אלכוהול-מבעבע ותוסס

8/2004שושנה צובל

אלכוהול מה אני יודע על משקאות אלכוהול??•

)מושגים, תהליכים..(הכינו רשימת שאלות

אלכוהול מה אני יודע על אלכוהול? יין? ויסקי? בירה?•מה ההבדל בין סוגים שונים? יין מתוק, יין יבש, •

יין תוסס, ויסקי, ברנדי, יין אדום, יין לבן – מה הקשר לצבע הענבים?..

מה מסקרן אותי לדעת?•מה אני יודע ולא מבין?•

מה אני מצפה לקבל בשיעור?איך אני אשיג את המידע?

מה רואים בתמונה?

?. ענבים הופכים ליין ושעורה לבירה מה 1

המשותף לתהליכים שהוזכרו?

חשבו מה המנוע לתהליך? מה שם התהליך?

. מתברר שבירה מיוצרת משעורה אבל גם 2מתירס,

אורז וקליפות תפוח אדמה מה לדעתכם חומר הגלם לבירה

בירה מאלט )ֵלֵתת בעברית( מה מקור השם?

מבעבע ותוסס

תהליך כימי• פירוק או/ו יצירה של קשרים כימיים ויצירת

חומרים חדשים.תהליך פיסיקלי•

שינוי בחומר שלא כולל שינוי כימי )שינוי טמפ', ערבוב והפרדה, שינוי מצב צבירה..(

יין פנטזיה

– היין מבעבע יין פנטזיה הפרדה בין חומרים בתמיסה )תערובת גז בנוזל(

אנרגיהע"י קליטת מבעבע )הגז בורח...(גז הCO2החומר הנשאר יין,

יין רגיל - ?

בעבוע – שינוי פיסיקלי )אין שינוי במבנה המולקולרי של החומרים(

יין

ביין אין בעבוע

האם יש קשר בין תסיסה ליין?האם תסיסה היא שינוי פיסיקלי או כימי?

)האלכוהול מסוכר ענבים(?איך נוצר היין ממיץ ענבים

יין רגיל -

מבעבע ותוססבעבוע - תהליך פיסיקלי•

שינוי במצב החומר שלא כולל שינוי כימי – )הפרדה מתמיסה(, במשקה תוסס )שינוי מצב צבירה(ברתיחה

תסיסה - תהליך כימי•)פירוק או/ו יצירה של קשרים כימיים בחומרים קיימים

ויצירת חומרים חדשים( כשקורה רקתסיסההתהליך נקרא

CO2 )יצורים חיים( ונפלט מיקרואורגניזמיםבנוכחות

אתנולמתקבלשמרים, בענבים זה קורה רק בנוכחות CO2ותוסס

מה דעתך?מתוך כתבה בעיתון הארץ

בהתעמלות בוקר עלתה השאלה:•"כיצד מתפיחים השמרים את הבצק ?" •התשובה הייתה:•"תאי שמרים הם חיידקים זעירים הפועלים בעזרת •

מים חמימים. אוכלים את העמילן שבקמח וממירים אותו בגלוקוז. כשהשמרים פעילים הם מתחלקים

ומתרבים בבצק מיליוני פעמים, ופולטים דו תחמוצת הפחמן: הגז מתפשט בבצק, מתפיח אותו והופך אותו

נקבובי וקל."איזה דרך נוספת להתפחת בצק אתה מכיר?•? בייןהאם התהליך המוזכר דומה למה שקורה •

אנרגיה כימיתקיימות מס' צורות של אנרגיה:

)גובה( פוטנציאלית, תנועה, קול, אור, חום – אנרגיה האגורה בחומרואנרגיה כימית

חומר - מעצם מהותו מוגדר אוסף חלקיקים בעלי אנרגיה עצמית

החומרים משתנים ומתקבלים חומרים כימיים בתהליכיםאחרים בעלי אנרגיה נמוכה או גבוהה יותר מחומרי המוצא

