H χημεία του μελιού

Πριν από μερικές εβδομάδες, διαβάσαμε ένα εξαιρετικό άρθρο της Sharla Riddle στην ιστοσελίδα του Bee Culture και το αναδημοσιεύουμε ελπίζοντας να το απολαύσετε όσο κι εμείς!

 

Η χημεία του μελιού

Οι μέλισσες είναι χημικοί. Χρησιμοποιώντας ένζυμα και αφυδάτωση, αυτοί οι επιστήμονες του φυσικού κόσμου μπορούν να μεταμορφώσουν τη ζάχαρη σε νέκταρ και τελικά σε μια πολύτιμη υπερτροφή

Δεν είναι κι εύκολο: το μέλι αποτελείται από τουλάχιστον 181 συστατικά. Η μοναδική γεύση του είναι το αποτέλεσμα σύνθετων χημικών διεργασιών, που εξηγεί και το λόγο για τον οποίο κανένα υποκατάστατο σιροπιού δεν μπορεί να συγκριθεί με το μέλι. Δεν είναι δυνατόν να μιμηθούν την τεχνογνωσία της Μητέρας Φύσης. Μόνο πέρσι, οι μέλισσες στις ΗΠΑ κατάφεραν να παράξουν (παρά τη σημαντική μείωση του πληθυσμού τους) πάνω από 70 εκατομμύρια κιλά μελιού. Αυτό κι αν είναι πολλή χημεία!

Το μέλι αποτελείται κυρίως από γλυκόζη και φρουκτόζη. Είναι αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν επιστημονικά: υπέροκορο διάλυμα. Όταν ανακατεύουμε τη ζάχαρη μέσα σε ένα ποτήρι νερό, κάποια ποσότητα ζάχαρης συνήθως παραμένει στον πάτο. Αυτό γίνεται γιατί το νερό (διαλυτικό μέσο) μπορεί να διαλύσει μόνο συγκεκριμένη ποσότητα ζάχαρης. Ωστόσο, αν θερμανθεί το νερό, αυξάνεται η ποσότητα της ζάχαρης που μπορεί να διαλυθεί σε αυτό. Επομένως, στον υπερκορεσμό, η θέρμανση, τα ένζυμα και άλλοι χημικοί παράγοντες μπορούν να αυξήσουν την ποσότητα της ουσίας που διαλύεται. Αυτά τα διαλύματα τείνουν να κρυσταλλώνουν εύκολα. Το σιρόπι και το μέλι θεωρούνται υπερκορεσμένα διαλύματα. Λόγω του υπερκορεσμού και του μικρού ποσοστού του νερού (15-18%), το μέλι είναι παχύρρεστο. Αυτό σημαίνει ότι μερικές φορές μπορεί να στερεοποιηθεί. Τα βασικά συστατικά του είναι οι υδατάνθρακες (σάκχαρα), αλλά περιέχει επίσης βιταμίνες, μεταλλικά στοιχεία, αμινοξέα, ένζυμα, οργανικά οξέα, γυρεόκοκκους, αρώματα και αρωματικά συστατικά.

Το μέλι ξεκινά από το νέκταρ. Ενώ το μέλι είναι παχύρρεστο με χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό, το νέκταρ είναι περίπου 80% νερό. Είναι ένα πολύ ρευστό διάλυμα, άχρωμο και ούτε κατά διάνοια τόσο γλυκό όσο το μέλι. Επίσης, η χημική του σύσταση είναι διαφορετική. Με τη χρήση των ενζύμων, οι μέλισσες μπορούν να μετατρέψουν τα σύνθετα σάκχαρα στο νέκταρ σε πιο απλά σάκχαρα. Γι’ αυτό και το μέλι χωνεύεται εύκολα σε σχέση με την ζάχαρη. Τα σάκχαρά του (γλυκόζη και φρουκτόζη) ή πιο απλά από την ζάχαρη.

Τα σάκχαρα μερικές φορές αποκαλούνται “γλυκοί υδατάνθρακες”. Οι υδατάνθρακες αποτελούν τη μία από τις τρεις βασικές κατηγορίες τροφών, μαζί με τις πρωτεΐνες και τα λίπη.Το μυστικό όπλο της μέλισσας είναι η ικανότητά της να μεταβάλλει τα σύνθετα σάκχαρα που συλλέγει από το νέκταρ των λουλουδιών σε απλά σάκχαρα. Αυτή η διαδικασία λέγεται υδρόλυση. Για να μετατρέψει την ζάχαρη σε γλυκόζη και φρουκτόζη, χρειάζεται η παρουσία υψηλής θερμοκρασίας, οξέων ή ενζύμων. Πρόκειται για μια ιδιαίτερα σύνθετη διαδικασία για ένα χημικό εργαστήριο. Αλλά όταν εμπλέκονται οι μέλισσες (και τα ένζυμά τους), τότε η αποτελέσματικότητα των πιο ικανών επιστημόνων είναι δεδομένη.

