מדף נפוץ, למשל:
    http://www.walmart.com/ip/Sta-Flo-Liquid-Starch-64-fl-oz/15028887

  • ליאת

    YNP

    אילו קשרים נהרסים בעמילן בעט החימום?

    חקלאים פיתחו זן חדש של תירס, העשיר ברב סוכר שאינו מפוק על ידי עמילאז. זן התירס שפותח הוא דל- קלוריות. הספר מדוע?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תשובות לשאלות

    שלום ליאת,
    תשובות לשאלותיך:
    כמו שכתוב במאמר, הקשרים שמחזיקים את שרשאות העמילן צמודות אחד לשנייה הם קשרי מימן, וכאשר אנו מחממים עמילן הקשרים הללו נשברים (ונוצרים קשרי מימן חדשים בין העמילן למים).

    בקשר לשאלה השנייה: כדי שלמשהו יהיה קלוריות שגוף האדם יוכל להשתמש בהן, אנחנו חייבים להיות מסוגלים לעכל את המזון. למשל - פרה מסוגלת לעכל קש ולהשמין ממנו, ואנחנו לא (בגלל שאנחנו לא מסוגלים לפרק תאית ממנה בנוי הקש). בתירס המהונדס - בדיוק אותו הדבר: אם האנזים עמילז של הגוף לא מסוגל לפרק את רב הסוכר שבו, אז הוא יחשב דל-קלוריות כי הגוף לא יצליח לעכל אותו ולספוג את הסוכרים שבו (הגוף חייב לפרק רב סוכר לחד סוכר הבונה אותו כדי לספוג אותו אל הגוף).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע