האם אי פעם תהיתם

• מדוע בננות מתכווצות כשהן נשארות גלויות במטבח במשך זמן מה, כפי שקורה גם לפירות ולירקות אחרים בתנאים דומים?
• מדוע אנו שומרים את מַרְבִּית הפירות והירקות שלנו במקרר? האם אתם או הוריכם מקפידים לעשות זאת במיוחד עם ירקות עליים?
• מדוע לעיתים ניתן למצוא מים בתוך אריזות של פירות וירקות אף על פי שקודם לכן הן היו יבשות? האם זה קסם, או שהמים מגיעים מהפירות ומהירקות?

על שאלות אלה ניתן לענות בקלות אם נבין את תהליכי הדִּיּוּת והנשימה בצמחים.

מהו דִּיּוּת?

דיות הוא תהליך שבו מים יוצאים מצמחים (איור 1A). מים נוזליים בתוך עלים ובחלקי צמח אחרים מתאדים, ואדי המים שנוצרים נעים החוצה לאוויר הסובב. באופן רגיל, צמחים יכולים להחליף בקלות את המים ה''אבודים'' האלה באמצעות לקיחת מים מהאדמה, בסיוע שורשיהם. מים אלה משונעים במַעֲלַה הגבעולים לעלים, דרך רקמה מתמחה דמוית-צינור שנקראת עֵצָה. צמחים גם צורכים חומרי מזון יקרי ערך ממֵי האדמה, ומעבירים את חומרי המזון הללו לעלים ולחלקים אחרים בצמח. צריכת חומרי מזון היא מטרה עיקרית אחת של דיות בצמחים. המטרה האחרת היא לקרר את העלים כשחם בחוץ. ככל הנראה חוויתם את אפקט הקירור הזה בעצמכם, כאשר מים מתאדים מעורכם אחרי שאתם יוצאים מבריכת שחייה. התהליך של דיות מסייע לנו, בני האדם, לְחַיּוֹת ולצמחים להתקרר. מגניב, נכון?

דיות מתרחש בכל סוגי הצמחים, לרבּוֹת תבלינים, שיחים ועצים; ובחלקים שונים של הצמח שנקצרו, כמו: שורשים, גבעולים, פרחים, או פירות. אפילו אם הפירות והירקות מופרדים מהצמח, הם ממשיכים לבצע דיות, ולכן לאבד מים. ההבדל הוא שהפירות והירקות המופרדים אינם יכולים להחליף את המים שהם מאבדים. בפירות ובירקות, תהליך הדיות גורם להתכווצות, להצטמקות, להפחתת הבּרק ולקמילה. כאשר פירות וירקות ממשיכים לאבד מים, המראֶה שלהם, איכותם, חיי המדף שלהם ומידת האטרקטיביוּת שלהם בעיני הצרכנים, פוחתים [1]. ככל הנראה הבחנתם בכך בפירות ובירקות במטבח שלכם. בסופו של דבר הם נעשים קטנים יותר ופחות מושכים לאכילה – זאת כתוצאה מתהליך הדיות.

כמות המים שאובדים בדיות קשורה לפני השטח של הצמח ולמאפיינים של העור, או הקליפה, של פירות וירקות. מים יוצאים מצמחים דרך העור המכסה אותם. מסיבה זו, ירקות ירוקים עליים וירקות כמו כרובית, שפני השטח שלהם גדולים, מבצעים יותר דיות מתפוזים או מעגבניות, אשר להם מבנה כדורי, שהוא בעל שטח פנים קטן יותר. כעת, נשווה בין תפוח לפטרייה. לתפוחים יש עור עבה יותר, לכן, למים קשה הרבה יותר לצאת דרך קליפת התפוח העבה, דמוית השעווה, מאשר דרך פני השטח של הפטרייה, שאין לה עור. אם כן, צורת הצמח, גודלו ומבנהו משפיעים כולם על דיות.

גורמים אחרים, כמו למשל שלב הבגרות; פגיעות עור; טמפרטורה; זרימת אוויר ולחוּת, יכולים אף הם להשפיע על דיות. לדוגמה, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר והלחות נמוכה יותר, כך דיות הפירות והירקות רב יותר. כדי להדגים זאת, מדדנו את הדיות של תותים שנקטפו בטמפרטורות ובלחויות שונות [2]. כאשר העלינו את הטמפרטורה מ-4 ל-20 מעלות צלזיוס, מה שגם הפחית את הלחות, הדיות גדל ביותר מפי חמישה!

מדידת דיות והדמייתו

תוכלו למדוד דיות בקלות בבית. כל שאתם צריכים הם פרי או ירק שאתם אוהבים; משקל מטבח; נייר ועט. במשך כמה ימים, עקבו אחרי הַמָּסָה (המשקל) של הפרי או הירק שבחרתם (המוצר). ככל שהזמן עובר, תבחינו כי המוצר שלכם ייעשה קל יותר ויותר. מרבית אובדן המסה הזה קשור באובדן המים דרך דיות. תוכלו אפילו לחשב את אחוז מסת התוצר שלכם שנאבדה לאורך הזמן דרך דיות, על ידי פתרון המשוואה הזו:

כאשר M_i היא המסה ההתחלתית של המוצר, M_t היא המסה הסופית שלו, ומצד שמאל של המשוואה מופיע אובדן המסה באחוזים.

תוכלו גם לְדַמּוֹת את תהליך הדיות באמצעות ניסוי פשוט אך מעניין. כל שתצטרכו עבורו הוא כמה עלי חסה; מים; צבע מאכל למזון וכוס שתייה שקופה או קנקן שקוף. מלאו כ-1/3 מנפח הכוס במים. ערבבו צבע מאכל עם המים, עד שהמים יתכהו. אם תרצו, תוכלו להשתמש בכמה כוסות עם מים בצבעים שונים! שימו את עלי החסה במים (איור 2A). אחרי כמה שעות, תתחילו לראות שהעלים נעשים צבעוניים יותר כשהם מבצעים דיות. העלים שואבים את המים הצבועים מהכוס, ומשנעים אותם לפני השטח של העלה, שם הם מתאדים (איור 2B). ניסוי זה עובד גם עם סלרי, לפת, כרוב, או עם פרחים בעלי עלי כותרת לבנים (איורים 2C,D).

מהי נשימה?

במונחים פשוטים ביותר, בנשימה צמחים ''שואפים'' חמצן (O₂) מהאוויר, בלילה, ו''נושפים'' פחמן דו-חמצני (CO₂), ממש כפי שאתם מבצעים בנשימה. אולם, עבור בני אדם, חיות וצמחים, חילוף הגזים הזה הוא רק חלק מכל הסיפור. בתהליך הנשימה השלם, צמחים צורכים סוכרים, או במקרה של אבוקדו למשל, שומנים וחמצן, ומייצרים פחמן דו-חמצני, מים וחוֹם בתאים (איור 1B) [3]. במילים אחרות, ניתן לומר כי נשימה היא תהליך שבו ''מזון'' מפורק בסיועו של חמצן כדי לייצר אנרגיה.

אולם, צמחים אינם אוכלים (פרט לצמחים טורפים) – אם כן, כיצד הם מקבלים את מזונם? אתם ודאי יודעים מהי פוטוסינתזה. במהלך היום, צמחים יכולים ''להפוך'' את הנשימה, לקחת פחמן דו-חמצני מהאוויר ומים מהאדמה, ובסיועה של אנרגיה הנספגת מאור השמש, לייצר סוכרים וחמצן.

