Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
רעיון מרכזי פורסם: 31 בינואר, 2019

כיצד פירות מַבְשִׁילִים?

תַקצִיר

אין כמו לאכול פרי כשהוא בָּשֵׁל בדיוּק במידה הנכונה. בְּשֵׁלוּת מוציאה מהפרי את הטעמים והמרקמים הטובים ביותר, ואפילו ריח מעורר תיאבון. אם תאכלו את אותו הפרי שבוע לפני שהוא בשל, תחוו חוויה שונה בתכלית. מידת הבשלוּת של פרי משפיעה על אלה פירות אנו בוחרים בסופרמרקט. אולם ברגע שהפירות בשלים הם נוטים להתקלקל מהר, כפי שאולי שמתם לב בעצמכם. מאמר זה מְסַפֵּק תּוֹבָנוֹת לשני השינויים שמקושרים להבשלה של פירות: (1) הִתְרַכְּכוּת, ו-(2) טעם, בפרט מְתִיקוּת, כמו גם לתפקידו של גז הָאֶתִילֶן ששולט על הבשלתם של הפירות.

לפני שאנו מסתכלים על איך שולטים בהבשלה של פירות, בואו נראה כיצד פירות מבשילים

כאשר עצים נושׂאי פרי גדלים הפירות צוברים מים וחומרי מזון מהצמח, ומשתמשים בחומרים אלה כדי ליצור את הבשר והזרעים שלהם. מרבית הפירות שגדלים מְסַפְּקִים תחילה הגנה לזרעים המתפתחים. בשלב זה, פירות הם בדרך כלל קשים ואינם מושכים עבור טוֹרפים – כולל אותנו! לאחר התפתחות הזרע וגדילת הפרי מאפייני הפרי משתנים וגורמים לפרי להיות מושך יותר עבור צרכנים פוטנציאליים כמו חיות, ציפורים ובני אדם [1]. השינויים האלה כוללים את הדרכים הנפוצות ביותר שבאמצעותן אנו בוחנים אם פרי בשל או לא, כולל סממנים חיצוניים כמו רַכּוּת למגע, וסממנים פנימיים כמו מתיקוּת. פירות מְשַׁנִּים גם את צבעם בעת ההבשלה. זה קורה בעקבות התפרקות של פיגמנט (צִבְעָן) ירוק שנקרא כלוֹרוֹפיל, כמו גם היווצרות והצטברות של פיגמנטים אשר אחראיים על גוונים שונים, למשל גוונים אדומים, סגולים או כחולים (פיגמנט אנתוֹציאנין), או גוונים אדומים בוהקים, צהובים וכתומים (פיגמנט קרוֹטנוֹאיד).

ראשית, כיצד מְוֻּסֶּתֶת מידת הרכּוּת של הפרי? הרכוּת או הקשיחוּת של הפרי נקבעת על-ידי מצבן של דְּפָנוֹת התא שלו. דפנות התא מקיפות כל תא של הצמח ומכילות שכבה קשיחה של סוכרים, שנקראים רב-סוכרים, אשר סוגרים את קרוּם הפלזמה של כל תא (איור 1). שלושת רבֵי-הסוכרים העיקריים שבדופן התא הם צלוּלוֹז, הֶמִיצלוּלוֹז ופֶקְטִין. צלולוז מורכב ממאות יחידות של גלוקוז אשר מחוברות יחד ויוצרות שרשרת ארוכה; המיצלולוז גם הוא שרשרת ארוכה של סוכרים, אולם שלא כמו צלולוז הסוכרים האלה יכולים לכלול הרבה סוגים שונים של חד-סוכרים כמו גלוקוז, קסילוז, גלקטוז ומנוז. בִּמְקוֹם להיות שרשראות ישרות של סוכרים, המבנה של המיצלולוז הוא מסועף; גם פקטינים הם שרשראות ארוכות ומסתעפות של סוכרים, אולם במקרה הזה הסוכרים הם חומצה גלקטורונית, רהמנוז, גלקטוז ואראבינוז. כאשר דופן התא מתחילה להתפרק, הפרי מתחיל להתרכך [2]. התפרקות דופן התא מתרחשת כאשר חלבונים שנקראים אנזימים ממיסים את רבי-הסוכרים החשובים שבדופן התא. הפעילוּת של האנזימים האלה מקושרת ישירוֹת לחיי המדף של הפרי ולמרקמו [2]. רכוּת של פירות מושפעת גם מלחץ הנוזלים בתוך קרום הפלזמה של התא, שנקרא לחץ טוּרגוֹר (Turgor pressure). לחץ טורגור משאיר את הפרי קשיח, בדיוק כמו שלחץ אוויר בתוך בלון משאיר את הבלון קשיח. אחרי התבגרות או קציר פירות מאבדים נוזלים (מים), מה שגורם לירידה בלחץ טורגור ולהצטמקות של הפרי. בפירות כמו תותים, כאשר הפרי מאבד 10%-6% מהנוזלים שלו הוא כבר לא נראה טוב, ועשוי שלא להיבחר על-ידי צרכנים.