)תהליכים בשינויי אנרגיה מלוויםהתהליכים הכימיים אקסותרמיים, תהליכים אנדותרמיים(

אנרגיה כימית בחי

(ורוח?בעלי חיים בנויים מחומר – ) :לפי ההגדרה

חומר - חלקיקים ואנרגיה )שאגורה בחומר( דרושה לתפקוד, נשימה, האנרגיה

התפתחות, התרבות... בגוף החי – חילוף חומרים

תהליכים כימיים המלווים בשינויי אנרגיה

אנרגיה כימית בצמח

)מקובל שהמקור הראשוני – אגירת האנרגיה •השמש(

– )המלווה הפוטוסינתזה נעשית בתהליך בקליטת אנרגיה חיצונית – אנרגיית אור(

נעשה תוך כדי חילוף ניצול האנרגיה•חומרים בתהליכים כימיים חלקם תהליכי

)המלווים בשחרור אנרגיה(תסיסה8/2004שושנה צובל

פוטוסינתזה, נשימה ואנרגיה – בתהליך הפוטוסינתזה•

פחמן דו חמצני ומים הופכים לסוכר וחמצןאנרגיה בצורה של אור )תהליך אנדותרמי –

(הופכת לאנרגיה כימית בחומרים בגוף החי

–בתהליך הנשימה•סוכר וחמצן הופכים לפחמן דו חמצני ומים

אנרגיה כימית הופכת )תהליך אקסותרמי – (לאנרגית חום שמנוצלת לתפקוד בגוף החי

נשימה, ואנרגיה בחי נשימה•

תהליך הקורה בנוכחות חמצן – נשימה אירוביתגלוקוז וחמצן הופכים לפחמן דו חמצני ומים

הרבה אנרגיהתהליך המלווה בשחרור

תהליך הקורה שלא בנוכחות חמצן –נשימה אנארובית או לחומצה לאלכוהולגלוקוז הופך

מעט אנרגיהתהליך המלווה בשחרור

תסיסה ביין - שמרים ואנרגיהיין נוצר בתהליך תסיסה )תהליך רב שלבי( ע"י

שמרים/פטריות )מיקרואורגניזמים( – השינוי הכימי סה"כ במיץ ענבים חומר המוצא גלוקוז

(CO2 ביין )תוך שחרור התוצרים אתנול האנרגיההמנוע לתהליך -

המשתחררת מנוצלת להתרבות השמרים

**התהליך מלווה בתגובות נוספות המקנותטעמים מיוחדים ליין

מניין השמרים להתססה ביין?

ניסוי – ענבים שלמים הכנס לכלי, 20-25רסק כ-•סגור עם פקק ובו צינור מכופף •הכנס את הצינור לכלי עם מי סיד צלולים•

לאחר מס' ימים, בדוק:•מה ריח התמיסה•מה צבע התמיסה•מה קרה למי הסיד הצלולים?•

8/2004שושנה צובל היכן ממוקמים השמרים?•

ניסוי – תסיסה במעבדה

ענבים ירוקים ענבים אדומיםענבים אדומים

ללא קליפה

12.8.2004הכנת הענבים להתססה –

ענבים ירוקים ענבים אדומים

12.8.2004מערכת התססת התירוש מועברת לתמיסת מי סיד צלולים –

ענבים ירוקים ענבים אדומיםענבים אדומים

ללא קליפה

15.8.2004המערכת בהתססה –

מה קרה?

. רואים בעבוע של גז )פחמן דו חמצני(1. מרגישים ריח אופייני של אלכוהול – אתנול 2

מסקנה: שמרי יין מצויים בענבים מרוסקים

מנין השמרים?

מכוסה בשכבה עדינה של פריחה קליפת הענב •לבנה, דביקה. שכבה זו מכילה שעווה

המספחת אליה עובשים ושמרים טבעיים מיליון 10קליפה של עינב בודד יכולה להכיל כ-•

משתייכים לזן שמרי 100.000תאי שמר, כ-היין

Sacharomyces cerevisiaeהנציג המובהק: •ellipsoideus

שמרי תסיסה

ישנם זנים שונים של שמרים בכלל וזנים שונים של שמרי תסיסה )סוג פטריה(,

הנפוץ ביותר מבין שמרי הייןcerevisiae Saccharomycesעשוי מהצמח החד-תאי

אותו מיבשים וטוחנים.היום משתמשים בד"כ בשמרים מתורבתים

צפייה בשמרים במיקרוסקופ

במגש: כמות קטנה של שמרי אפיה, זכוכיות • מ"ל, טפי, מים 200נושאות ומכסים, כוס

מזוקקים מ"ל מים 100 גר' שמרים יבשים ב -1מהל כ-1.

מזוקקיםערבב והעבר עם טפי טיפה של תרחיף 2.

שמרים לזכוכית נושאת וכסהצפה במיקרוסקופ3.

צפייה בשמרים במיקרוסקופ

רואים תאי שמר עגולים ולפעמים מחרוזת תאיםבשלב הנצה )מתחילה התרבות, הגרעין מחולק ל

2 ואחד הגרעינים עובר לבליטה המתפתחת לתא

חדש(

תסיסה/ שמרים היסטוריה

– ידעו שתסיסה נגרמת רק ע"י 19במאה ה-•חייםמיקרואורגניזמים

– הראשון שראה תסיסה 1897בוכנר – •בהיעדרם של תאים חיים, הראשון שסחט מיץ שמרים והצליח להתסיס סוכר בעזרת תמציות

תאי השמרים

ותסיסההאנזימים שבשמרים ?החומר המתסיסמה בתוך השמרים

החומר המתסיס נמצא לראשונה בתוך שמריםאנזיםלכן קיבל את השם

EN-ZYME בתוך השמרים -

)חומרים המשמשים כזרזים אנזימיםבשמר מס' המתפקדים בגוף(

יכול להתקיים רק התרבות השמריםתהליך בנוכחותם

שוניםאנזימיםבשלבים שונים בתהליך מתפקדים

אנזימים

האנזימים הם הזרזים לתגובות בתא, ללא •אנזימים התא לא יוכל להתקיים

כל אנזים הוא חלבון )לא רק חלבון – קואנזים(•בכל תא אלפי אנזימים המהווים את מרביתו •

של חלבון התא

תסיסה של גלוקוז בענביםלאחר סחיטת הענבים נותנים למיץ הענבים לתסוס

)עם או בלי הקליפה( בנוכחות שמרים. בשמרים פועלים על הסוכר כדי לקבל אנרגיה האנזימים