כפי שראינו עבור דיות, גורמים רבים יכולים להשפיע על נשימה של פירות וירקות. לעיתים קרובות, גורמים אלה מתחלקים לשתי קבוצות: גורמים שמשפיעים על גדילת פירות וירקות לפני הקציר, וגורמים שהם רלוונטיים אחרי הקציר. לפני הקציר, העונה והאקלים משפיעים על כמות הנשימה של פירות וירקות. עבור נשימה, הטמפרטורה היא גורם חשוב ביותר. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך הפירות והירקות ינשמו יותר. אם כן, ביום חם פירות וירקות ינשמו יותר ממה שהם ינשמו ביום קר. לאחר הקציר, הטמפרטורה וריכוזי הפחמן הדו-חמצני והחמצן סביב לפירות ולירקות ישפיעו שניהם על הנשימה. כדי להדגים זאת, מדדנו את שיעורי הנשימה בטמפרטורות שונות של תותים קטופים [2]. כשהטמפרטורה עלתה מ-4 ל-20 מעלות צלזיוס, הנשימה של הפירות גדלה ביותר מפי חמישה!

נשימה גם יכולה להשפיע על חיי המדף של פירות וירקות. לדוגמה, אם לפירות ולירקות אין חמצן לשאוף פנימה, הם יעברו תהליך אחר שנקרא תסיסה, אשר ייצר טעם וריח חזקים. אולם אל תחשבו שתסיסה היא תמיד דבר רע. עבור מוצרים מסוימים, כמו למשל יוגורט, זהו תהליך רצוי, אולם עבור מוצרים אחרים כמו למשל פירות וירקות טריים, היא אינה דבר טוב.

מדידת נשימה

מדידת נשימה של צמחים בבית היא מעט יותר מורכבת, לכן ייתכן שתרצו להשאיר זאת למדענים. לתהליך המדידה נדרשים קופסה אטומה או מְכָל אחר שמוֹנעים מאוויר להיכנס פנימה או לצאת החוצה, וכן חיישנים של חמצן ופחמן דו-חמצני. כלים אלה מודדים את כמויות החמצן והפחמן הדו-חמצני באוויר, ורושמים אותן. פרי או ירק נאטמים בתוך הקופסה האטומה, ובמהלך הזמן הם ישתמשו בחלק מהחמצן וייצרו פחמן דו-חמצני על ידי נשימה. תהליך זה יפחית את ריכוז החמצן ויגדיל את ריכוז הפחמן הדו-חמצני בקופסה האטומה. החיישנים רושמים את השינויים האלה [4].

כיצד ניתן לשמור על טריוּת פירות וירקות לאורך זמן ממושך יותר?

אנו משוכנעים שאתם כבר נוקטים בכמה צעדים בבית לשמירה על טריוּת הפירות והירקות שלכם! ראשית, אתם ככל הנראה שומרים אותם במקרר. קירור מסייע לפירות ולירקות להחזיק מעמד זמן רב יותר, מאחר שהטמפרטורה היא גורם מפתח שמשפיע הן על דיות הן על נשימה. אם כן, על ידי שמירת הפירות והירקות שלכם בקירור, אתם מאיטים את הדיות ואת הנשימה, מה שמסייע למוצרים אלה להחזיק מעמד זמן רב יותר.

חשוב לדעת כי לכל פרי וירק תנאי אחסון ייחודיים. שני הגורמים החשובים ביותר הם טמפרטורה ולחות (טבלה 1). מרבית הפירות והירקות מעדיפים לחות גבוהה של 90-85%. אולם, חלק מהמוצרים מחזיקים מעמד זמן רב יותר בלחות נמוכה יותר, כמו למשל שום ובצל, אשר מעדיפים לחות של 75-70%. לחות נמוכה יותר מסייעת למוצרים האלה להימנע מספיגת מים, כיוון שמים עשויים לגרום להם להפוך עבשים ומקולקלים.