איור 1 - מבנה דופן התא של צמחים A. מבנה דופן התא של עגבניה, שאפשר לצפות בו בהגדלה במיקרוסקופ.
  • איור 1 - מבנה דופן התא של צמחים A. מבנה דופן התא של עגבניה, שאפשר לצפות בו בהגדלה במיקרוסקופ.
  • B. אפשר לראות שהתאים מוקפים בדפנות תאים שמורכבות מרבי-סוכרים, אשר מסומנים בעיגול כחול. C. דופן התא מורכבת משלושה מרכיבים עיקריים שנקראים צלולוז, המיצלולוז ופקטין. Cellulose = צלולוז Hemciellulose = המיצלולוז Pectin = פקטין.

בואו נדון כעת באופן שבו הבשלה של פירות מוציאה לאור את הטעם של הפרי, ובפרט את המתיקוּת של הפרי. במהלך ההבשלה מתרחשת עלייה בקצב הפירוק של עמילן בתוך הפרי, ובהתאם עלייה בכמות הסוכרים הפשוטים שטעמם מתוק כמו סוכרוז, גלוקוז ופרוקטוז. התהליך מובהק במיוחד בהבשלה של בננות. טעמן של בננות ירוקות אינו מתוק כלל, וככל שהן מבשילות טעמן הולך וממתיק. ישנה גם ירידה בחוּמציוּת ככל שהפרי מבשיל, וירידה בכמותם של חומרי הפרי המרירים, כמו למשל אלקלוֹאידים. לבסוף, כאשר הפירות מבשילים הם מייצרים תרכובות מורכבות שמשוחררות אל האוויר, אשר מספקות לפרי הבשל את הארומה הנעימה שלו.

באמצעות השינויים האלה פירות מבשילים ונעשים מתוקים, צבעוניים, רכים ובעלי טעם טוב. עבור הצמח, משתלם להשקיע משאבים בפרי ובהבשלתו מאחר שפרי בשל מושך את הצרכנים שמסייעים להפרוֹת את הפרי (כלומר לפזר את הזרעים שלו למרחק), מה שחשוב עבור הישרדוּת הצמח וגדילתו מחדש.

כיצד אנו יכולים לעצור את הבשלתם של פירות במהלך האחסון והשינוע?

