סירופ תירס

סירופ תירס הוא סירופ גלוקוז שמופק מעמילן תירס ומשמש בין היתר כממתיק בתעשיית המזון. מידת מתיקותו תלויה בהידרוליזה שעבר עמילן התירס, שקובעת את הרכב הסוכרים שבו. השימוש הראשון בסירופ תירס כממתיק נעשה בשנת 1864, ויש לו שימושים נרחבים כשהעיקרי בהם הוא יצירת סירופ תירס עשיר בפרוקטוז כחומר גלם לתעשיית המזון. כתוצאה ממחסור באספקת הסוכר שנגרמה ממזג האוויר או מחוסר יציבות פוליטית באזורים שבהם מגדלים קני סוכר, יצרני המזון פנו לשימוש בעמילן ממקור צמחי אחר כתחליף. בין היתר החל להיעשות שימוש בתעשיית הטחינה הרטובה של תירס, ממנה מופק עמילן תירס. בשנת 1844 חברת קולגייט מיצתה עמילן מתירס. בשנת 1864 פותח תהליך אנזימטי שאפשר הכנה של סירופ תירס, שהוא למעשה תערובת אוליגומרים של גלוקוז, מלטוז, והחד-סוכר גלוקוז עצמו, שהיה הרבה פחות מתוק מסוכר (סוכרוז) אבל בעל תכונות פונקציונליות טובות (כגון מסיסות גבוהה, סופג לחות ועוד). למוצרים כמו סירופ תירס רגיל אין את התכונות הדרושות כדי לשמש ממתיק פופולרי שיחליף את הסוכר המופק מקנה סוכר שכן הם אינם מתוקים מספיק ואינם בעלי שימושים נרחבים. לתעשיית המזון היה נדרש ממתיק עשיר בפרוקטוז, ואכן בהמשך התקיימו ניסיונות לפתח סירופ שכזה באמצעות שיטות כמו איזומרציה אלקלית של גלוקוז לפרוקטוז ושימוש באנזימים. בשנת 1967 הוצג על ידי חברת קלינטון תהליך אנזימטי שאפשר לייצר סירופ תירס המכיל 15% פרוקטוז, וב-1978, בעזרת טכנולוגיית הפרדה כרומטוגרפית של פרוקטוז מגלוקוז הצליחו לייצר סירופ תירס המכיל 55% פרוקטוז. בתחילת שנות השמונים צוות המחקר של חברת Staley הצליח להחליף את כל הגלוקוז בסירופ תירס בפרוקטוז ויצר למעשה סירופ תירס עתיר פרוקטוז, שהפך מאז לממתיק פופולרי. סירופ תירס (לעיתים מכונה גם סירופ גלוקוז) הוא תערובת מימית, צמיגה, מזוככת ומרוכזת של סוכרים שמקורם בהידרוליזה של עמילן תירס. ניתן להפיק סירופ גלוקוז ממקורות שונים שאינם תירס כמו חיטה, אורז, תפוחי אדמה ועוד. הסוכרים שנמצאים בסירופ הם: דקסטרוז, מלטוז, מלטוטריוז וסוכרים מורכבים יותר (אוליגוסאכרידים). היחסים ביניהם ישתנו בהתאם למקור הסירופ ולתהליך הייצור, וכתוצאה מההרכב השונה יתקבלו סירופים בעלי תכונות שונות. ככלל, סירופ תירס אינו מכיל עמילן. ניתן לסווג סירופ תירס לפי DE (dextrose equivalent), מונח שעוזר לתאר את תכונות הסירופ. המונח מתייחס למידת התקדמות תהליך ההידרוליזה של העמילן ליחידות המרכיבות אותו. לחלופין, הוא מתאר כמה סוכרים מחזרים יש בסירופ. המונח אינו מתייחס ישירות לאחוז הדקסטרוז בסירופ, או להרכב הסוכרים הספציפי. לדוגמה: DE של עמילן הוא 0, ושל תערובת שעברה הידרוליזה מלאה לגלוקוז (דקסטרוז) 100. באופן כללי, ככל שבתערובות המשקל המולקולארי של הסוכרים גבוה יותר, כך ערך ה-DE נמוך יותר. ניתן למיין את סוגי סירופ הסוכר הזמינים לארבע קטגוריות, על פי ערך DE: לדוגמה: סירופ תירס בעל DE=49 יכול להכיל 20% דקסטרוז, 31% מלטוז, 18% מלטוטריוז והשאר (31) סוכרים מורכבים. כל הסוכרים האלו מחזרים, עם יכולת חיזור יורדת. קיים סירופ תירס עשיר בפרוקטוז (high maltose corn syrup (אנ')) שבו מתקבלת אחרי הידרוליזה אנזימטית תערובת דלה בדקסטרוז ורוויה במלטוז. בתכונותיו הסירופ דומה לסירופ רגיל, אך נוטה לעבור פחות השחמה או קריסטליזציה. המתכון ליצירת סירופ זה הומצא ב-1970, אז יוצרו כשלוש טונות של הסירופ. ב-1995 כבר יוצרו ונמכרו 8 טונות, ובשנות ה-90 המאוחרות עלתה הכמות הנצרכת של HFCS בארצות הברית על הכמות הנצרכת של סוכר. על מנת להבטיח את איכות המוצר ואת יציבות פס הייצור, שניים מהאנזימים בתהליך (אלפא עמילאז וגלוקוז איזומראז) עברו תהליך של הנדסה גנטית שמבטיח עמידות גבוהה יותר. תהליך ההמרה של עמילן תירס לסירופ סוכר נעשה על ידי הידרוליזה חומצית, אנזימטית או משולבת. בתהליך ההידרוליזה עמילן (רב-סוכר) מפורק ליחידות קטנות יותר, לדקסטרוז (יחידת הבסיס ממנה מורכב) או לשרשראות קצרות של יחידות דקסטרוז המחוברות יחדיו. תהליך הייצור מורכב ממספר שלבים כלליים: הידרוליזה, ניקוי, הסרת צבע ואידוי מים. הידרוליזה חומצית: שלב ההידרוליזה כולל הוספת חומצה לקבל pH=1.65. סיום התגובה נעשה על ידי הוספת בסיס שלאחריו מתחיל שלב הניקוי שבו מסוננים משקעים כמו שמנים, חלבונים וסיבים. בהמשך מוסף פחם פעיל במטרה לנקות תרכובות צבע וזיהומים נוספים. בשלב האחרון הסירופ עובר אידוי תחת ואקום עד שנותרים בו 70% מוצקים. הידרוליזה חומצית-אנזימטית: שלבי ההידרוליזה והסינון זהים להידרוליזה החומצית. בהמשך מתאימים את הטמפרטורה ואת החומציות של התערובת לתנאים שיאפשרו לאנזימים אלפא עמילאז ועמילוגלוקוזידאז לעבוד באופן מיטבי, ומוסיפים אותם. האנזימים משלימים את התהליך ומפרקים את שרשראות הסוכר שנותרו בתערובת לתתי יחידות של גלוקוז. לאחר הגעה לערך DE רצוי התערובת עוברת ניקוי ואידוי. ככלל, שיטה זו מיועדת עבור הכנת סירופים מתוקים יותר, בהשוואה להידרוליזה חומצית בלבד. הידרוליזה אנזימטית של משחת עמילן (paste-enzyme-enzyme hydrolysis): עבור הכנת סירופ מרוכז (high dextrose syrup) או מלטודקסטרין. ההידרוליזה מורכבת משני שלבים: הוספת חומצה, העברה בקיטור בלחץ גבוה עבור קבלת משחה ולאחר מכן הוספת אנזימים הממשיכים לפרק את שרשראות הסוכר, למשל אלפא-עמילאז. כשריכוז הסוכר מגיע לרמתו הרצויה הסירופ עובר סינון, ניקוי ואידוי. הידרוליזה אנזימטית (enzyme-enzyme hydrolysis): שלב ההידרוליזה נעשה על ידי הוספת אנזימים בלבד ללא מעורבות חומצה. לאחר הגעה לערך DE רצוי מתקיימים שלבי סינון, ניקוי ואידוי. החסרונות המרכזיים של הידרוליזה חומצית הם טעם מר בגלל תגובות צד המייצרות תרכובות לוואי. כמו כן, נוטה להתקבל סירופ בעל צבע חזק/כהה בשיטה זו. ניתן להשתמש בסירופ תירס כדי להכין סירופ-תירס עשיר בפרוקטוז על ידי הוספה של אנזים D-xylose isomerase. בזכות הפונקציונליות והמתיקות הגבוהה שלו משתמשים בו כממתיק שיכול להחליף לחלוטין את הסוכרוז. השימוש בסירופ סוכר תלוי גם ב-DE שלו. ניתן להשתמש בסירופים בעלי DE נמוך, כממתיקים במוצרי חלב ובמוצרים המכילים חלבונים בהם לא נדרשת מתיקות גבוהה, וכחומר מקשר במזונות מוצקים למחצה