الطبخ الجزيئي: عصير البرتقال الشفاف

تتطلب التجربة/الوصفة مراقبة من قبل شخص بالغ

المعدّات والمواد

• أغار أغار، 0.4 غرام (يمكن شراؤه من الحوانيت المختصة بالطبيخ)
• ميزان لوزن كميات قليلة، دقته تصل إلى عُشر الغرام
• 75 مليلتر عصير برتقال  بحصتين، 25 و50 مليلتر)
• أنبوب مدرج أو أية أداة لقياس حجم السائل
• كؤوس
• ملاعق صغيرة
• فرن ميكروويف
• محقان
• قماش حفّاض أو ورق نشّاف
• وعاء فيه ثلج مجروش أو حوض فيه ماء مثلّج  (يمكن أيضا وضعه للتبريد في الثلاجة)

في جميع وصفات الطبخ الجزيئي، يجب استعمال العتاد المُعد للطبخ فقط (يحظر استعمال عتادٍ كان قد استعمل لتجارب مختبرية)

سير التجربة

يمكن مشاهدة سَير التجربة من خلال الفيلم القصير التالي:

ملاحظة – يفضل عدم غَلْي عصير البرتقال سويّةً مع الأغار، وإنما تسخينه لدرجة حرارة عالية. (ولكن ليست هناك مشكلة في حال حصل غليان).

شرح

كما في وصفات الطبخ الجزيئي الأخرى التي عرضناها سابقا، تعتمد هذه الوصفة هي الأخرى على سلوك مثير للاهتمام لعائلة المواد التي تدعى بوليميرات. من الناحية الكيميائية، فإنّ الجسيمات الأساسية التي تبنى منها البوليميرات هي جزيئات ضخمة مكونة من وحدات (مير) كثيرة (بولي) تتكرّر كثيرا في سلسلة طويلة. البوليمير الذي نستعمله في هذه التجربة هو مادة الأغار أغار  (أو باختصار أغار). الأغار هو سكّر متعدّد، بحيث أن الوحدة الأساسية المتكررة فيه هي أحد أنواع السكريات. يُنتَج الأغار من الطحالب ويستعمل كمادة مخثّرة ومصلّبة في مطابخ الشرق الأقصى.

عند إذابة الأغار في الماء (أو، في هذه الحالة، في عصير البرتقال)، تتناثر جزيئاته في أنحاء السائل فتُكَوّن عصيدة ذات لزوجة كبيرة تنجم عن مقاومة الجزيئات الطويلة. محلول لزج كهذا يُمَيّز كل عمليات إذابة البوليميرات.

عند إعادة تبريد المحلول، تبرد المجموعة (الجهاز أو النظام): جزيئات المادة المُخَثّرة تتوقف بأماكنها وجزيئات الماء المتناثرة تُحْبَس بينها، كنتيجة للأربطة الكيميائية بين - الجزيئية (أربطة هيدروجينية بشكل خاص) التي تتكوّن بين جزيئات الماء وبين سلاسل المادة المُخَثِّرة. عند ذلك تكون النتيجة عبارة عن مبنى شبيه بالجِلي (هُلامي) والذي يحافظ على شكله، أما من الناحية المايكروسكوبية (الجسيمية) فإن ذلك هو شبكة ثلاثية الأبعاد مبنية من سلاسل المادة المُخَثِّرة.

الرسم المتحرك التالي يرينا كيف يعمل النشا على تخثير المحاليل ليحولها إلى مادة جيلاتينية (هلامية) صلبة بعد أن يبرد. عند استعمال مواد مُخَثّرة أخرى فإن الصورة تكون شبيهة من حيث المبدأ.

في الصورة التالية يظهر تصوير للشبكة التي يُكَوّنها الأغار أغار، كم تم تصويرها بواسطة المجهر الإلكتروني:

شبكة هلاميّة من الأغار | تصوير: Reshma P. Shetty, openwetware

نشاهد في الصورة أن في الشبكة ثقوبًا ومن خلال هذه الثقوب يمكن لجزيئات صغيرة الخروج، أو جزيئات ذات قوى تجاذب ضعيفة مع الشبكة. عندما نهرس المادة الهلامية (الجيلاتين) ونتركها لفترة طويلة، فإن هذه المواد تخرج على شكل قطرات. في المقابل فإن الجزيئات الكبيرة والجزيئات ذات قوى التجاذب القوية مع جيلاتين الأغار أغار تبقى محبوسة داخل الشبكة. هذا ما يحصل أيضا للجزيئات التي تُكسِب عصير البرتقال لونه الأصفر- البرتقالي.

النتيجة تكون بأن يتدفق من الجيلاتين سائل ذو طعمٍ مطابق تماماً لطعم عصير البرتقال، ولكن بدون اللون. يمكن تصفية عصائر متنوعة أخرى بالطريقة ذاتها.

من الجدير بالذِّكر

تستعمل جيلاتينات الأغار أغار ليس للطبخ فقط، فقد شكّلَ الأغار خلال المئة سنة الأخيرة المادة الرئيسية لإنتاج مِهادات جيلاتينية لتنمية البكتيريا. كانت هذه فكرة فاني هاسه، زوجة الباحث وولتر هاسه. فيما مضى جرى استعمال الجيلاتين (ليس جيلاتين الأغار أغار) لتنمية البكتيريا، ولكن هذا الجيلاتين لم يحافظ على الحالة الصلبة في درجات الحرارة المناسبة لتنمية البكتيريا (37 درجة مئوية)، وبما أنه عبارة عن بروتين أو زلال (وليس سكّرًا متعدّدًا كالأغار أغار) فإنه يتفكك ويتآكل عن طريق مواد تفرزها البكتيريا. أما الأغار أغار فقد أوجد حلا لهاتين المشكلتين.