דאגה עיקרית שנוגעת להבשלה של פירות היא שההבשלה אינה נמשכת זמן רב טרם שהפרי מתחיל להרקיב. אובדן הקשיחוּת וייצור הסוכרים, שמקושר עם הבשלה, יכול גם לגרום לפרי להיות פגיע על-ידי פתוגנים כמו בקטריה, וכן להירקב. התרככוּת יֶתֶר של פרי היא גורם עיקרי להירקבות במהלך השינוע, בפרט עבור פירות טרופיים כמו מנגו ובננה. הירקבות יכולה להיות מופחתת באמצעות שינוע מהיר של פירות טריים, או על-ידי הֶאָטָה של הבשלת הפרי. ישנן כמה דרכים לְהָאֵט הבשלה של פירות. דרך אחת להאט את ההבשלה היא באמצעות הורדת הטמפרטורה (קירור). בדרך כלל משתמשים בטמפרטורות קרות, מעל לטמפרטורת הַקְּפִיאָה. אף על פי שאפשר להקפיא את כל הפירות, לאחר ההפשרה פירות רבּים מאבדים מטעמם, והמרקם שלהם נעשה רך מאוד. פטל הוא יוצא דופן – לעיתים קרובות אפשר למצוא במכולת פטל קפוא. בדרך כלל, כדי להקפיא פרי מסוים חותכים אותו לחתיכות קטנות, ואז כשהוא מפשיר אפשר להשתמש בחתיכות האלה כדי להכין מְחִית או שייק פירות. החדשות הטובות הן שהקפאה נוטה לְשַׁמֵּר את הערך התזונתי של הפרי. פירות מסוימים, כמו בננה, יכולים להינזק על-ידי קירור, ועובדה זו מגבילה את הגישה שתוארה לעיל [2]. זו הסיבה לכך שאיננו מאחסנים בננות במקרר! דרך נוספת להאט את ההבשלה היא באמצעות שליטה באטמוספרה שסביב לפרי, בעיקר על-ידי הגדלת ריכוזֵי הפחמן הדו-חמצני והפחתת ריכוזֵי החמצן. פרי זקוק לחמצן כדי להבשיל, כך שאם יש פחות חמצן באטמוספרה הפרי יבשיל לאט יותר. דרך נוספת להאטת ההבשלה היא חסימת פעולתו של האֶתִילֶן. אתילן הוא הוֹרמוֹן שדרוש כדי לְעוֹרֵר את הבשלת הפרי, והוא יכול להיחסם על-ידי שימוש בתרכובות מלאכוּתיוֹת כמו למשל 1-מתיל-ציקלוֹ-פרופן (1-MCP: 1-methyl-cyclo-propene). אפשר להשתמש ב-1-MCP גם כדי לשמור על רעננותם של פרחים שנקטפו.

אפשר להשתמש בגז אתילן כדי לְוַסֵּת את הבשלת הפרי

אתילן הוא גז שֶׁמֻכָּר בתור ”הורמון הבשלת הפרי“. כל פרי מייצר כמות כלשהי של אתילן במהלך מחזור חייו. אולם בחלק מהפירות, רמות האתילן עולות בחדוּת כאשר הפרי מתחיל להבשיל. אפשר לסווג פירות לשתי קבוצות עיקריות, בהתבסס על תגובתם לאתילן במהלך ההתבגרות. הקבוצה הראשונה נקראת פירות קְלימַקְְטֵֵרִיים, שבהם ההבשלה מְלֻוָּה בעלייה חדה ברמות האתילן. הפירות האלה יכולים להגיב בהבשלה מואצת גם לאתילן שמגיע אליהם ממקור חיצוני. פירות אלה כולל פירות בשרניים כמו עגבניה, אבוקדו, תפוח, מֶלוֹן, אפרסק, קיווי ובננה. הקבוצה השנייה נקראת פירות לא קלימקטריים, ובה ייצור האתילן אינו מתגבר במהלך ההבשלה. אולם, הפירות האלה עדיין יכולים להבשיל אם הם נחשפים למקור אתילן חיצוני, בדומה לפירות קלימקטריים. פירות אלה כוללים תותים, ענבים ופירות הדר [3]. אנו נתמקד בהבשלה של פירות קלימקטריים שמושפעים מאתילן.

עבור פירות קלימקטריים, חשיפה לריכוז ראשוני נמוך של אתילן גורמת לפרי לייצר בעצמו כמויות גדולות יותר של אתילן, עד להגעה לריכוז שיא [4]. העלייה הזו בריכוז האתילן מעוררת עלייה בקצב חילוף החומרים של הפרי, וגורמת לשינויים שהפרי עובר במהלך ההבשלה. הבשלה של פירות קלימקטריים יכולה, לכן, להיות מואטת באמצעות הפחתת כמויות האתילן שהפירות מייצרים, או חסימת פעולתו של האתילן [5]. השיטות שתיארנו לעיל להאטת הבשלת הפרי פועלות בדרך זו, מאחר שבאופן כללי טמפרטורות נמוכות מפחיתות את חילוף החומרים של הפרי. אטמוספרה מבוּקרת מגבילה את כמות החמצן סביב לפירות, וחמצן דרוש לייצור של אתילן. פעולת האתילן מדוכאת על-ידי פחמן דו-חמצני ועל-ידי 1-MCP. שיטה אחרת להאטת ההבשלה היא הסרה של אתילן מסביבת אחסון הפרי על-ידי חומרים שסופחים אתילן, כמו למשל אשלגן פרמנגנט. ברגע שהפרי מגיע לנקודת היעד שלו, אפשר להבשיל אותו באמצעות חשיפה לגז אתילן.