המאפשרת לשמרים להתרבות : תהליך הקורה ע"י פעולת אנזימים על הגלוקוזגליקוליזה•

שלבים כשהתוצרים: 10 ב – פחמנים( 3 מולקולות עם 2 פירובט )שבירת הגלוקוז ל

)אדנוזין טריפוספט( ATP ו - ולפרקלהתרבות לשמרים אנרגיה המספק

מולקולות הפירובט 2 את לפחמן דו חמצני ואתנול

http://tidepool.st.usm.edu/crswr/glycolysismov.htmlאנימציה

אנזים זרזיםכל העבודה בתא נעשית ע"י אנזימים )המשמשים

לתגובות כימיות הקורות בתא – התרבות, פרוק והרכבה של חומרים..(

אנזימים מצויים בציטופלאסמה ועושים את כל עב' התא

אנזימים הם פרוטאינים – בנויים מח' אמינו פולימר - אנזים

של ח' אמינו, ברצף מאוד ספציפי כאשר כל אנזים במבנה מאוד ספציפי

משמש לתהליך ספציפיובמהירויות מדהימות

אנזים -כל אנזים

משמש לתהליך ספציפי

לדוגמא – האנזימים בשמרי היין פועלים רק על חד סוכר - גלוקוז

– אנזים ספציפי רק לפרוק מולקולת מאלטוז מאלטאז מולק' גלוקוז )חד סוכר(2)דו סוכר( ל

– אנזים ספציפי רק לפרוק סוכרוז )דו סוכר( אינברטאזלגלוקוז ופרוקטוז )חד סוכרים(

סוכריםסוכר /פחמימה / משמש מקור אנרגיה בחי /

קלוריותאנרגיה זמינה / אנרגיה לא זמינה

סוכריםשם כולל לקב' חומרים הבנויים מיחידה בסיסית

אופיינית )קב' פונקציונלית( וקימיים כ:חד סוכרדו סוכר

8/2004שושנה צובל רב סוכר

סוכרים היחידה הבונה סוכרים אחרים – חד סוכרסוכר ענבים /גלוקוז

)מצוי בתירס(פרוקטוז/סוכר פרות

– דו סוכר בנוי מגלוקוז וסוכרוז )הממתיק הנפוץ(סוכרוז/סוכר הקנה

לאקטוז )סוכר החלב( בנוי מגלוקוז וגאלאקטוז מולקולות גלוקוז2מאלטוז – בנוי מ

)חומר תשמורת המצוי בזרעים בדגן, עמילן רב סוכרקטניות..( )בשרירים ובכבד, מקביל לעמילן בצמח(גליקוגן

)בצומח(תאית – פולימרים של גלוקוז כולם

חד סוכרהאנזים המתסיס בתאי שמרים עובד רק על

שהופך לאתנולסוכר ענבים( )גלוקוז - חד סוכר להתרבות השמרים(אנרגיה בתהליך אקסותרמי )מקור

שמריםC6H12O6 C2H5OH CO2+

(aq) (g)(aq)

גלוקוז מומס בייןאתנול מומס ביין פחמן דו חמצני גז

גלוקוז

דו – סוכר

דו סוכר - לקטוז

דו סוכר - מלטוז

מלטאז במבנה של מפתח אתר פעיללאנזים

ומנעול, בו נעשית התגובהלדוגמא מלטאז אנזים ספציפי –

מולק' גלוקוז2רק לפרוק מלטוז ל

מפרק רק מלטוזמלטאז יכולה לפרק מולק' אנזים אחתכאשר מולק' מלטוז בשניה1000

מפרק רק לקטוזלקטאזאדם החסר בלקטאז סובל מבעיות

עיכול חלב8/2004שושנה צובל

אינברטאז

דו סוכר - סוכרוז

בתירוש הסוכר המומס הוא סוכר ענבים – גלוקוזכשרוצים להתסיס בתאי שמרים סוכר קנה )הסוכר הנפוץ -

יחידות חד סוכר גלוקוז 2סוכרוז שהוא דו סוכר הבנוי מ – ופרוקטוז(

בשלב ראשון הסוכר מפורק לחד סוכר ע"י האנזים – המצוי גם בתאי השמראינברטאז

ורק אח"כ נעשית ההתססה ע"י אנזימי התסיסה

רב – סוכררב סוכר - עמילן

רב סוכר - גליקוגן

רב סוכר - תאית

– עמילן חומר הגלםבהכנת בירה – מצוי בגרגרי שעורה, תירס, קליפות תפ"א..עמילן

תשמורת לצמח חומרומהווה )עד שהצמח גדל ויכול להפיק בעצמו בעזרת

פוטוסינתזה את הסוכרים(

גלוקוז( )דו מתפרק בשעת הצורך לגלוקוז ומלטוז עמילןהמהווים חומר מזון ומקור אנרגיה לעובר המתפתח

לנבט

עמילן

עמילאז

האנזים המתסיס בתאי שמרים עובד רק על גלוקוז - חד סוכר

לכן לפני תהליך ההתססה לקבלת בירההעמילן מתפרק לגלוקוז

– אנזים ספציפי לפרוק העמילן עמילאזלגלוקוז או מאלטוז )דו גלוקוז(

הכנת בירה

שעורה )או - חיטה, תירס, אורז המכילים לתת•כמות גדולה של עמילן(

– עשב רב שנתי שייך למשפחת הקנבוס כשות•בתפרחת הנקבית מצויות בלוטות המכילות

חומרים הנותנים את הטעם המר המיוחד האופייני לבירה )הכשות לבירה – הוא פרח של

hops vine שייך למשפחת heps וקרוב למשפחת שיחי הקנביס - מריחואנה, חשיש, גראס(

- תסיסה ע"י שמריםבירה

מאלט )לתת( מהו? ואיך מקבלים ממנו בירהשעורה, מים, כשות, שמרים ויש בירה•

לא מספיק לערבב בכמויות המתאימות וזהו•בסדרת תהליכים ביוכימיים השעורה הופכת •

לחד סוכר שניתן להתססה הסוכר התססתבהמשך שמרים מתרבים ע"ח •

והפיכתו לכוהל8/2004שושנה צובל

מאלט / לתתכדי שאפשר יהיה להפך זרעי שעורה לבירה

הזרעים עוברים תהליך הנבטה והופכים למאלטשלב ראשון – הנבטה –ע"י השריית הזרעים 1.

במים למס' ימיםהשלב הבא הרחקת המים והשארת הנבטים 2.

ימים – הקליפה נפתחת 5 מעלות ל 15.5ב-ויוצא ניצן

זה מה שנקרא – מאלט ירוק3.(-malt sugar)סוכר הלתת

בירה מאלט / לתתלתת – גרעיני שעורה מונבטים

גרגרי שעורה יבשים מכילים מעט מאוד אבל בזמן הנביטה נוצרות כמויות עמילאז

)המפרק את העמילן לחד סוכר גדולות של עמילאז שיעבור תהליך תסיסה המלווה בשחרור אנרגיה

שתאפשר לצמח להתפתח( – רקמת האגירה בה נמצא אנדוספרם

העמילן ובה מתפתח האנזים עמילאז בזמן הנביטה

)מפסיקים את תהליך ההנבטה בשלב בו התפתחה כמות מספקת של עמילאז אבל רוב העמילן עדיין לא מפורק(

מאלט - גרעיני שעורה מונבטים

brewingהכנת המאלט לבישול

אחרי שתהליך שחרור האנזימים קורה, המאלט •הירוק מיובש בהדרגה ע"י העלאת הטמפ'

עוצמת הצבע והטעם – תלויים עד כמה מעלים את •הטמפ' בתהליך הייבוש

שלב האחרון – הרחקת שרשים שמונבטים בתהליך•והמאלט מוכן לתהליך הבישול לשכר•

/מושגים קשוריםתסיסה

מיקרואורגניזמים, שמרים,)נשימה אירובית, אנארובית( תהליך אירובי, אנארובי

)אינברטאז, עמילאז(, תסיסה, גליקוליזה, אנזימים

, )סוכרוז(, דו סוכר )גלוקוז, פרוקטוז(סוכרים, חד סוכר )אתנול(,אלכוהול )עמילן(, רב סוכר

אנרגיה, תהליך אנדותרמי, תהליך אקסותרמי

אלכוהול/נושא בין תחומי )תעשייה( - גידול גפנים / הכנת יין היבט טכנולוגי יישומי

)בכרם / זנים שונים, תנאי גידול שונים סוג קרקע, טמפ', גשמים, זמן הבציר

ביקב / תהליך התסיסה, משך התסיסה, חביות, טמפ'.. ( - גידול גפנים בארץ, פיתוח זני ענבים וזני היבט היסטורי

שמרים – יין, בירה ושכרות, תאונות דרכים /חוקים/ יין היבט חברתי

בתרבויות שונות, יין במסורת / סיור לכרם, ליקב - שמרים, תסיסה, נשימה, פוטוסינתזה היבט ביולוגי פיסיולוגי

– השפעה על תפקוד, התמכרות..היבט בריאותי – פרסום אריזה ושיווקהיבט עסקי – הבנת התהליכים והחומרים המגיביםהיבט מדעי

ממציאים – , המיקרוסקופלבנהוק –

מחלת היין, פסטורלואי פסטר – ועוד..