Επειδή το 95-99% των στερεών στο μέλι είναι σάκχαρα, για να κατανοήσουμε τι είναι το μέλι, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τα σάκχαρα. Η ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από σακχαρόζη. Η σακχαρόζη που βρίσκεται στο νέκταρ αποτελείται από απλά σάκχαρα: τη γλυκόζη και τη φρουκτόζη που παρότι έχουν την ίδια χημική φόρμουλα (C6H12O6), είναι δύο διαφορετικά είδη, διότι τα άτομά τους έχουν διαφορετικές θέσεις. Αυτή η διαφορά στην ατομική τους σύσταση καθιστά την φρουκτόζη πιο γλυκιά από τη γλυκόζη. Το μέλι είναι επίσης ελαφρώς πιο γλυκό από τη ζάχαρη, επειδή περιέχει περισσότερη φρουκτόζη.

Οι μέλισσες δεν συλλέγουν απλώς το νέκταρ, αλλά επιπλέον μεταβάλλουν τη χημική του σύσταση. Παράγουν ένα συγκεκριμένο ένζυμο με τους σιελογόνους αδένες τους (τα ένζυμα είναι οργανικά συστατικά που επιταχύνουν τις βιοχημικές αντιδράσεις) το οποίο δεν εξαντλείται ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί αρκετές φορές. Αφού η μέλισσα συλλέξει το νέκταρ, προσθέτει το ένζυμο ιμβερτάση το οποίο βοηθά στην μετατροπή της σακχαρόζης σε ίσα μέρη γλυκόζης και φρουκτόζης. Κάπως έτσι ξεκινάει το μέλι. Άλλα ένζυμα συμβάλλουν επίσης στην βελτίωση της γεύσης του μελιού. Η αμυλάση είναι ένα ένζυμο που διασπά την αμυλόζη σε γλυκόζη, που είναι πιο εύπεπτη και δίνει στο μέλι τη χαρακτηριστική γλυκιά γεύση του. Στη συνέχεια, ένα άλλο ένζυμο, η οξειδάση της γλυκόζης, διασπά την γλυκόζη και σταθεροποιεί το pH του μελιού. Η καταλάση μετατρέπει το υπεροξείδιο του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο. Έτσι διατηρείται η περιεκτικότητα σε υπεροξείδιο του υδρογόνου σε χαμηλό επίπεδο. Αν και κάποιοι θεωρούν ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου στο μέλι είναι ο λόγος που διατηρείται για τόσο μεγάλα διαστήματα, στην πραγματικότητα η αιτία μάλλον είναι το ελαφρώς όξινο pH του και η μικρή του περιεκτικότητα σε νερό.

Όπως κάθε καλός χημικός, οι μέλισσες ακολουθούν ένα πρωτόκολλο κατά την παραγωγή του μελιού. Οι περιπλανόμενες μέλισσες αντλούν το νέκταρ με τις προβοσκίδες τους (γλώσσες που μοιάζουν με καλαμάκια). Έπειτα προσθέτουν την ιμβερτάση ενώ το μεταφέρουν. Αυτό το ένζυμο αρχίσει να διασπά τη σακχαρόζη σε γλυκόζη και φρουκτόζη. Έπειτα οι μέλισσες αυτές μεταφέρουν το νέκταρ στις μέλισσες που παραμένουν στην κυψέλη, για να προστεθούν περισσότερα ένζυμα.

Η διαδικασία προσθήκης ενζύμων συνεχίζεται κάθε φορά που μια άλλη μέλισσα αναλαμβάνει το νέκταρ. Οι μέλισσες της κυψέλης μηρυκάζουν και ξανακαταπίνουν το νέκταρ για περίπου 20 λεπτά, διασπώντας ακόμη περαιτέρω τα σάκχαρα. Όταν το νέκταρ φτάσει να περιέχει περίπου 20% νερό, τοποθετείται στην κυψέλη, όπου οι μέλισσες το κρυώνουν κάνοντας αέρα με τα φτερά τους για να επιταχυνθεί η διαδικασία εξάτμισης και να γίνει το μέλι ακόμη πιο πυκνό. Οι μέλισσες σταματούν όταν η συγκέντρωση του νερού είναι μεταξύ 17-18% οπότε το μεταφέρουν στη θέση αποθήκευσής του. Επομένως μέσω της εξάτμισης και των ενζύμων, ένα υπέρκορο διάλυμα έχει δημιουργηθεί.