השפעתו של אתילן על הבשלת הפרי תלויה בגורמים רבים. הפירות צריכים להיות בוגרים מספיק כדי להיות מסוגלים להגיב לאתילן בצורה יעילה. אצל זנֵּי פירות רגישים במיוחד, כמו מלונים ובננות, אתילן מעורר באופן מיידי את ההבשלה, אולם ככל שהפרי צעיר יותר נדרשת כמות אתילן גדולה יותר כדי לגרום להבשלה. אצל זנֵּי פירות רגישים פחות, כמו עגבניות ותפוחים, טיפול באתילן מפחית את פרק הזמן לפני שההבשלה מתרחשת. חלק מהפירות, כמו אבוקדו, אינם מבשילים בעודם מחוברים לעצים, ומגבירים באופן הדרגתי את רגישותם לאתילן לאחר קצירתם [6].

מדוע פרי רקוב מרקיב את כל הסל? כיצד הַיֶּדַע הזה יכול לסייע לנו?

כל הצמחים מייצרים אתילן במהלך מחזור חייהם. ייצור אתילן יכול להתגבר עד פי 100 ויותר במהלך שלבים מסוימים בחיי הפרי – למשל, בתגובה לפצע [1]. מצרים קדמונים נהגו לחתוך תאנים כדי להאיץ את הבשלתן, מאחר שהאתילן שמיוצר על-ידי רקמת הפרי הפצוע מעורר את תגובת ההבשלה. באופן דומה, הסינים הקדמונים נהגו להבעיר קטורת בחדרים סגורים שבהם אוחסנו אגסים, מאחר שבעירת הקטורת שִׁחְרְרָה אתילן בתור תוצר לוואי. הָאִמְרָה ”תפוח מקולקל אחד יכול להרקיב את כל הסל“, מבוססת על שחרור של אתילן מתפוחים נרקבים, מה שמאיץ את הבשלתם של תפוחים אחרים בסביבת התפוח הנרקב [5].

בגז אתילן נעשה שימוש מסחרי עבור הבשלת פירות אחרי שהם נקטפו. פירות כמו עגבניות, בננות ואגסים נקצרים ממש לפני שהבשלתם מתחילה (בדרך כלל בשלב שבּו הפרי קשיח וירוק, אולם בוגר). כך נותר זמן לאחסן את הפרי ולשנע אותו למקומות מרוחקים. ברגע שהפרי מגיע ליעדו ההבשלה מבוצעת בתנאים מבוקרים. בדרך כלל היא מבוצעת בחדרי הבשלה מיועדים, בעלי תנאים אופטימליים של טמפרטורה, לחות וריכוז אתילן. התנאים המיוחדים האלה גורמים לפרי להבשיל בקצב עקבי. במרכּוֹלים אתם עשויים להיתקל בפירות כאלה, אשר מכונים “Ripe ’n’ Ready” [5]. בדרך כלל, משתמשים בריכוזים נמוכים של אתילן עבור הבשלה מסחרית של פירות, מאחר שזה כל מה שנדרש כדי לעורר את תגובת ההבשלה הטבעית של הפרי. עד שהפרי אשר טופל באתילן מגיע לצרכן, האתילן שסופק מבחוץ כבר איננו בנמצא, והפרי מייצר את האתילן בעצמו. הן אתילן והן סוֹכֵן הבשלה נפוץ נוסף, מתיל יַסמונט, ידועים כבלתי רעילים עבור בני אדם; אולם הם יחסית יקרים.

נסו זאת בבית!

הֲבָנַת השפעתו של אתילן על תוצרת טרייה יכולה להיות מועילה עבור הבשלת פירות במטבח שלנו.

