אם אתם מרימים גבה בשאלה מה הקשר בין סקרנות מדעית ובין פוליטיקאי ומדינאי, אז אולי ידהים אתכם לגלות שהרבה פעמים המדע מצליח לחבר בין אנשים גדולים ורעיונות גדולים. הפעם נברר מה הקשר בין חיים ויצמן המדען פורץ הדרך, תסיסה חיידקית והקמת מדינת ישראל. וכמובן גם הכנו לכם ניסוי מדע במטבח שכיף לעשות וטעים לאכול.
חיים ויצמן נשיאה הראשון של מדינת ישראל היה מדען פורץ דרך ובזכות תגליותיו המדעיות, בעיקר בתחום התסיסה החיידקית, הוביל גם לפריצת דרך מדינית עבור התנועה הציונית.
למעבר לניסוי מדע במטבח-תסיסה חיידקית
תחילת דרכו של חיים וייצמן
חיים עזריאל ויצמן נולד להורים צנועים בנובמבר 1874 במוטול, פולין בעבר האמפריה הרוסית כיום בלרוס. חיים היה הילד השלישי מבין 15 אחים ואחיות. אימו רחל לאה ואביו עזר עמלו רבות על מנת לכלכל את המשפחה ולאפשר לילדים חיים טובים והשכלה ראויה ככול הניתן. אביו עזר ויצמן, עבד כמוביל עצים למסחר. הכפר בו גרו שהיה עיירה יהודית קטנטנה שכן קרוב ליערות עבותים, סביבה שהנחילה בחיים הילד אהבה לעצים, שתימשך עד סוף ימיו. בצעירותו הוא בילה את הקיץ בהובלת העצים של אביו על גבי רפסודות העץ במורד הנהר לנמלים הבלטיים.
למרות האמצעים הדלים, ההורים דאגו לכך שילדיהם יקבלו את היתרונות של חינוך מתקדם בנוסף לחינוך יהודי אורתודוקסי קפדני. ואומנם כל ילדיהם (מלבד אחד) הפכו בסופו של דבר למדענים, רופאים, רופאי שיניים, מהנדסים ופדגוגים. חיים למד כילד ב"חיידר" מי שלא מכיר את המונח מהעיירה היהודית זהו שמו של בית ספר יהודי בו למד עברית, יהדות ותורה. בית ספר שהטמיע בו את זהותו היהודית בצורה עמוקה. בהגיעו לגיל 11, נשלח לבית הספר התיכון בעיר פינסק הסמוכה, שם עודד את כישוריו המדעיים יוצאי הדופן מורה למדעים. חיים התעניין מאוד בכימיה ובמיוחד במציאת פתרונות שימושיים לתעשייה ולחקלאות.
כאשר סיים חיים ויצמן את לימודיו בתיכון בשנת 1891, עזב הסטודנט הצעיר, את רוסיה כדי ללמוד כימיה בגרמניה ובשווייץ, חיים הצליח לחסוך מעט כסף משיעורים פרטיים במדעים ורוסית. לאחר קבלת תואר דוקטור בהצטיינות בפריבורג, שוויץ בשנת 1900 התקבל ויצמן כמרצה ולימד כימיה באוניברסיטת ז'נבה ובמקביל עסק במחקר בתחום כימיה אורגנית. חיים ויצמן היה חוקר מצטיין והצליח להשיג כמה תגליות חשובות. על תגליות אלה הצליח להוציא פטנט. על ידי מכירת מספר תגליות מוגנות בפטנט, הוא שיפר את מצבו הכלכלי והיה מסוגל לעזור לאחיו ואחיותיו הצעירים במהלך לימודיהם בקולג'.
ויצמן השתקע באנגליה בשנת 1904 שם קיבל משרה באוניברסיטת מנצ'סטר. תקופה זו השפיעה לא רק על הקריירה של ויצמן כמדען בכיר ומדינאי מוערך אלא גם על גורלה העתידי של מדינת היהודים.
איך תסיסה חיידקית השפיעה על הקמת מדינת ישראל
עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה (1914-1917) בבריטניה היה צורך דחוף באצטון כחומר חשוב עבור ייצור חומרי נפץ. בתקופה זו אצטון יוצר מסידן אצטט. סידן אצטט מיוצר ממינרל שמופק מאבן גיר. שלב זה של אבן גיר היה בעייתי עבור בריטניה. חומר הגלם של מרבצי אבן גיר נמצאים באזורי השליטה של האויב-הקיסרות הגרמנית. כלומר מחסור באבן גיר הוביל למחסור באצטון בלעדיו אין חומר נפץ. אם אין חומר נפץ אי אפשר לנצח במלחמה.