Όπως κάθε υπέρκορο διάλυμα, το μέλι τείνει να κρυσταλλώνει. Η κρυστάλλωση συμβαίνει όταν μακρές αλυσίδες γλυκόζης (πολυσακχαρίδια) διασπώνται. Τα μόρια της γλυκόζης αρχίζουν να κολλάνε μεταξύ τους, συνήθως πάνω σε κάποιο γυρεόκοκκο. Αυτοί οι κρύσταλλοι γλυκόζης έπειτα βυθίζονται στον πάτο του βάζου. Το πρόβλημα με την κρυστάλλωση είναι ότι όταν η γλυκόζη διαχωριστεί από το μέλι, το υπόλοιπο υγρό περιέχει μεγαλύτερο ποσοστό υγρασίας, γεγονός που προκαλεί τη ζύμωση του μελιού. Η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει την κρυστάλλωση. Το μέλι συντηρείται καλύτερα σε θερμοκρασία πάνω από 10oC. Οι ερευνητές επίσης έχουν διαπιστώσει ότι το μέλι που αφαιρείται από την κυψέλη και επιδέχεται μηχανική επεξεργασία είναι πιο πιθανό να κρυσταλλώσει σε σχέση με αυτό που παραμένει στην κυψέλη. Άλλοι παράγοντες που συμβάλλουν στην κρυστάλλωση είναι η σκόνη, οι φυσσαλίδες αέρα και οι γυρεόκοκκοι στο μέλι.

Η κρυστάλλωση του μελιού δεν είναι πάντα καλή. Το μέλι επάλειψης εξαρτάται από την ελεγχόμενη κρυστάλλωση. Ενώ η φυσική κρυστάλλωση εμφανίζεται με κρυστάλλους που μοιάζουν με κόκκους, η ελεγχόμενη κρυστάλλωση δίνει ένα κρεμώδες, λείο μέλι.

Η θέρμανση του μελιού μπορεί επίσης να προκαλέσει χημικές μεταβολές. Μερικές φορές το μέλι αποκτά πιο σκούρο χρώμα. Επειδή το μέλι είναι ελαφρώς όξινο με pH περίπου 4, το πιο σκούρο χρώμα μπορεί να επέλθει με τον καιρό. Κι αυτό γιατί τα αμινοξέα στο μέλι αρχίζουν να αντιδρούν με τα σάκχαρα. Η καραμελοποίηση -το σκούρο μελί χρώμα των σακχάρων, προκαλείται όταν ξεκινά η θέρμανση να διασπά τους μοριακούς δεσμούς στο μέλι. Όταν αυτοί οι δεσμοί σπάσουν κι έπειτα αναδιαρθρωθούν, το αποτέλεσμα είναι καραμελωμένο σάκχαρο.

Η υψηλή θερμοκρασία και η κρυστάλλωση μπορούν να επηρεάσουν το χρώμα του μελιού. Οι κρύσταλλοι στο μέλι θα το κάνουν να φαίνεται πιο ανοιχτόχρωμα. Κι αυτό και τα κρεμώδη μέλια έχουν πιο ανοιχτό χρώμα. Στη φύση, το χρώμα του μελιού εξαρτάται συνήθως από τον τύπο του λουλουδιού από το οποίο προέρχεται το νέκταρ. Γι’ αυτό και το νέκταρ που τρυγούν οι μέλισσες σε κάθε εποχή διαφέρει στο χρώμα- αφού διαφορετικά λουλούδια ανθίζουν ανάλογα με την περίοδο του έτους .

Το μέλι είναι υδροσκοπικό -δηλαδή προσελκύει την υγρασία. Αν μείνει ανοιχτό, θα αρχίσει να μαζεύει υγρασία από την ατμόσφαιρα. Αυτή η επιπλέον υγρασία στο μέλι θα γίνει αιτία για να ξεκινήσει η διαδικασία της ζύμωσης. Κανονικά, το μέλι έχει μικρό ποσοστό υγρασία, γεγονός που βοηθά στην καλύτερη συντήρησή του. Αν ωστόσο η υγρασία του ξεπεράσει το 25% θα προκαλέσει την έναρξη ζύμωσης. Κι αυτό και το μέλι είναι καλύτερα να τοποθετείται απευθείας σε βάζα με καπάκι κατά τη συλλογή του.

Το μέλι παράγεται σε όλο τον κόσμο. Ειδικά όμως όσον αφορά τις ΗΠΑ, εκτιμάται ότι υπάρχουν πάνω από 266 εκατομμύρια αποικίες, με την κάθε μία να παράγει περίπου 27 κιλά μέλι. Αυτό που καθιστά τα νούμερα αξιοσημείωτα είναι ότι το μέλι δεν φτιάχνεται από τον άνθρωπο. Οι πραγματικοί χημικοί στη διαδικασία παραγωγής του μελιού είναι οι μέλισσες. Η ικανότητά τους να εντοπίζουν το νέκταρ και να το μετατρέπουν σε μέλι δίνει εκατοντάδες διαφορετικές ποικιλίες. Αυτά είναι μερικά γλυκά στατιστικά!

Πηγή: Bee Culture