  • אם יש בידיכם אבוקדו לא בשל, או פירות לא בשלים אחרים, נסו לשים אותם בתוך שקית נייר עם בננה בשלה. זה יאיץ את הבשלת האבוקדו (או הפירות האחרים) מאחר שהבננה הבשלה משחררת אתילן, והאתילן הזה יעורר את התגובה הקלימקטרית של האבוקדו. אסטרטגיה זו פועלת כאשר הפרי הבשל הוא כזה שמשחרר ריכוזים גבוהים מספיק של אתילן, כמו למשל תפוח, אגס, בננה או פסיפלורה [5].
  • נסו לשים בשקית נייר לימון ירוק יחד עם בננה מבשילה, וראו מה קורה לצבע של הלימון. משתמשים באתילן גם כדי ”להסיר“ את הצבע הירוק של פירות הדר, באמצעות המרצת פירוקו של הפיגמנט הירוק (כלורופיל), מה שגורם להיצבעות הקליפה בצהוב או בכתום. במקרה כזה הטעם אינו נפגם מאחר שזהו המשך של תהליך טבעי במחזוֹר חייו של הצמח.

אם תנסו את הדברים האלה בבית, זכרו שהבשלה מתבצעת הכי טוב בטמפרטורת החדר, בסביבות 20 מעלות צלזיוס, מאחר שטמפרטורות נמוכות יכולות להשבית את פעולתם של אנזימים חשובים בהבשלת פירות. לכן, כדאי לערוך את הניסוי הזה מחוץ למקרר.

מילון מונחים

דופן התא (Cell wall): מבנה מורכב שבנוי בעיקר מרב-סוכרים אשר מקיפים את תאי הצמח, וּמְספּקים את המבנה והקשיחוּת של התאים.

רב-סוכר (Poly saccharide): מולקולה שמורכבת משרשראות ארוכות של סוכרים, כמו למשל גלוקוז, אשר מחוברים יחד ויוצרים שרשראות ישרות או מסתעפות.

צלולוז (Cellulose): רב-סוכר שמצוי בדופן התא ומורכב משרשראות ארוכות של גלוקוז.

המיצלולוז (Hemicelluloses): קבוצה של רב-סוכרים שמצויה בדופן התא. ההמיצלולוז מורכב משרשראות ארוכות של סוכרים אשר כוללות בדרך כלל גלוקוז, קסילוז, אראבינוז, גלקטוז ומנוז.

פקטין (Pectin): קבוצה של רב-סוכרים שמצויה בדופן התא. הפקטין מורכב משרשראות ארוכות ומסתעפות של סוכרים, שכוללים בדרך כלל חומצה גלקטורונית, רמנוז, גלקטוז ואראבינוז.

אתילן (Ethylene): גז (נוסחה כימית C2H4) שמיוצר על-ידי צמחים ומֻכָּר בתור ”הורמון ההבשלה“, אשר מעורר את הבשלתם של פירות.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.


מקורות

[1] Grierson, D. 2013. “Ethylene and the control of fruit ripening,” in The Molecular Biology and Biochemistry of Fruit Ripening, eds Grahman, S., Mervin, P., James, G., and Gregory, T. (Boston: Blackwell Publishing Ltd), 43–73.

[2] Osorio, S., Fernie, A. R. 2013. “Biochemistry of fruit ripening,” in The Molecular Biology and Biochemistry of Fruit Ripening, eds Grahman, S., Mervin, P., James, G., and Gregory, T. (Boston: Blackwell Publishing Ltd), 1–19.

[3] Alexander, L. 2002. Ethylene biosynthesis and action in tomato: a model for climacteric fruit ripening. J. Exp. Bot. 53, 2039–2055. doi: 10.1093/jxb/erf072

[4] Mazonde, B., Mujuru, F., and Muredzi, P. 2017. Design of a controlled atmospheric storage facility for climacteric fruits. Int. J. Rural Dev. Environ. Health Res. 1, 47–59.

[5] Frontline Services. 2015. Fruit Ripening Gas – Ethylene. Available at: http://www.frontlineservices.com.au/Frontline_Services/Fruit_ripening_gas_-_ethylene.html (Accessed: November 2, 2017).

[6] Brady, C. J. 1987. Fruit ripening. Annu. Rev. Plant Physiol. 38, 155–178. doi: 10.1146/annurev.pp.38.060187.001103