אריזה היא שיטה פשוטה נוספת לשמירה על טריותם של פירות וירקות. כמעט כל אריזה היא מועילה, אפילו שקית נייר. אריזה מגדילה את הלחות סביב לפירות ולירקות, ולכן מאיטה את הדיות. חֲבָרוֹת רבות משתמשות בסוג אריזה מסוים שנקרא modified atmosphere packaging, אשר ניתן לראות במרכּולים לעיתים קרובות. סוג האריזה הזה מעוצב במיוחד להפחתת הנשימה של פירות וירקות, באמצעות שינוי ריכוז החמצן שזמין לשימושם [6]. בדרך כלל, באריזות האלה יש פחות חמצן ויותר פחמן דו-חמצני בהשוואה לאוויר שמחוץ לאריזה.

הגיע הזמן לענות על השאלות שהוצגו בתחילת המאמר:

• מדוע בננות מתכווצות כשהן נשארות גלויות במטבח במשך זמן מה, כפי שקורה גם לפירות ולירקות אחרים בתנאים דומים?

עד כה כבר למדתם כי פירות וירקות נושמים ומבצעים דיות. בתהליך הדיות, הצמחים מאבדים מים, וכתוצאה מכך הם מאבדים חלק מהמָסָה שלהם. בתהליך הנשימה – פירוק סוכרים לפחמן דו-חמצני, מים וחום מוביל אף הוא לאובדן מסה.

• מדוע אנו שומרים את מרבית הפירות והירקות שלנו במקרר? האם אתם או הוריכם מקפידים לעשות זאת במיוחד עם ירקות עליים?

כפי שהסברנו קודם, הן דיות הן נשימה תלויים בטמפרטורה. טמפרטורות נמוכות יותר מגבילות את שני התהליכים, ולכן הם מואטים, מה שמאריך את חיי המדף של פירות וירקות. במקרה של ירקות עליים, כמו חסה לדוגמה, הם יקמלו מהר מאוד אם יישארו בחוץ, במיוחד ביום חם ויבש.

• מדוע לעיתים ניתן למצוא מים בתוך אריזות של פירות וירקות אף על פי שקודם לכן הן היו יבשות? האם זה קסם, או שהמים מגיעים מהפירות ומהירקות?

אין כאן קסם! המים מגיעים מהפירות ומהירקות; אלו פשוט המים המשוחררים על ידי דיות. אדי המים מִתְעַבִּים בתוך האריזה, והופכים לנוזל.

לסיכום, אנו מקווים שנהניתם ללמוד על אודות נשימה ודיות. אנו מאחלים לכם הנאה גם מהדמיית דיות בבית, ומדידתו. שתפו בתוצאות את הוריכם וחבריכם!

מילון מונחים

דיות (Transpiration): ↑ התהליך שבו אדי מים משוחררים מפני השטח של צמחים, פרחים, פירות, או ירקות.

נשימה (Respiration): ↑ תהליך שמשמש צמחים ליצירת אנרגיה. במסגרת תהליך זה נעשה שימוש בחמצן ובסוכרים מאוחסנים, ומיוצרים פחמן דו-חמצני ומים.

עצה (Xylem): ↑ הרקמה שבאמצעותה צמחים מעבירים מים וחומרי מזון מהשורשים לשאר חלקי הצמח.

חיי מדף (Shelf Life): ↑ אורך הזמן שמוצר מזון ראוי לאכילה, ולכן מאושר למכירה.

לחות (Humidity): ↑ מדד לכמות אדי המים באוויר.

חילופי גזים (Gas Exchange): ↑ תנועה של גז מאזור של ריכוז גבוה, כלומר אזור שבו יש הרבה ממנו, לאזור של ריכוז נמוך.

תסיסה (Fermentation): ↑ תהליכים כימיים שקשורים לנשימה ומתרחשים בצמחים ובחיות במקרים שבהם זמין חמצן בריכוז נמוך בלבד.

Modified Atmosphere Packaging: ↑ סוג מיוחד של אריזת מזון שמסייע לשנות את הרכּב הגז בתוֹכה, ובכך מפחית את הנשימה אך מאריך את חיי המדף של המוצר.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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