ניסוי – פעילותו של אינברטאז: זיהוי נוכחות גלוקוז-אינדיקטור בנדיקט1

1למבחנה 1% סמ"ק תמיסת גלוקוז 1א. העבר 2למבחנה 1% סמ"ק תמיסת סוכרוז 1ב. העבר

סמ"ק תמיסת בנדיקט1ג. הוסף לכל מבחנה כ- ד. הכנס את המבחנות לאמבט מים מעל בונזן

ה. צבע אדמדם חום מעיד על גלוקוז Clinistix. בעזרת ניר 2

א. טבול את הנייר בתמיסותב. השווה את הצבע לסקלה של האידיקטור

ניסוי – הפקת אינברטאז מתאי שמרים

מ"ל מים )במכתש 5 גר' שמרים עם 5א. כתוש ועלי(

מ"ל מים ובחש היטב5ב. הוסף דק' במהירות בינונית5ג. סרכז בצנטריפוגה

ד. את התצליל העבר למבחנה

ניסוי כמותי –השפעת ריכוז האנזים על שיעור הפרוק

אבגדבקרהבקרה

8%סוכרוז מ"ל3 מ"ל3 מ"ל3 מ"ל3

0.1 מ"ל0.5 מ"ל1 מ"ל2מ"ל

אינברטאז

1.9 מ"ל1.5 מ"ל1ללאמ"ל

מים

נוכחות גלוקוז דק'5אחר

דק' הרתח את המבחנות )על הבונזן( להפסיק פעולת האנזים5לאחר 1.

8/2004שושנה צובל בדוק נוכחות גלוקוז בעזרת אינדיקטור2.

ניסוי – מבנה זרע של תירס

לחץ על זרע תירס מבושל במים, מופרש 1.הפסיג של הזרע – גוף בצורת משולש לצדו

העליון מחובר הנבטהחלק הגדול של הזרע שנשאר לאחר הוצאת 2.

הפסיג הוא האנדוספרם – מאגר המזון

ניסוי הפקת עמילאז ובדיקת פעולתו

הפקת עמילאזנקה את הגבעולונים והשורשונים מזרעי שעורה )או חיטה( •

שהונבטו יומיים לפני כן דק'3כתוש עם מעט חול כ-• דק'3 מ"ל מים וכתוש עוד 20הוסף •סנן למבחנה גדולה – בתסנין העמילאז•

בדיקת תפקוד האנזיםבדוק נוכחות לעמילן בעזרת תמיסת לוגול )יוד/אשלגן יודי(•

בדוק לנוכחות עמילן בריכוז שונה של עמילאז לאחר זמן1.

פרוק עמילן בריכוז שונה של ניסוי – עמילאז

תמיסת עמילאזמיםעמילן

מס' מבחנה

1 סמ"ק5 סמ"ק1 סמ"ק1

2 סמ"ק5 סמ"ק0.5 סמ"ק1.5

3 סמ"ק5 סמ"ק2

8/2004שושנה צובל מעלות צלסיוס וסמן עוצמת צבע כחול עם הזמן37הכנס את המבחנות לאמבט מים ב

טבלת תוצאותנוכחות עמילן לאחר זמן )בדקות( סמן עוצמת צבע

מס' 4540353025201510מבחנה/דקו

סמ"ק תמיסת עמילן + מס' טיפות תמיסת לוגול1מבחנת בקרה – • טיפות לוגול 2 טיפות תמיסה + 3-4את הבדיקה עשה בלוח עם שקעים •

8/2004שושנה צובל דק' )מה השינויים במבחנות השונות? לאחר זמן? מסקנות?(5כל

יין/בירה

במה שונה ייצור הבירה משל יין1.

מהי פעולת עמילאז?2.

מהי פעולת אינברטאז?3.

מה השלבים בהכנת יין?4.

מה השלבים בהכנת בירה?5.

לסכום – יין במקורות"אסור לכל אדם, בין כהן ובין ישראל, להורות כשהוא

שתוי" )הרמב"ם, הלכות ביאת מקדש א, ג,("השותה כוסו בבת אחת, הרי זה גרגרן" )פסחים פו' ב'(

"אדם ניכר בכוסו, בכיסו ובכעסו" )עירובין סה' ב'( השותה חייב להיזהר בדבריו, שכן "נכנס יין - יצא סוד"

)עירובין סה' א'(.ו... "יין ישמח לבב אנוש" )תהלים ק"ד, טו(

בברכה שושנה צובל

אלכוהול-מבעבע ותוסס

Documents

אלכוהול - אתה לא צריך את זה

הרעלת אלכוהול

אלכוהול מאת: דר' חיים מהל

אלכוהול -מניעה