או בריכוז גבוה, למשל: בשר, לריבות, ג׳לי ושימורים. בסירופים בעלי DE בינוני, ניתן להשתמש להכנת ריבה, ג׳לי ומוצרים בפחיות שימורים. ניתן לעשות בו שימוש משולב עם סוכרוז או גם סירופ תירס עתיר פרוקטוז, והוא תורם לעיכוב התגבשות בלתי רצויה. סירופים בעלי DE גבוה תורמים למרקם, לברק ולכמות השחמה רצויה, ולכן הם משמשים לפירות משומרים, מיצי פירות וירקות. צריכת סירופ תירס, כמו גם פרוקטוז וסוכרוז, כחלק משמעותי מסך צריכת הקלוריות היומית מקושרת למגוון מחלות לב, השמנת יתר, סכרת ועוד. צריכה שכזו נחשבת לא מאוזנת ואינה מומלצת כחלק מאורח חיים בריא שמקודם על ידי ארגוני בריאות שונים ברחבי העולם. על אף העדויות הרבות, מומחים חלוקים בטיב הקשר הישיר בין צריכת הסוכר המוסף לבין מחלות אלו, כמו גם באחוז המומלץ של צריכה קלורית מסוכר מוסף כחלק מסך הקלוריות היומי. משרד הבריאות הישראלי ממליץ להפחית בצריכת סוכר כחלק מאימוץ תזונה ים-תיכונית נכונה, ובתוך כך מדגיש את החשיבות של הימנעות ממשקאות ממותקים, כולל מיצי פירות. בינואר 2020 נכנסה לתוקף רפורמת המדבקות האדומות של משרד הבריאות שמחייבת סימון מוצרים שמכילים מעל 10 גרם סוכר ל-100 גרם מזון, או 5 גרם סוכר ל-100 מ"ל משקה, במדבקת "סוכר בכמות גבוהה", כחלק מהמטרה להפחית את צריכת הסוכר בקרב הציבור הישראלי. ההמלצות התזוניות הרשמיות של מחלקת החקלאות של ארצות הברית (ה-USDA) נכון לשנים 2020–2025 ממליצות להגביל את צריכת הסוכר המוסף כך שתהיה קטנה מ-10% מסך הקלוריות היומי מעל גיל שנתיים, ולהימנע כלל מצריכת סוכר מוסף לפני גיל שנתיים. המוצרים הבאים, בגרסאותיהם המסחריות הנפוצות, עושים שימוש נרחב בסירופ תירס, סירופ גלוקוז או סירופ תירס עשיר בפרוקטוז: קטשופ רוטב ברביקיו סירופ שוקולד קוקה-קולה דגני בוקר יוגורט יופלה גלידת בן וג'רי בטעם Chubby Hubby זכוכית סוכר סירופ תירס, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Fructose, High Fructose Corn Syrup, Sucrose and Health, New York, NY: Springer New York, 2014, ISBN 978-1-4899-8076-2. (באנגלית) corn syrup | Ingredients, Preparation, & Uses | Britannica, www.britannica.com (באנגלית) A complete course in canning and related processes, Fourteenth edition, Amsterdam, 2015, ISBN 978-0-85709-678-4 Peter Hull, Glucose Syrups, Oxford, UK: Wiley-Blackwell, 2010-03-05, ISBN 978-1-4443-1474-8. (באנגלית) The Murky World of High-Fructose Corn Syrup, The Weston A. Price Foundation (באנגלית אמריקאית) James M. Rippe, Theodore J. Angelopoulos, Relationship between Added Sugars Consumption and Chronic Disease Risk Factors: Current Understanding, Nutrients 8, 2016-11, עמ' 697 doi: 10.3390/nu8110697 ההמלצות התזונתיות הלאומיות של ישראל - קשת המזון החדשה, באתר GOV.IL משרד הבריאות, תווית מזון וסימון תזונתי, באתר משרד הבריאות Dietary Guidelines for Americans, 2020-2025 and Online Materials | Dietary Guidelines for Americans, www.dietaryguidelines.gov