כאן נכנס לתמונה דוקטור חיים ויצמן שבאותה תקופה התמנה לראש המחקר של מעבדות הצי הבריטי בלונדון, על מנת למצוא דרך חלופית לייצור אצטון.
ויצמן התבסס על עבודתו הקודמת בה חיפש חיידק לצורך ייצור בוטנול לתעשיית הגומי. כך גילה ויצמן דרך להפיק אצטון בשיטה ביוכימית על ידי תסיסה של צמחים. לייתר דיוק תסיסה של עמילן שהוא חומר תשמורת בצמחים. לצורך תהליך התסיסה של עמילן השתמש ויצמן בחיידקים. החיידק בו התשתמש ויצמן לתהליך קיבל את הכינוי האורגניזם של ויצמן או בשמו המדעי "Clostridium acetobutylicum".
חיידק זה פירק את העמילן לתערובת של אצטון בוטנול ואתנול. בשלב הבא מהתערובת הזו זוקק האצטון. התהליך שמצא ויצמן היה קריטי לניצחון של בריטניה במלחמת העולם הראשונה. שר החימוש הבריטי לויד גו'רג ושר הצי הימי וינסטון צ'רצ'יל שלימים יהיה ראש ממשלת בריטניה התוודעו באופן אישי לויצמן אשר המצאתו חילצה את בריטניה ממשבר חימוש גורלי. הישג זה הגביר את ההשפעה של ויצמן בממשל הבריטי והשפיע בצורה מכרעת על פרסום הצהרת בלפור.
הצהרת בלפור היא כינוי המקובל למסמך שנכתב על ידי שר החוץ הבריטי הלורד ארתור ג'יימס בלפור ועיקרו היא הצהרה שבריטניה תתמוך בהקמת בית לאומי לעם היהודי בארץ ישראל. בסוף מלחמת העולם הראשונה בריטניה היא מעצמה עולמית והסכמתה לפרוס את חסותה על התנועה הציונית ולסייע לה למימוש מטרתה העיקרית הייתה הישג מדיני חסר תקדים. מעודד מהשיג זה ויצמן עזב את עבודתו המדעית כמעט לחלוטין והתמסר לפעילות המדינית הציונית להקמת מדינת ישראל. יעברו עוד כ-30 שנה עד שחיים ויצמן יתמנה לנשיא הראשון של מדינת ישראל.
מהי תסיסה חיידקית
תסיסה או בשמה הלועזי פרמנטציה היא תהליך ביולוגי שבו חומר אורגני בדרך כלל סוכר מפורק על ידי חיידקים באמצעות אנזימים לצורך הפקת אנרגיה. תוצרי לוואי של תהליך התסיסה יכולים להיות אלכוהול או אצטון. מבחינה ביולוגית תהליך התסיסה מפיק אנרגיה עבור המיקרואורגניזם, עבורנו דווקא תוצרי הלוואי של תהליך התסיסה הם התוצר הרצוי. לתהליך תסיסה ותסיסה חיידקית שימושים רבים בתעשיית המזון כמו תהליך תסיסת השמרים בתהליך ההתפחה או תהליך התסיסה בייצור יין. בתעשיית היין מיקרואורגניזמים הנמצאים על קליפות הענבים מפרקים סוכר בתהליך תסיסה בה נוצר האלכוהול.
תסיסה חיידקית לייצור אצטון
בתהליך הביוכימי שגילה דוקטור חיים ויצמן נעשה שימוש בחיידק Clostridium acetobutylicum. בתהליך שפיתח חיים ויצמן מספר שלבים: שלב ראשון – תסיסה חיידקית החיידק מבצע פירוק של עמילן תירס בתהליך תסיסה חיידקית כחלק מתהליך הפקת האנרגיה. בתהליך תסיסה חיידקית זו נוצרים גם אתנול בוטנול ואצטון. שלב שני – הפרדת האצטון בתהליך זיקוק כימי הופרד האצטון משאר הרכיבים. התערובת מחוממת גורמת לאצטון להפוך לקיטור. בתהליך עיבוי מועבר הגז בצינורת שמקררים את הקיטור שהופך לנוזל של אצטון טהור.
חיים ויצמן מימש את חזונו המדעי בארץ ישראל
בשנת 1934 ויצמן פנה שוב למדע, וייסד את מכון המחקר ע"ש דניאל זיו ברחובות. שכיום נקרא מכון ויצמן על שמו. בנוסף ויצמן היה שותף בהקמת האוניברסיטה הראשונה בישראל האוניברסיטה העברית בירושלים. ויצמן הקים את התעשייה הפרמצבטית בארץ ישראל. במלחמת העולם השנייה תעשייה זו הייתה השלישית בגודלה בייצור פניצילין בעולם כך סיפקה תרומה חשובה למאמץ המלחמתי של בעלות הברית. ויצמן פעל מתוך תפיסה הרואה במדע, מחקר וידע ככלי רב עוצמה להשגת יעדים. משאב הכרחי לפיתוח העצמאות הכלכלית והמדינית של מדינת ישראל.
ניסוי מדע במטבח - תסיסה חיידקית
בניסוי הפעם מדע במטבח: עם קצת סבלנות ובעזרת תסיסה חיידקית נקבל כרוב כבוש גם טעים וגם מלא בוויטמינים וגם פרוביוטיקה מהטבע.
מה צריך לניסוי תסיסה חיידקית
כרוב לבן
סכין קרש חיתוך צנצנת עם מכסה מלח מים
מה עושים בניסוי
נשטוף היטב את הכרוב ונסיר את העלים העליונים הפגומים.
נחתוך את הכרוב לרצועות דקות. (בעזרת מבוגר!)
נשמור עלה אחד שלם.
נערבב את הכרוב החתוך עם 3 כפות מלח (לכל קילו וחצי כרוב נוסיף 28 גרם מלח)
נמתין כמה דקות, המלח מתחיל להוציא נוזלים מהכרוב
את תערובת הכרוב עם הנוזל נדחוס הייטב לתוך צנצנת כדאי להיעזר בכף כדי לדחוס היטב את הכרוב בשכבה העליונה ניתן לכסות בעלה כרוב שלם.
המטרה היא לאטום היטב את הצנצנת מכניסה של חמצן כדי למנוע היווצרות של עובש או כניסה של חיידקים שאינם רצויים. לכן נוסיף גם לפני סגירת הצנצנת שכבת מים.
חשוב שכל הכרוב החתוך ימצא היטב תחת הנוזלים.
נקפיד להשתמש בכלים נקיים כדי שלא נכניס לתוך התסיסה חיידקים שאינם רצויים שיכולים לשנות את תוצאות הניסוי.
נניח את הצנצנת בטמפרטורת החדר 25-30 מעלות צלזיוס (בחורף כדאי למצוא מקום חמים).
רצוי כל יום לפתוח מעט את הצנצנת לשחרור גזים ולסגור היטב שוב.
ניתן לתהליך התסיסה להתרחש ולהפוך את הכרוב שלנו לכרוב כבוש חמצמץ וטעים נוכל לראות כעבור כמה ימים שהצבע של הכרוב משתנה והופך להיות כהה יותר והכרוב נעשה רך יותר.
ניתן לטעום אחרי 2-3 ימים ולהשאיר לפי הטעם עד 9 ימים. לאחר שהחלטנו שהגענו לטעם האהוב עלינו נשמור את הצנצנת במקרר כדי לסיים את תהליך התסיסה. בתיאבון:)
מה קרה בניסוי
כרוב כבוש מכיל חומצה לקטית בזכות תהליך התסיסה שעובר הכרוב.
הגורמים העיקריים שתורמים ליצירת חומצה לקטית בכרוב הכבוש הם:
- חיידקים - בעיקר חיידקי חומצה לקטית (Lactobacilli) שנמצאים באופן טבעי על הירקות. כשמוסיפים מלח לכרוב, אלה מתחילים להתרבות ומפרקים את הסוכרים שבכרוב לחומצה לקטית.
- תוספת מלח - המלח יוצר סביבה היפרטונית שמונעת מחיידקים מזיקים לגדול, ומאפשר רק לחיידקי החומצה הלקטית להתרבות.
- חיתוך הכרוב לרצועות - מגדיל את שטח המגע עם חיידקי החומצה הלקטית ומזרז את קצב הייצור של החומצה.
- טמפרטורה - טמפרטורת החדר האופטימלית לפעילות חיידקי החומצה הלקטית היא כ20-30 מעלות צלזיוס.
אם התנאים מתאימים, חיידקים אלו מבצעים תסיסה חומצית והופכים את הכרוב לחמוץ וטעים.
אוהבים ניסויים ? נסו את ערכות המדע של שיגעון המדעים